基于PLC的水果大小连续分级设备设计

任 杰，李婷婷

(1.太原铁路机械学校，山西 太原 030006；2.山西医科大学，山西 太原 030001)

基于PLC的水果大小连续分级设备设计

任 杰1，李婷婷2

(1.太原铁路机械学校，山西 太原 030006；2.山西医科大学，山西 太原 030001)

针对目前水果分级设备的现状，提出采用PLC来对水果分级设备进行控制。采用三菱FX-2N小型PLC实现将不同大小的水果分为大、中、小不同等级的要求。

水果分级；PLC； 设计

0 引言

自20世纪90年代以来我国水果产业迅速发展，现已是水果第一生产大国，产量占世界总产量的60%，水果产业已经成为我国一些地区农村经济的支柱产业，为促进农民增收、扩大城乡居民就业和改善生态环境作出了积极贡献。但国内水果价格低，“卖果难”问题经常出现，使得水果生产快速发展的势头受到抑制。特别是参与国际市场竞争的比例更低，只占世界总量的1.29%，且价格比国外水果低40%～70%。通过调查发现水果售价中的很大一部分都来源于产后处理及深加工，分级就是水果产后处理的重要环节。将水果按大小分成不同的等级，从而让那些成色更好，果实更大的水果卖出更好的价钱。目前市面上出售的分级设备大多数是筛分设备，在水果筛选的过程中由于水果间及水果和机器间的碰撞会造成水果品质的二次损伤，对提高水果售价不利。本文采用三菱FX-2N系列可编程控制器等部件构成水果大小连续分级设备的电气控制系统，以达到控制要求。

1 连续分级设备的工作原理及要求

1.1 工作原理

图1为连续分级设备的原理示意图。本设备由机械手、传送带、推出机构、高度传感器、推出到位传感器和原料到位传感器等组成。其具体的工作原理如下：通过机械手将原料箱中的水果取出放到传送带1上，在传动带带动下使水果经过高度传感器时，传感器检测出水果的大小，如果上、中、下3个传感器同时检测到水果则为大号水果，中、下2个传感器同时检测到水果则为中号水果，只有下部传感器检测到水果则为小号水果，3个传感器都未检测到则为不合格水果，并通过PLC进行记录；当水果运行到传送带2上并经过原料到位传感器1时，被传感器检测到并将信号传输给PLC，若为小号水果，则传动带2停止运动，推出机构1在气泵和电磁阀的驱动下将水果推入小号水果收集器中，若为中号和大号水果，则传送带2继续运动将水果送入传送带3，当水果再次经过原料到位传感器2时，若为中号水果则被推出机构2推入中号水果收集器中，而大号水果则继续运动到传送带4上，当被原料到位传感器3检测到时，传动带4停止运动，水果被推出机构3推入到大号水果收集器中；由于过小而未被高度传感器检测到的水果将最终被传送带送入不合格水果收集器中。

1-高度传感器上；2-高度传感器中；3-高度传感器下；

1.2 控制要求

本套设备要实现控制的准确性及减小对水果的损伤，需满足如下要求：①推出机构的运动控制要靠气量的控制来完成，通过控制推出和缩回时的气量来控制推出机构慢出快回；②传送带的控制是由变频器控制电机来完成的，通过调节变频器的频率保证传送带有合理的传输速度，并能够在原料到位传感器检测到要求大小的水果时迅速使电机停止运动。

2 PLC控制系统设计

2.1 PLC输入、输出的地址分配

本设备采用三菱FX-2N系列小型PLC来完成整个控制。根据控制对象的具体要求，确定PLC的输入点数，其输入、输出地址分配见表1。

表1 PLC输入、输出地址分配

2.2 PLC程序设计

为了便于程序设计的逻辑性，设备控制的核心部分程序 采用SFC来进行编程，如图2所示。程序分析如下：

(1) 当机械手控制开关X20闭合时，机械手开始向传送带提供原料(水果)，并同时让传送带1开始工作，当下端高度传感器检测到原料时，常开触点X3闭合，其状态由辅助继电器M0进行记录；当中间高度传感器检测到原料时，常开触点X3和X2同时闭合，其状态由辅助继电器M1进行记录；当上端高度传感器检测到原料时，常开触点X3、X2、X1同时闭合，其状态由辅助继电器M2进行记录。

(2) 原料到位传感器1检测到原料时，常开触点X10闭合，原料到位1指示灯Y11亮，若仅状态M0被记录时，跳转到状态S14，传送带2停止运动，由推出机构1将水果推出，否则跳转到状态S20。

(3) 原料到位传感器2检测到原料时，常开触点X11闭合，原料到位2指示灯Y12亮，若状态M1而M2未被记录时，跳转到状态S22，传送带3停止运动，由推出机构2将水果推出，否则跳转到状态S30。

(4) 原料到位传感器3检测到原料时，常开触点X12闭合，原料到位3指示灯Y13亮，若状态M2被记录时，传送带4停止运动，由推出机构3将水果推出。

图2 控制程序SFC图

3 结束语

采用PLC控制的分级设备不仅可以有效地对水果大小进行分级，而且减小了对水果的损伤，提高了设备的自动化程度，通过进一步设计还能够将水果分级后的包装流程融入到系统中。

[1] 操火森，王高潮，李娟，等.PLC在环卫压缩站液压系统中的应用[J].机械工程与自动化，2010(3)：139-141.

[2] 钟肇新，范建东，冯太合.可编程控制器原理及应用[M].广州：华南理工大学出版社，2008.

[3] 白菲，孟超英.水果自动分级技术的现状与发展[J].食品科学，2005(26)：145-148.

[4] 杨松夏，陆华忠，吕恩利，等.球形水果机械式大小分级技术研究现状[J].农机化研究，2012(8)：235-239.

Design of Continuous Fruit Grading Equipment Based on PLC

REN Jie1, LI Ting-ting2

(1.Taiyuan Railway and Mechanical School, Taiyuan 030006, China; 2.Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China)

Based on current status of fruit grading equipment, a continuous fruit geading system based on Mitsubishi FX-2N PLC is proposed. By use of the equipment, the fruit with different sizes can be separated into three grades which are large, medium and small.

fruit grading; PLC; design

1672- 6413(2015)06- 0100- 02

2015- 07- 29；

2015- 10- 30

任杰(1984-)，男，山西太原人，助理讲师，硕士，从事机电一体化教学工作。

TP273

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