基于PLC和MCGS的全自动酥皮机控制系统基于PLC和MCGS的全自动酥皮机控制系统.pdf

基于 PLC 和 MCGS 的全自动酥皮机控制系统 0 引言 酥皮机又称起酥机，专业用于制作酥皮、蛋挞、千层酥等各种酥类食品，能将酥 皮辗压成不同的形状(如三角形、圆形、梯形、平行四边形)、不同厚度(十多毫米、 几毫米、甚至更高的精度)，也可用于碾压面团，能将面团轧成多层次的薄片， 使面皮酥软均匀，色、香、味、形佳。目前，国内生产的酥皮机大多采用手动， 功能单一，效率低，薄皮精度不高，自动化程度低。全自动酥皮机以西门子 PLC 为控制中心，采用 MCGS 触摸屏做为人机界面，进行参数的设定和显示，并且， 整个产品的生产过程采用动画形式在触摸屏上显示，监控设备运行。系统自动化 程度高，性能可靠，效率高。 1 酥皮机工艺及控制方案 酥皮机结构简图如图 l 所示。机构组成：输送带、连杆、安全栅、电机、上挡刀、 下挡刀、底座、电源控制开关、承接板等。碾压面团的工艺流程：将安全栅盖好， 根据面团厚度调节压面辊轮的进给距离，当面团置于右侧输送带上时，启动左启 动按钮，主电机通过左右离合器带动左右输送带向左运动，在输送带带动下面团 进入辗压区，辗压后由输送带自动向左输出，当被压面团全部从中间压辊输出后， 操作工人将面团折叠翻面、转向，同时调节压面辊轮的进给距离，主电动机反转， 输送带向右输送，面团重新进入辗压区进行辗压，如此往复，直至达到面皮所要 求的厚度，最后，启动电动推杆马达，开始卷收面皮，完成整个压面工作过程。 传统手动型酥皮机在辗压过程中操作繁琐，工作效率低，也不卫生，精度控制不 高，这大大降低了机器的适用范围。因此，我们设计的酥皮机要实现自动循环， 面皮厚度可控制，每次辊轮的进给量根据客户需求一次性设定，在参数设定后无 需工人再按进给开关，直到循环结束后自动卷收，最终实现：进给一启动一辗压 一卷收面皮一停止全自动控制。对于不同长度面皮的辗压与卷收，可以设定不同 的时间参数，保证系统协调工作，实现精确控制。每次面皮辗压结束可以由左右 光电感应头检测。为了保证面团薄片精度，压面辊轮的进给采用伺服马达驱动， 利用伺服马达的正反转，实现压面辊轮的前进和后退，压面辊轮的原点由行程 开关校准。主电机和撒粉马达采用普通三相交流电机，可根据实际需要选择使用 撒粉马达。电动推杆马达采用 24V 直流电机，利用直流电机的正反转实现推杆 的前进和后退，完成面皮的卷收，推杆位置由电动推杆行程开关检测。 2 控制系统硬件设计 在硬件设计中选择以西门子 S7·200 系列 PLC 及 MCGS 嵌入式一体化工控机(触 摸屏)为中心构成控制系统，．PLC 完成对输入设备的检测及对输出设备的控制输 出，触摸屏用于参数设定、按钮动作和设备动画显示等，控制系统硬件原理图如 图 2 所示。根据酥皮机工艺及控制要求，控制系统共需输入点 9 个，输出点也是 9 个，选用 S7—200 系列 PLC，型号：CPU224 一 lAD 睇 J。该 PLC 共有 14 个开关量输入通道，10 个 DC 输出通道，1 个 RS-485 通讯口 PORT0，自带+24V DC(供开关量输入通道使用)。 为了操作方便，除了在触摸屏上有左启动、右启动按钮外，在机器外壳上也 设置左启动按钮(10．1)和右启动按钮(10．0)。光电感应头(II．2 和 11．4)选 用 K1CTU081000DEl282 型(24V DC，NPN)，用于检测面团位置。左右安全 网微动开关(10．3 和 10．2)用于安全网的限位，电动推杆行程开关 1 和 2(10．5 和 10．6)用于电动推杆的限位，行程开关(10．4)用于伺服马达的后退限位。PLC 的输出通道 Q0．0 可输出高速脉冲，最高频率为 20KHz，用于控制伺服马达的 转速和转角，Q0．1 用于控制伺服马达的转式一体化触摸屏，采用 7 英寸高 亮度 TFT 液晶显示屏(分辨率 800×480)，四线电阻式触摸屏，还预装了微软嵌 入式实时多任务操作系统 winCE．NET(中文版)和 MCGS 嵌入式组态软件 (运行版)，有 1 个 RS485 口，1 个 USB 口和一个 LAN 口。数据信息可以用 U 盘 通过 USB 口进行存储，打印机也可连接到 USB 口，进行数据、报表打印，可 以用 LAN 口和上位 PC 机相连，或通过 LAN 口连接到以太网。 TPC7062K 主要用于监控、数据处理、动画、报表等功能，它用一个 RS485 口与 西门子 S7—200PLC 的 RS485 口相连进行通信。 向。输出通道 Q0．3 至 Q1．1 分别连接中间继电器 2K 至 8K，中间继电器工作 电压为 24V DC。其中，中间继电器 2K 连接 1 个交流接触器，控制撒粉马达的