桃子挖核机控制系统设计论文

1切瓣挖核机的机械装置组成

1．1切瓣去核机构

切瓣去核机构主要是由气动提供给刀具动力，完成切瓣、旋核、去核动作。工作时，由主电机带动整个刀架的上下运动，此过程要求链板的横向运动与刀架的纵向运动能够准确配合，否则将损坏刀具。

1．2摆正机构

摆正机构是由单独的电机带动拨片将桃子摆放成特定的位置，为下一步切瓣去核做准备。

1．3上料机构

上料机构是由主电机通过连杆传递动力，上料机构顶部有一个滚动毛刷，对桃子起到清洗作用。

1．4出料机构

出料机构是一个比较简单的机构，由电机带动该机构震动，将切瓣后的桃子震动到指定的收集装置。

2加工工艺过程控制及其系统组成

为解决桃子切瓣挖核机对加工产品适应性差的问题，达到对传送带、切半刀、挖核刀进行单独调整的目的，本次设计计划使用4个步进电机分别控制切瓣去核机构、摆正机构、上料机构和出料机构。同时，通过PLC控制系统直接驱动电动机，完成PLC对电动机的调速。

2．1切瓣挖核工艺流程

1)检查各道具是否在准备位置。

2)按下启动按钮后，切瓣核机开始工作。

3)传送带运送黄桃从储料箱进入工作位置。

4)在传感器检测到黄桃到达加工位置时，送料即暂停，切瓣刀下落;传感器检测到切瓣刀到达预设的最低位置时，切瓣刀开始上升。

5)当传感器检测到切半刀回到准备位置时，去核刀下落到预定的工作位置，定时完成旋转去核的任务，再上升回到准备位置。桃核在此过程中由于重力从桃杯上的孔洞落到收集箱中，完成去核的工作。

6)传感器检测到去核刀回到准备位置时，传送带恢复工作，继续向加工位置送料。

7)在任意阶段按下停止按钮，切瓣去核机即停止工作，所有动作停在当前位置，此按钮也具备急停的功能。

2．2控制系统的的硬件选用

1)西门子S7－200PLC。S7－200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算，以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态、改变输出状态，以达到控制目的。其紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7—200非常适合应用于新型桃子去瓣挖核机。

2)西门子TD－400C文本显示屏。TD400C是一个特别灵活的HMI设备，用于SIMATICS7－200。其显示屏可配置4行，每行24个字符或者两行，每行16个字符;15个可配置的按键提供有触觉的反馈，还可以设置视觉或声觉反馈。

3)步进电机。根据桃子挖核机的实际功率与各个运动部位所受到的力矩，选用YEP100L－6作为出料机构电机，86BYG250AN－0361作为摆正机构与切瓣去核机构的电机，86BYG250BN－0401为上料机构电机。

4)模拟量输出模块。出于成本和功能的综合考虑，选用1个EM2324模拟输入/1模拟输出模块和1个EM2352模拟输出模块;PLC需要挂载2个模块，使用CPU222即可。

2．3控制系统的程序设计

S7－200PLC采用模块化结构，各种独立的模块之间可以广泛组合易于系统扩展。CPU222有两个通讯口:一个通讯口和人机界面单元通信，另一个通讯口可用来做调试用。采用TD－400C文本显示器作为主要的人机界面，用于显示各种信息和设置参数，安装在控制柜的面板上。PLC在上电后的第1个扫描周期即对挖核机进行初始化处理，检测切瓣刀、挖核刀是否在最高位:如果是，则进入下一步，等待启动按钮按下;如果不是，则启动切半刀、挖核刀的电机反转，使刀具上升并复位，到达最高位停止上升，退出初始化。一旦启动按钮被按下，挖核机开始工作;传送带从进料口上料，运送到黄桃到切瓣的工作位置，触碰到行程开关后，传送带电机停止工作，启动切瓣刀电机正转，切瓣刀下降将黄桃切瓣，降到底部时触碰到底部的行程开关，电机停止正转并启动反转，瓣刀即上升;上升到顶部时，触碰到顶部的行程开关，切瓣刀的电机停止反转，此时挖核刀的电机开始正转，挖核刀下降，降到底部触发行程开关，电机停止运行;PLC启动定时，挖核刀开始旋转，挖下桃核，定时时间到，挖核刀停止旋转，电机反转，挖核刀上升;回到顶部时触发行程开关，挖核刀电机停止工作，传送带电机开始工作，继续运送黄桃。系统的主控制器S7－200PLC的程序设计采用STEP7Micro/Min编程软件，编程语言为梯形图。Q0．2OFF)、挖核刀(Q0．3OFF，Q0．4OFF，Q0．5OFF)的电机未运行时，传送带(Q0．0ON)启动，并自锁;网络5//黄桃进入加工位置(I0．0ON)后，停止传送带，切瓣刀启动下落(Q0．1ON)并自锁，且与切半刀上升(Q0．2OFF)互锁;网络6//切瓣刀触底(I0．1ON)后，切瓣刀停止下落，开始上升(Q0．2ON)，并自锁，且与切瓣刀下落互锁(Q0．1OFF)。

3结语

新型桃子去瓣挖核机是大连工业大学与大连渴望科技发展有限公司的产学研合作成果。该机采用西门子S7－200PLC对去瓣挖核整个过程进行自动控制，结合EM232模块与EM235模块对模拟量进行数据采集和处理，通过人机界面(西门子TD－400C)对整个过程实时监控，实现触摸屏与系统进行数据交换，以及原有机器的智能化和柔性化的改造。新型桃子去瓣挖核机的使用，提高了产品的加工质量和生产效率，对以后同类果蔬加工机械装备的研制具有参考价值。

作者：李宝玉 王慧慧 吕艳 芦金石 陶学恒 单位：大连工业大学机械工程与自动化学院 国家海洋食品工程研究中心