1.引言

方便面是世界上列在面包之后的第二大加工食品，我國是全球方便面第一產(chǎn)銷(xiāo)大國。據統計，國內現有方便面生產(chǎn)線(xiàn)近三千條左右，年生產(chǎn)能力190億包，銷(xiāo)售額222億元人民幣，在產(chǎn)量和銷(xiāo)售額上保持著(zhù)高于30%以上的增長(cháng)，遠遠高于全國食品工業(yè)20.6%的平均增長(cháng)水平。資料表明，隨著(zhù)人們膳食結構的調整和飲食習慣的改變，及我國經(jīng)濟的持續發(fā)展，給食品包裝機械行業(yè)帶來(lái)了良好的機遇，促進(jìn)了食品加工業(yè)的快速發(fā)展，需要大量高品質(zhì)的食品包裝機械，食品機械最終作用在于提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品多樣化。

2.油炸方便面生產(chǎn)流程

油炸方便面生產(chǎn)流程：

原料攪拌、混合→熟化→復合壓片→連續壓片→切條波紋、成形→蒸煮糊化→初冷→切斷→折疊→分排→著(zhù)味→油炸脫水→冷卻→成品檢驗→分袋包裝→成品裝箱。

本文主要介紹方便面生產(chǎn)線(xiàn)的最后一道工序：分袋包裝的全自動(dòng)枕式包裝機的工作原理。

3.食品包裝機的工作原理

1)食品包裝機概述：

高科技技術(shù)成果的應用，使用機電一體化，操作簡(jiǎn)便化，控制程序化得到完美的體現。枕式全自動(dòng)包裝機應用廣泛，適應性強，可用于餅干、方便面、糖果、雪糕及其它小食品的包裝，也可用于醫藥、零部件、紡織、輕化和日用品的包裝。包裝材料的總寬度可達450mm，包裝尺寸可在長(cháng)（95-350）mm，寬（10-140）mm，高（5-70）mm范圍內自由選擇。包裝能力為30-200包/分鐘，使用功率：4KW。整機尺寸：5050×960×1800 mm。

2)電氣系統的組成：

電源采用三相五線(xiàn)制（或三相四線(xiàn)制）380V/50Hz供電，消耗功率約為5KW。

主機的電氣系統主要由三部分組成，可編程控制器（PLC）和無(wú)速度傳感器矢量變頻器調速為核心的控制部分及加熱控制部分。

3)全自動(dòng)枕式工作原理

a)加熱系統

系統接通控制柜電源后，即可選擇進(jìn)行加熱。加熱器采用48伏安全電壓，設定需要的加熱溫度后，一般大約需20分鐘即可達到設定的溫度。

b)運行及速度設定

可編程控制器根據操作方式，可選擇手動(dòng)和自動(dòng)運行，此時(shí)PLC裝置上的“POWER”及“RUN”指示燈亮。薄膜和包裝物（方便面面塊）調整完畢后，將操作方式開(kāi)關(guān)SA2置于“自動(dòng)”位置，將追蹤開(kāi)關(guān)SA3置于“自動(dòng)”位置，按啟動(dòng)按鈕SB2，縱封電磁鐵YA1吸合，運行警報器通電響約2秒，機器進(jìn)行連續運行。

主機采用KV2000無(wú)速度傳感器矢量變頻器進(jìn)行調速。變頻器的操作鍵盤(pán)裝在操作控制柜上，調速的實(shí)現由面板電位器R1設定運行速度。變頻器操作鍵盤(pán)上顯示的是電機的轉速。轉速Rpm＝（120×F057輸出頻率/F052電機極數）×齒輪比例。出廠(chǎng)時(shí)，相關(guān)參數已經(jīng)設定好，使用者一般不要修改參數。

c)枕式包全自動(dòng)包裝機的差速機構和袋長(cháng)調整機械（略）

d)追蹤系統

追蹤系統是包裝機的控制核心，由PLC程序控制（見(jiàn)部分主要PLC追蹤程序），該系統可根據被包裝物品的形狀和大小精確定位，采用正反向雙向追蹤，進(jìn)一步提高了追蹤精度。對包裝材料在生產(chǎn)過(guò)程中出現的誤差及時(shí)發(fā)現，同時(shí)準確的給予補償和糾正，避免了包裝材料的浪費。機器運行后，薄膜標記傳感器不斷的在檢測薄膜標記（色標），同時(shí)機械部分的追蹤微動(dòng)開(kāi)關(guān)檢測機械的位置，上述兩種信號送至PLC，經(jīng)程序運算后，由PLC的輸出Y6（正追）、Y12（反追）控制追蹤電機的正反追蹤。檢測若在追蹤預定次數后仍不能達到技術(shù)要求，可自動(dòng)停機待檢，避免廢品的產(chǎn)生；

e)食品包裝機對變頻器調速的要求

食品包裝機所用傳動(dòng)系統雖然應用功能比較簡(jiǎn)單，但對傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)性能有較高的要求，系統要求較快的動(dòng)態(tài)跟隨性能和高穩速精度。因此必須考慮變頻器的動(dòng)態(tài)技術(shù)指標，選用高性能變頻器才能滿(mǎn)足要求。

f)KV2000無(wú)速度傳感器矢量變頻器的特點(diǎn)

1)應用無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)，具有自動(dòng)調諧功能，自動(dòng)修正頻率，以達到負載變動(dòng)時(shí)電機轉速穩定的效果；

2)具有較高的穩速精度和快速動(dòng)態(tài)響應，能滿(mǎn)足高性能場(chǎng)合的傳動(dòng)控制要求。減少了因傳動(dòng)系統故障導致的時(shí)間和經(jīng)濟損失。同時(shí)省去了速度傳感器，具有較低的維護成本。

3)具有功能豐富、性能穩定、小型化、低噪音運行等優(yōu)點(diǎn)。

g)在KV2000變頻器的外圍線(xiàn)路中，主要分六個(gè)部分組成

1)直流制動(dòng)電阻端子P+、 DB外接制動(dòng)電阻R0；使系統在停車(chē)時(shí)，實(shí)現瞬間安全停車(chē)；

2)控制回路輸入端子中，FWD/REV為正/反轉信號，其中FWD接收來(lái)自PLC的Y0輸出信號，變頻器按設定頻率正轉運行；
X1、X2、X3、X4、X5、X6為自定義多功能輸入選擇端子，其中X1接收來(lái)自PLC程序控制輸出Y1的點(diǎn)動(dòng)信號，變頻器實(shí)現點(diǎn)動(dòng)運行；

3)頻率給定由安裝在電控柜上的電位器R1進(jìn)行設定，方便現場(chǎng)操作工根據生產(chǎn)需要進(jìn)行調速；

4)控制回路輸出端中，TA和TC為變頻器故障輸出端子，當變頻器故障時(shí)，PLC的輸入信號COM、X10閉合，程序控制系統報警及自動(dòng)停車(chē)；

4.結束語(yǔ)

枕式食品包裝機應用無(wú)速度傳感器矢量變頻調速，具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

1)簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統，提高了機器運轉的穩定性和可靠性，降低了機器運轉的噪音，大大延長(cháng)了使用壽命和最大限度的降低故障率，減小企業(yè)維修費用。

2)增加產(chǎn)量、降低成本?？梢蕴岣呱a(chǎn)技術(shù)，使產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)都得到提高，并能有效節約成本，實(shí)現利潤最大化。

3)實(shí)現包裝機高效、低損耗、自動(dòng)檢測等多功能。

4)通過(guò)轉矩提升、防止失速和再啟動(dòng)等功能，實(shí)現不跳閘運行；使產(chǎn)品質(zhì)量穩定、效率提高。

參考文獻

【1】KV2000無(wú)速度傳感器矢量變頻器用戶(hù)使用說(shuō)明書(shū)
【2】DW-8000全自動(dòng)枕式食品包裝機使用手冊
【3】MITSUBISHI可編程控制器編程手冊
【4】TOKYO MENKI包裝機使用手冊

作者簡(jiǎn)介：

聶輝：男，福建國防工業(yè)技術(shù)學(xué)校機電一體化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，長(cháng)期于變頻器與傳動(dòng)領(lǐng)域工作，曾親自參與了枕式全自動(dòng)包裝機的系統改造。