海帶烘干輸送裝置設計開發與PLC控制實現

姜鑫（陜西國防工業職業技術學院機電工程學院，陜西西安710300）

海帶烘干輸送裝置設計開發與PLC控制實現

姜鑫
（陜西國防工業職業技術學院機電工程學院，陜西西安710300）

結合現階段海帶食品烘干裝置能耗高、占地面積大、自動化程度低、溫度控制不均勻的現狀，提出了一種全自動海帶烘干輸送裝置的設計思路，結合PLC（可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller）控制技術可以高效、高品質的完成鮮海帶的烘干、冷卻和輸送過程，具有一定的創新性。

海帶；烘干；食品；輸送裝置；PLC

干海帶和熟干海帶產品以其保質期長、便于運輸和營養價值高等優點受到廣大消費者的歡迎，但是鮮海帶由于含水量大、單體面積大，所以在烘干過程中所占空間較大，現階段的海帶烘干設備主要以吊掛式烘干為主，即通過吊鉤將掛住的海帶送人烘干爐中進行干燥處理，能耗較大。淡干海帶和鹽干海帶，混雜泥沙雜質較多、衛生狀況較差、不能長期存儲和長途運輸，食用時也需要進行多次清洗，隨著生活水平的提高，需要進一步提升產品的烘干質量，本文結合現階段市場主流產品設計一種鏈式海帶烘干與輸送裝置，以期進一步提升產業自動化程度，制作出高品質的干海帶產品［1］。

1　機械結構設計

1.1主機結構設計

海帶烘干機結構原理圖見圖1。

從圖中可以看出該設備由入料口、排濕風機、傳動輸送裝置、冷卻裝置和出料口等部分組成，其工作過程為：

1）啟動電源，設備開始運轉約10 min左右進行預熱；

2）然后通過人工將鮮海帶放置在設備的入料區，傳動鏈板帶動鮮海帶進入加熱排濕區域，加熱后產生的濕氣通過頂部的排濕口排出，產生的水滴經鏈板中間縫隙漏出，具體結構見圖2；

圖2　 鏈板輸送裝置結構總成Fig.2　Structure assembly of chain plate conveying device

3）海帶被送出加熱排濕區域后進入冷卻區域，由于高溫容易產生霉變、存放周期短，所以加熱后需要進行冷卻處理；

4）經過烘干和冷卻處理的海帶產品送至出料口，下入料斗中，整個加工過程完成。

工作過程采用PLC集成控制、組態監控界面，操作簡單方便，不僅可以有效的提高設備的自動化程度和勞動生產率，還能夠有效的提高食品的品質、便于長期存儲和遠距離運輸［2］。

1.2鏈板輸送線結構設計

鏈板設計結構如圖2所示，主要由機架、伸縮桿、桁架、腳環支架、鏈輪、鏈條、減速器、帶輪、平行V帶和主電機等結構組成，鏈板采用食品級304不銹鋼表面鍍膜，防止干燥過程中海帶與鏈板表面產生粘黏現象［3］。

保證兩個鏈板之間留出1 mm的間隙，如果間隙過大則加熱不均勻；如果間隙過小，底側加熱電阻產生的熱量無法散出，并且加熱時產生的水滴不容易排出。圖中腳環支架6用來調整整個鏈板輸送線的傾斜角度，輸送線角度約在8°～15°為宜。

1.3傳動鏈輪結構

鏈輪與傳動鏈板結構見圖3。

傳動鏈輪結構，即圖2中8的結構放大，圖2中的電機12啟動后，主動鏈輪轉動，經鏈條帶動圖3中的鏈輪3轉動，同軸安裝的牽引鏈輪4也開始轉動，此時整個鏈板輸送線開始運行。輸送線鏈板支撐鏈2條采用節距100 mm牽引鏈條，采用過渡節安裝方式，牽引鏈輪采用45#鋼經表面強化加鍍層，防止生銹［4］。

圖3　 鏈輪與傳動鏈板結構Fig.3　Sprocket and drive chain plate structure

2　控制過程分析

2.1主電路設計

主電路設計如圖4所示。

電機M1為鏈板主電機（即圖2中12），M2～M11 共10臺電機為加熱電機，M12、M13共2臺電機為冷卻電機。控制電源經二級變壓，分別為110V和24V，110V電源用于電氣控制回路，24V電源經直流轉換器用于PLC供電［5］。

主電路所有電機均有“星形—三角形”接法，設備啟動時先按星形方式降壓啟動，然后轉成三角形全壓運行。如啟動時全部為三角形全壓啟動，則瞬時沖擊電流過大，不僅容易傷害到設備，造成損壞，還可能沖擊到變電設備產生事故。

2.2PLC控制回路

本文擬采用西門子公司S7-200 CPU224機型作為控制中樞，觸摸屏組態監控，操作方便、視效直觀，輸出方式為DC/DC/DC晶體管輸出，單機擁有14個輸入點和10個輸出點，共計24個I/O觸點，無法滿足設備控制要求，需進一步擴展，擴展模塊選擇EM 221CN。

為更好的節約資源，所以在設計時重點考慮10臺加熱電機的啟動方式，如果檢測來料后10臺電機全部啟動，會造成資源浪費，特別是有些海帶在放置時中間空隙較大。所以在每臺加熱電機的一側加裝光電開關，由于海帶顏色呈深褐色或墨綠色，反光較少，返回光電開關光線較弱，此時光電開關接通，相應電機啟動；反之，當傳送帶上無海帶時，返回光電開關光線較強，光電開關斷開，相應電機停止運行。具體外部接線圖如圖5所示。

圖4　海帶烘干裝置主電路Fig.4　Main circuit of kelp drying device

圖5　PLC外部接線圖Fig.5　PLC external wiring diagram

3　結論

本文結合海帶食品烘干裝置的現狀提出了一種新的設計思路，并結合PLC控制技術自動、高效的完成海帶食品的烘干過程，具有一定的創新性和實用性。后期筆者將進行實驗模擬裝置開發，來進一步驗證設備運行的可靠性。

［1］張永清.海帶浸提物低鹽方便面醬包的研制［J］.食品研究與開發，2014，35（21）：59-62

［2］修學強，姜鑫.一種食品自動傳送分揀機的結構設計與控制實現［J］.食品工業，2014，35（9）：203-205

［3］吳澤球，陶中南.茶葉烘干機械的技術現狀及研究進展［J］.食品與機械，2014，30（1）：263-266

［4］姜鑫.基于S7-200PLC全自動攪拌和面機的設計與控制［J］.包裝與食品機械，2015，33（4）：48-49，58

［5］陳立定，謝青延，梁聯冠.瓶裝自動貼標機的研制［J］.食品工業科技，2009，30（12）：303-304，307

Kelp Drying Conveying Equipment Design and Development with PLC Control

JIANG Xin
（College of Mechanics and Electrical Engineering，Shaanxi Institute of Technology，Xi'an 710300，Shaanxi，China）

The present situation of high energy consumption，large area，low automation and temperature con－trol of kelp food drying device are presented.The design method of the whole automatic kelp drying and conveying device is put forward.Combined with PLC control technology，it can be efficient and high quality.

kelp；drying；food；conveyingdevice；PLC

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.15.051

陜西省教育科學十二五規劃課題（SGH12594）

姜鑫（1984—），男（漢），講師，碩士，主要從事輕工產品設計與開發、機電方向的教學與研究工作。

2015-08-25