基于可编程控制器控制的披萨配料机研制

许金融 陈思聪 汪烨

摘  要：本机器基于可编程控制器控制完成披萨配料。我们将酱料事前填注入酱料桶中，可编程控制器控制在酱料桶上方的电动推杆挤压酱料，酱料经由固定在十字滑台的导管口到达披萨饼上。可编程控制器控制十字滑台移动，使酱料在披萨上形成不同的图案。

关键词：可编程控制器;传送带;披萨配料;电动推杆

中图分类号：TP273 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）01-0041-03

Abstract： The machine is based on programmable controller to control the completion of pizza ingredients. We fill the sauce into the sauce bucket beforehand， and the programmable controller controls the electric push rod above the sauce bucket to squeeze the sauce， and the sauce reaches the pizza through the duct mouth fixed on the cross slide. The programmable controller controls the movement of the cross slide to make the sauce form different patterns on the pizza.

Keywords： programmable controller; conveyor belt; pizza ingredients; electric putter

引言

目前餐厅中大部分是使用人工配料，这种配料方式通过人力流水线生产，工作人员将指定的酱料挤到已烤熟的披萨面饼上。现今的餐厅配料系统完成较为费力而且配料不均匀，由此导致披萨的品质不高。如图1所示。一方面人工配料存在食品安全方面的问题，另一方面由于人工配料需要较大的工作空间，也大大提高了生产成本。

1 总体机械结构设计

基于可编程控制器控制的新型披萨配料机机构上包括两个部分：传送部分、配料部分。整体图如图2所示。

1.1 传送部分

这个部分包括传送带电机、传送带、托盘。如图3所示。通过传送带电机带动传送带，使在其上的托盘盛着披萨饼送往待配料处。

1.2 配料部分

包括电动推杆固定板、电动推杆、支撑架、酱桶固定板、酱料导管、传感器、导管固定装置、滑块、十字滑台、酱料桶、酱料压板。

配料装置是由可编程控制器，人机交互界面，酱料桶和机体组成，以可编程控制器为核心。系统工作时，当盛有披萨饼的托盘由传送带传送到待配料处，即刚好托盘到达酱料口底部时触发传感器，传送带电机停止运转。可编程控制器通过脉冲信号控制酱料桶上方固定在电动推杆固定板上的电动推杆挤压固定在酱桶固定板的桶上的酱料压板，同时十字滑台根据已设定好的路线移动滑块，酱料由固定在滑块上的酱料导管均匀地挤在面饼上形成不同的图案。接着由可编程控制器控制的电动推杆停止运动，传送带继续传送，将配好料的披萨送出去完成配料。

另外，通过人机交互界面触摸屏还可以实现图案和口味选择，配料监控等功能。

2 控制系统设计

2.1 控制总体方案

本控制系统主要由传送带、传送带电机M1、十字滑台X轴电机M2、十字滑台Y轴滑台M3、电动推杆M4，传感器、可编程控制器、触摸屏组成，完成对传送带上的披萨的运送、定位配料、触摸屏控制配料图案及监测的功能。控制系统总体设计图如图4所示。闭合启动开关，首先启动传送带的传动（传送带电机M1运行），如果盛有披萨的托盘到达指定位置，触发传感器控制传送带电机M1停止运行。触发同时十字滑台X、Y轴滑台电机M2、M3运行到达起始点，经过0.5秒延时后，M2、M3、M4同时运行。待配料完成后，依次停止电动推杆M4、X轴电机M2、Y轴電机M3。如果需要改变配料图案，则可以通过触摸屏与PLC通讯完成对图案的改变[1]。

2.2 控制系统硬件设计

本装置硬件设备主要选择如下：PLC机型选择基本要满足控制的功能要求、维护方便、性能上较为优越的前提下，找寻最高性价比的机型。本装置控制元件采用三菱FX系列的产品FX3U型号的可编程控制器，该产品FX3U除之前的ABS/ZRN/PLSV/DRVI/DRVA等指令外，还增加了DSZR（带DOG搜索的原点回归），DVIT（中断定位），TBL（表格定位）[2]。其中带DOG搜索的原点回归、绝对定位、相对定位在本装置中都有所应用。传送带电机以及十字滑台的两个电机都选用Kinco的步进电机，步距角为1.8°，相电流6A。电动推杆选用步进电动推杆，行程为350mm，推力为500N，速度7mm/s。步进电机驱动器统一选用Kinco的2M420型号产品，供电电压直流24V～70V，输出相电流2.5A～6.0A，控制信号输入电流6～16mA。触摸屏选用威纶Tk6100i型号产品，输入电压为24V。传感器选用ROKO的SN04-N型号的接近开关。

根据控制系统的设计要求，控制系统需要1个输入信号，8个输出信号。输出信号分别为：滑台X轴脉冲输出、滑台Y轴脉冲输出、传送带电机脉冲输出、步进电动推杆脉冲输出、滑台X轴方向信号、滑台Y轴方向信号、传送带电机方向信号、步进电动推杆方向信号。其I/O地址分配表如表1所示：

2.3 控制系统软件设计

由控制系统的设计要求知，当托盘到达相应位置时，传送带电机会停止运行，十字滑台回零，电动推杆才会运行，直至配料完成传送带电机继续运行。通过可编程控制器控制的流程图如图5所示。

根据控制系统要求，当用户在触摸屏上选择完酱料以及图案后，PLC控制传送带电机M1运行，等到托盘触发接近开关，X1接通，M1接着停止运行，同时运行DSZR指令，M2、M3运行，使之进行带DOG搜索的原点回归，使X轴和Y轴都停在原点。延时0.5秒后，M2、M3、M4同时运行。一边挤压酱料一边移动X、Y轴完成图案。当图案完成后，M4、M2、M3停止运行。程序设计中使用中间继电器使M1再次运行，已配好料的披萨由传送带运输出配料区。

3 结论

由披萨配料机代替了原有的人工配料。酱料由电动推杆推动酱料桶挡板挤压出来，经由十字滑台移动出料口在面饼上可以形成图案。配料机结合机械与控制使配料效率变高。对于配料机上面饼的定位得到了极大的提高，让面饼能够准确的到达指定位置。披萨的配料图案可以通过人机交互系统由顾客选择不同的图案。通过控制器控制电动推杆挤料，节约了工作空间。

参考文献：

[1]申小玲.基于PLC的传送带控制系统设计[J].科技创新与应用，2018（30）：86-88.

[2]李金城，付明忠.三菱FX系列PLC定位控制应用技术[M].电子工业出版社，2014.

[3]肖明耀，代建军.三菱FX3U系列PLC应用技能实训[M].中国电力出版社，2015.

[4]金泽林，李积武，覃记然，等.基于PLC的自行车停放立柱的设计[J].科技创新与应用，2019（11）：91-92.