丹納赫西特傳感工業(yè)控制（天津）有限公司 孫磊
摘要： 本文介紹了封口包裝機(jī)械溫度控制原理和過(guò)程，針對(duì)在實(shí)際應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研究，并對(duì)應(yīng)用過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，介紹了美國(guó)丹納赫WEST公司最新推出的一款Ecal數(shù)字溫度控制器，有效的解決了封口包裝機(jī)械溫度控制問(wèn)題，提高封口包裝機(jī)械工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
關(guān)鍵字：封口包裝機(jī)械，溫度控制，丹納赫WEST公司，Ecal數(shù)字溫度控制器
1．引言
包裝機(jī)械是隨著新包裝材料的出現(xiàn)，和包裝技術(shù)的不斷革新而發(fā)展的。中國(guó)發(fā)明的造紙技術(shù)，在歷史上為紙包裝的產(chǎn)生提供了條件。1850年世界紙價(jià)大跌，紙包裝開始用于食品。1852年美國(guó)的沃利發(fā)明制紙袋機(jī)，從而出現(xiàn)紙制品機(jī)械。1861年德國(guó)建立了世界上第一個(gè)包裝機(jī)械廠，并于1911年生產(chǎn)了全自動(dòng)成形充填封口機(jī)二十世紀(jì)60年代以來(lái)，新材料逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的包裝材料，特別是采用塑料包裝材料后，包裝機(jī)械發(fā)生重大變革。超級(jí)市場(chǎng)的興起，對(duì)商品的包裝提出了更新的要求。為保證商品輸送快捷安全，集裝箱應(yīng)運(yùn)而生，集裝箱體尺寸也逐漸實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，從而促使包裝機(jī)械進(jìn)一步完善和發(fā)展。。
包裝過(guò)程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及與其相關(guān)的前后工序，如清洗、堆碼和拆卸等此外，包裝還包括計(jì)量或在包裝件上蓋印等工序。使用機(jī)械包裝產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要，并滿足清潔衛(wèi)生的要求。
圖1 多功能的包裝機(jī)
包裝機(jī)械有多種分類方法。成型-充填-封口包裝機(jī)是一種多功能的包裝機(jī)如圖1所示。物料進(jìn)入包裝機(jī)的頂部后，計(jì)量部分將定好數(shù)量的產(chǎn)品依次送入物料通道。卷筒包裝材料在通過(guò)物料通道的外壁時(shí)，被成形器卷繞成筒狀，縱封器將其縱向縫焊封牢固。橫封器完成包裝袋的頂封和下一個(gè)袋子的底封，成為兩道焊縫。由于下料通道被包裝袋裹住，底封封焊后就可直接向袋內(nèi)下料，隨之移動(dòng)一個(gè)工位完成頂封封口，并用切刀切斷，完成包裝工序。包裝機(jī)對(duì)封口的溫度控制是十分重要，封口溫度的高低會(huì)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，溫度過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)造成產(chǎn)品的缺陷，影響產(chǎn)品的美觀。
2．包裝機(jī)封口溫度控制
對(duì)于卷筒包裝材料有可熱封的材料，依靠模具的溫度完成封口的包裝機(jī)械。模具的溫度控制主要包括加熱裝置、檢測(cè)裝置、模頭單元和溫度控制器等如圖2所示，首先檢測(cè)裝置檢測(cè)模頭單元的實(shí)際溫度，溫度控制器比較模頭單元的實(shí)際溫度和設(shè)定溫度的差值，通過(guò)PID或模糊等理論計(jì)算需要輸出的加熱功率大小，由加熱裝置對(duì)模頭單元進(jìn)行加熱。
圖2 包裝模具的溫度控制結(jié)構(gòu)圖
在包裝機(jī)械未包裝工作之前溫度控制穩(wěn)定后，模頭單元沒(méi)有任何負(fù)載，輸出功率相對(duì)穩(wěn)定；當(dāng)包裝機(jī)械開始包裝工作，由于模頭單元的負(fù)載發(fā)生變化，由于傳統(tǒng)的溫度控制采用PID控制方式，在PID調(diào)節(jié)過(guò)程中引起溫度下沖，造成包裝產(chǎn)品不合格。包裝機(jī)械開始包裝過(guò)程中其溫度波動(dòng)曲線如圖3所示。
圖3包裝機(jī)械開始包裝過(guò)程中其溫度波動(dòng)曲線
在包裝機(jī)械正常包裝工作過(guò)程中溫度控制穩(wěn)定后，模頭單元負(fù)載相對(duì)穩(wěn)定，加熱裝置輸出功率相對(duì)穩(wěn)定；當(dāng)包裝機(jī)械停止包裝工作，由于模頭單元的沒(méi)有了負(fù)載，由于傳統(tǒng)的溫度控制采用PID控制方式，在PID調(diào)節(jié)過(guò)程中引起溫度上沖，造成包裝產(chǎn)品不合格。包裝機(jī)械正常包裝工作過(guò)程停止包裝其溫度波動(dòng)曲線如圖4所示。
圖4包裝機(jī)械正常包裝工作過(guò)程停止包裝其溫度波動(dòng)曲線
3．專用包裝機(jī)械封口溫度數(shù)字控制器
丹納赫公司將旗下全球領(lǐng)先的溫度控制器生產(chǎn)廠商英國(guó) West Control Solutions 公司全球同步發(fā)布了在其CAL Controls品牌下的一個(gè)全新溫度控制器系列：eCAL系列。其中一款Ecal數(shù)字溫度控制器，有效的解決了封口包裝機(jī)械溫度控制問(wèn)題，提高了封口包裝機(jī)械工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。該款Ecal數(shù)字溫度控制器PID控制性能優(yōu)異，外觀精巧緊湊，是一款性價(jià)比極佳的溫控產(chǎn)品，非常適合于包裝設(shè)備機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，采用ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)傳統(tǒng)的PID控制方法進(jìn)行改進(jìn)，提升了系統(tǒng)的魯棒性，有效的解決了包裝機(jī)械開始包裝過(guò)程和停止包裝過(guò)程封口溫度較大波動(dòng)問(wèn)題，如5所示采用ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法PID控制封口溫度曲線。
圖5采用ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法PID控制封口溫度曲線
該款Ecal數(shù)字溫度控制器在成本優(yōu)化的同時(shí)提供了通常在高端產(chǎn)品才具備的一些指標(biāo)與功能。這包括0.1%級(jí)精度的通用型輸入；3組輸出分別支持繼電器、固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)、線性直流等不同輸出選項(xiàng)，以及RS485 Modbus RTU 通訊；兩行4位高亮度LED數(shù)碼管顯示，包括功能鍵在內(nèi)的4個(gè)薄膜按鍵以及3個(gè)LED輸出狀態(tài)指示燈。如圖6所示具有歐洲設(shè)計(jì)風(fēng)格的Ecal數(shù)字溫度控制器，其安裝深度僅為70mm，非常適合空間要求緊湊的設(shè)備配套場(chǎng)合，同時(shí)也適合對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造的項(xiàng)目。除了易學(xué)易用的操作界面外，前面板的F功能鍵可以自由定義為手動(dòng)/自動(dòng)控制切換、程序控制、以及自整定等快捷鍵功能，方便操作人員的使用。
圖6 具有歐洲設(shè)計(jì)風(fēng)格的Ecal數(shù)字溫度控制器
4．結(jié)束語(yǔ)
專用包裝機(jī)械封口Ecal數(shù)字溫度控制器有效的解決了包裝機(jī)械封口溫度波動(dòng)問(wèn)題，可以提高封口包裝機(jī)械工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而提升包裝機(jī)械整機(jī)性能，達(dá)到節(jié)能減材的效果，為企業(yè)帶來(lái)更多的附加利益，推動(dòng)包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。
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