1、引言
純凈水現(xiàn)在逐漸進(jìn)入了千家萬(wàn)戶。但傳統(tǒng)的純凈水是瓶裝包裝，為了節(jié)約資源，就像袋裝飲料一樣，未來(lái)的純凈水也將采用袋裝。由此，出現(xiàn)了專門(mén)用來(lái)對(duì)純凈水進(jìn)行袋裝的包裝機(jī)。這種包裝機(jī)機(jī)械簡(jiǎn)單，造價(jià)低，同時(shí)生產(chǎn)效率高，前景相當(dāng)可觀。
2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
包裝機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)組件組成光機(jī)電氣一體化系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)多規(guī)格袋裝飲料柔性化包裝。對(duì)包裝膜的長(zhǎng)寬、橫封時(shí)間、縱封時(shí)間以及橫封加熱時(shí)間、縱封加熱時(shí)間進(jìn)行外部人機(jī)界面設(shè)定。包裝膜送膜通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)，在送膜輥上加裝200線的計(jì)長(zhǎng)編碼器。通過(guò)編碼器進(jìn)行定長(zhǎng)控制。包裝膜被動(dòng)放卷，為保證薄膜不會(huì)走偏，機(jī)械上加裝了糾偏電機(jī)。橫封、縱封都使用氣動(dòng)組件（氣缸）推動(dòng)相應(yīng)的機(jī)械部件完成動(dòng)作。加熱通過(guò)控制微波加熱器完成。電控系統(tǒng)構(gòu)成參見(jiàn)圖1。
圖1 電控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖
3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1方案設(shè)計(jì)
本方案中主要包括三個(gè)自動(dòng)化部分。
�。�1）自動(dòng)清洗。自動(dòng)清洗是對(duì)薄膜進(jìn)行噴淋工藝清洗過(guò)程，由生產(chǎn)過(guò)程控制。
（2）自動(dòng)糾偏。自動(dòng)糾偏適時(shí)調(diào)整薄膜在傳動(dòng)設(shè)備上的左右偏差�？紤]到薄膜的透明度選用不同的光電傳感器進(jìn)行控制。如果薄膜過(guò)于透明可在薄膜上加色標(biāo)（或接近開(kāi)關(guān)）。
（3）生產(chǎn)過(guò)程。生產(chǎn)過(guò)程是最主要的工藝過(guò)程。
·編碼器定長(zhǎng).操作工人在人機(jī)上設(shè)定袋長(zhǎng).將薄膜放到一個(gè)袋子的長(zhǎng)度或設(shè)備檢測(cè)到薄膜上的色標(biāo)后在執(zhí)行其它動(dòng)作。
· 薄膜拆卷后通過(guò)設(shè)備管子被卷成對(duì)等的兩部分（翻領(lǐng)成型）。
· 垂直封袋,橫封、縱封定時(shí)控制;橫封加熱、縱封加熱定時(shí)控制。
· 灌裝定量的水,定時(shí)控制。
· 水平封袋，并切斷。為下一個(gè)袋子的底部做好密封。
3.2 分部設(shè)計(jì)
�。�1）定量給料。采用水泵的定時(shí)控制。這里需要水泵的轉(zhuǎn)速流量進(jìn)行計(jì)算以確保計(jì)量的精確性。這種方法的誤差可能比較大。
�。�2）定長(zhǎng)控制。長(zhǎng)度的控制使用編碼器進(jìn)行回饋控制。編碼器聯(lián)在傳動(dòng)軸上反饋到可編程控制上。200線編碼器.裝在送膜輥上.送膜輥周長(zhǎng)L=Πd,高速計(jì)數(shù)到200，即送膜長(zhǎng)度為L(zhǎng)。設(shè)定送膜長(zhǎng)度為X,則需要高速計(jì)數(shù)為：X=200×袋長(zhǎng)／L。
（3）電機(jī)傳動(dòng)。傳動(dòng)使用變頻器帶變頻電機(jī)。變頻器通過(guò)R485通信和可編程控制器進(jìn)行連接。這樣可以在人機(jī)界面上設(shè)定運(yùn)行速度�？紤]到薄膜放卷部分的控制可能還需要對(duì)放卷電機(jī)進(jìn)行控制（放卷部分可以使用磁粉方式加張力控制）。
�。�4）封合控制。封合控制在可編程控制器中可完成。
�。�5）溫度控制。溫度需要恒溫�？梢栽诳删幊炭刂破髦凶鲎詣�(dòng)整定就可以完成。也可以使用溫控表單獨(dú)控制。
3.3硬件配置設(shè)計(jì)
設(shè)備選型基于臺(tái)達(dá)機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)平臺(tái)（表1）。
表1 硬件配置選型
| 序號(hào) |
名稱 |
型號(hào) |
數(shù)量 |
出 品 |
|
1 |
PLC |
主機(jī) |
DVP10SX00T |
1 |
臺(tái)達(dá)機(jī)電 |
|
擴(kuò)展 |
DVP16SP |
1 |
|
2 |
溫度控制器 |
待定 |
1 |
臺(tái)達(dá)機(jī)電 |
|
3 |
變頻器 |
VFD007M43A |
1 |
臺(tái)達(dá)機(jī)電 |
|
4 |
人機(jī)界面 |
DOP57GSTD |
1 |
臺(tái)達(dá)機(jī)電 |
|
5 |
光電開(kāi)關(guān) |
待定 |
4 |
待定 |
|
6 |
旋轉(zhuǎn)編碼器 |
待定 |
1 |
待定 |
|
7
8 |
低壓電器
放卷部分（磁粉或變頻張力控制） |
待定
待定 |
待定
1 |
待定
|
4、程序設(shè)計(jì)
4.1人機(jī)操作畫(huà)面設(shè)計(jì)
4．2 PLC程序設(shè)計(jì)
I/O與變量表設(shè)計(jì)參見(jiàn)表2。
表2 I/O與變量表
5、調(diào)試過(guò)程
系統(tǒng)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，主要難點(diǎn)是定長(zhǎng)控制。因?yàn)榭紤]成本問(wèn)題,選用變頻器+編碼器結(jié)構(gòu)，所以在變頻器停止運(yùn)行不象伺服系統(tǒng)會(huì)瞬間停轉(zhuǎn)，因此當(dāng)長(zhǎng)度高速計(jì)數(shù)到達(dá)后，將離合器動(dòng)作，使得電機(jī)雖然一直在運(yùn)行，而送膜輥會(huì)在離合器動(dòng)作的瞬間停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣在很大程度上減小了誤差，精度能夠滿足客戶的要求。
6、結(jié)束語(yǔ)
本項(xiàng)目在電氣方面使用了人機(jī)操作界面、PLC、變頻器。臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品正在以較高的性價(jià)比和優(yōu)良的售后服務(wù)體系以及值得信賴的技術(shù)優(yōu)勢(shì)贏得了客戶的青瞇。本項(xiàng)目基于臺(tái)達(dá)機(jī)電自動(dòng)化平臺(tái)以最快的速度將整套系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成功，在包裝行業(yè)里新興的設(shè)備中爭(zhēng)得了先機(jī)。 |
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