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隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的步伐不斷加快，經(jīng)過快速發(fā)展和企業(yè)整合的糧食加工企業(yè)也在加快自動(dòng)化生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程，必將走上生產(chǎn)自動(dòng)化和電氣自動(dòng)化的道路；電氣自動(dòng)化和設(shè)備自動(dòng)化雖然是兩個(gè)不同的概念，但都是大型米業(yè)企業(yè)真正的現(xiàn)代化進(jìn)程之一。根據(jù)我國糧食加工發(fā)展規(guī)劃和目標(biāo)，大米加工業(yè)要大力發(fā)展東北、長三角、珠三角、京津地區(qū)的大米加工工業(yè)園區(qū)，形成“適度加工”的健康大米產(chǎn)業(yè)和大規(guī)模(大規(guī)模大米產(chǎn)業(yè))群體。到2016年，實(shí)現(xiàn)50%的日產(chǎn)300噸以上的企業(yè)和30%以上的日產(chǎn)1200噸以上的企業(yè)集團(tuán)，這30%的大型或超大型水稻企業(yè)中有60%將采用全自動(dòng)高效生產(chǎn)設(shè)備。因此，在大型大米企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化建設(shè)時(shí)，最終工藝必須采用全自動(dòng)電子包裝單元。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來說，巨大的市場需求需要一個(gè)產(chǎn)業(yè)體系。但由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)的制約，產(chǎn)業(yè)升級(jí)步伐緩慢，存在一定的供需缺口。本文論述了QZB-900自動(dòng)包裝機(jī)組在大米企業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。
1設(shè)備概述
設(shè)備正式運(yùn)行前，觀察儀器質(zhì)量顯示是否與目標(biāo)值一致，每班檢查前幾袋的質(zhì)量，確保測量準(zhǔn)確。班級(jí)也要適當(dāng)抽查校對質(zhì)量。操作人員應(yīng)滿足以下要求:①未經(jīng)崗前培訓(xùn)，不熟悉設(shè)備性能和安全注意事項(xiàng)的人員，不得操作和使用包裝單元；(2)操作人員必須嚴(yán)格遵守操作手冊中規(guī)定的操作程序和步驟；③斷開電源、切斷氣源前，不得進(jìn)行設(shè)備潤滑、機(jī)械調(diào)整或零件更換；
④在設(shè)備的所有安全保護(hù)措施到位之前，不得操作設(shè)備；⑤包裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，禁止或穿越設(shè)備進(jìn)入禁區(qū)；⑥設(shè)備通電后，禁止任何無關(guān)物體進(jìn)入光電開關(guān)的工作范圍，禁止任何無關(guān)金屬物體接近開關(guān)；⑦禁止無關(guān)人員隨意修改控制柜內(nèi)的接線、PLC程序和變頻器設(shè)置參數(shù)。
2設(shè)備介紹
2.1包裝相關(guān)參數(shù)
(1)QZB-900自動(dòng)包裝機(jī)組的包裝袋參數(shù)見表1。

2.2包裝單元的主要技術(shù)性能
QZB-900包裝機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)見表3。

通過某米業(yè)集團(tuán)、某集團(tuán)等20多家使用過該設(shè)備的大型大米企業(yè)的測試對比，該包裝機(jī)組每噸大米耗電量比半自動(dòng)普通電子包裝秤平均降低0.3%~0.32%，按年產(chǎn)10萬噸大米企業(yè)計(jì)算，可節(jié)電3萬~3.2萬(kW·h)。
3單元功能概述
3.1概述
自動(dòng)包裝單元工作流程概述:包裝車間成品料倉內(nèi)的物料通過溜槽進(jìn)入包裝單元的儲(chǔ)料斗。在重力的作用下，料倉內(nèi)的物料由料槽的三級(jí)給料稱重料斗機(jī)構(gòu)進(jìn)行分級(jí)稱重，稱重后的定量物料進(jìn)入過渡料斗。同時(shí)，包裝袋在自動(dòng)取袋、進(jìn)袋、開袋后進(jìn)入翻門縮頸機(jī)構(gòu)。當(dāng)定量物料和打開的包裝袋準(zhǔn)備好后，翻轉(zhuǎn)收縮門，打開物料門進(jìn)行灌裝，灌裝后的包裝袋通過輸送機(jī)進(jìn)入壓區(qū)成型、折疊和縫紉工序，縫紉后的成品輸送到下一道工序。至此，整個(gè)自動(dòng)稱重包裝過程結(jié)束。
在此過程中，要求操作人員操作包裝單元，定期將包裝袋放在進(jìn)袋機(jī)上，并監(jiān)控生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。
3.2電子定量秤
雙秤電子定量秤(以下簡稱電子秤)是包裝生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備之一。其功能是自動(dòng)稱量物料，顯示稱量結(jié)果，為包裝機(jī)提供定量物料。電子秤由兩個(gè)進(jìn)料槽和兩個(gè)稱重料斗組成，兩者結(jié)構(gòu)相同。每個(gè)進(jìn)料槽都有雙氣缸控制進(jìn)料，每個(gè)稱重料斗都由三個(gè)傳感器懸掛稱重。
傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)是保證重力稱重穩(wěn)定性和效率的關(guān)鍵因素。三傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)利用三點(diǎn)等平面固定的原理，使計(jì)量桶在配料過程中穩(wěn)定不擺動(dòng)，儀器有效接收來自傳感器的重要信號(hào)，大大縮短了信號(hào)處理時(shí)間，從而打破了單傳感器設(shè)備的速度瓶頸，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。新秤采用充氮波紋管和稱重模塊技術(shù)的新型傳感器后，解決了“角度差”問題，將大米工廠的包裝精度和速度提高到了一個(gè)非常高的水平。經(jīng)濟(jì)效益是提高設(shè)備的工作效率。
(1)提高稱重速度就是提高裝箱速度，可以減少一個(gè)員工，以我們每天600t米的產(chǎn)量計(jì)算，以每年280個(gè)工作日兩個(gè)裝箱秤計(jì)算，可以節(jié)省員工工資5萬元左右。
(2)質(zhì)量精度(指秤質(zhì)量的精度)我們按年產(chǎn)10萬噸大米計(jì)算。如果稱重誤差減少千分之一，每年可節(jié)約大米100噸(折合人民幣40萬)。
3.3包裝單元
3.3.1裝袋機(jī)
給袋機(jī)是包裝單元的關(guān)鍵部件之一，其功能是為后續(xù)包裝機(jī)提供包裝袋，其速度直接影響整條生產(chǎn)線的產(chǎn)能。根據(jù)包裝袋的不同，有三種不同類型的進(jìn)袋機(jī)。
(1)臥式袋式給料機(jī)。臥式給袋機(jī)是專門為編織袋和PE袋(無手持耳柄)設(shè)計(jì)的給袋機(jī)構(gòu)。它由一個(gè)框架、一個(gè)供袋托盤和一個(gè)給袋器組成。操作員將包裝袋放在供袋托盤上后，其他動(dòng)作由設(shè)備自動(dòng)完成。
由于不同的包裝規(guī)格和包裝袋的尺寸不同，需要將供袋托盤的位置調(diào)整到合理的位置。調(diào)整方法如下:將包裝袋放在指定位置，袋口靠近擋板。第一步是轉(zhuǎn)動(dòng)“袋寬調(diào)節(jié)手輪”，調(diào)節(jié)右側(cè)板與氣缸導(dǎo)桿的距離，包裝袋左右留出5~10mm的距離為宜；第二步，轉(zhuǎn)動(dòng)“袋長調(diào)節(jié)手輪”，調(diào)節(jié)后擋板與前擋板之間的距離，包裝袋放置在其中，距離底板5毫米為宜。調(diào)整現(xiàn)在結(jié)束了。
(2)立式袋給料機(jī)。立式給袋機(jī)是專門為PE袋(帶手持耳柄)設(shè)計(jì)的給袋機(jī)構(gòu)，由活動(dòng)袋倉、給袋機(jī)構(gòu)、吸袋機(jī)構(gòu)和輸送成型機(jī)構(gòu)組成。
立式給袋機(jī)是一種掛袋、分揀成型單袋的給袋機(jī)構(gòu)。這種供袋方式的優(yōu)點(diǎn)是包裝袋懸掛放置，不會(huì)像橫袋那樣水平堆放，包裝袋多了容易傾斜。該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了雙向掛袋的移動(dòng)式袋倉，節(jié)省了工作時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
設(shè)備安裝調(diào)試后，只需調(diào)整定型袋的寬度，調(diào)整手輪，使定型刷之間的距離與包裝袋的寬度相同即可。
(3)通用袋給料機(jī)。萬能給袋機(jī)是結(jié)合臥式給袋機(jī)和立式給袋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的一種組合式給袋機(jī)，可用于所有編織袋和PE袋。
通用送袋機(jī)由水平送袋機(jī)構(gòu)、活動(dòng)袋倉、送袋機(jī)構(gòu)、水平吸袋機(jī)構(gòu)、垂直吸袋機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)和成型機(jī)構(gòu)組成。
機(jī)械設(shè)備安裝調(diào)試成功后，一般的給袋機(jī)在使用過程中調(diào)整部件很少。垂直供袋時(shí)，只需調(diào)節(jié)“塑料袋寬度調(diào)節(jié)手輪”；水平供袋時(shí)，需要調(diào)節(jié)水平給袋機(jī)上的“袋寬調(diào)節(jié)手輪”和“袋長調(diào)節(jié)手輪”，還應(yīng)將“成型袋寬調(diào)節(jié)手輪”調(diào)節(jié)到與包裝尺寸一致的位置。
3.3.2包裝機(jī)
包裝機(jī)的功能是:翻門縮頸，將電子定量秤出的物料通過過渡料斗裝入包裝袋，將包裝袋輸送到輸送機(jī)上。在輸送機(jī)的輔助輸送過程中，袋子以直立的位置輸送，袋子由夾子成型機(jī)、折邊機(jī)和縫紉機(jī)閉合和縫合，然后由輸送機(jī)輸送到后續(xù)工段。包裝機(jī)設(shè)計(jì)有吹袋裝置。裝袋過程中，如果抓手未夾緊或袋口未打開，吹袋裝置會(huì)及時(shí)將空袋吹走，包裝機(jī)繼續(xù)下一次取袋和開袋操作。描述如下:
(1)滑輪伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，使滑輪退回到出袋處，夾緊氣缸，關(guān)閉兩側(cè)的吸盤，夾緊并吸牢空袋。
(2)小車伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)小車將空袋送到關(guān)閉門的中心。當(dāng)夾袋筒動(dòng)作時(shí)，抓手立即夾住袋口的兩個(gè)外角。抓手有一個(gè)檢測裝置。如果袋口未被夾住，夾爪會(huì)打開以丟棄袋子。如果袋口被夾住，進(jìn)行下一步操作。
(3)叼紙牙夾住包裝袋后，縮袋氣缸動(dòng)作，兩個(gè)叼紙牙向內(nèi)收縮，夾緊氣缸同時(shí)動(dòng)作。兩側(cè)的吸盤分別吸住袋口的兩側(cè)并向外拉，用吸盤打開空袋口。此時(shí)，吸盤上的檢測裝置檢測袋口是否打開，如果沒有打開，則將袋吹走；如果打開袋口，料門筒會(huì)動(dòng)作，出料門打開伸入袋口，儲(chǔ)存在過渡料斗中的物料在自重作用下倒入空包裝袋中。

(4)吸盤打開袋口后，吸盤內(nèi)的真空立即被抽回，在滑輪伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，滑輪被拉回下一個(gè)空取袋處，為下一個(gè)取袋程序做準(zhǔn)備。
(5)包裝好的料袋由輸送機(jī)前部的月牙板支撐，直至與輸送帶平齊，收袋筒移動(dòng)，抓手向外擺動(dòng)，開回到原來的位置。
(6)當(dāng)滑輪進(jìn)行下一次包裝袋夾緊時(shí)，與滑輪連接的夾板被折疊，以保持材料袋并將材料袋轉(zhuǎn)移到輸送機(jī)的傳送帶上。到目前為止，裝袋機(jī)已經(jīng)完成了一個(gè)裝袋周期。
根據(jù)不同的包裝規(guī)格，需要對夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行如下調(diào)整:夾板距離調(diào)整:搖動(dòng)3號(hào)、6號(hào)桿上的手輪，根據(jù)裝料并垂直站立的包裝袋的寬度調(diào)整3號(hào)、6號(hào)桿的位置，使夾板的開口尺寸略小于包裝袋的寬度。
橫向距離調(diào)整:搖動(dòng)2號(hào)桿和5號(hào)桿上的手輪，根據(jù)裝滿物料并垂直放置的包裝袋的厚度，調(diào)整2號(hào)桿和5號(hào)桿的位置，調(diào)整位置至夾持卡盤能緊緊夾持包裝袋為宜。
垂直距離的調(diào)整:松開鎖緊1號(hào)桿和4號(hào)桿的螺母，分別轉(zhuǎn)動(dòng)上下螺母來調(diào)整夾板的高度，使夾板處于包裝袋的中間(包裝袋需要卡在卡口處，這樣裝物料的袋子就會(huì)自然下垂)。
3.3.3夾子成型機(jī)構(gòu)
夾送成型機(jī)構(gòu)的作用是:將包裝機(jī)送來的料袋的袋口成型齊平，將成品包裝袋送至縫紉機(jī)縫袋口。
壓區(qū)成型帶由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)與輸送機(jī)的伺服電機(jī)相連。壓區(qū)采用輸送機(jī)電機(jī)的編碼器反饋脈沖數(shù)作為脈沖輸入命令。通過設(shè)定相應(yīng)的比值，輸送機(jī)速度與輥隙成形速度一致，在調(diào)節(jié)輸送機(jī)速度的同時(shí)，輥隙成形速度隨之變化。
3.3.4折疊機(jī)
包邊機(jī)的功能是將壓區(qū)成型的料袋口折邊并縫合。
3.4氣動(dòng)系統(tǒng)
3.4.1氣動(dòng)系統(tǒng)
該生產(chǎn)線的氣動(dòng)系統(tǒng)由氣源處理裝置、電磁換向閥、調(diào)速閥、氣缸、消音器、氣動(dòng)軟管和各種快速接頭等組成。氣源處理裝置由水氣分離過濾器、減壓閥(調(diào)壓閥)和油霧噴霧器組成，并配有壓力表。來自包裝單元?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)主氣路的壓縮空氣含有水分和雜質(zhì)。水分經(jīng)過水氣分離過濾器后，從氣動(dòng)系統(tǒng)中分離排出，同時(shí)過濾雜質(zhì)。凈化后的壓縮空氣由減壓閥減壓并穩(wěn)定，最后由電磁換向閥供給各執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸。電磁換向閥的動(dòng)作由電氣系統(tǒng)控制，使壓縮空氣從氣缸兩端交替進(jìn)入氣缸，從而氣缸可以伸出或縮回。從氣缸排出的壓縮空氣經(jīng)過消音器后排入大氣。由于消音器可以降低壓縮空氣快速排放時(shí)產(chǎn)生的噪音，所以整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)的噪音降低到最低程度。利用調(diào)速閥可以調(diào)節(jié)壓縮空氣進(jìn)入或流出氣缸的速度，從而調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度。
3.4.2真空系統(tǒng)
全自動(dòng)包裝機(jī)組的真空系統(tǒng)由真空泵、真空電磁閥、吸盤、過濾器、真空開關(guān)和消聲器等組成。吸盤用于吸附包裝袋，實(shí)現(xiàn)取袋和開袋的功能。
包裝單元真空系統(tǒng)中的真空泵持續(xù)運(yùn)行，只要打開包裝機(jī)，真空泵就處于抽真空狀態(tài)。當(dāng)吸盤接觸包裝袋時(shí)，系統(tǒng)開始建立真空。當(dāng)達(dá)到真空開關(guān)的設(shè)定值時(shí)，吸盤吸附包裝袋，由氣缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的操作。操作完成后，真空閥動(dòng)作，使吸盤打破真空，釋放包裝袋，吸盤在氣缸的帶動(dòng)下回到原來的位置，完成一個(gè)動(dòng)作周期。
4控制和操作系統(tǒng)
包裝單元的控制系統(tǒng)按功能單元分為電子秤控制系統(tǒng)和包裝機(jī)控制系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)根據(jù)各自的終端信號(hào)聯(lián)鎖運(yùn)行。
電子秤進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行后，控制相應(yīng)的執(zhí)行元件——雙缸完成粗進(jìn)給和精進(jìn)給動(dòng)作，稱重后向包裝機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出稱重結(jié)束信號(hào)；包裝袋準(zhǔn)備好后，包裝機(jī)控制系統(tǒng)向電子秤控制系統(tǒng)發(fā)送出料許可信號(hào)(指取袋、開袋等一系列動(dòng)作)。電子秤控制系統(tǒng)控制稱重料斗門的打開，并將物料放入袋子中。包裝控制系統(tǒng)控制包裝袋在通過接縫后由輸送機(jī)運(yùn)送到下一個(gè)工段。
如果自動(dòng)包裝部分未能停止，電子秤將停止；如果電子秤停止，包裝部分將停止，等待操作完成后的材料。
電控系統(tǒng)的核心部分包括可編程控制器PLC、檢測元件(光電開關(guān)、接近開關(guān)和正負(fù)壓力檢測開關(guān))、操作面板(由觸摸式人機(jī)界面、按鈕開關(guān)和指示燈組成)、控制元件(變頻器、電磁閥等)。)和執(zhí)行元件(電機(jī)和氣缸)等。
電子控制系統(tǒng)周圍的輔助部件包括負(fù)載開關(guān)、漏電保護(hù)開關(guān)、電機(jī)空氣開關(guān)、中間繼電器、變壓器、DC開關(guān)電源、接線盒、接線端子和其他輔助部件。
操作面板作為操作員與設(shè)備的交互界面，接受操作員的操作指令，顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；檢測元件檢測材料袋的有無、各機(jī)械部件的位置/位移狀態(tài)和動(dòng)作狀態(tài)；PLC程序自動(dòng)循環(huán)掃描各輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，根據(jù)程序確定的邏輯關(guān)系刷新輸出點(diǎn)的狀態(tài)，通過變頻器、交流接觸器、電磁閥控制相應(yīng)電機(jī)的啟停和氣缸的動(dòng)作，從而完成整個(gè)包裝過程的自動(dòng)控制。對于年產(chǎn)10萬噸的大型大米企業(yè)，一般可以節(jié)省20萬元左右的工資。
通過對華東地區(qū)26家、東北地區(qū)19家大米企業(yè)的調(diào)研和走訪，經(jīng)過一年多的實(shí)際操作，企業(yè)帶來了現(xiàn)代化感，顯示出了真正的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
結(jié)論是，再好的設(shè)備，還是要培養(yǎng)責(zé)任心強(qiáng)、技能過硬的工人，去操作全流程(600t/d)只需要一個(gè)操作工的全自動(dòng)電氣企業(yè)。這是任何企業(yè)永恒的主題。

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