一种包装机电气控制系统水冷装置的研制

谢岩　于鸣　郭辰阳

摘 要：包装机是采用自动化控制进行产品包装的设备，电气系统是其控制的中心，在设备运行中会产生大量的热，由于热量的聚集，会引起电气线路的老化和短路危险。现有的一些包装机电气系统通过风扇排热，风扇的散热效果有限，因此不能有效的控制包装机电气系统的温度，需要进一步解决和完善。本文通过对一种包装机电气控制系统水冷装置的设计，能实现对其温度进行调节，使之处于相对恒定状态，解决目前包装机工作过程中电控系统存在的温度过高问题，而且装置节省电能，结构简单、紧凑，操作方便，热交换效率高，降温效果好。

关键词：包装机电气控制系统；水冷装置；温度控制；传感器；自动

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

0 前言

根据我国目前GMP发展的趋势来看，包装机的发展重点是控制系统模块化，信息整合、机械的自动化和人性化，以及在线检测技术，把检测技术融入生产线，有效的提高包装质量和档次。通过GMP认证，相关企业都已对包装设备提出了更高的要求[1]。对于此类问题，降低电控系统运行时工作温度，保证控制系统的运行可靠，避免效率低下、维修成本高昂等突出问题，对我国现代制造业来说具有重要意义，尤其在包装机械制造业，提高生产率和降低生产成本已作为包装机设计追求的重要指标。

本文以一种包装机型号为DPH260为例来论述，DPH260包装机用途广泛：可以包装各种规格的糖衣片、素片、胶囊、丸粒及异形片等药品，还可以包装巧克力豆、泡泡糖等小食品。性能可靠、结构先进、工作条件符合GMP标准，并具有代表性。

1 DPH260包装机热源分析

1.1 设备自身热源

包装机通过PLC程序来控制各部分电机，为了使生产出来的泡罩壁厚均匀、挺括，封合效果好，主驱动电机需要变频调速，成型方式为板式正压，包装封合为辊式。成型后的步进为机械步进，调整方便，步进准确， 冲裁前步进为伺服电机步进，方便可靠，成型面积大，效率高，设备在传动过程中产生大量热，是自身产生热源之一。

包装机的上、下加热板为铸造形式，功率为6千瓦，热封合加热器功率为3.5千瓦，打字加热板功率0.9千瓦，DPH260包装机三部分加热总功率为10.4千瓦，设备自身热源尽管与电控系统隔离，但整套设备采用全封闭式框架结构，也会使设备整体温度提高，给设备正常使用带来隐患。

1.2 电控运行热源

本机电控系统主要由主回路和控制回路两部分组成。在主回路中，包括电机驱动执行和加热执行两部分；在控制回路中，包括温度控制调节器回路及面板按钮开关、光电开关、旋转编码器和PLC等组成的可编程逻辑控制回路。主回路提供动力（电机驱动）和能源（加热）。控制回路则对主电路提供动力和能源的执行元器件进行控制。工作流程图如图1所示。电气控制系统运行中执行元器件发热，包装机仅靠风扇进行降温有很大局限性。

2 DPH260包装机降温方式

包装机除了风扇降温外主要是水冷却，水冷部位主要是指成型模、吹模、主动辊、热压辊支架轴承座、打字顶板。除成型模、吹模控制温度不能过低和过高外（20℃～30℃）其余各部位可以大水流冷卻。现有的包装机冷却方式单一，结构简单，控制温度不准确，有必要进行提升改造设计、完善其功能。包装机冷却水流程示意图如图2所示。

3 电控系统水冷装置的设计

针对上述现状，对包装机进行冷却装置方案构思和创新设计，这种实用新型包装机电控系统水冷装置主要包括机柜，机柜内安装吸热装置，吸热装置内部设有水流通道，吸热装置为多个，多个吸热装置设置在不同的位置，机柜两侧的侧板外分别设有散热器，吸热装置水流通道的一端通过水泵与冷却液箱连接，吸热装置水流通道的另一端与散热器通过穿设在侧板上的水管连接，散热器与冷却液箱通过水管连接，机柜的顶板内设有风扇，顶板上设有风孔，机柜内有温度控制操作盒，温度控制操作盒与安装在机柜外面的温度传感器通信，将插入机柜内的探头温度反馈到温度控制操作盒仪表上，根据一种包装机电气控制系统环境要求设定温度值，测量值与设定值比较决定电动阀的开口度，当实际温度低于设定值时将水泵关闭，节省电能，实现水冷装置的温度控制。

4 结论

通过对一种包装机电气控制系统水冷装置的设计，不仅冷却液箱内的冷却液为水，成本低廉，而且可以直接应用原设备的水冷装置进行改进，降低投入成本。采用多个吸热装置设置在机柜内不同的位置，且吸热装置通过水泵与冷却液箱连接，使吸热装置与冷却液直接进行热交换，冷却液带走的热量再经过散热器进入冷却液箱内，热交换效率高，降温效果好；机柜外有温度控制操作盒，通过温度传感器测量的当前值与温度设定值比较，当实际温度高于设定值时电动阀打开，直至全开，当实际温度低于设定值时电动阀关小，直至电动阀与水泵同时关闭。实现水冷装置的温度动态控制[2]。同时，散热装置设置在机柜外，可减少占用机柜内空间，有利于散热和布设吸热装置；结构简单、紧凑。

我们有信心在原来基础上逐渐完善其功能，开发不同结构，不同冷却方式以适应不同用户、不同用途包装机产品的需求，谋求更大的发展空间和更广阔的市场。

参考文献：

[1]戴宏民.包装机械技术发展趋势及我国的应对[J].轻工机械，2006，

36（08）：63-65.

[2]申超.基于嵌入式PLC运动控制器开发及其风机控制应用研究[D].湘潭大学，2013.

*为通讯作者