基于可編程控制器控制的披薩配料機(jī)研制

許金融 陳思聰 汪燁

摘 ?要：本機(jī)器基于可編程控制器控制完成披薩配料。我們將醬料事前填注入醬料桶中，可編程控制器控制在醬料桶上方的電動(dòng)推桿擠壓醬料，醬料經(jīng)由固定在十字滑臺(tái)的導(dǎo)管口到達(dá)披薩餅上。可編程控制器控制十字滑臺(tái)移動(dòng)，使醬料在披薩上形成不同的圖案。

關(guān)鍵詞：可編程控制器;傳送帶;披薩配料;電動(dòng)推桿

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）01-0041-03

Abstract： The machine is based on programmable controller to control the completion of pizza ingredients. We fill the sauce into the sauce bucket beforehand， and the programmable controller controls the electric push rod above the sauce bucket to squeeze the sauce， and the sauce reaches the pizza through the duct mouth fixed on the cross slide. The programmable controller controls the movement of the cross slide to make the sauce form different patterns on the pizza.

Keywords： programmable controller; conveyor belt; pizza ingredients; electric putter

引言

目前餐廳中大部分是使用人工配料，這種配料方式通過(guò)人力流水線生產(chǎn)，工作人員將指定的醬料擠到已烤熟的披薩面餅上。現(xiàn)今的餐廳配料系統(tǒng)完成較為費(fèi)力而且配料不均勻，由此導(dǎo)致披薩的品質(zhì)不高。如圖1所示。一方面人工配料存在食品安全方面的問(wèn)題，另一方面由于人工配料需要較大的工作空間，也大大提高了生產(chǎn)成本。

1 總體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于可編程控制器控制的新型披薩配料機(jī)機(jī)構(gòu)上包括兩個(gè)部分：傳送部分、配料部分。整體圖如圖2所示。

1.1 傳送部分

這個(gè)部分包括傳送帶電機(jī)、傳送帶、托盤(pán)。如圖3所示。通過(guò)傳送帶電機(jī)帶動(dòng)傳送帶，使在其上的托盤(pán)盛著披薩餅送往待配料處。

1.2 配料部分

包括電動(dòng)推桿固定板、電動(dòng)推桿、支撐架、醬桶固定板、醬料導(dǎo)管、傳感器、導(dǎo)管固定裝置、滑塊、十字滑臺(tái)、醬料桶、醬料壓板。

配料裝置是由可編程控制器，人機(jī)交互界面，醬料桶和機(jī)體組成，以可編程控制器為核心。系統(tǒng)工作時(shí)，當(dāng)盛有披薩餅的托盤(pán)由傳送帶傳送到待配料處，即剛好托盤(pán)到達(dá)醬料口底部時(shí)觸發(fā)傳感器，傳送帶電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)?？删幊炭刂破魍ㄟ^(guò)脈沖信號(hào)控制醬料桶上方固定在電動(dòng)推桿固定板上的電動(dòng)推桿擠壓固定在醬桶固定板的桶上的醬料壓板，同時(shí)十字滑臺(tái)根據(jù)已設(shè)定好的路線移動(dòng)滑塊，醬料由固定在滑塊上的醬料導(dǎo)管均勻地?cái)D在面餅上形成不同的圖案。接著由可編程控制器控制的電動(dòng)推桿停止運(yùn)動(dòng)，傳送帶繼續(xù)傳送，將配好料的披薩送出去完成配料。

另外，通過(guò)人機(jī)交互界面觸摸屏還可以實(shí)現(xiàn)圖案和口味選擇，配料監(jiān)控等功能。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制總體方案

本控制系統(tǒng)主要由傳送帶、傳送帶電機(jī)M1、十字滑臺(tái)X軸電機(jī)M2、十字滑臺(tái)Y軸滑臺(tái)M3、電動(dòng)推桿M4，傳感器、可編程控制器、觸摸屏組成，完成對(duì)傳送帶上的披薩的運(yùn)送、定位配料、觸摸屏控制配料圖案及監(jiān)測(cè)的功能。控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如圖4所示。閉合啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，首先啟動(dòng)傳送帶的傳動(dòng)（傳送帶電機(jī)M1運(yùn)行），如果盛有披薩的托盤(pán)到達(dá)指定位置，觸發(fā)傳感器控制傳送帶電機(jī)M1停止運(yùn)行。觸發(fā)同時(shí)十字滑臺(tái)X、Y軸滑臺(tái)電機(jī)M2、M3運(yùn)行到達(dá)起始點(diǎn)，經(jīng)過(guò)0.5秒延時(shí)后，M2、M3、M4同時(shí)運(yùn)行。待配料完成后，依次停止電動(dòng)推桿M4、X軸電機(jī)M2、Y軸電機(jī)M3。如果需要改變配料圖案，則可以通過(guò)觸摸屏與PLC通訊完成對(duì)圖案的改變[1]。

2.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本裝置硬件設(shè)備主要選擇如下：PLC機(jī)型選擇基本要滿足控制的功能要求、維護(hù)方便、性能上較為優(yōu)越的前提下，找尋最高性價(jià)比的機(jī)型。本裝置控制元件采用三菱FX系列的產(chǎn)品FX3U型號(hào)的可編程控制器，該產(chǎn)品FX3U除之前的ABS/ZRN/PLSV/DRVI/DRVA等指令外，還增加了DSZR（帶DOG搜索的原點(diǎn)回歸），DVIT（中斷定位），TBL（表格定位）[2]。其中帶DOG搜索的原點(diǎn)回歸、絕對(duì)定位、相對(duì)定位在本裝置中都有所應(yīng)用。傳送帶電機(jī)以及十字滑臺(tái)的兩個(gè)電機(jī)都選用Kinco的步進(jìn)電機(jī)，步距角為1.8°，相電流6A。電動(dòng)推桿選用步進(jìn)電動(dòng)推桿，行程為350mm，推力為500N，速度7mm/s。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器統(tǒng)一選用Kinco的2M420型號(hào)產(chǎn)品，供電電壓直流24V～70V，輸出相電流2.5A～6.0A，控制信號(hào)輸入電流6～16mA。觸摸屏選用威綸Tk6100i型號(hào)產(chǎn)品，輸入電壓為24V。傳感器選用ROKO的SN04-N型號(hào)的接近開(kāi)關(guān)。

根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，控制系統(tǒng)需要1個(gè)輸入信號(hào)，8個(gè)輸出信號(hào)。輸出信號(hào)分別為：滑臺(tái)X軸脈沖輸出、滑臺(tái)Y軸脈沖輸出、傳送帶電機(jī)脈沖輸出、步進(jìn)電動(dòng)推桿脈沖輸出、滑臺(tái)X軸方向信號(hào)、滑臺(tái)Y軸方向信號(hào)、傳送帶電機(jī)方向信號(hào)、步進(jìn)電動(dòng)推桿方向信號(hào)。其I/O地址分配表如表1所示：

2.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

由控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求知，當(dāng)托盤(pán)到達(dá)相應(yīng)位置時(shí)，傳送帶電機(jī)會(huì)停止運(yùn)行，十字滑臺(tái)回零，電動(dòng)推桿才會(huì)運(yùn)行，直至配料完成傳送帶電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。通過(guò)可編程控制器控制的流程圖如圖5所示。

根據(jù)控制系統(tǒng)要求，當(dāng)用戶在觸摸屏上選擇完醬料以及圖案后，PLC控制傳送帶電機(jī)M1運(yùn)行，等到托盤(pán)觸發(fā)接近開(kāi)關(guān)，X1接通，M1接著停止運(yùn)行，同時(shí)運(yùn)行DSZR指令，M2、M3運(yùn)行，使之進(jìn)行帶DOG搜索的原點(diǎn)回歸，使X軸和Y軸都停在原點(diǎn)。延時(shí)0.5秒后，M2、M3、M4同時(shí)運(yùn)行。一邊擠壓醬料一邊移動(dòng)X、Y軸完成圖案。當(dāng)圖案完成后，M4、M2、M3停止運(yùn)行。程序設(shè)計(jì)中使用中間繼電器使M1再次運(yùn)行，已配好料的披薩由傳送帶運(yùn)輸出配料區(qū)。

3 結(jié)論

由披薩配料機(jī)代替了原有的人工配料。醬料由電動(dòng)推桿推動(dòng)醬料桶擋板擠壓出來(lái)，經(jīng)由十字滑臺(tái)移動(dòng)出料口在面餅上可以形成圖案。配料機(jī)結(jié)合機(jī)械與控制使配料效率變高。對(duì)于配料機(jī)上面餅的定位得到了極大的提高，讓面餅?zāi)軌驕?zhǔn)確的到達(dá)指定位置。披薩的配料圖案可以通過(guò)人機(jī)交互系統(tǒng)由顧客選擇不同的圖案。通過(guò)控制器控制電動(dòng)推桿擠料，節(jié)約了工作空間。

參考文獻(xiàn)：

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