一、引言
近年來，隨著經(jīng)濟的迅速增長和人民生活水平的不斷提高，給傳統(tǒng)的包裝行業(yè)帶來了良好的發(fā)展機遇，應用范圍也越來越廣，同時對包裝機的品質(zhì)和生產(chǎn)效率也提出了更好的要求。
傳統(tǒng)的包裝機械多采用機械式控制，如凸輪分配軸式，后來又出現(xiàn)了光電控制、氣動控制等控制形式。在當前科學技術(shù)日新月異的時代，各種新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的出現(xiàn)，已不再是單純某一門學科的發(fā)展，而是各門相關(guān)學科、多種先進技術(shù)的互相滲透和相輔相成的結(jié)果。機電一體化技術(shù)是在信息論、控制論和系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上建立起來的綜合技術(shù)，其實質(zhì)是從系統(tǒng)觀點出發(fā)，運用過程控制原理，將機械、電子與信息、檢測等有關(guān)技術(shù)進行有機組合，實現(xiàn)整體最佳化。
一個完整的機電一體化系統(tǒng)，一般包括觸摸屏加PLC、傳感器、動力源、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)等部分，它摒棄了常規(guī)包裝機械中的繁瑣和不合理部分，而將機械、電子、傳感器等多種學科的先進技術(shù)融為一體，給包裝機械在設(shè)計、制造和控制方面都帶來了深刻的變化，從根本上改變了包裝機械的現(xiàn)狀。
二、控制系統(tǒng)和工藝流程
1、控制系統(tǒng)
以高速三封口填充式包裝機為例，整機控制系統(tǒng)由：人機界面顯示和PLC控制系統(tǒng)、給料稱重系統(tǒng)(伺服電機、稱重傳感器)、包裝材料進給系統(tǒng)(伺服電機)、剪切封口系統(tǒng)(熱電阻)四部分組成。
圖1 控制系統(tǒng)
圖2 機械結(jié)構(gòu)
2、工藝流程
在自動工作模式下各執(zhí)行機構(gòu)需要按一定順序執(zhí)行動作，是按照包裝材料進給、制袋、給料計量和封口傳輸?shù)捻樞颉?/span>
(1)因為包裝材料帶有公司宣傳標準和圖案，要實現(xiàn)準確定位剪切，所以采用伺服控制系統(tǒng)。伺服電機每轉(zhuǎn)一圈是1000個脈沖，利用PLC發(fā)出的高速脈沖可以精確迅速控制伺服電機運行和停止。改變過去包裝圖案不完整品相殘次屏多的問題，提高生產(chǎn)效率和成品率。
(2)給料采用定位精度高的伺服電機。伺服電機可以按照PLC發(fā)出脈沖數(shù)來精確定位，實現(xiàn)精確給料。另外還具有雙重反饋裝置，伺服電機可以返回運動脈沖數(shù)從而實現(xiàn)精確給料，稱重傳感器作為第二種檢測，檢查填充重量，雙重計量方法有消減少了包裝計量不準的問題。
(3)剪切控制系統(tǒng)采用熱電阻加熱自動PID恒溫控制，封口迅速美觀。
三、電氣軟件設(shè)計
填充式食品包裝機械一般較小，為了便與操作又要節(jié)省空間，采用占用空間較小65535色高分辨率真彩顯示的WEINVIEW MT6056I人機界面。在人機界面中設(shè)計多幅畫面，參數(shù)設(shè)置、運行監(jiān)控、故障報警、配方存儲和調(diào)用、手自動控制。
采用PLC和人機界面控制的自動包裝機可以實現(xiàn)自動制袋、給料、自動計量、自動封裝等多項功能，并可對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，完成自動診斷、自動報警和數(shù)據(jù)上傳等功能。由于MT6056I的強大的存儲空間可以保存多組包裝配方，減少操作工勞動量提高生產(chǎn)效率。
另外包裝形式多樣，以為機器只能包裝形式單一，圖中高速填充式包裝機可以包裝:枕形袋、燙邊袋、三角包、打孔袋、多連包等形式。
人機界面顯示系統(tǒng)如圖1和圖2所示。可以根據(jù)用戶要求，設(shè)定包裝容量、制袋長度、每分鐘包裝速度、系統(tǒng)可以精確顯示出實際產(chǎn)量(袋數(shù))和準確計量數(shù)(填充量)，能夠?qū)τ嬃繑?shù)手動清零，具有正常的啟動、停止及點動按鈕，配方存儲和調(diào)用。
圖1 產(chǎn)品包裝設(shè)置界面
圖2產(chǎn)品包裝運行畫面
四、結(jié)束語
經(jīng)過長時間生產(chǎn)實驗，WEINVIEW MT6056I以強大的存儲空間，快速的反應速度，操作簡單方便直觀，受到廣大客戶的歡迎。用HMI和PLC設(shè)計可靠性高，故障排除迅速準確，大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。
