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高速小袋包裝機控制系統(tǒng)的設(shè)計

發(fā)布時間：2020-05-21 11:07:46 |來源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

隨著人民生活水平的提高，人們對包裝技術(shù)提出了更高的要求，針對這一需求，國內(nèi)各食品包裝企業(yè)爭相投資現(xiàn)代自動包裝機械的研究與開發(fā)，通過近幾年的不斷努力，各種大小包裝機不斷涌現(xiàn)市場[1—2]，已基本能夠滿足國內(nèi)生產(chǎn)要求。但是同國外先進包裝機械相比，我國包裝機還有一定差距，尤其在高速包裝機方面差距較大，我國包裝機小袋包裝速度能達到200 袋/分鐘以上的機械還很少。包裝機按包裝物料的不同可分為顆粒狀、液體、塊狀包裝機[3]。文中設(shè)計的包裝機包裝物料為0.5 g 重顆粒散狀物料，速度可達到240 袋/分鐘，實現(xiàn)了高速包裝，提高了生產(chǎn)效率。

  1. 包裝機總體設(shè)計和工作原理

1.包裝機工作過程

該包裝機主要由供料裝置、縱封裝置、橫封裝置、切斷裝置、膜輸送裝置以及其他輔助裝置組成。各裝置通過分工合作，共同完成包裝過程。包裝機總體機構(gòu)見圖1。該包裝機的工作過程是集送膜、制袋、填充、封口、切斷、輸送為一體的流水線生產(chǎn)方式，提高了生產(chǎn)效率[4]。同時，該包裝機設(shè)計有手動和自動兩種工作模式，在自動模式下，連續(xù)執(zhí)行包裝過程，實現(xiàn)高效生產(chǎn)；在手動模式下，主要用來調(diào)試單個工作位置是否處于正常工作狀態(tài)。

包裝機工作過程圖

2.包裝機工藝說明

包裝機工藝設(shè)計是一臺設(shè)備的核心。通過分析，整個包裝過程主要為供料、縱封、橫封、切斷等部分。首先實現(xiàn)地是制袋過程，包裝膜通過袋成型器將包裝膜對折再經(jīng)縱封裝置將其封合成圓筒狀，然后進行物料的填充和橫封操作。包裝袋的切斷動作則是通過旋轉(zhuǎn)編碼器來測定，將旋轉(zhuǎn)編碼器所處的角度傳送到PLC 控制中心進行處理，然后發(fā)送控制信號，將電磁閥吸合帶動氣缸動作，氣缸推動切刀實現(xiàn)包裝袋的切斷變頻器主要用于控制異步電機的轉(zhuǎn)速，變頻器外接電位計，通過調(diào)節(jié)電位計來控制電機頻率，進而達

到包裝速度可調(diào)，可根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)置包裝速度的目的。觸摸屏則取代了傳統(tǒng)按鈕的使用，減少了接線的繁瑣，同時將控制溫度實時顯示在觸摸屏上。本設(shè)計還可用于統(tǒng)計總的生產(chǎn)數(shù)量，并統(tǒng)計用時時間。

    1. 包裝機橫封裝置

該橫封裝置采用一對獨特的U 型裝置，U 型橫封塊封合一次將實現(xiàn)上一個包裝袋的上封口和下一個包裝袋的下封口，提高了封合效率。同時在U 型橫封塊中還安裝有切刀裝置，在橫封之后的瞬間，PLC 控制接通切刀電磁閥帶動氣缸，氣缸推動切刀將包裝袋切斷，切刀電磁閥斷電，切刀在彈簧的作用下自動復(fù)位。

    1. 包裝機供料裝置

該包裝機物料的定量方式為容積式，在供料上盤上有8 個容積式小孔，小孔具有一定的深度，用于盛裝物料。如圖2 所示，在供料盤旋轉(zhuǎn)時，物料落入小孔內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，容積式小孔與物料出料口重合時，兩者緊密貼合，小孔內(nèi)的物料在高壓氣體的作用下被吹出進入包裝袋內(nèi)，完成一次填充。

包裝機物料的定量方式圖

傳統(tǒng)包裝機一般采用控制電磁閥通斷來控制進氣，很難實現(xiàn)快速響應(yīng)性。綜合考慮后，該設(shè)計采用聚四氟乙烯材料作為密封裝置，聚四氟乙烯密封塊始終保持和供料下盤緊密貼合，當(dāng)供料下盤上的通氣孔旋轉(zhuǎn)到和密封塊上的通氣口相重合時，通氣孔導(dǎo)通將供料上盤小孔內(nèi)的物料由出料口吹出送入包裝袋，當(dāng)供料下盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)與密封塊上的通氣口不重合時則自動關(guān)閉。

  1. 包裝機控制系統(tǒng)設(shè)計
    1. PLC 的選型

PLC 作為一種新型的控制裝置，其具有抗干擾能力強、可靠性高、編程方便等特點而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域[9—10]。S7-1200 是西門子公司開發(fā)的一款中小型可編程控制器，在研發(fā)過程中充分考慮了系統(tǒng)、控制器、人機界面和軟件的無縫整合和高效協(xié)調(diào)的需求。S7-1200 具有集成 PROFINET 接口，該接口具有自動交叉網(wǎng)線功能RJ45 連接器，通過互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)遠程控制，同時監(jiān)視和控制分布式的 S7-1200 單元。另外，其具有強大的集成工藝功能和靈活的可擴展性等特點，S7-1200 硬件在設(shè)計時都力求緊湊，節(jié)省了在控制柜中的安裝占用空間。根據(jù)包裝機控制系統(tǒng)所實現(xiàn)的動作要求，該系統(tǒng)共需輸入點10 個，輸出點13 個?？紤]S7-1200 強大的集成工藝功能和簡潔的編程方式，在滿足控制要求的條件下，最終采用 S7-1200 CPU1215C 和擴展輸出模塊SM1222。配置西門子（CPU1215C），規(guī)格為INPUT： 14 和OUTPUT：10，DC/DC/DC；西門子（SM1222），規(guī)格為OUTPUT：8，固態(tài)- MOSFET（源型）[11]。

3.結(jié)語

該包裝機具有以下特點：包裝機控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，平均無故障時間長；自動化水平高，是集制袋、填充、封口于一體的自動化生產(chǎn)設(shè)備；包裝速度快， 利用壓縮氣體的快速響應(yīng)性提高給料速度，實現(xiàn)了高速包裝。

通過PLC 控制的系統(tǒng)設(shè)備具有良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性和先進性，與傳統(tǒng)繼電器和凸輪控制方式相比在生產(chǎn)效率上有了明顯的提高。同時結(jié)合觸摸屏技術(shù)，實現(xiàn)了良好的人機交互界面，提高了系統(tǒng)的人性化、智能化水平。

 

 

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