前言

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

　　• 按包裝機的機械結(jié)構(gòu)來劃分，食品包裝機械可以分為立式包裝機與枕式包裝機。顧名思義，立式包裝機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：

　　本文主要基于枕式包裝機進行說明。

　　機械結(jié)構(gòu)（枕式包裝機）

　　主要由撥叉、膜輥、色標傳感器、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． 色標傳感器檢測薄膜上的色標信號
　　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
　　• 切刀電機傳動比：9：1
　　• 膜電機傳動比：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
　　• 包裝速度：150 袋/分鐘
　　• 切割精度：小于等于2.00mm
　　• 切刀電機功率：700W
　　• 進膜電機功率：700W

　　設(shè)計依據(jù)：

　　• 利用PLC 高速脈沖輸出通道發(fā)送的脈沖信號，實現(xiàn)對伺服驅(qū)動器的位置及速度控制
　　• 利用PLC 的高速計數(shù)通道實現(xiàn)外接編碼器的位置反饋
　　• 以切刀軸作為主軸，進膜軸作為從動軸進行控制
　　• 利用色標傳感器進行位置檢測，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

　　計算方法：

　　• 計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
　　=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)計依據(jù)（一）補償方法：

　　• 由于計算過程比較麻煩，這里不作詳細說明�？傊�不同包裝速度決定了不同的脈沖輸出頻率，把每次色標檢測到的實際位置與理論位置進行對比，按實際位置與理論位置之差進行補償，補償按著位置差的千分之二進行。

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

　　軟件設(shè)計依據(jù)（二）象限判斷：

　　• 由于此包裝機屬于經(jīng)濟型配置，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：即在進行彩膜包裝時，如果更換新的包裝規(guī)格，要進行示教，把第一個色標檢測的位置值記錄下來，作為后面包裝過程中色標檢測的判斷依據(jù)（理論位置）。

　　• 在包裝過程中每次色標檢測的位置與理論位置的差值進行判斷，如果差值大于180度，送膜電機進行追蹤補償，否則，送膜電機減速，進行延遲補償。

　　• 由于示教時色標位置值（理論位置）是隨機的，可以在0－360 度的任意象限。因為要進行差值計算，涉及了正向追蹤還是延遲補償?shù)膯栴}，所以要根據(jù)具體情況采用不同的計算公式

　　• 這里采用第一象限為例做簡單介紹：

　　如果 0如果 0則 Delta_A=Act-T
　　如果 180變量名稱 表示符號 單位
　　示教位置 T 度
　　實際位置 Act 度
　　差值 Delta_A 度

　　本包裝機為枕式包裝機經(jīng)濟型配置方案，不但可以進行定長包裝，還可以進行色標包裝，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，定位精度更準確。 

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