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隨著我國人民生活水平的提高，對食品的需求 量越來越大，如方便面、掛面、果蔬等，對食品的 質(zhì)量以及安全等要求也越來越高。其中，包裝精美、 品質(zhì)安全的食品也越來越受到消費者的關(guān)注

2全自動食品包裝機

2.1全自動食品包裝機結(jié)構(gòu)

本文所研究的全自動食品包裝機為三伺服枕式 包裝機，自動包裝機主要由送膜裝置、送料裝置、 橫封橫切裝置、縱封裝置、制袋成型器等組成。

枕式包裝機送膜機構(gòu)主要有卷膜輻、導(dǎo)向輻、 驅(qū)動輻等部分組成。根據(jù)包裝工藝不同，在導(dǎo)向輻 處安裝色標傳感器或打標機，或兩者同時安裝，完 成色標的追蹤和打印。驅(qū)動輻（主動軸）由送膜軸 伺服電機直接驅(qū)動，而卷盤膜軸（被動軸）的轉(zhuǎn)動 力矩來自驅(qū)動輻的恒速牽引。由于送膜軸伺服電機 勻速運轉(zhuǎn)，卷盤膜軸的運轉(zhuǎn)角速度隨卷盤薄膜橫切 面半徑的減小而增大。包裝薄膜由于導(dǎo)向棍、驅(qū)動 棍的連續(xù)換向和壓緊手柄的壓合操作，一般不會出 現(xiàn)因慣性或粘結(jié)導(dǎo)致的薄膜堆積、拉扯現(xiàn)象。送料機構(gòu)主要有傳送鏈輪（帶撥叉）、成型器、 送膜機構(gòu) 縱封器及撫平壓合裝置組成。傳動鏈輪由送料軸伺 服電機直接驅(qū)動，正常運轉(zhuǎn)情況下伺服電機輸出的 速度值在某一時刻保持恒定。

縱封裝置的主要功能是完成包裝膜的先期縱封 工藝?？v封輪機械機構(gòu)釆用彈簧式壓合法，包裝膜 下邊緣由成型器對合完成并輸送前進時，所受力主 要為彈性摩擦力，而非剛性摩擦力，因此，對合位 置可以在運行過程中進行微調(diào)，不會出現(xiàn)包裝膜彈 出或?qū)舷鄬ξ恢眠^大現(xiàn)象?？v封輪內(nèi)部安裝有加 熱器和熱電偶，加熱器對縱封輪面進行加熱，當包 裝膜經(jīng)過時，完成筒膜的縱封工藝。橫封橫切機構(gòu)功能包括橫封與橫切兩個方面。 物料前進過程中橫向封裝的同時進行橫切作業(yè)，連 續(xù)包裝筒袋在色標點或定長處被切割成獨立的包裝 成品。制袋成型器可將包裝膜折疊成筒形，便于物料 填充、縱向熱封、橫向熱封等。

物推入已成型的筒狀包裝膜內(nèi)，同時縱封機構(gòu)對縱 縫進行封合，經(jīng)撫平裝置整理后，由橫封機構(gòu)完成 橫封與切斷工序，實現(xiàn)塊狀物料的枕型袋包裝，最 后由成品輸出裝置輸出成品

3硬件系統(tǒng)設(shè)計。

的控制模式，DSP作為觸摸屏與伺服系統(tǒng)之間的橋 梁，將觸摸屏與伺服系統(tǒng)緊密連接起來。因此觸摸 屏、DSP、I/O輸入輸出模塊、溫度控制模塊和伺服 驅(qū)動系統(tǒng)等組合在一起構(gòu)成三伺服枕式包裝機一個 完整的三軸同步的運動控制系統(tǒng)。

3.1上位機觸摸屏

上位機觸摸屏（HMD是目前最簡單、最方便、 最直接的人機交互方式。觸摸屏不僅僅是整個控制 系統(tǒng)的外觀展示，更是整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定的重要保 障。操作者在通過觸摸屏輸入控制指令的同時也可 以對現(xiàn)場的運行情況進行實時監(jiān)測。

該包裝機的工作環(huán)境復(fù)雜多變，為了保證設(shè)備 能夠在復(fù)雜的工作環(huán)境中穩(wěn)定可靠運行，同時考慮 到其實用性和成本等特點，該控制系統(tǒng)中上位機選 用EVIEWMT6500T系列觸摸屏。

該款觸摸屏支持3個串口通信，通過RS232/ RS485進行通訊，擴展存儲器支持SD卡和U盤， 最高支持2GB,擁有520 Hz的32位RISC超快的 處理速度。經(jīng)過實際運用可知，該款觸摸屏具有較 高的可靠性和可操作性，能夠滿足食品包裝機的多 功能要求。

3.2下位機

下位機作為整個食品包裝機控制系統(tǒng)的核心硬 件，主要負責對各軸電機的同步運動控制。其可以 獲取由人機界面所設(shè)定的參數(shù)，通過分析、計算得 到脈沖控制參數(shù)，并將這些參數(shù)傳送至各伺服驅(qū)動 器，進而實現(xiàn)自動包裝機各機構(gòu)的協(xié)調(diào)運動。通過 光電傳感器和編碼器將色標、物料、各軸位置以脈沖個數(shù)的形式反饋給運動控制器，分析運動誤差并 進行計算補償，以實現(xiàn)閉環(huán)控制。考慮到自動包裝機運動控制需求，基于DSP設(shè) 計了一種通用多軸運動控制器。DSP芯片選用 Motorola DSP56F807,其內(nèi)核為16為可編程數(shù)字信 號處理器；外圍功能模塊主要包括：異步串行通信模SCL用于觸摸屏通信；通用 I/O模塊GPIO,用于接收按鈕及檢測傳感器觸發(fā)信 號；Counter模塊，用于伺服電機控制；脈寬調(diào)制模 塊PWM,通過脈寬調(diào)制電路控制加熱裝置；模數(shù) 轉(zhuǎn)換器ADC,采集熱電偶信號；CAN總線模塊， 用于控制電磁閥、信號燈等；相位檢測器，用于檢 測編碼器信號；JTAG接口等。

該控制器可適用于多種伺服電機的控制與應(yīng) 用，利用PC機編寫應(yīng)用程序，通過JIAG接口下 載與調(diào)試。

4軟件設(shè)計

自動包裝機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包上位機觸 摸屏程序以及下位機程序。在人機界面中主要包括 初始界面、操控界面、報警界面。其中，初始界面 包含了食品包裝機名牌界面、語言設(shè)置界面；操控 界面包含了手動操作、運行畫面、定量設(shè)定、系統(tǒng) 參數(shù)、參數(shù)設(shè)定等；報警界面由歷史報警記錄以及當前報警記錄組成.

5結(jié)論

在現(xiàn)代工業(yè)中，自動包裝機械的應(yīng)用十分廣泛。 針對全自動食品包裝機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和三邊封包裝流 程，開發(fā)了一套基于DSP為核心的食品包裝機控制 系統(tǒng)，輔之以觸摸屏，構(gòu)建了三伺服自動包裝機運 動控制系統(tǒng)設(shè)計方案。并在硬件基礎(chǔ)上完成了觸摸 屏和下位機軟件編程。該控制系統(tǒng)可以滿足全自動 食品包裝機的運動控制要求，能夠提高包裝質(zhì)量、 精度和效率，降低次品率。

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