CN209248315U - 一种基于plc的全自动智能烘炒豆机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统，包括控制器、供电模块、光电传感器、温度传感器、人机界面、固态继电器模块、步进电机驱动模块、阀门模块和冷却模块；其中所述供电模块、光电传感器、温度传感器、人机界面、固态继电器模块、步进电机驱动模块、阀门模块和冷却模块均与所述控制器连接。本实用新型公开的全自动智能烘炒豆机控制系统系统配套齐全、功能完善、体积小、维护方便、容易改造、梯形图编程语言易于客户工程技术人员接受，另外高度自动化，降低故障率，节约人工成本。

Description

一种基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动炒豆机械设备领域，具体涉及一种基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统。

背景技术

传统炒豆控制采用纯硬件简单控制，且每个烘炒过程均需要人工纯手动控制，所炒出来的豆口味一般，且无法做到成品豆每批次口味相同。且一旦温度调节失常很容易造成豆子因过热导致烧焦报废或者因炉膛温度过高引发失火灾害，从而引发人身伤害财产损失事故。

发明内容

本实用新型提供了一种具有结构简单，综合性能优越的基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统，以解决上述技术问题。

为解决上述所述的技术问题，本实用新型提供以下技术方案：一种PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统，包括控制器、供电模块、光电传感器、温度传感器、人机界面、固态继电器模块、步进电机驱动模块、阀门模块和冷却模块；所述供电模块与所述控制器连接用于为所述控制器提供+3 .3V直流电压；所述光电传感器与所述控制器连接于判断开机时步进电机是否在归零，判断阀门是否处于关闭状态；所述温度传感器与所述控制器连接用于检测加热体的温度以及物料冷却温度；所述固态继电器模块与所述控制器连接于控制固态继电器以不同的输出占空比给加热块加热；所述控制器与所述步进电机驱动模块相连用于发出的脉冲信号驱动步进电机转动，完成对豆子上料、烘炒、下料和风冷的功能；所述人机界面与所述控制器连接用于对豆子重量的设定、加热块温度的设置、加热时间设定以及电机坐标位置参数设定；所述控制器所述阀门模块连接用于控制设置在阀门上的电磁阀线圈的得电或失电来控制气缸转动而实现阀门开启或关闭；所述控制器与所述冷却模块连接用于对烘炒好的豆子进行快速冷却至室温；所述温度传感器包括两个，一个用于测量豆子的温度，一路用于测量风的温度。

优选地，所述温度传感器的型号为K型热电偶。

优选地，所述智能烘炒豆机控制系统还包括RS232通讯接口；所述RS232通讯接口与所述控制器连接用于与上位机交互，方便更新程序。

优选地，所述智能烘炒豆控制系统还包括预警模块；所述预警模块与所述控制器用于报警提示用户。

优选地，所述温度传感器和所述控制器之间连接有温度信号处理模块，用于将所述温度传感器输出的模拟量信号进行放大并转换成数字信号发送给所述控制器；所述供电模块与所述温度信号处理模块相连用于为温度信号处理模块的运算放大器和A/D转换电路提供±12V直流电压。

优选地，所述智能烘炒豆控制系统还包括I/O扩展模块；所述可编程逻辑控制器与所述I/O扩展模块相连用于扩展所述可编程逻辑控制器I/O接口。

优选地，所述控制器的型号为LY-P24T5AI2AO。

本实用新型与现有技术相比，本实用新型最有益的效果是：

1）炒豆过程中豆进行多段分温控制，而且对下豆、出豆全自动控制，

2）高度自动化，降低故障率，节约人工成本；

3）整个系统配套齐全、功能完善、体积小、维护方便、容易改造、梯形图编程语言易于客户工程技术人员接受。

附图说明

图1为本实用新型的全自动智能烘炒豆机控制系统的结构框图；

图2为本实用新型的全自动智能烘炒豆机控制系统的工艺流程。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

请参阅附图所示：一种基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统，包括控制器1、供电模块2、光电传感器3、温度传感器4、人机界面5、固态继电器模块6、步进电机驱动模块7、阀门模块8和冷却模块9；所述供电模块2与所述控制器1连接用于为所述控制器1提供+3.3V直流电压；所述光电传感器3与所述控制器1连接于判断开机时步进电机是否在归零，判断阀门是否处于关闭状态；所述温度传感器4与所述控制器1连接用于检测加热体的温度，以及物料冷却温度；所述固态继电器模块6与所述控制器1连接于控制固态继电器以不同的输出占空比给加热块加热；所述控制器1与所述步进电机驱动模块7相连用于发出的脉冲信号驱动步进电机转动，完成对豆子上料、烘炒、下料和风冷的功能；所述人机界面5与所述控制器1连接用于对豆子重量的设定、加热块温度的设置、加热时间设定以及电机坐标位置参数设定；所述控制器1所述阀门模块8连接用于控制设置在阀门上的电磁阀线圈的得电或失电来控制气缸转动而实现阀门开启或关闭；所述控制器1与所述冷却模块9连接用于对烘炒好的豆子进行快速冷却至室温；所述温度传感器4包括两个，一个用于测量豆子的温度，一路用于测量风的温度。

进一步的，所述冷却模块9包括冷却盘。当所述光电传感器3检测到冷却盘中有炒熟的豆子，且温度较高时，给定控制器1一个频率信号，控制器1控制冷却模块9动作。具体的，控制器1控制继电器，使继电器中的电磁铁磁场变化来触动吸合完成电路导通，此时风机电路通电而开始工作，通过风机将冷风不断的鼓到冷却盘，进而将温度带离开出来冷却。

进一步地，所述温度传感器4包括两个，一个用于测量豆子的温度，一路用于测量豆子冷却出风的温度，两个所述温度传感器4的型号为K型热电偶。所述固态继电器输出模块6包括固态继电器和加热体。具体的，所述控制器1与所述固态继电器输出模块6的交互过程如下：加热体不断被固态继电器控制加热，被加热后的加热体来实现对豆子的加热。欲使加热体维持一定的温度，则用加热固态继电器以不同的输出占空比控制加热体加热，使加热块温度保持恒定。通过PID控制不断调节加热固态继电器的加热时间从而实现对温度的闭环控制。当温度传感器4检测到温度时，其温度传感器4输出的模拟量温度值通过A/D转换为数字输出，控制器1的CPU将检测的温度值与设定值比较，通过采集所得到的温度差，经PID算法得出控制量，再利用控制量去改变输出的PWM波的占空比。最后将PWM波送到固态继电器以控制加热时间。其温度测量准确度较高，测量范围为(0～300)℃，其中精度误为正负1°C。本实施例中，固态继电器控制加热棒得电，加热棒给铁块加温，然后在将热传豆子，实现豆子加热。

进一步的，所述供电模块2包括外部24V直流电源。具体的，外部输入24V直流电压信号，DC24V经过防反接二极管，在经过LM2576-5.0转成DC5V，其中DC24V和DC5V都有接大容量高频滤波电容，可以使电源更稳定。DC5V经过ams1117-3.3变成3.3V，其中3.3V供给所述控制器的CPU供电使用，DC5V给芯片供电，其中5V最大驱动电流1A，3.3V最大驱动电路200ma。

进一步地，所述智能烘炒豆机控制系统还包括预警模块10；所述预警模块10与所述控制器1用于报警提示用户，具体的PLC控制器1输出驱动一个继电器脉冲信号，继电器中转驱动一个AC220V的蜂鸣器，一旦有异常发生，蜂鸣器将大声鸣叫，引发操作者过来维护，带异常解除后，蜂鸣器将停止鸣叫。

进一步地，所述智能烘炒豆机控制系统还包括RS232通讯接口11；所述RS232通讯接口与所述控制器连接用于与上位机交互，方便更新程序，其中RS232采用MAX3232+ADUM1201构成,其中RS电平到DB9之间串联电阻防止短接，且RS电平到地之间接一个P6KE18CA防止超压，且ADUM1201相对于传统的光耦具有很好的隔离作用，本实用新型中的人机界面与控制器1之间采用RS485通信，具体的RS485采用MAX485+ADUM1201，其中RS电平到DB9之间串联电阻防止短接，且RS电平到地之间接一个P6KE06CA防止超压；RS-232为全双工工作模式，其波特率默认为38400，8、N、1，RS485为半双工工作模式，其波特率默认为9600，8、N、1。

进一步地，所述步进电机驱动模块7包括步进电机。所述控制器1通过脉冲输出端和方向控制端来控制步进电机驱动。具体的，脉冲输出端连接步进电机驱动器的PUL端，方向控制端连接DIR端。通过控制器1发出的脉冲信号驱动步进电机转动，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比，通过控制脉冲信号的频率来控制电机转动的速度，从而达到调速的目的。控制脉冲信号的数量，可以对步进电机实现精确定位。持续给定脉冲信号，步进电机持续运转，完成豆子的翻炒等功能。

进一步的，所述阀门模块8包括电磁阀。所述控制器1通过输出端控制电磁阀。具体的，本实施例中采用的是晶体管输出PLC驱动气动电磁阀，控制器1通过光耦合使晶体管通断，来控制外部直流电磁阀线圈的得电或失电，当线圈得电时吸动铁芯，铁芯的上下移动控制气缸的方向。当线圈失电时，铁芯移回初始位置，压缩空气又由初始方向进入气缸。通过线圈的不断得电与失电，来完成豆子上料和下料的动作。

进一步地，所述温度传感器和所述控制器之间连接有温度信号处理模块14，用于将所述温度传感器输出的模拟量信号进行放大并转换成数字信号发送给所述控制器；所述供电模块与所述温度信号处理模块相连用于为温度信号处理模块的运算放大器和A/D转换电路提供±12V直流电压。

进一步地，所述智能烘炒豆机控制系统还包括I/O扩展模块13；所述可编程逻辑控制器与所述I/O扩展模块相连用于扩展所述可编程逻辑控制器I/O接口。丰富的IO口，且驱动能力非常强，能达到500ma，方便用户驱动一些外部设备例如驱动电磁阀、继电器等等，也可以接入一些外部设备的信号，例如送料机构的启停状态、故障信号。

进一步地，所述控制器的型号为LY-P24T5AI2AO。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本实用新型申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统，其特征在于，包括控制器、供电模块、光电传感器、温度传感器、人机界面、固态继电器模块、步进电机驱动模块、阀门模块和冷却模块；所述供电模块与所述控制器连接用于为所述控制器提供+3 .3V直流电压；所述光电传感器与所述控制器连接于判断开机时步进电机是否在归零，判断阀门是否处于关闭状态；所述温度传感器与所述控制器连接用于检测加热体的温度以及物料冷却温度；所述固态继电器模块与所述控制器连接于控制固态继电器以不同的输出占空比给加热块加热；所述控制器与所述步进电机驱动模块相连用于发出的脉冲信号驱动步进电机转动，完成对豆子上料、烘炒、下料和风冷的功能；所述人机界面与所述控制器连接用于对豆子重量的设定、加热块温度的设置、加热时间设定以及电机坐标位置参数设定；所述控制器所述阀门模块连接用于控制设置在阀门上的电磁阀线圈的得电或失电来控制气缸转动而实现阀门开启或关闭；所述控制器与所述冷却模块连接用于对烘炒好的豆子进行快速冷却至室温；所述温度传感器包括两个，一个用于测量豆子的温度，一路用于测量风的温度。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统，其特征在于，所述温度传感器的型号为K型热电偶。

3.根据权利要求1所述的一种基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统，其特征在于，所述智能烘炒豆机控制系统还包括RS232通讯接口；所述RS232通讯接口与所述控制器连接用于与上位机交互，方便更新程序。

4.根据权利要求1所述的一种基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统，其特征在于，所述全自动智能烘炒豆机控制系统还包括预警模块；所述预警模块与所述控制器用于报警提示用户。

5.根据权利要求1所述的一种基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统，其特征在于，所述温度传感器和所述控制器之间连接有温度信号处理模块，用于将所述温度传感器输出的模拟量信号进行放大并转换成数字信号发送给所述控制器；所述供电模块与所述温度信号处理模块相连用于为温度信号处理模块的运算放大器和A/D转换电路提供±12V直流电压。

6.根据权利要求1所述的一种基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统，其特征在于，所述全自动智能烘炒豆机控制系统还包括I/O扩展模块；所述可编程逻辑控制器与所述I/O扩展模块相连用于扩展所述可编程逻辑控制器I/O接口。

7.根据权利要求1所述的一种基于PLC的全自动智能烘炒豆机控制系统，其特征在于，所述控制器的型号为LY-P24T5AI2AO。