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    1、引言 

    純凈水現(xiàn)在逐漸進(jìn)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(jìn)行袋裝的包裝機(jī)。這種包裝機(jī)機(jī)械簡單，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。對包裝膜的長寬、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)長編碼器。通過編碼器進(jìn)行定長控制。包裝膜被動(dòng)放卷，為保證薄膜不會走偏，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(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)清洗是對薄膜進(jìn)行噴淋工藝清洗過程，由生產(chǎn)過程控制。

    （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。考慮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(jī)上設(shè)定袋長.將薄膜放到一個(gè)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(dòng)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(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）定長控制。長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L=Πd,高速計(jì)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(jì)數(shù)為：X=200×袋長／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。考慮到薄膜放卷部分的控制可能還需要對放卷電機(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。可以在可編程控制器中做自動(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)備選型基于臺達(dá)機(jī)電自動(dòng)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(jī)           DVP10SX00T      1      臺達(dá)機(jī)電 
                 
                 擴(kuò)展           DVP16SP         1 
     
     2      溫度控制器           待定           1      臺達(dá)機(jī)電 

     3       變頻器             VFD007M43A      1      臺達(dá)機(jī)電 

     4      人機(jī)界面            DOP57GSTD       1      臺達(dá)機(jī)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(jì) 

    4.1人機(jī)操作畫面設(shè)計(jì) 

    4．2 PLC程序設(shè)計(jì) 

    I/O與變量表設(shè)計(jì)參見表2。

    5、調(diào)試過程 

    系統(tǒng)相對比較簡單，主要難點(diǎn)是定長控制。因?yàn)榭紤]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(yùn)行不象伺服系統(tǒng)會瞬間停轉(zhuǎn)，因此當(dāng)長度高速計(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

    本項(xiàng)目在電氣方面使用了人機(jī)操作界面、PLC、變頻器。臺達(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)勢贏得了客戶的青瞇。本項(xiàng)目基于臺達(dá)機(jī)電自動(dòng)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(jī)。