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    1、引言 

    純凈水現(xiàn)在逐漸進入了千家萬戶。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，未來的純凈水也將采用袋裝。由此，出現(xiàn)了專門用來對純凈水進行袋裝的包裝機。這種包裝機機械簡單，造價低，同時生產(chǎn)效率高，前景相當(dāng)可觀。

    2、系統(tǒng)設(shè)計 

    包裝機執(zhí)行機構(gòu)采用氣動組件組成光機電氣一體化系統(tǒng)，用于實現(xiàn)多規(guī)格袋裝飲料柔性化包裝。對包裝膜的長寬、橫封時間、縱封時間以及橫封加熱時間、縱封加熱時間進行外部人機界面設(shè)定。包裝膜送膜通過變頻器驅(qū)動異步電機，在送膜輥上加裝200線的計長編碼器。通過編碼器進行定長控制。包裝膜被動放卷，為保證薄膜不會走偏，機械上加裝了糾偏電機。橫封、縱封都使用氣動組件（氣缸）推動相應(yīng)的機械部件完成動作。加熱通過控制微波加熱器完成。電控系統(tǒng)構(gòu)成參見圖1。

 
                                        圖1 電控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖 


    3、系統(tǒng)設(shè)計
 
    3.1方案設(shè)計 

    本方案中主要包括三個自動化部分。

    （1）自動清洗。自動清洗是對薄膜進行噴淋工藝清洗過程，由生產(chǎn)過程控制。

    （2）自動糾偏。自動糾偏適時調(diào)整薄膜在傳動設(shè)備上的左右偏差。考慮到薄膜的透明度選用不同的光電傳感器進行控制。如果薄膜過于透明可在薄膜上加色標(biāo)（或接近開關(guān)）。

    （3）生產(chǎn)過程。生產(chǎn)過程是最主要的工藝過程。

    編碼器定長.操作工人在人機上設(shè)定袋長.將薄膜放到一個袋子的長度或設(shè)備檢測到薄膜上的色標(biāo)后在執(zhí)行其它動作。

    薄膜拆卷后通過設(shè)備管子被卷成對等的兩部分（翻領(lǐng)成型）。

    垂直封袋,橫封、縱封定時控制;橫封加熱、縱封加熱定時控制。

    灌裝定量的水,定時控制。

    水平封袋，并切斷。為下一個袋子的底部做好密封。

    3.2 分部設(shè)計 

    （1）定量給料。采用水泵的定時控制。這里需要水泵的轉(zhuǎn)速流量進行計算以確保計量的精確性。這種方法的誤差可能比較大。

    （2）定長控制。長度的控制使用編碼器進行回饋控制。編碼器聯(lián)在傳動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L=Πd,高速計數(shù)到200，即送膜長度為L。設(shè)定送膜長度為X,則需要高速計數(shù)為：X=200×袋長／L。

    （3）電機傳動。傳動使用變頻器帶變頻電機。變頻器通過R485通信和可編程控制器進行連接。這樣可以在人機界面上設(shè)定運行速度。考慮到薄膜放卷部分的控制可能還需要對放卷電機進行控制（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。可以在可編程控制器中做自動整定就可以完成。也可以使用溫控表單獨控制。

    3.3硬件配置設(shè)計 

    設(shè)備選型基于臺達機電自動化技術(shù)平臺（表1）。

    表1 硬件配置選型 

    序號      名稱              型號           數(shù)量     出  品 
     1      PLC  主機           DVP10SX00T      1      臺達機電 
                 
                 擴展           DVP16SP         1 
     
     2      溫度控制器           待定           1      臺達機電 

     3       變頻器             VFD007M43A      1      臺達機電 

     4      人機界面            DOP57GSTD       1      臺達機電 

     5      光電開關(guān)             待定           4       待定 

     6      旋轉(zhuǎn)編碼器           待定           1       待定 

     7      低壓電器             待定         待定

     8      放卷部分
         （磁粉或變頻張力控制）  待定           1       待定 


    4、程序設(shè)計 

    4.1人機操作畫面設(shè)計 

    4．2 PLC程序設(shè)計 

    I/O與變量表設(shè)計參見表2。

    5、調(diào)試過程 

    系統(tǒng)相對比較簡單，主要難點是定長控制。因為考慮成本問題,選用變頻器+編碼器結(jié)構(gòu)，所以在變頻器停止運行不象伺服系統(tǒng)會瞬間停轉(zhuǎn)，因此當(dāng)長度高速計數(shù)到達后，將離合器動作，使得電機雖然一直在運行，而送膜輥會在離合器動作的瞬間停止運轉(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

    本項目在電氣方面使用了人機操作界面、PLC、變頻器。臺達機電產(chǎn)品正在以較高的性價比和優(yōu)良的售后服務(wù)體系以及值得信賴的技術(shù)優(yōu)勢贏得了客戶的青瞇。本項目基于臺達機電自動化平臺以最快的速度將整套系統(tǒng)開發(fā)成功，在包裝行業(yè)里新興的設(shè)備中爭得了先機。