丹納赫西特傳感工業控制（天津）有限公司 孫磊
摘要： 本文介紹了封口包裝機械溫度控制原理和過程，針對在實際應用技術進行研究，并對應用過程中遇到的問題進行分析，介紹了美國丹納赫WEST公司最新推出的一款Ecal數字溫度控制器，有效的解決了封口包裝機械溫度控制問題，提高封口包裝機械工作效率和產品質量。
關鍵字：封口包裝機械，溫度控制，丹納赫WEST公司，Ecal數字溫度控制器
1．引言
包裝機械是隨著新包裝材料的出現，和包裝技術的不斷革新而發展的。中國發明的造紙技術，在歷史上為紙包裝的產生提供了條件。1850年世界紙價大跌，紙包裝開始用于食品。1852年美國的沃利發明制紙袋機，從而出現紙制品機械。1861年德國建立了世界上第一個包裝機械廠，并于1911年生產了全自動成形充填封口機二十世紀60年代以來，新材料逐漸代替傳統的包裝材料，特別是采用塑料包裝材料后，包裝機械發生重大變革。超級市場的興起，對商品的包裝提出了更新的要求。為保證商品輸送快捷安全，集裝箱應運而生，集裝箱體尺寸也逐漸實現了標準化和系列化，從而促使包裝機械進一步完善和發展。。
包裝過程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及與其相關的前后工序，如清洗、堆碼和拆卸等此外，包裝還包括計量或在包裝件上蓋印等工序。使用機械包裝產品可提高生產率，減輕勞動強度，適應大規模生產的需要，并滿足清潔衛生的要求。
圖1 多功能的包裝機
包裝機械有多種分類方法。成型-充填-封口包裝機是一種多功能的包裝機如圖1所示。物料進入包裝機的頂部后，計量部分將定好數量的產品依次送入物料通道。卷筒包裝材料在通過物料通道的外壁時，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下料，隨之移動一個工位完成頂封封口，并用切刀切斷，完成包裝工序。包裝機對封口的溫度控制是十分重要，封口溫度的高低會直接影響產品質量，溫度過高或過低，都會造成產品的缺陷，影響產品的美觀。
2．包裝機封口溫度控制
對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械。模具的溫度控制主要包括加熱裝置、檢測裝置、模頭單元和溫度控制器等如圖2所示，首先檢測裝置檢測模頭單元的實際溫度，溫度控制器比較模頭單元的實際溫度和設定溫度的差值，通過PID或模糊等理論計算需要輸出的加熱功率大小，由加熱裝置對模頭單元進行加熱。
圖2 包裝模具的溫度控制結構圖
在包裝機械未包裝工作之前溫度控制穩定后，模頭單元沒有任何負載，輸出功率相對穩定；當包裝機械開始包裝工作，由于模頭單元的負載發生變化，由于傳統的溫度控制采用PID控制方式，在PID調節過程中引起溫度下沖，造成包裝產品不合格。包裝機械開始包裝過程中其溫度波動曲線如圖3所示。
圖3包裝機械開始包裝過程中其溫度波動曲線
在包裝機械正常包裝工作過程中溫度控制穩定后，模頭單元負載相對穩定，加熱裝置輸出功率相對穩定；當包裝機械停止包裝工作，由于模頭單元的沒有了負載，由于傳統的溫度控制采用PID控制方式，在PID調節過程中引起溫度上沖，造成包裝產品不合格。包裝機械正常包裝工作過程停止包裝其溫度波動曲線如圖4所示。
圖4包裝機械正常包裝工作過程停止包裝其溫度波動曲線
3．專用包裝機械封口溫度數字控制器
丹納赫公司將旗下全球領先的溫度控制器生產廠商英國 West Control Solutions 公司全球同步發布了在其CAL Controls品牌下的一個全新溫度控制器系列：eCAL系列。其中一款Ecal數字溫度控制器，有效的解決了封口包裝機械溫度控制問題，提高了封口包裝機械工作效率和產品質量。該款Ecal數字溫度控制器PID控制性能優異，外觀精巧緊湊，是一款性價比極佳的溫控產品，非常適合于包裝設備機械設備中的應用，采用ＢＰ神經網絡算法對傳統的PID控制方法進行改進，提升了系統的魯棒性，有效的解決了包裝機械開始包裝過程和停止包裝過程封口溫度較大波動問題，如5所示采用ＢＰ神經網絡算法PID控制封口溫度曲線。
圖5采用ＢＰ神經網絡算法PID控制封口溫度曲線
該款Ecal數字溫度控制器在成本優化的同時提供了通常在高端產品才具備的一些指標與功能。這包括0.1%級精度的通用型輸入；3組輸出分別支持繼電器、固態繼電器驅動、線性直流等不同輸出選項，以及RS485 Modbus RTU 通訊；兩行4位高亮度LED數碼管顯示，包括功能鍵在內的4個薄膜按鍵以及3個LED輸出狀態指示燈。如圖6所示具有歐洲設計風格的Ecal數字溫度控制器，其安裝深度僅為70mm，非常適合空間要求緊湊的設備配套場合，同時也適合對現有設備進行改造的項目。除了易學易用的操作界面外，前面板的F功能鍵可以自由定義為手動/自動控制切換、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 具有歐洲設計風格的Ecal數字溫度控制器
4．結束語
專用包裝機械封口Ecal數字溫度控制器有效的解決了包裝機械封口溫度波動問題，可以提高封口包裝機械工作效率和產品質量，從而提升包裝機械整機性能，達到節能減材的效果，為企業帶來更多的附加利益，推動包裝機械行業的發展。
參考文獻
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