基于PLC的兒童營養(yǎng)果蔬面生產設備控制系統(tǒng)的設計與仿真

郭昊坤

（江陰職業(yè)技術學院 電子信息工程系，江蘇江陰，214405）

0 引言

近年來，“富貴病”已逐漸成為危害我國居民身體健康的重要殺手之一，營養(yǎng)的均衡與居民的健康息息相關[1]。尤其是少年兒童，據(jù)統(tǒng)計分析，中國5歲以下兒童營養(yǎng)不良現(xiàn)場仍存在且部分地區(qū)還較為嚴重，其改善工作仍然非常重要[2]。兒童多數(shù)不喜歡吃瓜果蔬菜，挑食現(xiàn)象日益嚴重，而果蔬中的營養(yǎng)又是身體健康成長必不可缺的營養(yǎng)，因此其身體健康將會面臨重大風險。

同時，果蔬在保持營養(yǎng)均衡及預防慢性疾病等方面發(fā)揮著重要作用，中國古代也一直有著“五果為助，五菜為充”的說法[3]。因此，有必要想辦法讓兒童攝入足夠的果蔬以達到保持營養(yǎng)均衡的目的。而多數(shù)兒童喜愛面食，因此在面食中加入果蔬成分生產兒童營養(yǎng)果蔬面可以一定程度緩解這一問題。本文基于S7-300系列PLC[4-7]設計了一種兒童營養(yǎng)果蔬面生產設備控制系統(tǒng)，并加以仿真研究，研究結果表面：所設計的控制系統(tǒng)正確有效。

1 總體方案設計

果蔬面生產設備的結構主要包括進料系統(tǒng)、比例分配系統(tǒng)、定時攪拌系統(tǒng)、壓面系統(tǒng)、倉儲系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等，其作用分別如下（其工藝流程圖如圖1所示）：

圖1 工藝流程圖如圖

（1）進料系統(tǒng)：果蔬面生產設備有三種配料，分別是水，面粉和果蔬粉。按3：1：1的比例進入攪拌器。

（2）比例分配系統(tǒng)：這一系統(tǒng)在整個生產流水線中是有著極其主要的作用，控制著原料的比例分配，把水、面粉和果蔬粉投放人不同的進料通道中進入攪拌器。

（3）定時攪拌系統(tǒng)：將已經(jīng)分配好三種配料投入到攪拌器中，當觸發(fā)傳感器時自動攪拌，配料在攪拌器中能快速均勻地攪拌，讓三種配料充分混合。

（4）壓面系統(tǒng)：對于已經(jīng)充分攪拌好的面團，自動進入壓面機里進行壓面成型。

（5）倉儲系統(tǒng)：面條定型之后進行包裝，然后通過傳送帶進入倉庫。

（6）溫控系統(tǒng)：進入倉庫之后，面條需要在一定的溫度下進行保存，所以倉庫的溫度保持在10℃。

2 硬件設計

本文選用西門子S7-300系列PLC進行設計，其模塊示意圖如圖2所示，硬件接線圖如圖3所示。

圖2 S7-300模塊示意圖

圖3 硬件接線圖

3 軟件設計

如圖4所示，即為營養(yǎng)果蔬面生產的流程圖，圖5為設備觸摸屏設計樣式，按下啟動按鈕后，原料面粉、蔬菜粉和水按比例1:1：3進料，觸發(fā)限位開關，則攪拌器開始攪拌運行，先正轉30s，然后反轉30s，如此反復運行，充分攪拌后，進入壓面機進行壓面，完成后進行包裝，接著通過傳送帶進入倉庫進行儲藏，倉庫溫度保持在10攝氏度左右。

圖4 營養(yǎng)果蔬面生產流程圖

圖5 觸摸屏設計樣式

4 仿真調試

利用仿真系統(tǒng)進行模擬，進而對所設計的兒童營養(yǎng)果蔬面生產設備控制系統(tǒng)運行的過程與邏輯予以論證。經(jīng)驗證，所設計的控制裝置正確有效，如圖6所示即為運行時進料時的監(jiān)控圖樣、圖7為運行時壓面時的監(jiān)控圖樣。

圖6 進料監(jiān)控圖

圖7 壓面監(jiān)控圖

5 結語

針對“兒童多數(shù)不喜歡吃瓜果蔬菜，挑食現(xiàn)象日益嚴重”等現(xiàn)象，設計了一款基于PLC的兒童營養(yǎng)果蔬面生產設備控制系統(tǒng)，給出了其總體方案設計、硬軟件設計等，并進行了仿真驗證，仿真結果表明：所設計的控制系統(tǒng)正確有效。