6ES7222-1EF22-0XA0现货供应

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 1引言

    方便面是世界上列在面包之后的第二大加工食品，我国是**方便面**产销大国。据统计，国内现有方便面生产线近三千条左右，年生产能力190亿包，销售额222亿元人民币，在产量和销售额上保持着**30%以上的增长，远远**全国食品工业20.6%的平均增长水平。资料表明，随着人们膳食结构的调整和饮食习惯的改变，及我国经济的持续发展，给食品包装机械行业带来了良好的机遇，促进了食品加工业的快速发展，需要大量高品质的食品包装机械，食品机械较终作用在于提高生产率和产品多样化。

    2油炸方便面生产流程

    油炸方便面生产流程：

    原料搅拌、混合→熟化→复合压片→连续压片→切条波纹、成形→蒸煮糊化→初冷→切断→折叠→分排→着味→油炸脱水→冷却→成品检验→分袋包装→成品装箱。

    本文主要介绍方便面生产线的较后一道工序:分袋包装的全自动枕式包装机的工作原理。

    3食品包装机的工作原理

    3.1食品包装机概述

    高科技技术成果的应用，使用机电一体化，操作简便化，控制程序化得到**的体现。枕式全自动包装机应用广泛，适应性强，可用于饼干、方便面、糖果、雪糕及其它小食品的包装，也可用于医药、零部件、纺织、轻化和日用品的包装。包装材料的总宽度可达450mm，包装尺寸可在长（95-350）mm，宽（10-140）mm，高（5-70）mm范围内自由选择。包装能力为30-200包/分钟，使用功率:4kW。整机尺寸:5050×960×1800mm。

    3.2电气系统的组成

    电源采用三相五线制（或三相四线制）380V/50Hz供电，消耗功率约为5kW。

    主机的电气系统主要由三部分组成，可编程控制器（PLC）和无速度传感器矢量变频器调速为核心的控制部分及加热控制部分。

    3.3全自动枕式工作原理

    （1）加热系统

    系统接通控制柜电源后，即可选择进行加热。加热器采用48伏安全电压，设定需要的加热温度后，一般大约需20分钟即可达到设定的温度。

    （2）运行及速度设定

    可编程控制器根据操作方式，可选择手动和自动运行，此时PLC装置上的“POWER”及“RUN”指示灯亮。薄膜和包装物（方便面面块）调整完毕后，将操作方式开关SA2置于“自动”位置，将追踪开关SA3置于“自动”位置，按启动按钮SB2，纵封电磁铁YA1吸合，运行警报器通电响约2秒，机器进行连续运行。

    主机采用kV2000无速度传感器矢量变频器进行调速。变频器的操作键盘装在操作控制柜上，调速的实现由面板电位器R1设定运行速度。变频器操作键盘上显示的是电机的转速。转速Rpm＝（120×F057输出频率/F052电机极数）×齿轮比例。出厂时，相关参数已经设定好，使用者一般不要修改参数。

    （3）枕式全自动包装机的差速机构和袋长调整机械（略）

    （4）追踪系统

    追踪系统是包装机的控制核心，由PLC程序控制（见部分主要PLC追踪程序），该系统可根据被包装物品的形状和大小精确定位，采用正反向双向追踪，进一步提高了追踪精度。对包装材料在生产过程中出现的误差及时发现，同时准确的给予补偿和纠正，避免了包装材料的浪费。机器运行后，薄膜标记传感器不断的在检测薄膜标记（色标），同时机械部分的追踪微动开关检测机械位置，上述两种信号送至PLC，经程序运算后，由PLC的输出Y6（正追）、Y12（反追）控制追踪电机的正反追踪。检测若在追踪预定次数后仍不能达到技术要求，可自动停机待检，避免废品的产生。

    （5）食品包装机对变频器调速的要求

    食品包装机所用传动系统虽然应用功能比较简单，但对传动的动态性能有较高的要求，系统要求较快的动态跟随性能和高稳速精度。因此必须考虑变频器的动态技术指标，选用高性能变频器才能满足要求。

    （6）kV2000无速度传感器矢量变频器的特点

    ·应用无速度传感器矢量控制技术，具有自动调谐功能，自动修正频率，以达到负载变动时电机转速稳定的效果；

    ·具有较高的稳速精度和快速动态响应，能满足高性能场合的传动控制要求。减少了因传动系统故障导致的时间和经济损失。同时省去了速度传感器，具有较低的维护成本。

    ·具有功能丰富、性能稳定、小型化、低噪音运行等优点。

    （7）在kV2000变频器的外围线路中，主要由六个部分组成

    ·直流制动电阻端子P+、DB外接制动电阻R0;使系统在停车时，实现瞬间安全停车；

    ·控制回路输入端子中，FWD/REV为正/反转信号，其中FWD接收来自PLC的Y0输出信号，变频器按设定频率正行；X1、X2、X3、X4、X5、X6为自定义多功能输入选择端子，其中X1接收；

    ·来自PLC程序控制输出Y1的点动信号，变频器实现点动运行；

    ·频率给定由安装在电控柜上的电位器R1进行设定，方便现场操作工根据生产需要进行调速；

    ·控制回路输出端中，TA和TC为变频器故障输出端子，当变频器故障时，PLC的输入信号COM、X10闭合，由程序控制系统报警及自动停车。

    4结束语

    锅炉是全厂重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要。为此，锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风量。主要输出变量包括汽包水位、过热蒸汽温度及压力、烟气氧量和炉膛负压等。因此锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的复杂控制对象。

    二、改造要求

    1、拆除锅炉主控制室的原有两台低配置的工控机和附属板卡，采用变频设备及PLC和相关软件，组成PLC的监控系统，实现对两台35吨锅炉运行状态、各项参数的监视和汽包水位的自动控制。

    2、本次改造在控制方面暂止要求实现汽包水位自动控制，但要求在PLC预留锅炉自动燃烧控制的全套程序，以利于在条件成熟时实现自动燃烧控制。

    3、系统模式为：PLC可编程控制器。

    三、系统配置

    可编程控制器PLC

    采用德国西门子的S7-300系列可编程控制器内置PID模块，32K存储器，I/O能扩展到2048点

    文本操作面板

    变频设备系统

    四、控制方案设计

    ◆锅炉汽包水位控制系统

    汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数，水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，增加在管壁上的结垢和影响蒸汽质量。水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。所以其值过高过低都可能造成重大事故。它的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节,使汽包内部的物料达到动态平衡，变化在允许范围之内，由于锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量变化的响应呈积极特性。但是在负荷(蒸气)急剧增加时，表现却为"逆响应特性"，即所谓的"虚水位"，造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面较大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚水位现象，实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双重量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。

    控制目标值：（汽包水位均匀量为：±220，水位控制在中间值，偏差≤±10）

    1、在操作界面上利用文本实现对水泵启停的控制。    

    2、在仪表盘上使用原有的变频设备系统对水泵进行手动/自动调节控制。

    系统给水自动调节分为三种模式：

    ●单水位控制模式：只通过汽包水位来控制给水量。

    ●双冲量水位控制模式：监测汽包水位、蒸汽流量，将蒸汽流量作为前馈信号，与汽包水位组成前馈—反馈控制方式。

    ●三冲量水位控制模式：监测汽包水位、蒸汽流量、给水流量，将汽包水位作为主控编练个，给水流量作为辅助被控变量的串级控制系统与蒸汽流量作为前馈信号组成前馈—串级反馈控制方式。

    三冲量水位控制实现方式：

    1）在异常情况下，如液位偏离正常值较大时，采用规则控制，可以快速恢复水位，保锅炉的安全稳定运行。

    2）当水位控制和主蒸汽温度控制发生矛盾时，可根据矛盾的主要方面进行两者的协调控制。

    3）它包含给水流量控制回路和汽包水位控制回路两个控制回路，实质上是蒸汽流量前馈与水位－流量串级系统组成的复合控制系统。当蒸汽流量变化时，锅炉汽包水位控制系统中的给水流量控制回路可迅速改变进水量以完成粗调，然后再由汽包水位调节器完成水位的细调。

    ◆锅炉燃烧过程控制系统

    锅炉燃烧过程有三个任务：给煤控制，给风控制，炉膛负压控制。保持煤气与空气比例使空气过剩系数在1.08左右、燃烧过程的经济性、维持炉膛负压，所以锅炉燃烧过程的自动调节是一个复杂的问题。对于35t锅炉来说燃烧放散高炉煤气，要求是较大限度地利用放散的高炉煤气，故可按锅炉的较大出力运行，对蒸汽压力不做严格要求；燃烧的经济性也不做较高的要求。这样锅炉燃烧过程的自动调节简化为炉膛负压为主参数的定煤气流量调节。

    炉膛负压Pf的大小受引风量、鼓风量与煤气量（压力）三者的影响。炉膛负压太小，炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气，危及设备与运行人员的安全。负压太大，炉膛漏风量增加，排烟损失增加，引风机电耗增加。根据多年的人工手动调节摸索，35t锅炉的Pf=100Pa来进行设计。调节方法是初始状态先由人工调节空气与煤气比例，达到理想的燃烧状态，在引风机全开时达到炉膛负压100Pa，投入自动后，只调节煤气蝶阀，使压力波动下的高炉煤气流量趋于初始状态的煤气流量，来保持燃烧中高炉煤气与空气比例达到较佳状态。保因此，锅炉燃烧过程自动控制系统按照控制任务的不同可分为三个子控制系统，即蒸汽压力控制系统、烟气氧量控制系统和炉膛负压控制系统。

    ◆过热蒸汽温度控制系统

    过热蒸汽的温度是锅炉生产过程的重要参数，一般由锅炉和汽轮机生产的工艺确定。从安全生产和经济技术指标上看，必须控制过热蒸汽温度在允许范围之内。在35T锅炉计算机控制系统中，过热蒸汽温度控制系统设计。调节手段是改变减温水流量。从结构上看，这是一个简单的单回路控制系统，但是实际系统存在以下问题：锅炉的进水系统中实际有三台调节阀，即锅炉总给水阀(V1)、减温水阀(V2)和汽包给水支阀(V3)。因为这3个阀都控制给水量，将会通过图中进水交点处压力P的变化而产生关联作用。

    ◆除氧器控制系统

    除氧器控制系统包括除氧器压力和液位两个控制子系统。在35T锅炉计算机控制系统中，除氧器压力控制系统和除氧器液位控制系统都设计为单回路PI控制方式。在满足锅炉生产的实际要求的前提下，单回路PI控制方式具有结构简单、容易整定和实现等优点。

    对于除氧器压力系统而言，当除氧器压力发生变化时，压力控制系统调节除氧器的进汽阀，改变除氧器的进汽量，从而将除氧器的压力控制在目标值上；同样，对于除氧器液位系统，当除氧器液位发生变化时，液位控制系统调节除氧器的进水阀，改变除氧器的进水量，从而将除氧器的液位控制在目标值上。

调速设备的选型的过程 

目前，大功率高压异步电动机的主要调速方式有以下几种：串级调速、液力偶合器调速、及变频调速等。 

串极调速：它不适合于鼠笼型异步电机，必须更换电机，不适用于我们的改造工程；电机不能实现软起动，软停止，启动过程非常复杂；电机启动电流大；调速范围有限；响应慢，不易实现闭环控制；功率因数和效率低，并随转速的调低急剧下降；很难实现同PLC、DCS等控制系统的配合，对提高装置的整体自动化程度和实现优化控制无益；同时对电网的较大谐波污染，进一步限制了它的使用，属落后技术。 

液力耦合器调速：属低效调速方式，调速范围有限，高速丢转约5%-10%，低速转差损耗大,较高可达额定功率的15%,因效率与速度成正比，低速时效率极低，精度低、线性度差、响应慢，启动电流大，装置大，必须加装在设备与电机之间，不适合改造；无法软启动，偶合器故障时，无法切换运行，维护复杂、费用大，不能满足提高装置整体自动化水平的需要。 

通过多方调研，我们认为串极调速、液力偶合器调速存在以上诸多问题，不能满足技术工艺要求，我们放弃了使用液力耦合器和串极调速的方案。 

高压交流变频调速技术是90年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术，主要用于交流电动机的变频调速，其技术和性能胜过其它任何一种调速方式。随着国内厂家的不断技术进步，目前国产高压变频器的性价比已经相当高，完全在我们能够承受的范围内。变频调速以其显著的节能效益，较高的调速精度，较宽的调速范围，完善的电力电子保护功能，以及易于实现的自动通信功能，较终我们确定使用高压变频调速的技术方案。 

    选择利德华福变频器原因 

由于我厂为10KV电网，如果选择6KV变频器必须再配套10KV变6KV的变压器，6KV母线的开关柜等设备，现场已没有，还会占有大量的资金。另外所选变频器必须适配原有普通鼠笼式异步电动机，对电网没有谐波污染，均有良好的人机界面，各项服务及时周到。较终利德华福的10kV高压变频器进入了我们的视线。
 
    利德华福高压变频器的特点 

采用单元串联多电平技术，为高－高结构，10kV直接输出，不需输出升压变压器； 
系统一体化设计，包括输入干式隔离变压器，变频器等所有部件及内部连线，用户只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可；
 
48脉冲输入符合并优于IEEE519及GB/T14519标准对电压失真和电流失真较严格的要求； 
在20～**的负载变化情况内达到或超过0.95的功率因数，并且电流谐波少，无须功率因数补偿/谐波抑制装置； 

*滤波器，变频器就可输出正弦电流和电压波形，对电机没有特殊的要求，可以使用普通异步电机，电机不必降额使用。 

控制系统采用全数字微机控制，有很强的自诊断功能，能对所发生的故障类型及故障位置提供中文指示，能在就地显示并远方报警，便于运行人员和检修人员能辨别和解决所出现的问题； 

内置PLC，易于改变控制逻辑关系，适应多变的现场需要； 

采用全中文bbbbbbS显示和操作界面，彩色液晶触摸屏，适用于国内用户； 

    现场安装调试运行的情况 

2002年1月，我公司向北京利德华福定购了一台10kV/400kW高压变频器，2002年4月份交货，经过1周的安装调试，2002年5月变频器通过现场试验。后因为水厂外管网进行改造，现场不具备运行条件，变频器一直处于停机状态。直到2003年10月变频器才正式投运运行，至今已稳定运行半年多，节能效果明显，操作简便。 

变频器刚刚运抵现场时，儋州突降暴雨，变频器在雨中淋了一夜，但是由于变频器良好的外包装，开箱时，内部没有任何水迹，避免了直接的经济损失。 

变频器放置一年后能够无故障运行，内部没有任何锈蚀痕迹，我们认为利德华福变频器主要采取了以下措施来适应海南*特的气候条件：柜体喷塑，控制电路板喷漆，所有螺钉、螺母、铜排等连接件均进行镀镍处理，干式变压器真空浸漆等。 

    运行效果 

采用变频器对水泵进行控制后：减轻了水泵启停及水量调节时对管网造成的冲击；保持水泵出口阀门较大，通过改变变频器的输出频率（电机速度）调节供水量，节约了原来通过改变阀门开度调剂供水量时浪费在阀门上的能源；通过变频器实现水压闭环控制，实现了管网水压的恒定。电机实现软启动，软停车，对电网没有冲击。 

    节能数据： 

工频运行时的电机电流为24A。 
使用变频器后， 
运行频率为47.6Hz时输入电流为16.2A，流量为2200t/h； 
运行频率为38.34Hz时输入电流为5.9A，流量为580t/h； 
日用水高峰为7-9时，10-12时，18 -22时，高峰时变频器的输入电流为12-16A，其余时间为5.9-10A。 

年运行时间按照300天计算，电价为0.65元/度，变频运行同工频运行的理论计算节能比较为： 
工频运行时的电费为1.732×10×24×0.8×24×300×0.65＝1556305.92元 
变频运行取中间平均值计算：高峰时刻电流取14A，低谷时电流取8A。 
1.732×10×14×0.8×24×100×0.65＋1.732×10×8×0.8×24×200×0.65＝302615.04＋　　345845.76＝648460.8元 

则一年节约的电费为1556305.92元－648460.8＝907845.12元。