1 引言方便面是世界上列在面包之后的第二大加工食品，我国是全球方便面第一产销大国。据统计，国内现有方便面生产线近三千条左右，年生产能力190亿包，销售额222亿元人民币，在产量和销售额上保持着高于30%以上的增长，远远高于全国食品工业20.6%的平均增长水平。资料表明，随着人们膳食结构的调整和饮食习惯的改变，及我国经济的持续发展，给食品包装机械行业带来了良好的机遇，促进了食品加工业的快速发展，需要大量高品质的食品包装机械，食品机械最终作用在于提高生产率和产品多样化。
2 油炸方便面生产流程油炸方便面生产流程:原料搅拌、混合→熟化→复合压片→连续压片→切条波纹、成形→蒸煮糊化→初冷→切断→折叠→分排→着味→油炸脱水→冷却→成品检验→分袋包装→成品装箱。本文主要介绍方便面生产线的最后一道工序:分袋包装的全自动枕式包装机的工作原理。
3 食品包装机的工作原理3.1 食品包装机概述高科技技术成果的应用，使机电一体化，操作简便化，控制程序化得到完美的体现。枕式全自动包装机应用广泛，适应性强，可用于饼干、方便面、糖果、雪糕及其它小食品的包装，也可用于医药、零部件、纺织、轻化和日用品的包装。包装材料的总宽度可达450mm，包装尺寸可在长(95~350)mm，宽(10~140)mm，高(5~70)mm范围内自由选择。包装能力为30~200包/min，使用功率:4kw。整机尺寸:5050×960×1800mm。3.2 电气系统的组成电源采用三相五线制(或三相四线制)380v/50hz供电，消耗功率约为5kw。主机的电气系统主要由三部分组成，可编程控制器(plc)和无速度传感器矢量控制变频器调速为核心的控制部分及加热控制部分。3.3 全自动枕式食品包装机工作原理全自动枕式食品包装机的外形图如图1所示。
图1 全自动枕式食品包装机
(1) 加热系统系统接通控制柜电源后，即可选择进行加热。加热器采用48v安全电压，设定需要的加热温度后，一般大约需20min即可达到设定的温度。(2) 运行及速度设定plc根据操作方式，可选择手动和自动运行，此时plc装置上的“power”及“run”指示灯亮。薄膜和包装物(方便面面块)调整完毕后，将操作方式开关sa2置于“自动”位置，将追踪开关sa3置于“自动”位置，按启动按钮sb2，纵封电磁铁ya1吸合，运行警报器通电响约2s，机器进入连续运行状态。主机采用kv2000无速度传感器矢量控制变频器进行调速。变频器的操作键盘装在操作控制柜上，调速的实现由面板电位器r1设定运行速度。变频器操作键盘上显示的是电机的转速。转速rpm＝(120×f057输出频率/f052电机极数)×齿轮比例。出厂时，相关参数已经设定好，使用者一般不要修改参数。(3) 枕式包全自动包装机的差速机构和袋长调整机械(略)(4) 追踪系统追踪系统是包装机的控制核心，由plc程序控制(主要plc追踪程序如图2所示)，该系统可根据被包装物品的形状和大小精确定位，采用正反向双向追踪, 进一步提高了追踪精度。对包装材料在生产过程中出现的误差及时发现，同时准确地给予补偿和纠正, 避免了包装材料的浪费。机器运行后，薄膜标记传感器不断的在检测薄膜标记(色标)，同时机械部分的追踪微动开关检测机械的位置, 上述两种信号送至plc，经程序运算后，由plc的输出y6(正追)、y12(反追)控制追踪电机的正反追踪。检测若在追踪预定次数后仍不能达到技术要求, 可自动停机待检，避免废品的产生。(5) 食品包装机对变频器调速的要求食品包装机所用传动系统虽然应用功能比较简单，但对传动的动态性能有较高的要求，系统要求较快的动态跟随性能和高稳速精度。因此必须考虑变频器的动态技术指标，选用高性能变频器才能满足要求。
图2 枕式包装机追踪系统程序的梯形图
(6) kv2000无速度传感器矢量变频器的特点l 应用无速度传感器矢量控制技术, 具有自动调谐功能, 自动修正频率, 以达到负载变动时电机转速稳定的效果;l 具有较高的稳速精度和快速动态响应, 能满足高性能场合的传动控制要求。减少了因传动系统故障导致的时间和经济损失。同时省去了速度传感器, 具有较低的维护成本;l 具有功能丰富、性能稳定、小型化、低噪音运行等优点。(7) kv2000变频器外围线路的部分组成在kv2000变频器的外围线路中, 主要分六个部分组成, 参见图3。
图3 调速系统主回路
l 直流制动电阻端子p+、db外接制动电阻r0;使系统在停车时，实现瞬间安全停车;l 控制回路输入端子中，fwd/rev为正/反转信号，其中fwd接收来自plc的y0输出信号，变频器按设定频率正转运行; x1、x2、x3、x4、x5、x6为自定义多功能输入选择端子，其中x1接收来自plc程序控制输出y1的点动信号，变频器实现点动运行;l 频率给定由安装在电控柜上的电位器r1进行设定，方便现场操作工根据生产需要进行调速;l 控制回路输出端中, ta和tc为变频器故障输出端子, 当变频器故障时，plc的输入信号com、x10闭合，程序控制系统报警及自动停车。
4 结束语枕式食品包装机应用无速度传感器矢量控制变频调速，具有如下的优点:(1) 简化传动系统，提高了机器运转的稳定性和可靠性，降低了机器运转的噪音，大大延长了使用寿命和最大限度的降低故障率，减小企业维修费用;(2) 增加产量、降低成本。可以提高生产技术水平，使产品产量和品质都得到提高，并能有效节约成本，实现利润最大化;(3) 实现包装机高效、低能耗、自动检测等多功能;(4) 通过转矩提升、防止失速和再启动等功能，实现不跳闸运行;使产品质量稳定、效率提高。
参考文献[1] kv2000无速度传感器矢量变频器用户使用说明书.[2] dw-8000全自动枕式食品包装机使用手册.[3] mitsubishi可编程控制器编程手册.[4] tokyo menki包装机使用手册.
作者简介聂 辉 男 福建国防工业技术学校机电一体化专业毕业，长期于变频器与传动领域工作，曾亲自参与了枕式全自动包装机的系统改造。
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