一種包裝機電氣控制系統(tǒng)水冷裝置的研制

謝巖　于鳴　郭辰陽

摘 要：包裝機是采用自動化控制進行產(chǎn)品包裝的設(shè)備，電氣系統(tǒng)是其控制的中心，在設(shè)備運行中會產(chǎn)生大量的熱，由于熱量的聚集，會引起電氣線路的老化和短路危險?，F(xiàn)有的一些包裝機電氣系統(tǒng)通過風扇排熱，風扇的散熱效果有限，因此不能有效的控制包裝機電氣系統(tǒng)的溫度，需要進一步解決和完善。本文通過對一種包裝機電氣控制系統(tǒng)水冷裝置的設(shè)計，能實現(xiàn)對其溫度進行調(diào)節(jié)，使之處于相對恒定狀態(tài)，解決目前包裝機工作過程中電控系統(tǒng)存在的溫度過高問題，而且裝置節(jié)省電能，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，操作方便，熱交換效率高，降溫效果好。

關(guān)鍵詞：包裝機電氣控制系統(tǒng)；水冷裝置；溫度控制；傳感器；自動

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.059

0 前言

根據(jù)我國目前GMP發(fā)展的趨勢來看，包裝機的發(fā)展重點是控制系統(tǒng)模塊化，信息整合、機械的自動化和人性化，以及在線檢測技術(shù)，把檢測技術(shù)融入生產(chǎn)線，有效的提高包裝質(zhì)量和檔次。通過GMP認證，相關(guān)企業(yè)都已對包裝設(shè)備提出了更高的要求[1]。對于此類問題，降低電控系統(tǒng)運行時工作溫度，保證控制系統(tǒng)的運行可靠，避免效率低下、維修成本高昂等突出問題，對我國現(xiàn)代制造業(yè)來說具有重要意義，尤其在包裝機械制造業(yè)，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本已作為包裝機設(shè)計追求的重要指標。

本文以一種包裝機型號為DPH260為例來論述，DPH260包裝機用途廣泛：可以包裝各種規(guī)格的糖衣片、素片、膠囊、丸粒及異形片等藥品，還可以包裝巧克力豆、泡泡糖等小食品。性能可靠、結(jié)構(gòu)先進、工作條件符合GMP標準，并具有代表性。

1 DPH260包裝機熱源分析

1.1 設(shè)備自身熱源

包裝機通過PLC程序來控制各部分電機，為了使生產(chǎn)出來的泡罩壁厚均勻、挺括，封合效果好，主驅(qū)動電機需要變頻調(diào)速，成型方式為板式正壓，包裝封合為輥式。成型后的步進為機械步進，調(diào)整方便，步進準確， 沖裁前步進為伺服電機步進，方便可靠，成型面積大，效率高，設(shè)備在傳動過程中產(chǎn)生大量熱，是自身產(chǎn)生熱源之一。

包裝機的上、下加熱板為鑄造形式，功率為6千瓦，熱封合加熱器功率為3.5千瓦，打字加熱板功率0.9千瓦，DPH260包裝機三部分加熱總功率為10.4千瓦，設(shè)備自身熱源盡管與電控系統(tǒng)隔離，但整套設(shè)備采用全封閉式框架結(jié)構(gòu)，也會使設(shè)備整體溫度提高，給設(shè)備正常使用帶來隱患。

1.2 電控運行熱源

本機電控系統(tǒng)主要由主回路和控制回路兩部分組成。在主回路中，包括電機驅(qū)動執(zhí)行和加熱執(zhí)行兩部分；在控制回路中，包括溫度控制調(diào)節(jié)器回路及面板按鈕開關(guān)、光電開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器和PLC等組成的可編程邏輯控制回路。主回路提供動力（電機驅(qū)動）和能源（加熱）?？刂苹芈穭t對主電路提供動力和能源的執(zhí)行元器件進行控制。工作流程圖如圖1所示。電氣控制系統(tǒng)運行中執(zhí)行元器件發(fā)熱，包裝機僅靠風扇進行降溫有很大局限性。

2 DPH260包裝機降溫方式

包裝機除了風扇降溫外主要是水冷卻，水冷部位主要是指成型模、吹模、主動輥、熱壓輥支架軸承座、打字頂板。除成型模、吹?？刂茰囟炔荒苓^低和過高外（20℃～30℃）其余各部位可以大水流冷卻?，F(xiàn)有的包裝機冷卻方式單一，結(jié)構(gòu)簡單，控制溫度不準確，有必要進行提升改造設(shè)計、完善其功能。包裝機冷卻水流程示意圖如圖2所示。

3 電控系統(tǒng)水冷裝置的設(shè)計

針對上述現(xiàn)狀，對包裝機進行冷卻裝置方案構(gòu)思和創(chuàng)新設(shè)計，這種實用新型包裝機電控系統(tǒng)水冷裝置主要包括機柜，機柜內(nèi)安裝吸熱裝置，吸熱裝置內(nèi)部設(shè)有水流通道，吸熱裝置為多個，多個吸熱裝置設(shè)置在不同的位置，機柜兩側(cè)的側(cè)板外分別設(shè)有散熱器，吸熱裝置水流通道的一端通過水泵與冷卻液箱連接，吸熱裝置水流通道的另一端與散熱器通過穿設(shè)在側(cè)板上的水管連接，散熱器與冷卻液箱通過水管連接，機柜的頂板內(nèi)設(shè)有風扇，頂板上設(shè)有風孔，機柜內(nèi)有溫度控制操作盒，溫度控制操作盒與安裝在機柜外面的溫度傳感器通信，將插入機柜內(nèi)的探頭溫度反饋到溫度控制操作盒儀表上，根據(jù)一種包裝機電氣控制系統(tǒng)環(huán)境要求設(shè)定溫度值，測量值與設(shè)定值比較決定電動閥的開口度，當實際溫度低于設(shè)定值時將水泵關(guān)閉，節(jié)省電能，實現(xiàn)水冷裝置的溫度控制。

4 結(jié)論

通過對一種包裝機電氣控制系統(tǒng)水冷裝置的設(shè)計，不僅冷卻液箱內(nèi)的冷卻液為水，成本低廉，而且可以直接應用原設(shè)備的水冷裝置進行改進，降低投入成本。采用多個吸熱裝置設(shè)置在機柜內(nèi)不同的位置，且吸熱裝置通過水泵與冷卻液箱連接，使吸熱裝置與冷卻液直接進行熱交換，冷卻液帶走的熱量再經(jīng)過散熱器進入冷卻液箱內(nèi)，熱交換效率高，降溫效果好；機柜外有溫度控制操作盒，通過溫度傳感器測量的當前值與溫度設(shè)定值比較，當實際溫度高于設(shè)定值時電動閥打開，直至全開，當實際溫度低于設(shè)定值時電動閥關(guān)小，直至電動閥與水泵同時關(guān)閉。實現(xiàn)水冷裝置的溫度動態(tài)控制[2]。同時，散熱裝置設(shè)置在機柜外，可減少占用機柜內(nèi)空間，有利于散熱和布設(shè)吸熱裝置；結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。

我們有信心在原來基礎(chǔ)上逐漸完善其功能，開發(fā)不同結(jié)構(gòu)，不同冷卻方式以適應不同用戶、不同用途包裝機產(chǎn)品的需求，謀求更大的發(fā)展空間和更廣闊的市場。

參考文獻：

[1]戴宏民.包裝機械技術(shù)發(fā)展趨勢及我國的應對[J].輕工機械，2006，

36（08）：63-65.

[2]申超.基于嵌入式PLC運動控制器開發(fā)及其風機控制應用研究[D].湘潭大學，2013.

*為通訊作者