• 近年來，我國食品包裝技術(shù)得到了快速發(fā)展。在引進(jìn)國外包裝機(jī)械的基礎(chǔ)上，國內(nèi)機(jī)械制造廠商通過消化吸收，發(fā)展創(chuàng)新，使我國的包裝機(jī)械制造水平有了很大的提高。

    • 按包裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)來劃分，食品包裝機(jī)械可以分為立式包裝機(jī)與枕式包裝機(jī)。顧名思義，立式包裝機(jī)是從上到下的包裝過程，包裝的食品類型一般為顆粒，粉末，液體，例如日常生活中的食鹽、牛奶等；枕式包裝機(jī)是平面包裝的，包裝的食品類型一般為塊狀的，例如方便面，冰糕，蛋糕等。請參見下圖：

    立式包裝機(jī)                                       枕式包裝機(jī)

    本文主要基于枕式包裝機(jī)進(jìn)行說明。

    機(jī)械結(jié)構(gòu)（枕式包裝機(jī)）

    主要由撥叉、膜輥、色標(biāo)傳感器、切刀以及橫封和縱封構(gòu)成：

    1． 撥叉安裝在傳輸帶上主要起傳輸、分離包裝物的作用

    2． 膜輥起送膜的作用

    3． 色標(biāo)傳感器檢測薄膜上的色標(biāo)信號

    4． 切刀把包裝后的包裝物切割成包裝袋，由于切刀上有加熱裝置，切刀兼有橫封的作用

    5． 另外該機(jī)械還包括縱封部分，把側(cè)面的薄膜粘合起來

    系統(tǒng)要求：

    • 膜輥直徑：66.88mm

    • 切刀直徑：120.00mm

    • 切刀電機(jī)傳動比：9：1

    • 膜電機(jī)傳動比：9：1

    • 切刀旋轉(zhuǎn)軸外接編碼器360 線

    • 包裝規(guī)格：袋長（50-500）mm

[NextPage]

    • 包裝速度：150 袋/分鐘

    • 切割精度：小于等于2.00mm

    • 切刀電機(jī)功率：700W

    • 進(jìn)膜電機(jī)功率：700W

    設(shè)計(jì)依據(jù)：

    • 利用PLC 高速脈沖輸出通道發(fā)送的脈沖信號，實(shí)現(xiàn)對伺服驅(qū)動器的位置及速度控制

    • 利用PLC 的高速計(jì)數(shù)通道實(shí)現(xiàn)外接編碼器的位置反饋

    • 以切刀軸作為主軸，進(jìn)膜軸作為從動軸進(jìn)行控制

    • 利用色標(biāo)傳感器進(jìn)行位置檢測，PLC 經(jīng)過位置判斷，做簡單的位置閉環(huán)控制

    • 推導(dǎo)設(shè)計(jì)

    計(jì)算方法：

    • 計(jì)算最大脈沖輸出能否滿足要求
    Rev =4096 units/rev
    C =D xπ
    =66.88 x 3.14159265
    =210mm
    Vmax =Lmax x PVmax
    =500 x 70
    =35000 mm/min
    Pmax =Vmax / C x Z x Rev / 60
    =35000 / 210 x 9 x 4096 /60

[NextPage] 
    =102400
    Precision ＝C / Z / Rev
    =0,0057 mm/unit
    推導(dǎo)結(jié)論： 精度2mm 〉Precision x 10 滿足條件
    PLC 最大輸出頻率為100KHZ, 近似滿足條件

    軟件設(shè)計(jì)依據(jù)（一）補(bǔ)償方法：

    • 由于計(jì)算過程比較麻煩，這里不作詳細(xì)說明。總之不同包裝速度決定了不同的脈沖輸出頻率，把每次色標(biāo)檢測到的實(shí)際位置與理論位置進(jìn)行對比，按實(shí)際位置與理論位置之差進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償按著位置差的千分之二進(jìn)行。

    • 實(shí)際的位置值是根據(jù)外接的編碼器來實(shí)現(xiàn)的，在每次檢測到色標(biāo)的時(shí)候，記錄實(shí)際值。每包裝一包切刀旋轉(zhuǎn)一周，編碼器記錄為0－360 度，一個(gè)周期后自動清零。

    軟件設(shè)計(jì)依據(jù)（二）象限判斷：

    • 由于此包裝機(jī)屬于經(jīng)濟(jì)型配置，伺服沒有位置閉環(huán)控制，沒有尋參功能。有鑒于此，軟件中添加了示教功能：即在進(jìn)行彩膜包裝時(shí)，如果更換新的包裝規(guī)格，要進(jìn)行示教，把第一個(gè)色標(biāo)檢測的位置值記錄下來，作為后面包裝過程中色標(biāo)檢測的判斷依據(jù)（理論位置）。

    • 在包裝過程中每次色標(biāo)檢測的位置與理論位置的差值進(jìn)行判斷，如果差值大于180度，送膜電機(jī)進(jìn)行追蹤補(bǔ)償，否則，送膜電機(jī)減速，進(jìn)行延遲補(bǔ)償。

    • 由于示教時(shí)色標(biāo)位置值（理論位置）是隨機(jī)的，可以在0－360 度的任意象限。因?yàn)橐M(jìn)行差值計(jì)算，涉及了正向追蹤還是延遲補(bǔ)償?shù)膯栴}，所以要根據(jù)具體情況采用不同的計(jì)算公式

    • 這里采用第一象限為例做簡單介紹：

    如果 0<T<90 度
    如果 0<Act<180 度
    則 Delta_A=Act-T
    如果 180<Act<360
    變量名稱 表示符號 單位
    示教位置 T 度
    實(shí)際位置 Act 度
    差值 Delta_A 度
    
    本包裝機(jī)為枕式包裝機(jī)經(jīng)濟(jì)型配置方案，不但可以進(jìn)行定長包裝，還可以進(jìn)行色標(biāo)包裝，切割精度足夠滿足目前大多數(shù)食品加工廠家的要求，得到了廣泛的使用。在激烈的市場競爭中，節(jié)約成本是很多制造商的選擇。

    另外，在高端的包裝機(jī)方面，目前大多采用伺服控制器閉環(huán)控制。例如西門子SIMOTION 系統(tǒng)：通過運(yùn)動控制器，不但可以直接利用系統(tǒng)的電子齒輪，電子凸輪等工藝模塊進(jìn)行控制，而且還具有疊加軸，虛軸等功能，系統(tǒng)的動態(tài)性能更高，定位精度更準(zhǔn)確。