科姆龍KV2000變頻器在包裝機上的應用
1.引言
方便面是世界上列在面包之后的第二大加工食品，我國是全球方便面第一產銷大國。據統(tǒng)計，國內現有方便面生產線近三千條左右，年生產能力190億包，銷售額222億元人民幣，在產量和銷售額上保持著高于30%以上的增長，遠遠高于全國食品工業(yè)20.6%的平均增長水平。資料表明，隨著人們膳食結構的調整和飲食習慣的改變，及我國經濟的持續(xù)發(fā)展，給食品包裝機械行業(yè)帶來了良好的機遇，促進了食品加工業(yè)的快速發(fā)展，需要大量高品質的食品包裝機械，食品機械最終作用在于提高生產率和產品多樣化。
2.油炸方便面生產流程
油炸方便面生產流程：
原料攪拌、混合→熟化→復合壓片→連續(xù)壓片→切條波紋、成形→蒸煮糊化→初冷→切斷→折疊→分排→著味→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線的最后一道工序：分袋包裝的全自動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：
高科技技術成果的應用，使用機電一體化，操作簡便化，控制程序化得到完美的體現。枕式全自動包裝機應用廣泛，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(yī)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（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(tǒng)的組成：
電源采用三相五線制（或三相四線制）380V/50Hz供電，消耗功率約為5KW。
主機的電氣系統(tǒng)主要由三部分組成，可編程控制器（PLC）和無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)全自動枕式工作原理
a)加熱系統(tǒng)
系統(tǒng)接通控制柜電源后，即可選擇進行加熱。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，可選擇手動和自動運行，此時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，將操作方式開關SA2置于“自動”位置，將追蹤開關SA3置于“自動”位置，按啟動按鈕SB2，縱封電磁鐵YA1吸合，運行警報器通電響約2秒，機器進行連續(xù)運行。
主機采用KV2000無速度傳感器矢量變頻器進行調速。變頻器的操作鍵盤裝在操作控制柜上，調速的實現由面板電位器R1設定運行速度。變頻器操作鍵盤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。出廠時，相關參數已經設定好，使用者一般不要修改參數。
c)枕式包全自動包裝機的差速機構和袋長調整機械（略）
d)追蹤系統(tǒng)
追蹤系統(tǒng)是包裝機的控制核心，由PLC程序控制（見部分主要PLC追蹤程序），該系統(tǒng)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，進一步提高了追蹤精度。對包裝材料在生產過程中出現的誤差及時發(fā)現，同時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），同時機械部分的追蹤微動開關檢測機械的位置，上述兩種信號送至PLC，經程序運算后，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要求，可自動停機待檢，避免廢品的產生；
e)食品包裝機對變頻器調速的要求
食品包裝機所用傳動系統(tǒng)雖然應用功能比較簡單，但對傳動的動態(tài)性能有較高的要求，系統(tǒng)要求較快的動態(tài)跟隨性能和高穩(wěn)速精度。因此必須考慮變頻器的動態(tài)技術指標，選用高性能變頻器才能滿足要求。
f)KV2000無速度傳感器矢量變頻器的特點
1)應用無速度傳感器矢量控制技術，具有自動調諧功能，自動修正頻率，以達到負載變動時電機轉速穩(wěn)定的效果；
2)具有較高的穩(wěn)速精度和快速動態(tài)響應，能滿足高性能場合的傳動控制要求。減少了因傳動系統(tǒng)故障導致的時間和經濟損失。同時省去了速度傳感器，具有較低的維護成本。
3)具有功能豐富、性能穩(wěn)定、小型化、低噪音運行等優(yōu)點。
g)在KV2000變頻器的外圍線路中，主要分六個部分組成
1)直流制動電阻端子P+、 DB外接制動電阻R0；使系統(tǒng)在停車時，實現瞬間安全停車；
2)控制回路輸入端子中，FWD/REV為正/反轉信號，其中FWD接收來自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接收來自PLC程序控制輸出Y1的點動信號，變頻器實現點動運行；
3)頻率給定由安裝在電控柜上的電位器R1進行設定，方便現場操作工根據生產需要進行調速；
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，PLC的輸入信號COM、X10閉合，程序控制系統(tǒng)報警及自動停車；
4.結束語
枕式食品包裝機應用無速度傳感器矢量變頻調速，具有如下的優(yōu)點：
1)簡化傳動系統(tǒng)，提高了機器運轉的穩(wěn)定性和可靠性，降低了機器運轉的噪音，大大延長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)增加產量、降低成本?？梢蕴岣呱a技術，使產品產量和品質都得到提高，并能有效節(jié)約成本，實現利潤最大化。
3)實現包裝機高效、低損耗、自動檢測等多功能。
4)通過轉矩提升、防止失速和再啟動等功能，實現不跳閘運行；使產品質量穩(wěn)定、效率提高。
參考文獻
【1】KV2000無速度傳感器矢量變頻器用戶使用說明書
【2】DW-8000全自動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
作者簡介：
聶輝：男，福建國防工業(yè)技術學校機電一體化專業(yè)畢業(yè)，長期于變頻器與傳動領域工作，曾親自參與了枕式全自動包裝機的系統(tǒng)改造。