基于PLC的水果大小连续分级设备设计.pdf

第 6期 总第 1 9 3期 2 0 1 5年 1 2月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEE RI NG 8 L AUTOMAT1 0N NO． 6 De c ． 文章 编 号 1 6 7 2 - 6 4 1 3 2 0 1 5 0 6 - 0 1 0 0 - 0 2 基于 P L C的水果大小连续分级设备设计 任杰 ，李婷婷。 1 ． 太原铁路机械 学校 ，山西 太原0 3 0 0 0 6 ；2 ． 山西 医科大 学，山西 太原0 3 0 0 0 1 摘要 针对 目前水果分级设 备 的现状，提 出采用 P I c来 对水果 分级设备 进行 控制 。采 用 三菱 F X - 2 N 小 型 P L C实现将不 同大小 的水果分为大、 中、小不 同等级的要求。 关 键 词 水 果 分 级 ；PL C；设 计 中图分类号 TP 2 7 3 文献标 识码 A 0 引言 自 2 O世 纪 9 O年代 以来我 国水果 产 业 迅速 发 展 ， 现 已是水 果 第 一 生产 大 国， 产 量 占世界 总产 量 的 6 0 ， 水 果 产业 已经 成 为我 国一些 地 区农 村 经 济 的支 柱产业 ， 为促进农 民增收、 扩大城乡居民就业和改善生 态环境作出 了积极贡献。但 国内水果价 格低， “ 卖果 难 ” 问题 经 常 出现 ， 使得 水果 生产快 速 发展 的势头 受到 抑制。特别是参与国际市场竞争 的比例更低 ， 只占世 界总量 的 1 ． 2 9 9 ／ 6 ， 且价格 比国外水果低 4 O ～7 O 。 通过调查发现水果售价中的很大一部分都来源于产后 处 理及 深 加 工 ， 分 级 就 是 水 果 产 后 处 理 的 重 要 环 节 。 将 水 果按大 小分 成不 同 的等级 ， 从 而让 那些成 色更 好 ， 果实更大的水果卖出更好的价钱 。目前市面上出售的 分级设备大多数是筛分设备， 在水果筛选的过程 中由 于水果 间及 水果 和机 器 间的碰撞会 造成 水果 品质 的二 次损伤， 对提高水果售价不利。本文采用三菱 F X 一 2 N 系列 可编程 控制 器等 部件构 成水 果大小 连续 分级设 备 的 电气控制 系统 ， 以达到控 制要求 。 1 连续分 级设 备的 工作原 理及 要求 1 ． 1 工作 原理 图 1为连续 分级 设备 的原理示 意 图 。本设 备 由机 械手 、 传送带、 推出机构、 高度传感器、 推出到位传感器 和原料到位传感器等组成。其具体 的工作原理如下 通过机械手将原料箱 中的水果取 出放到传送带 1上 ， 在传动带带动下使水果经过高度传感器时， 传感器检 测出水果的大小 ， 如果上、 中、 下 3个传感器同时检测 到水果则为大号水果 ， 中、 下 2个传感器 同时检测到水 果则 为 中号水果 ， 只 有 下部 传感 器检 测 到水 果 则 为 小 号水果， 3个传感器都未检测到则为不合格水果 ， 并通 过 P L C进行记录； 当水果运行到传送带 2 上并经过原 料到位传感器 1时， 被传感器检测到并将信号传输给 P L C， 若 为小 号水 果 ， 则 传 动带 2停 止 运 动 ， 推 出机 构 1 在 气泵 和 电磁 阀 的驱动下 将 水果 推入 小 号 水果 收 集 器 中， 若为中号和大号水果 ， 则传送带 2继续运动将水 果送入 传送带 3 ， 当水果再次经过原料 到位传感器 2 时， 若为中号水果则被推出机构 2推人 中号水果收集 器 中， 而大号 水果则 继续 运动 到传 送带 4上 ， 当被原 料 到位传感器 3检测到时 ， 传动带 4停止运动 ， 水果被推 出机构 3推人 到 大号 水果 收集 器 中； 由于 过小 而 未 被 高度传感器检测到的水果将最终被传送带送入不合格 水果收集器中。 1 一高 度 传 感 器 上 ； 2 一高 度 传 感 器 中 ； 3 一高 度 传 感器 F； 4 一推出到位传感器 从左到右为 1 、 2 、 3 ； 5 一原料到位传感器 从左到右为 1 、 2 、 3 ； 6 一传送带 1 ； 7 一传送 带 2 ； 8 一传送带 3 ； 9 一传送带 4 图 1 连续分级设备的原理示意图 1 ． 2控制要 求 本 套设备 要 实现控 制 的准确 性及减 小对 水果 的损 伤 ， 需满足如下要求 ①推出机构的运动控制要靠气量 的控制 来完成 ， 通 过控 制 推 出和缩 回时 的气 量来 控 制 推 出机 构慢 出快 回； ② 传 送 带 的控 制 是 由变 频器 控 制 电机来 完成 的 ， 通 过调 节 变 频 器 的频 率 保 证 传送 带 有 合理的传输速度 ， 并能够在原料到位传感器检测到要 求大小 的水果时迅速使电机停止运动 。 收稿 日期 2 0 1 5 0 7 2 9 ；修订 日期 2 0 1 5 1 0 3 0 作者简介 任杰 1 9 8 4 一 ，男 ，山西太原人 ，助理讲师 ，硕士 ，从事机电一体化教学 工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 6期 任 杰， 等 基 于 P L C的水果 大小连 续分级设备设计 1 O 1 2 P L C控 制 系统 设计 2 ． 1 PLC 输 入 、 输 出 的 地 址 分 配 本 设 备采 用三 菱 F X一 2 N 系列 小 型 P L C来 完 成 整 个 控制 。根据 控制 对 象 的具 体 要求 ， 确 定 P L C 的输 入 点数 ， 其输入 、 输出地址分配见表 1 。 表 1 P L C输入、 输 出地 址分 配 输入信 号 P L C地址 输出信号 P L C地址 机械手原点 X 0 供给指令 Y0 高度传感 器上 X1 传送带 1正转 Y1 高度传感器 中 X 2 传送带 2正转 Y2 高度传感 器下 X3 传送带 3正转 Y3 推 出到位传感器 1 X 4 传送带 4正转 Y4 推 出到位 传感器 2 X5 推出机构 l Y5 推 出到位 传感器 3 X6 推出机构 2 Y6 不合 格检测传感器 X7 推 出机构 3 Y7 原料 到位传感器 1 X1 0 机械手原点指示灯 Y1 0 原料 到位传 感器 2 X1 1 原料到位 1指示灯 Y1 1 原料 到位 传感器 3 X1 2 原料到位 2指示灯 Y1 2 启 动 X1 3 原料到位 3指示灯 Y1 3 停 止 X1 4 系 统 启 动 指 示 灯 Y1 4 急停 X1 5 系统停止指示灯 Y1 5 过载保护 X1 6 蜂鸣器 Y2 O 相序保护 X1 7 报警指示灯 Y2 1 机 械手开关 X2 O 传 送带 总开关 X2 1 2 ． 2 PL C程 序设 计 为了便于程序设计 的逻辑性 ， 设备控制 的核心部 分程序 采用 S F C来进行编程 ， 如图 2所示 。程序分析 如下 1 当机 械手 控 制 开关 X2 0闭合 时 ， 机械 手 开始 向传 送带 提 供原 料 水 果 ， 并 同 时让 传 送 带 1开始 工 作 ， 当下端高度传感器检测到原料时， 常开触点 X 3闭 合 ， 其状态 由辅助继 电器 MO进行记录 ； 当中间高度传 感器检测到原料时 ， 常开触点 X 3和 X2同时闭合 ， 其 状 态 由辅 助继 电器 M1进 行 记 录 ； 当 上端 高 度 传 感 器 检测到原料 时， 常开触点 X 3 、 X2 、 Xl同时闭合 ， 其状 态 由辅 助继 电器 M2进 行记 录 。 2 原料到位传感器 1检测到原料时 ， 常开触点 XI O闭合 ， 原 料 到位 1指示 灯 Y1 1亮 ， 若 仅状 态 MO被 记 录 时 ， 跳 转 到状 态 1 4 ， 传 送 带 2停 止 运 动 ， 由推 出 机 构 1将水 果 推 出 ， 否 则跳转 到状态 2 0 。 3 原料 到 位传 感 器 2检 测 到 原 料 时 ， 常 开触 点 X1 1闭合 ， 原料 到位 2指示 灯 YI 2亮 ， 若状态 M1而 M2未被记录时， 跳转到状态 2 2 ， 传送带 3停止运动 ， 由推出机构 2 将水果推出， 否则跳转到状态 3 0 。 4 原料到位传感器 3检测 到原料时 ， 常开触点 X1 2闭合， 原料到位 3 指示灯 YI 3亮 ， 若状态 M2被记 录时 ， 传 送 带 4 停 止 运动 ， 由推 出机构 3将水 果 推 出 。 王 0 懑 。 婴 [蔓 M 2 t 二 t- 虱 砸 1 由 x鼎 S ’I O 图 2控 制 程 序 S F C图 3 结束 语 采用 P L C控制的分级设备不仅可 以有效地对水 果大 小进 行分 级 ， 而且 减小 了对 水果 的损 伤 ， 提 高 了设 备的 自动化程度 ， 通过进一步设计还能够将水果分级 后 的包装 流程 融入 到 系统 中 。 参考文献 [ 1 ] 操火森 ， 王高潮 ， 李 娟 ， 等． P L C在环卫压缩站液 压系统 中 的应用 [ J ] ． 机械工程与 自动化 ， 2 0 1 0 3 1 3 9 1 4 1 ． [ 2 ] 钟肇新 ， 范建东 ， 冯 太合． 可编程控制 器原理 及应用 [ M] ． 广州 华南理工大学 出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 3 ] 白菲 ， 孟超英． 水果 自动分级技 术 的现状 与发展 [ J ] ． 食 品 科学 ， 2 0 0 5 2 6 1 4 5 1 4 8 ． [ 4 ] 杨松 夏 ， 陆华 忠， 吕恩利 ， 等． 球形 水果机械 式大小分级 技 术研 究现状[ J ] ． 农机化研究 ， 2 0 1 2 8 2 3 5 2 3 9 ． De s i g n o f Co n t i nu o u s Fr u i t Gr a d i n g Eq u i pme n t Ba s e d o n PLC REN J i e ，L I Ti n g - t i n g 。 1 ． Ta i y u a n Ra i l wa y a n d M e c h a n i c a l S c h o o l ，Ta i y u a n 03 0 0 06 ，Ch i na ；2 ． S h a n x i M e d i c a l Un i v e r s i t y，Ta i y u a n 03 0 0 01。Ch i na Ab s t r a c t B a s e d o n c u r r e n t s t a t u s o f f r u i t g r a d i n g e q u i p me n t ，a c o n t i n u o u s f r u i t g e a d i n g s y s t e m b a s e d o n M i t s u b i s h i F X- 2 N P LC i s pr op os e d ． By us e of t he e q ui p me nt ，t he f r ui t wi t h di f f e r e nt s i z e s c a n be s e pa r a t e d i n t o t h r e e gr a de s whi c h a r e l a r ge，m e di u m a n d s ma l 1 ． Ke y wo r d sf r ui t gr ad i ng；PLC；d e s i gn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m