米粉自動配制機中自動燙粉裝置的設計與實現

摘要：米粉配制工序主要包括燙粉、添加配料、配菜等。為了提高生產效率，節約勞動力成本，研究米粉自動配制機代替人工配制米粉。本課題主要以米粉配制流程中的自動燙粉裝置為研究對象，設計絲杠螺母機構帶動粉桶在滑道中往復運動完成接粉、送粉，采用電磁閥控制給排水，微型高壓水泵對米粉沖燙，燙粉完成后，粉可直接滑落入碗中，整個運行過程由PLC控制。論文還實現了對水箱加熱、保溫、實時監測和調控。經反復調試，本裝置能完成燙粉的全部動作，達到了預期的效果。

關鍵詞：米粉自動配制機自動燙粉PLC控制溫度控制

0 引言

目前，市場上大量涌現的是米粉生產機，且米粉生產機的技術已經相當成熟，但米粉店面里卻沒有一臺能夠代替人工賣米粉的自動化米粉配制機，米粉配制的每一道工序都完全由人工操作，不僅效率低，而且成本高。設計一種米粉自動配制機，完全代替米粉店里工人配制米粉，主要包括自動稱量、自動燙粉、自動送碗、自動配料配菜等。本課題主要針對米粉配制工序中的自動燙粉環節進行研究與設計。當稱量好的米粉到達指定位置之后，燙粉機構開始工作，將米粉送到指定的燙粉區用熱水進行沖燙，然后再將松散熱透的米粉送到掉粉區，這時燙粉過程結束，進入下一制作流程。燙好的米粉落入碗中，再加入鹵菜和鹵水等，整個流程結束。自動燙粉裝置不僅要完成燙粉過程中的相應動作，還要在水箱設計中加入溫度顯示，具有自動加熱保溫等功能。

1 燙粉裝置機械結構設計

采用高壓水泵對米粉沖燙，粉桶在滑道里呈直線運動，燙粉完成后，粉可直接滑落入碗中。該種方式的優點是粉桶可通過螺桿的旋轉做直線運動，行程短，水流急速，沖燙完全，水自動流回水箱，裝置拆卸方便，穩定，可行性高[1]。

1.1 粉桶裝置尺寸設計及計算

按三兩米粉體積計算，粉桶的尺寸135*135*200mm，由此推算，再加上行程間隙40mm，滑道的長度450mm，寬140mm，粉桶接連桿，連桿插入與滾珠絲桿配合的滾珠絲杠螺母副，電機帶動滾珠絲桿轉動，驅動滾珠絲桿螺母副連接的粉桶作直線的往復運動，行程中有三個定位區:放粉位、燙粉位、掉粉位，分別有相應的行程開關控制啟停?；赖撞看蚵┧祝员闼魅胂旅娴乃?，使水循環再利用?；赖牡舴鄱思踊?，方便粉掉入碗中。

1.2 水箱的設計及計算

由于滑道的長度限制，水箱應設計成兩個，尺寸為450*200*300mm，A箱置于滑道下，B箱置于A水箱側上方，A箱側面與B箱底部用PVC耐熱管連接，水管中接入電磁水閥，A箱外側面底部接水泵，噴頭置于燙粉位上方，水泵與噴頭亦用PVC耐熱管連接，A水箱底部接入電磁水閥，與下水管道相連。AB水箱都配有加熱保溫裝置，當A水箱工作時，B水箱將水加熱，以備A箱換水時進行再蓄水，使系統連續運行，節約時間。

2 自動燙粉裝置水箱控制設計

水箱中的加熱部分主要采用220V加熱管進行加熱， 采用溫控器控制電路通斷；送粉部分采用L298驅動電機正反轉來達到帶動螺桿正反轉，致使螺桿連接的螺母做直線進退運動，進而帶動粉桶在滑道中完成送粉的動作。循環水部分采用微型高壓水泵加壓，電磁閥控制給排水。采用DS18B20作為水箱溫度測量傳感器獲取水溫。

溫度控制部分主要由溫控器和加熱管組成。溫控器里面的運動接觸片是由雙層金屬構成的，溫度的變化，兩邊金屬熱脹冷縮的程度不一樣，運動接觸片就會隨著溫度的變化彎曲[2]。加熱管在耐高溫不銹鋼無縫管內均勻地分布高溫電阻絲，在空隙部分致密地填入導熱性能和絕緣性能均良好的結晶氧化鎂粉，這種結構不但先進，熱效率高，而且發熱均勻，當高溫電阻絲中有電流通過時，產生的熱通過結晶氧化鎂粉向金屬管表面擴散，再傳遞到被加熱件或空氣中去，達到加熱的目的[3]。

將溫控器和電加熱管串聯接入220V交流電路，溫控器安裝在水箱外側，當水溫高于80°時，溫控器切斷電源，當水溫下降，低于80°時。溫控器接通電源，繼續加熱。溫控器根據水溫的變化控制通斷，從而達到保溫的目的。經DS18B20采集溫度信號，送入51單片機分析處理，最后采用數碼管顯示。

3 自動燙粉的PLC控制

系統上電之后，待選料確定后，開始自動燙粉環節，完成噴淋、燙粉動作，輔助的有溫度檢測系統以及熱水循環加熱過程。依據米粉機動作流程，操作人員先將系統復位，再按下“X4”確定鍵，自動燙粉裝置開始工作，將粉送到固定的噴淋位置，噴淋系統開始工作，由PLC發送噴淋泵工作信號，使得潛水泵上電工作，將熱水供上噴頭噴淋米粉，噴淋一段時間（由PLC控制的時間）后，等到碗送到位后再啟動送粉電機往右運行。

0 LD X004；選確定

1 OR M112；中間繼電器

2 ANIX013；送粉左限位

3 MPS；進棧

4 ANIM105；左轉中間繼電器

5 OUTM104；中間繼電器

6 MPI；出棧

7 OUTY24；確定LED指示燈

8 OUTM122；中間繼電器

9 LDFX011；翻碗右限位下降沿觸發

10 ORM106；中間繼電器

11 ANIX010；翻碗左限位

12 OUTM106；中間繼電器

13 LDM113；送粉左限位中間繼電器

14 OUTY010；送粉左運行

4 結論

論文提出并實現了米粉自動配制機的自動燙粉裝置，主要包括兩個方面：機械結構的設計和電氣控制的測試。在控制信號發出后，電機正常運轉，粉桶到達指定位置停止，燙粉機構迅速做出響應，信號反饋明顯，動作完成順利。從而使得本設計在理論上和實際應用中表現出來與預期的效果一致。另外，本系統控制信號的發送和回饋準確有序，外圍的溫度測試及顯示模塊工作正常，能在特定的條件下對溫度信號實時檢測并顯示，誤差在允許范圍內，也達到了預期的效果。

參考文獻：

[1]葉見曙著.結構設計原理[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]張海根主編.機電傳動控制[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]林建，李湍.實用電子電路大全（一、二、三）[M].北京：電子工業出版社，1993.

作者簡介：李靜（1983-），女，漢族，陜西人，桂林電子科技大學信息科技學院講師，主要從事機械電子工程、嵌入式系統應用及機器人技術研究。