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基于PLC的全自动咖啡机研究与实现

上海工程技术大学机械与汽车工程学院韩松金晓怡

郭圣卫汪雅茹

为解决目前全自动咖啡机不具备封口功能，不利于携带等问水，送料机构，电动磁化杯，自动封口机，纸杯，气缸，压力传感

题，设计了一款集咖啡的制作与封口一体的全自动咖啡机。该设备器，光电传感器等。其中，饮水机和桶装水作为水源，并且饮水

以PLC作为主控单元，通过梯形图编程控制电磁阀、气缸、电动磁机具备加热功能；电磁阀用来控制水流的通断；超声波传感器（颜

化杯等装置进行动作。现场实验表明，此系统能够实现预期功能并浩，周林，栾文洲，逄增栋，严俊，基于超声波传感器的液位控制

且成本较低，工作可靠。系统：价值工程，2018）用来控制磁化杯中咖啡的容量；送料机构

由气缸1、特殊外形的尼龙块、量杯构成，用来储存和定量输送咖

1引言啡；电动磁化杯用来搅拌以实现咖啡的溶解；气缸2用来进行纸杯

咖啡是世界范围内的流行饮品，是世界贸易总量最大的农产的上来运动进而实现封口；自动封口机用以实现纸杯的封口；压力

品之一，喝咖啡已经慢慢地成为人们的一种生活习惯（文志华，毕传感器用来检测纸杯中咖啡的量，达到设定容量后，气缸2向下运

晓菲，鲁维艳，中国咖啡消费趋势浅谈：农产品加工，2018）。随动，触发自动封口机动作。

着社会经济的发展、生活节奏的加快，全自动咖啡机应运而生。国

内外已经有很多学者研究并设计了多种全自动咖啡机。文献（郭艳

婕，袁林，方作为，杨立娟，田绍华，高蓓，基于单片机的全自动

咖啡机的设计及实现：高校实验室工作研究，2017）提出了一种单

片机作为主控单元的全自动咖啡机，该咖啡机可以实现控制温度、

流量、浓度等预期功能。文献（朱军山，潘坚，张向萍，洪在地，

黄加乐，陈威，全自动咖啡机的研究：家电科技，2005）提出了一

种基于单片机的咖啡机设计，重点设计了咖啡机的加热器、酿造

器和控制系统。文献（丘永亮，邱腾雄，新型全自动胶囊咖啡机

研究与设计：机电工程技术，2016）通过引入单向电磁阀、流量

计、水位传感器来实现对胶囊咖啡冲泡的控制。本文提出了一种集

咖啡的实时制作与封口一体的全自动咖啡机，并以可编程逻辑控

制器作为主控单元，具有操作简单，工作可靠，抗干扰能力强等

优点（DachengM,ZhiminH,JieG,etal.Researchandimplementation图1全自动咖啡机系统机械结构图

ofbuildingdistributedcontrolsystembasedonS7-200PLCand

2.2全自动咖啡机工作原理

PC:InternationalConferenceonComputerAutomationEngineering.全自动咖啡机系统工作原理如图2所示。纸杯置于托盘上时，

IEEE,2010）。光电传感器获得信号，根据客户按钮选择，只通电电磁阀1或同时

通电电磁阀1和2，与此同此动作气缸1，将定量的咖啡粉推入电动

2全自动咖啡机机械结构及工作原理磁化杯中。电动磁化杯动作，将咖啡粉均匀搅拌，当液面达到一定

2.1全自动咖啡机机械结构高度时，超声波传感器获得信号，打开电磁阀3并同时断开电磁阀

本全自动咖啡机系统机械结构如图1