乳制品枕式包装机控制系统的研究与设计

乳制品枕式包装机控制系统的研究与设计

赵杰

身份证号：150121198205245519

摘要

随着我国高质量发展工作的不断推进，乳制品行业积极响应号召，应用先进的机械技术武装自己，并且生产商家为了保证乳制品枕式包装机的高效生产和运行，对乳制品枕式包装机控制系统进行了具体的研究，让系统可以更好的满足居民的日常需求以及行业的发展要求，以确保行业的技术进步和高质量发展。鉴于此，本文将从乳制品包装机械速度控制系统设计的硬件和软件两个方面论述，对枕式包装机在PIC加持下的控制系统进行研究与分析，明确其具体的价值。

关键词：乳制品枕式包装机；控制系统；PLC控制器；

0 引言

在我国社会现代化进程的进行中，很多的行业都积极应用先进的技术和机械武装自身，让自己不被时代淘汰，在乳制品枕式包装机控制系统方面，传统的系统有一些因素没有考虑周全，导致在包装过程中会出现一些细节上的问题，不利于行业的质量控制，而行业采用PLC技术，在该技术的加持下乳制品的包装机控制系统有利于优化系统的输入输出电路、运算机械运行信号等，而且新的控制系统还实现了自动化、智能化的乳制品包装过程的控制，大大提高了包装机械速度控制的精准度，也充分保证了乳制品包装的质量。

1 乳制品包装机控制系统硬件设计

我国当前的乳制品包装形式多种多样，自动化技术得以应用，但是在乳制品的包装上依旧存在问题，比如机械操作没有满足要求、材料不达标、包装漏气等。使用PIC技术来让乳制品的包装机控制系统不断进步，弥补行业问题。

对于传统的系统来说，工作人员需要注意机械性能和包装的充填方式，利用光电感应技术、自动化技术等，再融合激光扫描、纳米等技术，但是这些方法也存在问题，并不能完美的进行乳制品包装，但是如果结合PLC技术来武装乳制品包装机控制系统，选择优良的系统硬件设备来进行系统结构框架的设计，以促进行业的发展(1)。

对于基于PIC的乳制品枕式包装机控制系统来说，工作人员可以选择好合适的、能够适应PIC技术的编码器，然后我们通过系统的内存等来读取信息数据，并且以此为基础，搭配好合适的电脉冲，把转速信号等信号转化为可以与PLC控制器相适应的脉冲信号，而且工作人员还可以根据PIC的逻辑控制关系，自动的检测输入、输出状态，并实时监测乳制品的包装速度，然后通过机械设备的显示屏查看机械设备的运行状态(2)。系统机械在设计和安装时应该使用配套使用电机和驱动器，然后工作人员通过伺服驱动器来控制乳制品包装机械设备的开启和停止，可以利用拨位开关设定好电机运行的步数以及包装设备的交流电的最大输出电流，这样就完成了包装机械控制系统的基础设计。

基于PIC乳制品枕式包装机控制系统一般是通过控制器的端口来进行输入、输出电路的优化，并可以控制包装速度。而且PLC控制器可以定义输入、输出点、控制包装速度，而且优化输入、输出电路，保障信号的采集，并把相应的数据传递给控制器，以此带动机械元件完成工作，工作人员还可以把袋膜位置检测、拉膜送膜速度、横封纵封速度等作为输入信号，完成分析后把形成的命令传递给相应的执行部分，使得包装机械可以快速完成指令(3)。这样的一套过程完成了基于PIC的乳制品枕式包装机控制系统的硬件设计。

2 乳制品包装机控制系统软件设计

系统设计分为硬件与软件设计两部分，把硬件方面的送膜轴作为主轴，根据三相电机速度控制器的减速比等参数，就可以算出输送袋膜所需的最大转速H(2)。 

其中，a代表乳制品包装的包装袋长度，L代表的是包装机械设备的最大生产率，g代表的是袋膜打滑补偿系数，d代表的是送袋膜的辊轮周长，然后我们根据送膜轴、电机轴的转动惯量，综合算出包装机械的动能E(3)。

其中，s1是电机轴、s2为送膜轴的转动惯量，w代表的是伺服电机转速(3)。由以上两个式子可以得出：

其中，B代表的时惯量比参数，然后根据辊轮与袋膜卷之间的刚性传动比，估算出袋膜包装的整体传动比k(4)。其公式为：

其中，r1为输送辊轮半径，r2为袋膜卷半径(4)。由此可以计算出送膜轴转动惯量s2：

其中，m为袋膜卷质量，根据以上公式可以确定出电机轴的折算惯量Q，其公式为：

根据以上几个公式综合可得，电机轴折算惯量Q，其表达式为：

然后，工作人员可以把额定转矩控制在电机额定转矩之内，把袋膜卷的启动转矩达到最大，然后计算临界时刻的转距值U(4)。其公式为：

其中，a为滚动轴承的摩擦系数，V表达的是送膜轴加袋膜卷的质量，r3为送膜轴半径、r4为轴承内径、r5为轴承外径，依据此，可以计算得袋膜卷的初始转矩Z(5)。

其中，F代表的是乳制品的包装速度，t为包装机械启动的时间。

工作人员设定好相应的参数后应该进行实验，比如送膜轴最大转速、电机轴转动惯量、袋膜卷最大转矩等参数，以此明确新控制系统与传统系统的优劣，包装机械自动化、智能化的控制乳制品包装的整个过程，到这一步，操作人员已经完成了乳制品包装的整个设计过程，比如速度的参数设定、系统软件的设计、包装机械控制系统的设计等

(5)。完成设定后，我们可以进行试验，来收集设备数据，来检测新系统与传统系统的优缺点。

我们用牛奶进行实验，选择好包装材料后就可以选择牛奶包装机的试验平台，通过包装设备上的触摸屏来实时监测牛奶的包装速度等数值，牛奶包装通过传输装置、可调距切纸刀、输送装置、送膜装置等装置来进行牛奶的包装，工作人员设定好包装膜的热封时间、热封压力和包装速度之后来进行实验，实验可知，随着牛奶包装的拉膜速度的上升，纵封偏移量也会上升，新系统使得袋膜偏移量得以有效控制(6)。

把牛仔包装的质量作为实验条件，工作人员设定好牛奶包装质量、包装速度、包装长度等，实验可知，随着牛奶包装质量的上升，横封偏移量也会随之上升，袋膜偏移量得到了有效控制(7)。把牛奶的包装长度作为实验条件，工作人员可以设定好包装长度、包装质量、包装速度等参数，实验可得，牛奶包装的长度对包装设计系统没有影响(7)。

因此，基于PIC乳制品枕式包装机控制系统相比传统的系统，减小了牛奶袋膜的偏移量，提高了牛奶包装机械控制的精确度，充分保证了乳制品包装的质量，行业的发展也得到了推动。

3 结束语

综上所述，基于PIC乳制品枕式包装机控制系统发挥了PLC的技术优点，弥补了很多乳制品包装上的问题，大大提高乳制品的包装质量，但是乳制品的包装过程中依旧存在问题，需要从业者在今后的工作中努力发展，创新乳制品包装机控制系统和使用的技术，进一步提高整机机械控制系统的精确度、稳定性和合格率，有利于降低包装的成本，提高质量，提高行业的经济效益和社会效益，让行业高质量发展。

参考文献

(1)贾振,娄军强,杨依领,等.旋转柔性机械臂系统的实验模型辨识及伺服速度抑振控制[J].振动与冲击,2020,39(24):76-82,133.

(2)徐剑琴,李克讷,杨津,等.冗余度机械臂零初始加速度运动规划方案研究[J].计算机仿真,2020,37(1):311-316.

(3)张鑫,李嘉欣.基于分数阶微积分的机械臂滑模控制的研究[J].系统仿真学报,2020,32(5):911-917.

(4)张长胜,马泽楠,李宽,等.改进狼群算法的SCARA机械臂自适应迭代学习控制[J].机械科学与技术,2020,39(8):1177-1183.

(5)崔博文.考虑关节摩擦的机械臂系统变结构自适应控制[J].集美大学学报(自然科学版),2020,25(4):287-292.

(6)郭婷.基于滑模变结构神经网络算法的机械臂运动控制研究[J].自动化技术与应用,2020,39(6):90-95.