基于PLC的蔬菜捆扎機(jī)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張欽 馮金冰 殷紅梅

摘要：設(shè)計(jì)了一種以FX3U-48MT PLC為控制核心的蔬菜捆扎裝置，介紹了捆扎機(jī)總體方案設(shè)計(jì)、硬件PLC電路設(shè)計(jì)等。闡述了捆扎機(jī)的手動、自動等控制方式，給出了PLC控制電路、硬件連接電路、觸摸屏界面顯示電路設(shè)計(jì)。該捆扎機(jī)主要解決了現(xiàn)有人工蔬菜捆扎方式易疲勞、效率低下、包裝不統(tǒng)一的問題。另外，觸摸屏對工作有實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果，人機(jī)界面良好。樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，捆扎機(jī)運(yùn)行效果良好。

關(guān)鍵詞：PLC;捆扎;控制系統(tǒng);觸摸屏

0 ? ?引言

我國是農(nóng)業(yè)大國，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化、智能化程度不高，與西方發(fā)達(dá)國家有一定差距。為全面建成小康社會，在全面脫貧攻堅(jiān)的大背景下，伴隨著我國人口的老齡化趨勢，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

大規(guī)模種植是農(nóng)民發(fā)家致富的普遍手段。蔬菜作為一種經(jīng)濟(jì)作物，是農(nóng)民創(chuàng)收的有效途徑。大規(guī)模蔬菜種植，蔬菜的捆扎和包裝是進(jìn)行運(yùn)輸和銷售的重要環(huán)節(jié)。自動捆扎蔬菜可以有效提高蔬菜捆扎的效率和質(zhì)量，降低勞動力成本。

本文首先分析了蔬菜捆扎的動作組成，然后以PLC作為核心控制部件，設(shè)計(jì)了一套蔬菜捆扎控制系統(tǒng)，并在實(shí)踐中加以應(yīng)用。

1 ? ?系統(tǒng)組成

蔬菜全自動捆扎設(shè)備是自動包裝機(jī)械的一種，其結(jié)構(gòu)主要由上料機(jī)構(gòu)、傳輸機(jī)構(gòu)、成形與捆扎機(jī)構(gòu)三大部分組成，能夠?qū)崿F(xiàn)從散裝蔬菜到成形捆扎整個(gè)流程，捆扎速度快。其傳輸機(jī)構(gòu)的組成如圖1所示，成形系統(tǒng)的組成如圖2所示。

電氣控制系統(tǒng)采用220 V交流電源和空氣壓縮泵提供壓縮空氣作為系統(tǒng)能源。操作人員通過觸摸屏操作，蔬菜經(jīng)過上料機(jī)構(gòu)、傳輸機(jī)構(gòu)、成形與捆扎機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動捆扎。各種機(jī)構(gòu)的動作通過PLC來控制。

2 ? ?PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 ? ?動作流程

根據(jù)客戶要求，本系統(tǒng)可完成自動動作和單步手動動作。具體動作流程如下：

手動方式下：（1）儲物槽開閉;（2）輸送槽移動;（3）成形孔的開啟、閉合;（4）包裝切斷與停止。

自動方式下：蔬菜放入儲物槽，儲物槽通過氣壓閥控制開閉，送入輸送槽，輸送槽承裝蔬菜通過電機(jī)帶動滾珠絲杠送到成形孔，在延時(shí)一定時(shí)間后捆扎，完成包裝過程。

2.2 ? ?系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)采用三菱FX3U-48MT系列PLC及威綸通MT8071iP觸摸屏，根據(jù)設(shè)備的動作要求，確定PLC的輸入、輸出信號如表1所示，PLC硬件接線圖如圖3所示。

2.3 ? ?威綸通觸摸屏畫面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用通用性和性價(jià)比較高的威綸通觸摸屏，按鍵和顯示主要通過觸摸屏來實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)了可操作性和可視性。部分設(shè)計(jì)畫面如圖4所示。

2.4 ? ?PLC程序的設(shè)計(jì)思路

PLC程序設(shè)計(jì)思路如圖5所示。

3 ? ?結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的自動捆扎機(jī)能很好地執(zhí)行捆扎任務(wù)，并且效率較高，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有很好的示范性。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 于大國，楊福合，馬清艷，等.利用PLC靈活控制液壓設(shè)備的運(yùn)動[J].液壓與氣動，2011（3）：60-62.

[2] 徐欽，陳永利.基于PLC的液壓傳動組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動化，2012，34（12）：64-66.

[3] 姚玲峰，曹選平，羅綱.基于PLC的多功能液壓源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2011，39（12）：107-109.

[4] 金成毅，熊瑞平.一種基于PLC控制的石材切割機(jī)的液壓系統(tǒng)[J].液壓與氣動，2012（4）：48-51.

[5] 楊志永，李輝.基于PLC與伺服液壓的裝胎機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2012，40（2）：53-55.

[6] 李悅，周利坤，馮建偉，等.基于PLC與電液伺服的油罐清洗機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2014，42（9）：38-40.

[7] 王月芹，周保廷，朱偉博.基于PLC的鎖螺絲自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動化，2014，36（17）：152-155.

[8] 鐘偉，張建國，李金山，等.基于PLC控制的全自動硬幣包裝線系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].制造業(yè)自動化，2011，33（11）：148-149.

[9] 肖艷軍，馬學(xué)為，朱博，等.基于PLC的開關(guān)電源外殼生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2013（11）：76-78.

收稿日期：2020-07-08

作者簡介：馮金冰（1980—），男，河南南陽人，碩士，講師，研究方向：數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修、自動控制。