广西糖业集团有限公司
摘要：结合实际，首先对甘蔗糖厂白砂糖装包改造的必要性进行解析，其次对全自动包装码垛系统功能原理进行介绍，最后讲述全自动包装码垛系统在制糖生产线上的应用及效果。
关键词：白砂糖；全自动包装机；机器人码垛机；系统
0引言
从国内蔗糖制糖业的生产情况来看，白砂糖的装包和码垛岗位大多数都还沿用半自动化人工包装，使用人工过多，人工费用大，而且人工越来越难招聘，包装临时工不稳定，影响白糖包装生产。包装间存在着设备陈旧、自动化利用率低、全员劳动生产率低、劳动强度大的问题。
近年来，随着智能机器人和工业自动化控制技术的发展，我国的包装工序的自动化设备以及机器人码垛技术也愈发成熟，白砂糖自动包装码垛系统得到众多糖厂的使用。2015年以来，我集团柳兴糖厂、良圻糖厂、金光糖厂、红河糖厂、防城精制糖厂等相继引入了全自动包装码垛系统。下面我以集团下属某制糖公司引进一套白砂糖全自动装包码垛系统为例，谈谈全自动装包码垛系统在制糖生产线上的应用。
1.白砂糖全自动装包码垛系统组成
白砂糖全自动装包码垛系统主要由全自动包装机、输送检测系统、高速机器人码垛机、一站式控制系统等组成。下面就这些组成单位元作简单介绍说明。
1.1 全自动包装机
全自动包装机主要由自动称重喂料系统、全自动上袋机、高速编织袋缝纫封口系统和折边机等组成。全自动包装系统以PLC为控制核心，以操作盘或触摸屏为输入设备， PLC 与变频器通过总线进行通信，对受控的双工位定量电子秤、袋仓、送袋机、上袋装包机构、袋口折边缝包机等精密执行单元配合有序作业，装袋全过程进行连续控制，避免了物料受到污染，包装精准高效，实现了包装机械化、自动化。
1.2 输送检测系统
输送检测系统主要是由倒包输送机、金属检测机、重量复核秤、剔除机、压包整形输送机、感应辊道输送机和抓包辊道输送机等组成。完成包装后糖袋是直立的，为了输送的方便以及防止破包，倒包输送机将糖包由直立状态变成倒伏状态。输送时袋口按照统一朝向，后输送经整形分布辊道、点包机、喷码机、重量复核机、金属检测机、剔除机、压包机、糖包抓取辊道。糖包在输送过程中如袋内含有金属异物或料袋重量超出设定的界限，金属检测机或校验秤将自动报警，并将信号传送至生产线控制系统，由下游剔除机构推出输送线。压包整形输送机是自动感应压力大小自动调节适应，柔性压包方式，既不会压破包装袋，又能有非常好的压包效果，为机器人码垛更精准、堆垛更方正平整打基础。
1.3 高速机器人码垛机
高速机器人码垛机主要包括机器人本体、安装底座、侧抓式机械抓手、安全防护栏及相应的码垛控制软件等。
整个单元实现模块化控制，在控制面盘上装有触摸屏， 能直观地显示码垛机的运行状态，操作员也可以根据现场的需要选择手动操作， 对整套系统的使用不存在任何影响。
码垛机器人结构简单，故障率低，易于保养和维修。码垛机械手臂可以设置在狭窄的空间，占地使用效率高，运用灵活，能耗低，大大的提高码垛效率。
一体式移动栈板上设有 A、 B 两个栈板位， 其上可放置网兜。 电机驱动其往复于l号位及2号位。中间的机器人作业区为危险区， 设有安全防护栏、安全门以及急停按钮。 一旦有人通过安全门进入，机器人立即自动停止动作，防止意外的人身伤害。
1.4 一站式控制系统
一站式控制系统：整个系统全部采用德国西门子控制系统，统一一站式集成控制监控全线设备运行。整套集成系统将包装系统与码垛系统共同组成无缝式集成联动联锁控制系统。
2 全自动装包码垛系统工作原理
全自动上袋机自动地将袋库里的空袋由吸盘自袋底吸起后前行至开袋位，将包装袋口袋打开，自动套上夹袋装置夹紧，通知计量秤自动装料。计量秤按设定好的加料参数值，由PLC 控制给料伺服电机，控制加料阀门的开启程度和加料的量，当达到50kg后停止加料,装袋完毕，自动落袋并整理袋口，然后通过夹包移送及导入装置将重袋送入下道封口工序。封口系统自动缝口及自动剪切线辫后糖包通过喷码机完成自动打码，再进入到金属检测机和重量复核秤，糖包在输送过程中如袋内含有金属异物或料袋重量超出设定的界限，由下游剔除机构推出输送线，符合要求的成品袋通过压包整形输送机等设备，最后输送到白糖中转仓给机器人，机械手按照每垛6层每层5包总重量1.5吨进行码垛，在码垛完成后，垛盘输送机将垛堆由码垛位置送出，停放于叉车作业区内，由叉车将每垛吊到仓库堆放。白砂糖自动装包码垛系统工艺流程如下：
白砂糖→糖斗→电子定量秤→全自动上袋机→立袋输送机→折边机→自动缝包机→倒包输送机→自动喷码机→金属检测机→重量复核秤→剔除机→压包整形输送机→码垛机器人→垛盘输送机→吊袋→叉车→转仓储存。
3全自动装包码垛系统的应用和效果
3.1项目实施的原因
广糖集团下属某制糖公司原有2条白砂糖半自动包装生产线，包装能力分别为40t/h、25t/h。白糖装包、缝包、码垛、转运等都是人工操作，工人劳动强度大，人工使用数量多，生产成本高，装包速度慢，效率低。为此，通过技术改造，引进白砂糖自动包装、机器人码垛智能集成生产线是大势所趋。
3.2 项目技术方案和设备选型
根据该公司生产规模（10000T/D）引进两套自动装包系统，每套生产能力为800包/时，2套全自动码垛系统，每套生产能力1050 包/时，在中转仓和糖仓配6台3吨的电瓶叉车，并配套采购一批糖包码垛用吊袋。根据新增自动包装机安装高度以及码垛机的布置，原有的包装间已无法满足要求，新建包装间以及配套白砂糖输送、糖斗。
全自动装包系统和全自动码垛系统（码垛机器人）有进口设备和国产设备，进口设备投资比较大，制造及运输周期长，但进口设备系统具有装包速度快、系统整合性高、设备可靠性高等优势。国产白砂糖全自动装包系统的设备投资小，同等能力设备投资约为进口设备的50～60%，但装包速度比较慢，适应性较差。根据区内同类企业应用情况，设备选用原则是：尽可能选用国内成熟先进设备，主机设备和核心部件采用国际先进设备。本项目采用2套核心部件进口的全自动包装机和2套主机进口的全自动机器人码垛机，国内配套不锈钢抓手等。
3.3项目实施效果
项目于2019年8月起开始实施，11月投入榨季运行以来，达到了预期效果。具体来说，主要表现在以下几个方面：
（1）提高生产效率，降低了劳动强度和生产成本。全自动装包系统一键启动，全自动运行，每条全自动装包线只需要1个操作工人即可（预送糖袋）。同时，利用全自动码垛机器人替代人工堆叠包，节省了人力。装包和码垛岗位每年可减少人工约140人，降低人工成本。
（2）产品卫生安全有保障。包装过程中人员与白砂糖无接触，避免异物及微生物进入成品糖包，符合食品卫生安全要求。重量校验和金属检测精度高，有效排除人为风险和金属异物污染风险，消除产品质量安全隐患。
（3）增加仓库库容,减少二次污染。与人工拉包叠包相比，自动码垛机器人叠包整洁、方正、美观，糖袋表面干净，堆放糖高度高，可有效提高仓储容量。
4结语
通过技术升级改造，引进全自动装包码垛系统可减少企业用工数量，缓解招工困难的问题，减轻工人的劳动强度，降低企业生产成本，提升企业的技术水平、生产效率和管理效率。自动装包码垛系统是一种值得推广的智能、清洁生产方式。
参考文献：
[1] 高科，基于PLC 的全自动包装码垛机器人控制系统设计，科技论坛。
[2] 王晓明,全自动装包机及控制系统,电子技术。