PLC技術(shù)在很多工業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備中都會用到，PLC采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。本文是一篇科技期刊投稿的論文范文，主要論述了基于PLC的蒜片甩水機控制系統(tǒng)設(shè)計。

 　　摘要：傳統(tǒng)的脫水蒜片在瀝水工藝環(huán)節(jié)需要人工裝在尼龍口袋放入甩水機中，生產(chǎn)過程前后不能銜接，蒜片甩水機的工作方式單一，生產(chǎn)效率低。結(jié)合PLC和變頻器的優(yōu)勢設(shè)計了蒜片甩水機控制系統(tǒng)，通過對自動進(jìn)料、高速甩水、刮料輸出各階段蒜片的破損率進(jìn)行測定，對蒜片甩水機進(jìn)行分段控制，滿足了低速加料、高速分離、減速清除刮料的要求，實現(xiàn)蒜片瀝水的全自動控制，大大提高了生產(chǎn)效率。

　　關(guān)鍵詞：蒜片脫水機,PLC,變頻器,分段加速

　　Abstract：In traditional process， workers need to put the garlics into the nylon bags firstly and then put the bags into the dehydration device one by one ，so it lowers the production efficiency. The Garlic Dehydration Device combined with the advantage of PLC and frequency converter，could meet the need at different stages by segmented control ，realize automatic control ，and greatly improved the production efficiency.

　　Key words：Garlic dehydration; PLC; frequency converter; Segmented control

　　在食品加工企業(yè)，出口大蒜需經(jīng)過去皮、護(hù)色、切片、清洗、瀝水、烘干、檢測、包裝等生產(chǎn)工藝，經(jīng)過清洗過的大蒜帶有很多的殘留水分，直接放到烘烤箱中烘干占用時間長，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式在瀝水工藝環(huán)節(jié)用一個甩水機進(jìn)行水分分離來減少烘干時間。但是傳統(tǒng)工藝為保證蒜片不受損傷，需要人工把大蒜片放入尼龍口袋，放在甩水機中，甩水機工作效率低、工人勞動強度大。基于PLC的控制系統(tǒng)，在確保蒜片完整率的前提下實現(xiàn)瀝水過程自動化，將二次漂洗之后的蒜片直接送入到甩水機中，使甩水機轉(zhuǎn)篩轉(zhuǎn)速實現(xiàn)分段調(diào)速完成瀝水過程，然后自動出料進(jìn)入到烘干工藝環(huán)節(jié)。該機采用由變頻器控制的變頻制動電機，無級調(diào)速可滿足低速加料、高速分離、低速清除刮料的要求，提高了生產(chǎn)效率，保證了大蒜產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　1 蒜片甩水機的組成及過程分析

　　1.1 蒜片甩水機的總體結(jié)構(gòu)

　　蒜片甩水機工作系統(tǒng)主要由二次漂洗的蒜片進(jìn)料傳送帶、蒜片甩水機和甩干出料傳送帶組成，如圖1。其中，蒜片甩水機是主要部件，主要由電動機、轉(zhuǎn)篩、轉(zhuǎn)輪、刮料器、外殼和固定架組成。為了代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工將蒜片裝在尼龍袋放入甩水機工作，在使蒜片不破損的情況下，保證進(jìn)料的時候，蒜片能貼在轉(zhuǎn)篩上，在主軸上安裝了在軸向互為120°的三片轉(zhuǎn)輪，確保進(jìn)料的時候，蒜片能均勻的貼在轉(zhuǎn)篩上。

　　1.2 蒜片甩水機的工作工程分析

　　自動甩水機工作時分為第一次加速、進(jìn)料、第二次加速、高速甩水、自動減速并出料、刮料六個過程。系統(tǒng)工作過程如圖2所示。

　　第一次加速是為了滿足進(jìn)料的速度需求。在系統(tǒng)剛啟動時，此時轉(zhuǎn)篩的初始速度為0，此外系統(tǒng)經(jīng)過刮料后的速度也不能滿足下一輪進(jìn)料時的速度需求，因此需要第一次的加速。第一次加速的變頻器輸出頻率為進(jìn)料時測得的最小輸出頻率。

　　進(jìn)料時最容易造成蒜片完整率的破損。要求甩水機轉(zhuǎn)速不能太低，太低蒜片不能在離心的作用下粘貼在轉(zhuǎn)篩上面，太高容易被轉(zhuǎn)篩打碎。為此需要測定蒜片的破損率和對應(yīng)轉(zhuǎn)篩的最小速度。以烘干后300kg的蒜片為測定樣本，大蒜的進(jìn)料量用傳送帶的傳送時間(t)控制，當(dāng)t=2.5、3、3.5…6時，測試其損壞率D和與之對應(yīng)的轉(zhuǎn)篩最小速度時變頻器的輸出頻率(fmin)，測試結(jié)果如表1所示。

　　將傳送帶的傳送時間(t)和破損率D的關(guān)系用圖3表示，生產(chǎn)要求總破損率D不超過1%，考慮到刮料階段0.13%～0.19%的破損率，得出t 取值為4最為合適。

　　進(jìn)料4s完成后，自動甩水機進(jìn)行第二次加速，使變頻器輸出頻率升至50Hz，完成高速甩水的過程。在此階段，為防止蒜片和轉(zhuǎn)篩產(chǎn)生相對運動受到破損，變頻器的輸出頻率需要緩慢升至最高輸出頻率50Hz，通過實驗發(fā)現(xiàn)，此階段對蒜片的破損率影響不大，基本維持在0.13%～0.19%范圍之內(nèi)，所以主要考慮甩水的時間對工作效率的影響。根據(jù)烘干機的工作效率，甩水時間設(shè)定為15s最為合適。

　　甩水階段完成后轉(zhuǎn)篩應(yīng)該減速為刮料做準(zhǔn)備，通過實驗驗證，此階段對蒜片的破損率影響更小可以忽略不計。為提高效率，轉(zhuǎn)篩減速采用制動減速代替自由減速，經(jīng)過測定，如圖4所示，當(dāng)輸出最小頻率�R5Hz時，蒜片的損失率較為明顯，因此刮料階段的變頻器輸出頻率設(shè)定為5Hz。

　　2蒜片甩水機控制系統(tǒng)的總體設(shè)計

　　2.1蒜片甩水機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

　　控制系統(tǒng)采用PLC和變頻器控制。PLC具有體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，可靠性高等優(yōu)點[6]。采用PLC控制變頻器可方便的實現(xiàn)不同工作過程電機轉(zhuǎn)速的設(shè)定。

　　PLC采用西門子S7-200系列滿足系統(tǒng)要求。輸入為啟動按鈕SB1和停止按鈕SB2，輸出端分別控制變頻器的啟動、加速、減速和系統(tǒng)的進(jìn)料、出料、刮料工作，其硬件接線圖如圖5所示。

　　自動甩水機的電機容量為13.5KW， 變頻器采用E380-4T0150，適配電機容量為18.5KW，滿足其生成要求。變頻器設(shè)置為端子遞增、遞減控制;下限頻率設(shè)置為5Hz，上限頻率設(shè)置為50Hz;輸入端子X1功能選擇為13，頻率遞增控制;輸入端子X2功能選擇為14，頻率遞減控制;OC1輸出端子選擇0，變頻器運行中，通過KA1控制HL4運行指示;OC2輸出端子選擇16，通過KA2控制HL5做故障指示。電磁閥控制刮料器，在甩干完成后啟動電磁閥進(jìn)行刮料。

　　2.2 蒜片甩水機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

　　PLC自動甩水系統(tǒng)結(jié)合了PLC時間控制和變頻器自動加速的優(yōu)越性，對加速進(jìn)行分段處理。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試，系統(tǒng)工作過程中變頻器的輸出頻率和時間的關(guān)系可用圖6表示。

　　在電機剛啟動時，PLC控制變頻器在0.5s內(nèi)輸出頻率為8Hz，為進(jìn)料做準(zhǔn)備。進(jìn)料時間為4s，然后電機進(jìn)行第二階段的加速，完成15s的高速甩水過程。15s高速旋轉(zhuǎn)甩干之后啟動清理，變頻器輸出頻率降為5Hz，清理4s完成后再次第一階段的加速，重復(fù)循環(huán)直至停機。

　　3結(jié)語

　　經(jīng)過多次現(xiàn)場調(diào)試，改變了原來的系統(tǒng)控制要求，使生產(chǎn)線自動甩水這個環(huán)節(jié)的工作效率大大提高，甩干的數(shù)量由初步設(shè)計的4.5車/時上升到11.3車/時，整個控制系統(tǒng)經(jīng)過7*24小時的連續(xù)運轉(zhuǎn)沒有出現(xiàn)任何問題，選取的制動電阻滿足功率要求。

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