基于可編程控制器控制的披薩配料機研制

許金融 陳思聰 汪燁

摘 ?要：本機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推桿擠壓醬料，醬料經由固定在十字滑臺的導管口到達披薩餅上。可編程控制器控制十字滑臺移動，使醬料在披薩上形成不同的圖案。

關鍵詞：可編程控制器;傳送帶;披薩配料;電動推桿

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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，這種配料方式通過人力流水線生產，工作人員將指定的醬料擠到已烤熟的披薩面餅上。現今的餐廳配料系統完成較為費力而且配料不均勻，由此導致披薩的品質不高。如圖1所示。一方面人工配料存在食品安全方面的問題，另一方面由于人工配料需要較大的工作空間，也大大提高了生產成本。

1 總體機械結構設計

基于可編程控制器控制的新型披薩配料機機構上包括兩個部分：傳送部分、配料部分。整體圖如圖2所示。

1.1 傳送部分

這個部分包括傳送帶電機、傳送帶、托盤。如圖3所示。通過傳送帶電機帶動傳送帶，使在其上的托盤盛著披薩餅送往待配料處。

1.2 配料部分

包括電動推桿固定板、電動推桿、支撐架、醬桶固定板、醬料導管、傳感器、導管固定裝置、滑塊、十字滑臺、醬料桶、醬料壓板。

配料裝置是由可編程控制器，人機交互界面，醬料桶和機體組成，以可編程控制器為核心。系統工作時，當盛有披薩餅的托盤由傳送帶傳送到待配料處，即剛好托盤到達醬料口底部時觸發傳感器，傳送帶電機停止運轉。可編程控制器通過脈沖信號控制醬料桶上方固定在電動推桿固定板上的電動推桿擠壓固定在醬桶固定板的桶上的醬料壓板，同時十字滑臺根據已設定好的路線移動滑塊，醬料由固定在滑塊上的醬料導管均勻地擠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推桿停止運動，傳送帶繼續傳送，將配好料的披薩送出去完成配料。

另外，通過人機交互界面觸摸屏還可以實現圖案和口味選擇，配料監控等功能。

2 控制系統設計

2.1 控制總體方案

本控制系統主要由傳送帶、傳送帶電機M1、十字滑臺X軸電機M2、十字滑臺Y軸滑臺M3、電動推桿M4，傳感器、可編程控制器、觸摸屏組成，完成對傳送帶上的披薩的運送、定位配料、觸摸屏控制配料圖案及監測的功能。控制系統總體設計圖如圖4所示。閉合啟動開關，首先啟動傳送帶的傳動（傳送帶電機M1運行），如果盛有披薩的托盤到達指定位置，觸發傳感器控制傳送帶電機M1停止運行。觸發同時十字滑臺X、Y軸滑臺電機M2、M3運行到達起始點，經過0.5秒延時后，M2、M3、M4同時運行。待配料完成后，依次停止電動推桿M4、X軸電機M2、Y軸電機M3。如果需要改變配料圖案，則可以通過觸摸屏與PLC通訊完成對圖案的改變[1]。

2.2 控制系統硬件設計

本裝置硬件設備主要選擇如下：PLC機型選擇基本要滿足控制的功能要求、維護方便、性能上較為優越的前提下，找尋最高性價比的機型。本裝置控制元件采用三菱FX系列的產品FX3U型號的可編程控制器，該產品FX3U除之前的ABS/ZRN/PLSV/DRVI/DRVA等指令外，還增加了DSZR（帶DOG搜索的原點回歸），DVIT（中斷定位），TBL（表格定位）[2]。其中帶DOG搜索的原點回歸、絕對定位、相對定位在本裝置中都有所應用。傳送帶電機以及十字滑臺的兩個電機都選用Kinco的步進電機，步距角為1.8°，相電流6A。電動推桿選用步進電動推桿，行程為350mm，推力為500N，速度7mm/s。步進電機驅動器統一選用Kinco的2M420型號產品，供電電壓直流24V～70V，輸出相電流2.5A～6.0A，控制信號輸入電流6～16mA。觸摸屏選用威綸Tk6100i型號產品，輸入電壓為24V。傳感器選用ROKO的SN04-N型號的接近開關。

根據控制系統的設計要求，控制系統需要1個輸入信號，8個輸出信號。輸出信號分別為：滑臺X軸脈沖輸出、滑臺Y軸脈沖輸出、傳送帶電機脈沖輸出、步進電動推桿脈沖輸出、滑臺X軸方向信號、滑臺Y軸方向信號、傳送帶電機方向信號、步進電動推桿方向信號。其I/O地址分配表如表1所示：

2.3 控制系統軟件設計

由控制系統的設計要求知，當托盤到達相應位置時，傳送帶電機會停止運行，十字滑臺回零，電動推桿才會運行，直至配料完成傳送帶電機繼續運行。通過可編程控制器控制的流程圖如圖5所示。

根據控制系統要求，當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M1運行，等到托盤觸發接近開關，X1接通，M1接著停止運行，同時運行DSZR指令，M2、M3運行，使之進行帶DOG搜索的原點回歸，使X軸和Y軸都停在原點。延時0.5秒后，M2、M3、M4同時運行。一邊擠壓醬料一邊移動X、Y軸完成圖案。當圖案完成后，M4、M2、M3停止運行。程序設計中使用中間繼電器使M1再次運行，已配好料的披薩由傳送帶運輸出配料區。

3 結論

由披薩配料機代替了原有的人工配料。醬料由電動推桿推動醬料桶擋板擠壓出來，經由十字滑臺移動出料口在面餅上可以形成圖案。配料機結合機械與控制使配料效率變高。對于配料機上面餅的定位得到了極大的提高，讓面餅能夠準確的到達指定位置。披薩的配料圖案可以通過人機交互系統由顧客選擇不同的圖案。通過控制器控制電動推桿擠料，節約了工作空間。

參考文獻：

[1]申小玲.基于PLC的傳送帶控制系統設計[J].科技創新與應用，2018（30）：86-88.

[2]李金城，付明忠.三菱FX系列PLC定位控制應用技術[M].電子工業出版社，2014.

[3]肖明耀，代建軍.三菱FX3U系列PLC應用技能實訓[M].中國電力出版社，2015.

[4]金澤林，李積武，覃記然，等.基于PLC的自行車停放立柱的設計[J].科技創新與應用，2019（11）：91-92.