PLC在肉类食品斩拌机上的应用

朱运晓?段平平

摘 要：本文以一种新型全自动斩拌机为应用背景，分析原有的继电器，接触器传统控制方式存在的不足，明确指出了对其进行可编程控制器（PLC）控制改造的必要性。

关键词：可编程控制器；斩拌机

肉类食品斩拌机是用来将条壮肉和块壮肉斩拌成肉泥的机器。该机器是在80年代初由西德（现德国）进口到我国。该系统是由继电器——接触器传统控制方式、其还带有多个电磁阀、液压系统、水银开关等。系统由四台电机来运行，第一台电机是用来控制斩肉刀，其运用了Y—△启动方式；第二台电机是用来带动斩拌机内大锅的转动，其有一、二速功能，一速是三角型启动，二速是用双星型运行。第三台电机是液压系统的油泵，其作用是对其他液压控制提供油。第四台出料电机当准备出料时运作的。

因为控制部件繁多，继电器——接触器传统控制方式有相当大的缺点，故障率高，生产效率低，而在市场经济条件下，工业企业为了提高自身的竞争力就必须提高生产技术水平，降低生产成本，新技术在一些老设备的技术改造上也越来越普遍。

编程控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动化技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。所以本论文选择了三菱PLC来改造斩拌机的电气控制系统，由于系统的主电路及电机都安装在设备里面，为了节省开支和实现该系统改造后的实际意义，所以主回路还是采取回原来的设备，不对其进行改造。

1 斩拌机的工作原理

（1）基本加工过程

先让主机（斩肉刀）旋转。主机轴上有固定好的刀片，然后再让锅体旋转，锅体旋转方向正向于刀片的旋转方向，且迎而拦截锅内。此时锅体上在旋转，肉品转到刀片下面时，被快速旋转的刀片斩的粉碎，就这样旋转几周后，肉块已变成了肉泥，再启动出料装置，将锅内的已斩拌好的肉泥取出来，送入桶内，运到下一个工序。

（2）电气控制系统的控制原理

设备上共有四台电动机：

<1>主电机（斩拌刀）是5.5KW，采用Y—△启动方式。

<2>锅电机是3.3/4.4KW，是一台双速电机。采用的是△启动，双星形运行。所以每次维修电机时一定要注意相序问题，不做好标记，就有可能形成第一速与第二速的旋转方向不同，而转动停机。

<3>油泵2.2KW，直接启动，因为设备上的主刀轴是用盖子盖上的，要不然斩肉时会溅得到处都是肉，用盖上盖子就避免此现象了。这个盖子的开启与放下都是由液压系统来完成。通过给不同的电磁阀通电，就会形成不同的油路，除此以外还有进料装置是由液压系统来控制的。

<4>出料电机1.5KW，直接启动，当准备出料时，操作相应按钮，出料装置上有一个水银开关，此时的角度正好使它接通，接通后它就使出料电机旋转。肉品就被带了出来。当需返回时，操作相应按钮，出料装置逐步离开锅体，到达某个角度时，此水银开关又断开了，电机也就停了，然后出料装置还要继续运动，直道回到原来的位置。

工作原理：

开始工作时，合上柜上的总电源开关， 它是个三相自动空气开关。然后再去按下启动按钮SB3，此按钮位于设备上的小控制柜上。启动按钮SB3按下后，继电器K1就会吸合自锁，K1相当于总控制继电器，它不吸合主电机就不能工作，其它动作也就无法实现。只有斩拌刀的盖子能开启、下降动作，这样设计的目的就是为了安全，就是说在启动按钮SB3的上面除了有一个总停按钮SB1之外，还有一个限位开关SQ1，只有当盖住斩拌刀的盖子完全下降到位后，液压系统会推过来一个销子将刀盖压住，销子推到位后，就会使SQ1闭合，此刻就可以保证刀片旋转时，不会因为碰上硬物，而使刀刃飞出伤人。当刀盖盖好，启动按钮SB3也按动作了，K1自锁工作这时刀盖有下降动作，只要按动相应的按钮SB5即可，但刀盖不能开启，这时出料与进料装置都可以工作了，相应的按钮是SB6、SB7、SB8、SB9。

启动时，主机与锅电机有连锁必须是先启动主机，然后再启动锅电机，启动过程是：按主机启动按钮SB3。KM1线圈得电，此时延时继电器已经闭合，因为主机的KM3只要没有粘连延时继电器就可得电，FR1热继电器是反映过载的，只要四台电动机其中的一台过载都会使得FR1的热元件弯曲，从而它的常闭触点断开，后面的所有动作就都立即停止。

SB1是主机的停止按钮，停止时按下SB1，接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5，主机及锅电机也就停止运行，SB10是主机的启动按钮，但星形和三角形转换之间要有延时，主机的第一速是星形启动，由接触器KM1、KM2来完成，第二速是用三角形运行，KM1于KM3共同实现。KM2和KM3的线圈串联对方的常闭触点是为了防止触点熔焊造成三相电源短路。主机启动后，锅电机即可启动。通过SB11和SB12控制，锅的低速按SB11按钮，接触器KM4线圈得电，锅电机三角形低速运行，然后再接SB12按通KM4断开，KM5吸合锅电机即转为双星运转了。KM4和KM5的线圈串联对方的常闭触点是为了防止触点熔焊造成三相电源短路。SQ2、SQ3是限位保护。

KM6控制出料电机，要使它旋转必须具备两个条件，一是锅电机必须上了旋转工作，第二是水银开关必须闭合。

2 系统的PLC设计

（1）PLC硬件接线图

进行PLC控制程序设计时。选择了三菱FX2N-48MR标准型的PLC。加工刀及油泵等电机控制动作简单，一旦开动后就一直不停运转，直至停机为止。为了减少所选用的输入开关量数目，降低所选用的PLC价格，这里将车刀电机及油泵等电机开停的按钮开关量分别独立于PLC之外，而仍保持原有的接触器控制方案。相应地，分别显示三台电机用信号灯来代替均独立于PLC之外。该斩拌机的PLC控制硬件接线图所示。

从图可看出，对斩拌机进行PLC控制，输入量X0～X17。其中X15～X17是行程开关，X1和X2是系统启动和停止按钮，X0是主机的停止按钮。主机的启动的输入量是X11，启动后是三角形运行；X3、X4是刀盖的开启和下降，刀盖的作用是加工运行时防止肉往外溅；X5和X6是出料装置，是进锅和离锅的按钮；X7是进料上升，进料铁架就往锅里进料，当桶倾斜到一定的角度，按上X8，X8作用经过一定的时间，桶自动返回原来的位置（此功能原来是手动控制，经PLC改造后变成自动功能）；X12～X14是锅的低速、高速和停止按钮。SQ1行程开关是刀盖没闭合的时候K1就断开，使主回路也断开，所以工作时必须使X15闭合。X16是水银行程开关，当加工肉满足一定条件后，水银开关接通，出料电机运行，把加工的肉带出来。X17行程开关，当锅的大盖上升到一定的角度，就会使X17闭合这时，这时进料电磁阀才能动作。如果大盖没大开或没使X17闭合，这时就不会自动进料。

输出量：Y1～Y3是主电机星型启动启动三角运行；为了防止电机短路故障，在外接线KM2与KM3之间有互锁，在程序也加上了互锁。Y3～Y4是锅高速、低速，KM4与KM5之间互锁。Y5是控制出料电机的；Y10、Y11是刀盖的升起和下降，当系统在运行时，Y12不能动作。上采用了两种电源24V直流电和220V交流电。

（2） PLC工作流程图

根据上述控制要求，对的硬件接线图进行深入分析，采用三菱公司提供的编程系统软件GX Developer以梯形图方式在微机上编制斩拌机PLC控制程序，然后用通讯电缆将控制程序由微机下载到PLC之内。其PLC控制程序流程图所示

3 结束语

经过实验证明。用该PLC控制程序对斩拌机控制，能使得他更趋向于全自动化、更加安全保护系统、减少了很多不必要的中间继电器，在维护和维修节省了大量时间和金钱。相对于原先的继电器—接触器控制方案，该PLC控制方案不仅切实可行，而且工作可靠性高，程序方便，控制程序易于修改，生产效率大为提高。

参考文献

[1]陈新华 电工技术与可编程序控制器实践 北京：机械工业出版社，2002，55-64

[2]陈春雨，李景学 可编程控制器应用软件设计方法与技巧 电子工业出版社，1992， 47-235

[3]肖宝兴 西德斩拌机电气原理图 改版 1993.6