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变频器在食品包装机上的应用
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，使用机电一体化，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/分钟，使用功率:4kW。整机尺寸:5050×960×1800 mm。
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 全自动枕式工作原理
（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48伏安全电压，设定需要的加热温度后，一般大约需20分钟即可达到设定的温度。
（2）运行及速度设定
可编程控制器根据操作方式，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2秒，机器进行连续运行。
主机采用kV2000无速度传感器矢量变频器进行调速。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（见部分主要PLC追踪程序），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，同时准确的给予补偿和纠正，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，见图1所示。 
图1 枕式包装机追踪系统程序的梯形图
（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。调速系统主回路见图2所示。 
图2 调速系统主回路
（6）kV2000无速度传感器矢量变频器的特点
·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;
·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。
·具有功能丰富、性能稳定、小型化、低噪音运行等优点。
（7）在kV2000变频器的外围线路中，主要由六个部分组成
·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;
·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;
·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;
·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，由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、低损耗、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。