CN204229179U - 一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统，主要包括编程逻辑控制器、果蔬料库、称斗、缺料传感器，果蔬料库、称斗连接有第一推料双作用气缸、第二推料双作用气缸，二者伸出及缩回动作受控于电控阀，电控阀可编程逻辑控制器电连接，称斗底部安装有称重传感器组，传感器组经由接线盒、变送器连接至可编程逻辑控制器，控制振动送料机以不同的转速运行从而调节果蔬送料速度，同时根据原料称重值实现对振动送料机送料速度及料库出料速度的自动调整与控制，可编程逻辑控制器与变频器结合使用可通过称重值使振动送料机运行于不同的速度档位上，在果蔬原料重量达到标准情况下实现膨化送料的自动出料控制，具有自动化程度高、省时省力、生产效率高的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械制造及自动化控制技术领域，特别涉及一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统。
背景技术
传统的间隙式膨化设备送料过程繁琐、机械且自动化程度低，每次膨化前送料均须人工手动拧开封闭仓门的螺母并打开膨化室仓门后，再将预干燥处理的果蔬原料放于膨化室内，最后为防止膨化生产时泄压还须合上仓门并用力拧紧密封膨化室的螺母，以确保仓门彻底关闭。此外，间隙式膨化送料过程不存在原料自动称重环节，仅由人工操作将预处理的果蔬原料放于金属盘后再置于膨化室中。所以传统的间隙式膨化送料方式不但无法实现果蔬膨化的定量化及批量化生产，也不能根据果蔬原料重量实现送料的自动调节和控制；而且整个膨化送料过程因人工操作不但费时费力且自动化程度低，导致人工操作劳动强度大，同时也因无法实现果蔬膨化送料生产的自动化从而影响了生产效率并延长了果蔬膨化的生产周期。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统，能够实现果蔬原料定量膨化生产，同时根据原料称重值实现对振动送料机送料速度及料库出料速度的自动调整与控制，具有自动化程度高、省时省力、生产效率高的特点。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统，包括可编程逻辑控制器1、果蔬料库2及安装于其底部的缺料传感器3，所述缺料传感器3的输出端与可编程逻辑控制器1的数字量输入模块DI电连接，果蔬料库2连接有第一推料双作用气缸4，第一推料双作用气缸4连接有第一电控阀5和第二电控阀6并受其控制伸出及缩回动作，第一电控阀5和第二电控阀6均与可编程逻辑控制器1的数字输出端DO电连接，第一推料双作用气缸4的两端各装有第一位置传感器7和第二位置传感器8，分别用于检测第一推料双作用气缸4是否伸出到位及缩回到位，第一位置传感器7和第二位置传感器8均与可编程逻辑控制器1的数字量输入模块DI电连接；
称斗26底部安装有称重传感器组10，传感器组10的输出与接线盒11、变送器12的输入端顺次连接，变送器12的输出端与可编程逻辑控制器1的模拟量输入端AI电连接，变频器13的输入端和输出端分别与可编程逻辑控制器1的数字量输入端DO及振动送料机14输入电源端电连接；
所述称斗26连接有第二推料双作用气缸15，第二推料双作用气缸15连接有第三电控阀16和第四电控阀17并受其控制伸出及缩回动作，第三电控阀16和第四电控阀17均与可编程控制器1的数字量输出端DO电连接，第二推料双作用气缸15的两端各装有第三位置传感器18和第四位置传感器19，分别用于检测第二推料双作用气缸15是否伸出到位及缩回到位，第三位置传感器18和第四位置传感器19均与可编程逻辑控制器1的数字量输入模块DI电连接。
所述可编程逻辑控制器1通过工业以太网与人机界面模块20实现通讯连接。
所述可编程逻辑控制器1的数字量输出端DO与缺料报警装置21、称重超标报警装置22电连接。
所述缺料报警装置21为声光报警器。
所述称重超标报警装置22为声光报警器。
所述称斗26由固定料斗9及其出口端的挡料板23组成，所述挡料板23上焊有一拨杆25，拨杆25与推杆24由转动副形成的铰链相连接，推杆24与第二推料双作用气缸15的活塞焊接。
所述称重传感器组10包括有三个称重传感器，三个称重传感器与上方称斗26及下方的支撑焊接，相邻的两个称重传感器之间夹角为120度。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过将料库系统、称重系统及振动送料系统相结合，实现了对果蔬膨化定量生产，同时可根据检测的称重值与设定称重阈值比较后自动对振动送料及料库出料速度进行相应调节与控制，能减轻工人负担并提高生产效率，具有自动化程度高的特点。
附图说明
图1为本实用新型送料控制系统结构框图。
图2为称斗及称重装置结构图。
图3为果蔬膨化压力控制系统工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
参见图1、图2，一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统，包括可编程逻辑控制器1、果蔬料库2及安装于其底部的缺料传感器3，所述缺料传感器3的输出端与可编程逻辑控制器1的数字量输入模块DI电连接，果蔬料库2连接有第一推料双作用气缸4，第一推料双作用气缸4连接有第一电控阀5和第二电控阀6并受其控制伸出及缩回动作，第一电控阀5和第二电控阀6均与可编程逻辑控制器1的数字输出端DO电连接，第一推料双作用气缸4的两端各装有第一位置传感器7和第二位置传感器8，分别用于检测第一推料双作用气缸4是否伸出到位及缩回到位，第一位置传感器7和第二位置传感器8均与可编程逻辑控制器1的数字量输入模块DI电连接；
称斗26底部安装有称重传感器组10，传感器组10的输出与接线盒11、变送器12的输入端顺次连接，变送器12的输出端与可编程逻辑控制器1的模拟量输入端AI电连接，变频器13的输入端和输出端分别与可编程逻辑控制器1的数字量输入端DO及振动送料机14输入电源端电连接；
所述称斗26连接有第二推料双作用气缸15，第二推料双作用气缸15连接有第三电控阀16和第四电控阀17并受其控制伸出及缩回动作，第三电控阀16和第四电控阀17均与可编程控制器1的数字量输出端DO电连接，第二推料双作用气缸15的两端各装有第三位置传感器18和第四位置传感器19，分别用于检测第二推料双作用气缸15是否伸出到位及缩回到位，第三位置传感器18和第四位置传感器19均与可编程逻辑控制器1的数字量输入模块DI电连接。
所述缺料传感器3当料库有原料时状态为0，无料时状态为1。
所述可编程逻辑控制器1采用西门子S7-300PLC可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器1的数字量输出端DO与缺料报警装置21、称重超标报警装置22电连接，所述缺料报警装置21、称重超标报警装置22均为声光报警器。
所述可编程逻辑控制器1通过工业以太网与人机界面模块20实现通讯连接，通过人机界面20可采集到可编程逻辑控制器1程序相关数据并通过组态画面监视这些数据，还能向下机位发送指令并修改数据控制相关输出执行器的动作。利用上位机可对过程数据进行采集、处理及归档，并通过趋势或表格控件显示和打印输出，还能运用消息系统为操作员提供关于报警状态等信息，将系统各种异常状态通知操作人员，并以画面或声音的形式记录该消息事件，存放于数据库中。
所述变送器12采用西门子MICROMASTER 440，MM440属于电压型的交—直—交变频器，采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极性晶体管(IGBT)作为功率输出器件，它具有高的运行可靠性和功能多样性。
参见图2，称重系统用于对预干燥处理后的果蔬原料进行定量化，包括称重传感器组10、称斗26等零部件组成，称斗26由固定料斗9及其出口端的挡料板23组成，所述挡料板23上焊有一拨杆25，拨杆25与推杆24由转动副形成的铰链相连接，推杆24与第二推料双作用气缸15的活塞焊接，由推料气缸的伸缩运动通过推杆24推动拨杆25以控制挡料板23的运动。
所述称重传感器组10包括有三个称重传感器，三个称重传感器与上方称斗26及下方的支撑焊接，相邻的两个称重传感器之间夹角为120度。称重传感器采用型号为PLD204L不锈钢拉压式圆板式称重传感器，利用的是圆平板的弯曲应力，属弯曲型正应力传感器，其主要特点有：结构简单紧凑、体积小、高度低；抗侧向载荷及偏心载荷能力强、性能可靠，广泛应用于工业过程力的控制及配料控制系统。圆板式称重传感器的弹性体安装过程中，上下底座被测试放平后，分别与称斗26和支撑焊接，注意焊接过程中要将称重传感器移除。实现焊接后，将三个称重传感器均匀分布在圆形配料仓周围，并缓缓地将称斗26放于三个已经安装好的称重传感器上。
三个称重传感器的输出信号经过接线盒11得到一个平衡的输出信号，再送至变送器12后得到4-20mA标准输出电流信号，通过可编程逻辑控制器1的模拟量输入端AI并经过A/D转换后将相应的整数值存放于PIW 320内，经量程转换后得到介于实际工程值上限与下限间的实数，该实数与数据块内不同称重阈值进行比较后由可编程逻辑控制器1与MM440变频器数字量输入端子相连的相应数字量输出端子得电情况,通过设置变频器13数字量输入端子不同的得电组合，可使变频器13输出相应频率值控制振动送料机14以相应转速运行，实现根据不同重量值使送料处于不同速度档位上，从而在调节送料速度的同时最终得到规定称重值的原料。
参见表1，为称重值与可编程逻辑控制器1数字量输出端子、变频器13对应数字量输入端子及其运行频率值之间的关系。当称重值小于1kg时，与变频器数字量输入端子DIN1和DIN2分别相连的可编程逻辑控制器1对应数字输出DO端子Q1.6和Q1.7分别置位与复位，同时与变频器数字输入DIN3相连的可编程逻辑控制器1数字量输出端子Q1.2为1振动送料电机启动运行，此时变频器以设定的频率值控制振动送料电动机处于高速振动送料状态；当Q1.2为0时则振动送料电机停止工作，振动送料停止。
表1
参见表2，为连续式果蔬膨化送料控制系统I/O配置图。
表2
| 手动_SB0 | I 0.0 | BOOL | 手动运行按钮 |
| 自动_SB0 | I 0.1 | BOOL | 自动运行按钮 |
| 启动_SB1 | I 0.2 | BOOL | 启动按钮 |
| 停止常闭_SB2 | I 0.3 | BOOL | 停止按钮 |
| 急停常闭_SB3 | I 0.4 | BOOL | 急停按钮 |
| 料库缺料传感器_B1 | I 0.5 | BOOL | 料库缺料传感器 |
| 料库推料伸到位_B2 | I 0.6 | BOOL | 料库推料缸伸到位传感器 |
| 料库推料缩到位_B3 | I 0.7 | BOOL | 料库推料缸缩到位传感器 |
| 称斗推料伸到位_B4 | I 1.1 | BOOL | 称斗推料缸伸到位传感器 |
| 称斗推料缩到位_B5 | I 1.2 | BOOL | 称斗推料缸缩到位传感器 |
| 缺料确认_SB6 | I 1.3 | BOOL | 料库缺料报警确认按钮 |
| 称重超标报警确认_SB7 | I 1.4 | BOOL | 称重超标报警确认按钮 |
| 手动标志 | M 0.0 | BOOL | 手动运行标志 |
| 自动标志 | M 0.1 | BOOL | 自动运行标志 |
| 急停标志 | M 0.2 | BOOL | 紧急停止标志位 |
| 启动标志位 | M 0.3 | BOOL | 自动启动标志位 |
| 停止标志位 | M 0.4 | BOOL | 自动停止标志位 |
| 料库缺料报警标志 | M 0.5 | BOOL | 料库缺料报警标志位 |
| 缺料报警确认标志 | M 0.6 | BOOL | 料库缺料报警削除标志 |
| 称重超标报警标志 | M 0.7 | BOOL | 称重超标标志位 |
| 称重超标报警确认标志 | M 1.0 | BOOL | 称重超标报警确认 |
| 振动送料机状态标志位 | M 1.1 | BOOL | 振动送料机工作状态标志位 |
| 称重达标标志位 | M 1.2 | BOOL | 称重达到规定标志 |
| 料库推料缸缩回到位标志 | M 1.3 | BOOL | 料库缩回到位标志 |
| 料库推料缸伸出到位标志 | M 1.4 | BOOL | 料库伸出到位标志 |
| 料库缩回动作标志 | M 1.5 | BOOL | 料库缩回动作 |
| 料库伸出动作标志 | M 1.6 | BOOL | 料库伸出动作 |
| 称斗推料缩回动作标志 | M 1.7 | BOOL | 称斗缩回动作 |
| 称斗推料伸出动作标志 | M 2.0 | BOOL | 称斗伸出动作 |
| 称斗缩回到位标志 | M 2.1 | BOOL | 称斗缩回到位标志 |
| 称斗伸出到位标志 | M 2.2 | BOOL | 称斗伸出到位标志 |
| 旋转电机1状态标志位 | M 2.3 | BOOL | 旋转电机1状态标志 |
| 称重工程实型值 | MD 360 | REAL | |
| 称重模拟量信号 | PIW 320 | INT | |
| 手动指示灯_PG1 | Q 0.0 | BOOL | 手动运行指示灯 |
| 自动指示灯_PG2 | Q 0.1 | BOOL | 自动运行指示灯 |
| 急停指示灯_PG3 | Q 0.3 | BOOL | 紧急停止指示灯 |
| 启动指示灯_PG4 | Q 0.4 | BOOL | 自动启动指示灯 |
| 停止指示灯_PG5 | Q 0.5 | BOOL | 自动停止指示灯 |
| 料库推料伸出驱动_YV1 | Q 0.6 | BOOL | 料库推料缸伸出驱动电磁阀线圈 |
| 料库推料缩回驱动_YV2 | Q 0.7 | BOOL | 料库推料缸缩回驱动电磁阀线圈 |
| 料库缺料报警灯_PG6 | Q 1.0 | BOOL | 料库缺料报警指示灯 |
| 称重超标报警灯_PG7 | Q 1.1 | BOOL | 称重超过规定值时报警指示灯 |
| 振动送料机 | Q 1.2 | BOOL | 振动送料机 |
| 称斗推料伸出驱动_YV3 | Q 1.3 | BOOL | 称斗推料气缸伸出驱动电磁阀线圈 |
| 称斗推料缩回驱动_YV4 | Q 1.4 | BOOL | 称斗推料气缸缩回驱动电磁阀线圈 |
| 旋转给料1_KA2 | Q 1.5 | BOOL | 旋转给料电机1的KM2线圈 |
| 振动调速端子1 | Q 1.6 | BOOL | 振动机多段调速DO端子1 |
| 振动调速端子2 | Q 1.7 | BOOL | 振动机多段调速DO端子2 |
参见图3，为连续式果蔬膨化送料系统工作流程图，同时根据表2I/O分配情况对具体的工作过程作如下详细说明：
当编程逻辑控制器1上电后，操作系统首先会调用OB100启动组织块，利用OB100启动组织块先于主程序OB1执行特性的在OB100中编写参数初始化程序使第一推料双作用气缸4及第二推料双作用气缸15均伸出动作(Q0.6和Q1.3及其相应标志位均置位)，当它们分别伸出到相应位置(I0.6和I 1.1均为1)时相应的伸出到位标志M1.4和M2.2均置位表示此时果蔬料库2和称斗26均处于未出料状态；通过手自动按钮选择手动或自动运行模式，当选择手动运行时系统所有的动作均由手动按钮配合程序中相应手动程序完成，而当在自动运行时按下启动按钮后，若果蔬料库2中无原料(缺料传感器I0.5为1)则缺料报警装置21动作表示料库缺料，当发生缺料后须人工按下报警确认按钮，确保工人知晓缺料并及时进行补料操作；
当果蔬料库2有料(I0.5为0)且称斗26处于未出料状态(称重未达标)后，根据称重值所处阈值范围通过变频器13调节振动送料机14以相应速度开始送料，同时启动相应延时定时器以使料库出料速度与振动送料速度相匹配，当定时时间到后料库推料气缸4缩回动作(Q0.7、M1.5均置位且M1.4复位)，当第一推料双作用气缸4缩回到相应位置(I0.7为1)时表示已缩回到位(M1.3置位且复位Q0.7及M1.5),同时启动一延时定时器T1延迟伸出以保证料库出料无残留，当T1到后第一推料双作用气缸4才伸出动作(Q0.6、M1.6均置位且M1.3复位)，当第一推料双作用气缸4伸出到相应位置(I0.6为1)时表示已伸出到位(M1.4置位且复位Q0.6及M1.6)，此时上一次果蔬料库2出料已完成。当果蔬料库2出料完成后，开始下一轮出料前应先根据称斗26称重值所处的阈值范围及相应振动送料机14所处的送料速度档位选择相应延时定时器以确保当称斗称重值不同且振动送料机14以一定速度送料时，果蔬料库2的出料速度与振动送料机14的送料速度相匹配，而当称重达标时由于振动送料机14停止送料，所以果蔬料库2仅保持伸出到位状态不予出料。
当称斗26称重值达标时则相应称重达标标志位M1.2置位，第二推料双作用气缸15缩回动作(Q1.4及M1.7均置位且复位M2.2)，在缩出料的同时启动密封旋转给料电机(Q1.5置位)以将原料送放膨化室内的传送带内，此外也须停止振动送料及果蔬料库2出料(Q1.2及Q0.7均复位)。当第二推料双作用气缸15缩回到相应位置(I 1.2为1)时表示已缩回到位，此时启动延时定时器T6以保证称斗彻底完成出料。当定时时间T6到后推料气缸15伸出动作(Q1.3及M2.0均置位且复位M2.1),此时表示上一轮的称重达标后称斗出料已完成，在开始下一轮称重达标出料前须先将称重达标标志位M1.2复位，以保证当第二推料双作用气缸15伸出到相应位置(I1.1为1)伸出到位(M2.2置位且复位Q1.3及M2.0)时，重新根据称重是否达标设置达标标志位并控制是否振动送料，果蔬料库2及称斗26是否出料。
本实用新型的工作原理是：
可编程逻辑控制器1根据称重值控制变频器13以相应重量范围所对应的频率值运行，控制振动送料机14以不同的转速运行从而调节果蔬送料速度；同时根据称重值及其与振动送料机14对应送料速度，选择果蔬料库2相应的出料延迟时间以调整出料速度并与振动送料速度相匹配，可编程逻辑控制器1与变频器13结合使用可通过称重值使振动送料机14运行于不同的速度档位上，在果蔬原料重量达到标准情况下实现膨化送料的自动出料控制。
Claims (7)
1.一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统，包括可编程逻辑控制器(1)、果蔬料库(2)及安装于其底部的缺料传感器(3)，其特征在于，所述缺料传感器(3)的输出端与可编程逻辑控制器(1)的数字量输入模块DI电连接，果蔬料库(20)连接有第一推料双作用气缸(4)，第一推料双作用气缸(4)连接有第一电控阀(5)和第二电控阀(6)并受其控制伸出及缩回动作，第一电控阀(5)和第二电控阀(6)均与可编程逻辑控制器(1)的数字输出端DO电连接，第一推料双作用气缸(4)的两端各装有第一位置传感器(7)和第二位置传感器(8)，分别用于检测第一推料双作用气缸(4)是否伸出到位及缩回到位，第一位置传感器(7)和第二位置传感器(8)均与可编程逻辑控制器(1)的数字量输入模块DI电连接；
称斗(26)底部安装有称重传感器组(10)，传感器组(10)的输出与接线盒(11)、变送器(12)的输入端顺次连接，变送器(12)的输出端与可编程逻辑控制器(1)的模拟量输入端AI电连接，变频器(13)的输入端和输出端分别与可编程逻辑控制器(1)的数字量输入端DO及振动送料机(14)输入电源端电连接；
所述称斗(26)连接有第二推料双作用气缸(15)，第二推料双作用气缸(15)连接有第三电控阀(16)和第四电控阀(17)并受其控制伸出及缩回动作，第三电控阀(16)和第四电控阀(17)均与可编程控制器(1)的数字量输出端DO电连接，第二推料双作用气缸(15)的两端各装有第三位置传感器(18)和第四位置传感器(19)，分别用于检测第二推料双作用气缸(15)是否伸出到位及缩回到位，第三位置传感器(18)和第四位置传感器(19)均与可编程逻辑控制器(1)的数字量输入模块DI电连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器(1)通过工业以太网与人机界面模块(20)实现通讯连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器(1)的数字量输出端DO与缺料报警装置(21)、称重超标报警装置(22)电连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统，其特征在于，所述缺料报警装置(21)为声光报警器。
5.根据权利要求3所述的一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统，其特征在于，所述重超标报警装置(22)为声光报警器。
6.根据权利要求1所述的一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统，其特征在于，所述称斗(26)由固定料斗(9)及其出口端的挡料板(23)组成，所述挡料板(23)上焊有一拨杆(25)，拨杆(25)与推杆(24)由转动副形成的铰链相连接，推杆(24)与第二推料双作用气缸(15)的活塞焊接。
7.根据权利要求1所述的一种新型连续式果蔬膨化送料控制系统，其特征在于，所述称重传感器组(10)包括有三个称重传感器，三个称重传感器与上方称斗(26)及下方的支撑焊接，相邻的两个称重传感器之间夹角为120度。
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|---|---|---|---|---|
| CN107741267A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-02-27 | 农业部南京农业机械化研究所 | 一种基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置 |
| CN108008693A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-08 | 苏州工业职业技术学院 | 基于自动给料机的变频速度调节控制系统 |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150325 Termination date: 20151117 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |