热封扭结高速棒糖包装机是一种包装能力强，为包装棒糖开发的多规格系列化的间歇式包装机，它不但能用于无色标的包装材料的包装，而且能够用于印有色标的包装材料进行高速生产。在包装过程中，由于包装材料表面印刷的定位色标之间存在误差，并且受包装材料的拉伸以及机械运转中波动等因素的影响，包装材料上原始的切刀位置有可能偏离正确的位置产生误差。该系统采用的智能控制系统，由伺服电机带动送纸机构、光电开关、编码器、接近开关等装置组成， 性能稳定可靠。该系统在热封扭结高速棒糖包装机的应用，实现了自动理糖、送纸、包装、及热封扭结的智能精确控制。

1. 智能控制系统的工作原理

系统通过触摸屏让操作员与机器进行交互，操作员可以在触摸屏上进行参数的设置和操作，把相 应的指令送到 ＰＬＣ，机器按照操作员的要求工作。同时，触摸屏会把机器运行的实时现状反应在屏幕上，如速度、温度、产量、纸长、报警和相应的 Ｉ ／Ｏ 参数，及通信信息等，让操作员了解机器的实时状况， 机器有故障时就能很快找到问题点，如包装纸用完时系统会自动停机并显示纸盘缺纸；当机器出现卡纸时，系统会自动停机并显示卡纸等。

如图 １ 所示，系统通过糖量光电开关来控制振动器工作，棒糖多的时候光电开关起作用，停止

振动器，棒糖少到一定量的时候，恢复振动；测糖光电开关有信号时起动伺服送纸，无糖时不送纸， 有效地节约了包装材料。 缺膜光电开关没有信号时，机器会自动停机显示包装纸用完。 色标光电开关用于检测色标位置来进行纸长的修正。 阻纸光电开关有信号时自动停机，同时，屏幕会显示阻纸，告知及时清除原因。

图 １热封扭结高速棒糖机示意图

１ －糖量光电开关 ２，３ －缺膜光电开关

４ －色标光电开关 ５ －阻纸光电开关 ６ －测糖光电开关

2. 系统机构的论述

棒糖由料斗经振动器高频振动，按一定比例进入理糖盘，理糖盘上方有理糖顶锥电机和２个毛刷电机，当有棒糖进入理糖盘时，第一只毛刷电机和理糖顶锥电机配合，使棒糖有序地理入理糖盘工位孔。 第二个毛刷电机将多余的糖进行第二次理糖，填补第一次理糖的空缺，使空糖率接近零。 翻糖电机带动具有一定摩擦力的尼龙辊旋转，使糖棒得到一个相反的作用力翻向同一个方向。 糖棒进入导向槽同时理糖盘给糖一个推力， 使棒糖有序地进入夹糖工位，为下一工位的夹糖做好准备。 当糖依序地进入夹糖链，链上方的测糖开关，当检测到有糖经过时就会给 ＰＬＣ 发送信号，ＰＬＣ 给输纸电机发送纸信号。 当为无色标纸时，伺服电机会按设定的纸长送出，当为有色标纸时停在光标位置。 中间有空糖时电机就会相应的停止不送纸，有效控制包装材料的浪费。 主机后方连接了一个同步用编码器，经过相应的计算，同步地把纸送到位。 当送纸过早，就会出现纸掉下去的情况；纸送太迟，就会出现拉纸情况。 推糖夹、接糖杆和包装纸要同步工作，稍有偏差就会出现包装纸图案不正的问题，送纸与机械是否同步直接影响到包装效果。 包糖气缸利用杠杆原理使热封钳闭合，包装热封完成。糖位检测器、编码器、色标光电和伺服电机是电气控制系统同步定位必不可少的组成部分 ，其中，糖位检测器是光电定位系统的眼睛，随时监视着包装物的移动状况，色标光电检测器就是包装材料的眼睛，随包装材料的不同，色标光电开关进行不同功能的选择。系统对包装材料定位色标和检测方法也提出一定的要求，要求包装材料有较高的密度 、滑度、厚度均匀性以及一定的抗拉伸性能。 抗拉伸性能好是包装机自动定位和运转的重要前提之一 。 在定位精度较高和连续自动定位的包装机上，宜采用质量好的复合材料，同时也要求定位色标必须能够起到遮光或通光的作用，随包装产品 的大小和检测方法的不同，定位色标要有足够的 遮光面积 。 一般色标图案宽 ４ ～６ｍｍ ， 长 ５ ～ １５ｍｍ，保证检测时信号的可靠性。

3. 纸长补偿方法

系统对送纸有很高响应性和速度要求，采用伺服电机驱动，伺服电机具备很高的灵敏度和分辨率现快  速响应，可以满足高速运行的功能。当为无色标纸时，送纸只按设定纸长送出相应的行程，送纸完成后会给 ＰＬＣ 发送一个结束信号， 为下一次送纸提供准备信号。 当有色标纸时，伺服电机会依据色标传感器采集到的信号送到 ＰＬＣ，与编码器信号进行对比，检测送出的纸长是否达到我 们设定的纸长。 如果没有达到，就会记录下我们已经送出的纸长，和没有送出的纸长。 这样定位系统每包一次就测量修正一次。 从速度方面讲：如果包装纸过快，就会出现正误差，系统会给出一个负的补偿量，也就是由送纸电机减速达到补偿，如果包装纸滞后是个负误差，系统给出一个正的补偿量使 送纸电机增速。 从位置来讲，给定一个稍大于绝对误差值的补偿值，当这次测定误差为负，则补偿一个正值。 下一次测定比较之后必定出现正误差，经过定位系统自动的补偿，正值之后又恢复出现负误差，如此循环，正负交替，使误差控制在一定的范围内，这样包装纸的切断部位就在正确位置附近跳动，以达到控制纸长的目的。

4. 测糖系统

当测糖检测器检测到有糖时就会把这个有糖信号传送到 ＰＬＣ，但不是每一个经过糖的信号都会被送到 ＰＬＣ，测糖检测器有 １０ｍｍ 的位置范围， 如不在这范围内，有糖经过时信号系统视为无效信号.

5. 加热系统

ＰＬＣ 加温模块控制理糖盘温度和扭结温度， 让加热器按照设定的温度进行控制。 理糖盘加热是为了使糖盘清洗后快速去除理糖盘里的水分，并且在生产过程中去除糖中的水分，以便后续包装。 扭结加热系统是用来加热糖钳，将糖钳的热量传递给包装材料，使结成型。

6. 结束语

我们采用上述原理设计了热封扭结高速棒糖包装机智能控制系统，彻底解决了困扰业界多年的光、电、气、热联合控制包装机的高速定位问题，也为今后同类产品的设计，打下了良好的基础，实践证明该系统高速准确，是目前国内同行业中理想、可靠、平稳的控制系统之一。

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