基于PLC的儿童营养果蔬面生产设备控制系统的设计与仿真

郭昊坤

（江阴职业技术学院 电子信息工程系，江苏江阴，214405）

0 引言

近年来，“富贵病”已逐渐成为危害我国居民身体健康的重要杀手之一，营养的均衡与居民的健康息息相关[1]。尤其是少年儿童，据统计分析，中国5岁以下儿童营养不良现场仍存在且部分地区还较为严重，其改善工作仍然非常重要[2]。儿童多数不喜欢吃瓜果蔬菜，挑食现象日益严重，而果蔬中的营养又是身体健康成长必不可缺的营养，因此其身体健康将会面临重大风险。

同时，果蔬在保持营养均衡及预防慢性疾病等方面发挥着重要作用，中国古代也一直有着“五果为助，五菜为充”的说法[3]。因此，有必要想办法让儿童摄入足够的果蔬以达到保持营养均衡的目的。而多数儿童喜爱面食，因此在面食中加入果蔬成分生产儿童营养果蔬面可以一定程度缓解这一问题。本文基于S7-300系列PLC[4-7]设计了一种儿童营养果蔬面生产设备控制系统，并加以仿真研究，研究结果表面：所设计的控制系统正确有效。

1 总体方案设计

果蔬面生产设备的结构主要包括进料系统、比例分配系统、定时搅拌系统、压面系统、仓储系统、温控系统等，其作用分别如下（其工艺流程图如图1所示）：

图1 工艺流程图如图

（1）进料系统：果蔬面生产设备有三种配料，分别是水，面粉和果蔬粉。按3：1：1的比例进入搅拌器。

（2）比例分配系统：这一系统在整个生产流水线中是有着极其主要的作用，控制着原料的比例分配，把水、面粉和果蔬粉投放人不同的进料通道中进入搅拌器。

（3）定时搅拌系统：将已经分配好三种配料投入到搅拌器中，当触发传感器时自动搅拌，配料在搅拌器中能快速均匀地搅拌，让三种配料充分混合。

（4）压面系统：对于已经充分搅拌好的面团，自动进入压面机里进行压面成型。

（5）仓储系统：面条定型之后进行包装，然后通过传送带进入仓库。

（6）温控系统：进入仓库之后，面条需要在一定的温度下进行保存，所以仓库的温度保持在10℃。

2 硬件设计

本文选用西门子S7-300系列PLC进行设计，其模块示意图如图2所示，硬件接线图如图3所示。

图2 S7-300模块示意图

图3 硬件接线图

3 软件设计

如图4所示，即为营养果蔬面生产的流程图，图5为设备触摸屏设计样式，按下启动按钮后，原料面粉、蔬菜粉和水按比例1:1：3进料，触发限位开关，则搅拌器开始搅拌运行，先正转30s，然后反转30s，如此反复运行，充分搅拌后，进入压面机进行压面，完成后进行包装，接着通过传送带进入仓库进行储藏，仓库温度保持在10摄氏度左右。

图4 营养果蔬面生产流程图

图5 触摸屏设计样式

4 仿真调试

利用仿真系统进行模拟，进而对所设计的儿童营养果蔬面生产设备控制系统运行的过程与逻辑予以论证。经验证，所设计的控制装置正确有效，如图6所示即为运行时进料时的监控图样、图7为运行时压面时的监控图样。

图6 进料监控图

图7 压面监控图

5 结语

针对“儿童多数不喜欢吃瓜果蔬菜，挑食现象日益严重”等现象，设计了一款基于PLC的儿童营养果蔬面生产设备控制系统，给出了其总体方案设计、硬软件设计等，并进行了仿真验证，仿真结果表明：所设计的控制系统正确有效。