基于PLC的智能蘑菇菌棒插孔機系統設計

摘要：通過對蘑菇培養基在培養晚期，蘑菇生長早期需要在培養基上扎孔這一問題的調查，發現傳統工藝中不但人工需求大而且效率低下，為了解決這個問題，采用先進的可編程控制器實現對蘑菇菌棒插孔機程序控制，用戶可通過改變程序來實現不同環境的工作要求。設備在蘑菇種植企業已經開始使用取得了比較好的成績，實用性在于PLC的穩定性解決了在工廠環境的惡劣條件帶來的影響，同時使用的氣動氣缸可以輕松的實現工作要求。

關鍵詞：蘑菇培養基 可編程控制器 氣缸 插孔針

1 概述

隨著社會的不斷進步，國家對農業生產企業大力的支持造就了大批新生代企業出現。以前的人工幫助蘑菇菌棒插孔生產過程效率低下，耽誤蘑菇生長期限，為企業帶來上市時間的推遲的問題已經不能滿足于現在社會生產的需求。為了解決實際生產中的問題，我們設計了一臺通過PLC實現智能化控制的智能蘑菇菌棒插孔機，該機器能夠實現快速準確的插孔，滿足了社會生產需求，也節省了大量的人力和物力。

2 制作材料

12V直流電源開關、電磁閥、和利時PLC、按鈕、指示燈、中間繼電器、八路繼電器、保險絲、電氣控制箱、氣缸、端子排、金屬材料、導線、插孔針、導氣管等。

3 智能蘑菇菌棒插孔機

3.1 產品介紹 本文設計的智能蘑菇菌棒插孔機整體結構如圖一所示。該設備主要通過PLC控制實現蘑菇種植過程中扎孔環節的功能，在實際的使用中可以快速地進行重復的工作流程，能夠更好更快的完成工作，當蘑菇菌棒（營養基）從開始的操作口下行至第一道擋板時，第一道擋板開始啟動，菌棒再次下行到達下擋板，開始插針側的氣缸啟動，插針前先開始對菌棒進行扎孔工作，延時一段時間后，插針到達最前位置，完成扎孔，氣缸開始后退到達位置后開始啟動下擋板，下擋板開始后退菌棒下落，從下端落下，再次啟動上擋板開始下次的工作。

基于PLC的智能蘑菇菌棒插孔機主要解決蘑菇培養基在培養晚期，蘑菇生長的早期在培養基上扎孔的問題。早期這種工作主要依靠人工解決，但是存在效率低、扎孔不夠均勻的問題，且需要大量的人工，使生產成本大大的提高。該設備通過規范的動作要求解決了上述問題，不但解決了人工需求大的問題，還解決了效率問題，由于快速的完成了扎孔工作，可以提前進入收獲期，這樣可以解決蘑菇大批上市的時間差問題，可以更好的為企業帶來效益。

3.2 主要設計參數：車體尺寸：120cm*77cm*92cm；直流電源開關：DC24V 1A；電磁閥：DC24V 3W；PLC：HELLIAS/LM3104；中間繼電器：DC24V 1A；八路繼電器：DC24V 1A；光電開關：DC36 300mA。

3.3 操作流程 首先，按下控制箱上的啟動按鈕，待蘑菇菌棒插孔機進入正常運行狀態后將蘑菇菌棒放在操作臺上。當安置在操作平臺上的光電開關檢測到菌棒時給PLC一個信號，PLC發出指令控制電磁閥動作，電磁閥控制氣缸動作將下擋桿推出，上檔桿打開，菌棒落在下擋桿上，此時上擋桿關閉。

接著，PLC控制電磁閥動作，電磁閥控制氣缸動作，插孔針被推出插向菌棒。約1s后插孔針被拔出，下擋板在電磁閥的作用下再出收回。菌棒落入下操作臺被工人取走。

最后，下一個菌棒接著以上的動作完成插孔任務。如此循環下去。

3.4 工作原理 該控制裝置是利用和利時PLC控制電磁閥動作，電磁閥控制氣缸動作，從而控制上擋桿、下檔桿、插孔針等裝置動作來完成任務。

3.5 設計思路 根據實際的操作要求，可以寫出I/O地址分配，如表一所示。

根據實際的操作要求及I/O地址分配，可以畫出其I/O連線圖，如圖二所示。

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圖二 I/O接線圖

梯形圖程序設計如圖三所示，設計思路如下。

4 主要創新點

通過PLC實現智能化控制，主要解決在傳統生產過程中的效率低下，耽誤蘑菇生長的期限，為企業帶來上市時間推遲的問題，通過這樣的機器解決了傳統工藝中需要大量的人工來解決的效率問題，扎孔效率將會大大提高，這樣企業將會在成本方面大大提高，通過技術的改良，使用本產品可最大限度的減少工人的數量，一人即可操作完成，并且工作速度將會有很大的提高。工人只需將菌棒放到機器的進口處就可由機器自己完成。

5 結論

本產品主要用于農業種植業的蘑菇生產，主要解決傳統生產工藝中的菌棒扎孔工作，傳統的工藝中扎孔需要非常的及時，以免由于扎孔的原因耽誤蘑菇的生長，所以需要大量的人工，但依舊不能解決這一問題，本產品可以解決扎孔的速度慢以及傳統的扎孔不均勻、效率低下的問題，可以充分的解放雙手。

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