隨著食品工業(yè)對速凍效率、能耗控制及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的要求日益提高，現(xiàn)代化的食品螺旋速凍機(jī)對機(jī)電控制系統(tǒng)的要求也日趨精密與復(fù)雜。臺達(dá)集團(tuán)憑借其全面的自動化產(chǎn)品線與深厚的技術(shù)積累，為螺旋速凍機(jī)提供了高效、可靠且節(jié)能的集成解決方案，顯著提升了設(shè)備性能與綜合競爭力。
一、 螺旋速凍機(jī)控制系統(tǒng)的核心挑戰(zhàn)
螺旋速凍機(jī)的核心工藝在于通過螺旋輸送帶，將食品在低溫風(fēng)幕中以最優(yōu)化路徑和時間進(jìn)行均勻、快速的凍結(jié)。其控制系統(tǒng)主要面臨以下挑戰(zhàn)：
- 精確的速度與同步控制：多層螺旋輸送帶需要保持嚴(yán)格的同步運(yùn)行，以避免食品堆積或拉扯，同時對升降、入貨、出貨等環(huán)節(jié)的電機(jī)速度有精確要求。
- 寬范圍的溫度控制：速凍庫內(nèi)溫度通常需穩(wěn)定在-35℃至-40℃，要求制冷機(jī)組、循環(huán)風(fēng)機(jī)及風(fēng)道調(diào)節(jié)的協(xié)同控制具有極高的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。
- 復(fù)雜的邏輯與順序控制：設(shè)備啟停、除霜循環(huán)、安全聯(lián)鎖、故障診斷等流程復(fù)雜，需要可靠的可編程邏輯控制器進(jìn)行統(tǒng)籌管理。
- 高能耗管理：作為連續(xù)運(yùn)行的高能耗設(shè)備，對風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、輸送電機(jī)的能效管理至關(guān)重要。
- 惡劣環(huán)境適應(yīng)性：控制系統(tǒng)需要在低溫、高濕、振動等惡劣工業(yè)環(huán)境下長期穩(wěn)定運(yùn)行。
二、 臺達(dá)自動化產(chǎn)品解決方案架構(gòu)
臺達(dá)針對上述挑戰(zhàn)，構(gòu)建了以可編程邏輯控制器（PLC）為核心，變頻器與伺服驅(qū)動為執(zhí)行關(guān)鍵，人機(jī)界面（HMI）與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)為交互與管理窗口的完整控制系統(tǒng)。
1. 控制核心：AS系列高性能PLC
- 采用臺達(dá)AS系列模塊化中型PLC作為系統(tǒng)主控，其強(qiáng)大的運(yùn)算能力、多軸運(yùn)動控制功能和豐富的通訊接口（如EtherCAT, Ethernet/IP）能夠輕松處理復(fù)雜的順序邏輯與多軸同步控制任務(wù)。
- 通過內(nèi)置的PID功能模塊，可對庫溫進(jìn)行精確的閉環(huán)調(diào)節(jié)，并與制冷機(jī)組通訊聯(lián)動。
2. 驅(qū)動執(zhí)行：C2000系列變頻器與A2系列伺服系統(tǒng)
- 輸送驅(qū)動：采用C2000系列高性能矢量變頻器驅(qū)動螺旋輸送帶的主電機(jī)及升降機(jī)構(gòu)電機(jī)。其優(yōu)異的低速高轉(zhuǎn)矩特性與精準(zhǔn)的速度控制，確保了輸送過程平穩(wěn)、同步，并可實現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。
- 風(fēng)機(jī)控制：循環(huán)風(fēng)機(jī)采用變頻驅(qū)動，可根據(jù)實際熱負(fù)荷智能調(diào)節(jié)風(fēng)量，在保證速凍效果的大幅降低風(fēng)機(jī)能耗。
- 精確定位：對于需要精確位置控制的入貨、轉(zhuǎn)向或出貨機(jī)構(gòu)，可選用臺達(dá)A2系列伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)快速、精準(zhǔn)的點位控制。
3. 人機(jī)交互：DOP系列智能HMI
- 配備大尺寸、高亮度的DOP系列人機(jī)界面，提供直觀的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控（如各段溫度、電機(jī)速度、運(yùn)行時間）、參數(shù)設(shè)置、配方調(diào)用及報警歷史查詢功能。
- 圖形化界面便于操作人員快速掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，提高操作效率。
4. 系統(tǒng)互聯(lián)：DIAS系列物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)
- 通過臺達(dá)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，可將單臺速凍機(jī)接入工廠級SCADA系統(tǒng)或能源管理系統(tǒng)（EMS）。
- 實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集（如能耗、產(chǎn)量、OEE）、預(yù)防性維護(hù)提醒，助力工廠數(shù)字化與智能化升級。
5. 環(huán)境適應(yīng)與輔助：
- 所有電氣元件均采用寬溫設(shè)計，滿足低溫環(huán)境要求。
- 配合臺達(dá)電源、斷路器、接觸器等低壓產(chǎn)品，為控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠的電力保障。
三、 方案優(yōu)勢與價值體現(xiàn)
- 卓越的同步性與穩(wěn)定性：基于EtherCAT的高速總線與高性能驅(qū)動產(chǎn)品，確保了多電機(jī)間毫秒級的同步精度，輸送平穩(wěn)，產(chǎn)品合格率高。
- 顯著的節(jié)能效果：變頻器對風(fēng)機(jī)與輸送電機(jī)的柔性控制，結(jié)合PLC的智能能耗管理邏輯，綜合節(jié)能率可達(dá)20%-30%。
- 高可靠性與易維護(hù)性：全系列產(chǎn)品工業(yè)級設(shè)計，平均無故障時間長。模塊化設(shè)計和清晰的HMI報警系統(tǒng)，使故障診斷與維護(hù)快速簡便。
- 靈活的擴(kuò)展性與開放性：標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)接口和模塊化PLC，便于未來功能擴(kuò)展（如增加視覺檢測、機(jī)器人上下料）或與工廠MES系統(tǒng)集成。
- 總擁有成本（TCO）優(yōu)化：臺達(dá)提供“一站式”產(chǎn)品供應(yīng)，兼容性好，集成度高，降低了采購、安裝、調(diào)試及后續(xù)維護(hù)的綜合成本。
四、 應(yīng)用展望
臺達(dá)自動化解決方案已成功應(yīng)用于多家知名食品加工企業(yè)的螺旋速凍生產(chǎn)線中。隨著工業(yè)4.0的深入，臺達(dá)將進(jìn)一步融合邊緣計算、AI推理與云平臺分析，實現(xiàn)速凍工藝的自我優(yōu)化、預(yù)測性維護(hù)與全生命周期管理，為食品加工行業(yè)創(chuàng)造更大的價值，推動速凍設(shè)備向更高效率、更智能化、更綠色的方向發(fā)展。
