连续烤蛋鸡plc控制

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1、1连续烤蛋机的 PLC 控制学生姓名： 指导老师： 引言鸡蛋是菜篮子工程主要项目之一，目前，我国鸡蛋主要为食用，开发鸡蛋深加工 技术，有利于促进畜牧业发展，提高鸡蛋深加工水平和商品价值，改善我国人民饮食 习惯，蛋制品深加工前景广阔【1】。 利用焙烤机械对鸡蛋进行烘烤可以作出琥珀色光亮，具有浓郁香味且同时具有卤、 茶蛋香味的新型蛋制品。烤蛋一般要经过选蛋、清洗、处理、烘烤四个工艺过程，烤 蛋的加工质量，在很大程度上取决于合理的加工工艺，影响烤蛋的加工质量的参数很 多，其中温度、湿度、时间影响较为显著。选取合适的工艺参数是重要和必要的，而 烤蛋机是确保工艺路线贯彻执行的关键【2】。 烤蛋的烘烤过程

2、存在参数的测控问题， PLC 作为一种通用的工业控制器，它的可 靠性高、柔性好、控制方便、价格低廉，特别适合于自动化机电设备，目前大量的机 械设备采用 PLC 控制系统，实现了自动化、柔性化和网络化，所以将 PLC 技术应用于 烤蛋机中，必将提高产品质量，改善烤蛋工艺过程。 本文采用 S7-300PLC，其运算速度快、循环周期短，编程功能强，扩展性能好，作 为控制功能扩展，它可以通过多点模拟量输入/输出模块、温度测量模块，实现现场温 度、速度、电机速度等参数的控制、测量、调节功能，比较适合于所设计的烤蛋机 如果利用 PLC 的网络化与通信功能，使其与自动剥蛋皮机、自动化包装机连接， 能够实现烤

3、蛋生产的自动化。【3】一、烤蛋机的总体结构设计（一）总体规划【4】 连续烤蛋机主要有炉体部分，加热系统，传动系统，排潮系统，电气控制系统等 部分组成。 炉体部分采用金属架构炉体由型钢构架，金属薄板和保温材料组成，型钢构成 骨架，金属薄板安装在构架两侧，中间填充保温材料，减少热量损失。炉体的截面采 用拱形形状，它的顶部成圆弧状，加热时需要的热量将会有所增加，但拱形顶部的便 于水蒸汽排放，避免形成积聚水蒸气的死角，对烤蛋的质量有利。 连续烤蛋机总体结构如下图所示：29712346581炉体外罩 2排气管 3保温层 4上加热元件 5喷油嘴 6光电传感器 7螺旋杆 8鸡蛋 9下加热元件图 1-1 烤蛋

4、机结构示意图（二）加热和保温系统 1加热原理 本烤蛋机采用远红外加热元件进行加热。远红外线是一种电磁波，其波长为 31000um,它与可见光线一样按直线传播，并服从透射和吸收定律，当远红外辐射器 所产生的电磁波以光速直线传播到物体时，远红外线的发射频率与被烤物料中分子运 动的固有频率相同，就引起物料中的分子强烈振动，在物料中发生激烈摩擦产生热而 达到加热的目的。 2.加热元件 加热元件采用管式半导体远红外辐射器加热元件。 3.炉体保温。炉体保温材料选用耐火纤维其密度为 100-300/m ,导热系数为30.054w/mk。 4.元件排布 整体炉有三段组成，第一段为加热升温阶段，此段要求温度升温

5、比较快，因此加 热元件排布较为密集，元件数量也较多。中间段为保温成熟阶段，需要温度较为稳定， 加热元件的数量比第一段要少，密集程度也较低。第三段为上色阶段，加热元件的数 量比中间段较少，密集程度更低。当蛋品缓慢的通过这三个温度段时，温度要保持在 80左右。3（三）传动系统 传动系统由六根螺旋组成，每两根一组中间传送蛋品，共有五排蛋品同时进行传 送，螺旋杆的转动由电动机经一级减速齿轮减速后进行传动。蛋品在螺旋杆上的运动 速度由电动机的速度改变来控制。 （四）排潮系统 排气管的位置在第一段和第二段温区上，这样可以保证水蒸气引入中部蒸发区， 这样可以进一步提高烤炉的效率，对上色有利。同时从后部引入的

6、水蒸气把中部蒸发 区表面的水膜吹散，有利于水分的蒸发和扩散，另外为了保证第一阶段获得迅速的蒸 发和良好的升温，可将中部大量水蒸气引入烤炉入口端。L/16L/16L/4L/4L图 1-2 排气管分布图（五）喷油装置 为了提高蛋品的光泽度，改善口味，在烤炉的后半段安装有喷油装置。 当蛋品运动到烤炉的最后一段中间位置时开始喷油，喷嘴共有六只，其中上方三只下 方三只，这样可以使上下同时喷油，喷嘴做成扁形的，使喷雾更加均匀。喷油的压力 一般为 0.81.0MPa.为降底低油的粘度使油从喷油机构中顺利通过，并易形成油雾， 同时使油温与蛋品温度相差不大，贮油槽中的预先加热到 50左右。 蛋品从烤炉左端进入右

7、端输出，贮油槽中的油经滤油器被齿轮泵打入上下箱体的 喷嘴。了防止油雾从入口处逸出，在进出口处设置有油雾回收管，抽气泵将回收的油 送入冷凝器，以便使之冷凝成液体，送回贮油槽重复使用。【5】喷油系统示意图如下图所示。485921上箱体 2下箱体 3齿轮泵 4贮油槽 5油雾冷凝器 6抽气泵 7螺旋杆 8喷油嘴 9电磁阀 图 1-3 喷油系统图二、烤蛋机监测控制系统（一）温度监测控制系统 PLC 的温度测量模块，烤炉中的三段炉温由热电偶电热传感器进行测量，检测到信 号后送到 PLC 的温度测量模块，再由 PLC 进行处理，然后由模拟量输出模块进行电压 输出，利用电压控制温度【6】。 温度监测控制系统原

8、理图：（测 温 元 件PLC 温度测量模块P L C模拟量输出模块升压变压器远红外加热元件二）颜色检测控制系统 在烤炉的第二段和第三段之间处安排有颜色测量装置，重点用于调节第三段的温 和螺旋杆的转速，鸡蛋的颜色由光电传感器测量，当鸡蛋的颜色发生变化时将信息反 馈到 PLC，由 PLC 重新调整烤炉内加热器的热量和螺旋杆的速度。 颜色检测控制系统原理图：146735光电传感器PLC 模拟量输入模块P L C模拟量输出模块电机加热元件（三）速度测量控制系统 在螺旋杆传动处安装有测速电机，用于检测螺旋杆的转速。等蛋品的颜色达不到 要求时，PLC 将降低螺旋杆的转速，以保证蛋品的成熟，当满足要求时尽可

9、能提高转速。速度测量控制系统原理图：（四）位置检测系统 蛋品运动到一定位置时由光电检测开关检测，将信号发送到 PLC，再由 PLC 输出 信号驱动油泵电机开始喷油。 位置检测系统原理图：三、PLC 控制系统规划（一）系统规划 1.系统描述。连续烤蛋机的主要传动机构为螺旋杆，蛋品在两根螺旋杆上运动， 在运动中自左向右经历第一、第二、第三共三个温区，其中第一温区为升温温区，此 段要求升温速度越快越好，第二温区为保温成熟温区，是蛋品主要的成熟阶段，第三 温区为上色温区，此段为蛋品颜色形成的重要阶段。 其中每个温区分别安排有一个电偶温度传感器，第二温区和第三温区之间安装有光 电传感器用于测量蛋品的颜色

10、，在第三温区中段安装有喷油装置。【7】连续烤蛋机的螺旋杆的转动由三相异步电动机通过减速器带动，螺旋杆的转速由测 速电机进行测量，三相异步电动机采用变频调速，其转速根据检测到的温度和鸡蛋的 颜色来调节。 其工艺流程图如下图所示：测速电机PLC 模拟量输入模块P L C模拟量输出模块变频器电 机光电检测开关PLC 数字量输入模块P L C数字量输出模块齿轮油泵电 机62.控制要求。整个烤炉由触摸屏进行操作与控制，系统启动通过屏上的 ON 按钮进 行，系统停止与紧急停止共用一个按钮，系统启动后通过指示灯显示当前状态，为了 实现自动控制，各项要求按需要输出，主要有以下几项： （1）检测参数：烤炉中的三

11、个温度检测点的检测值，螺旋杆的转速值，鸡蛋颜色 的反应值。 （2）温控输出：烤炉中三个远红外加热器的温度控制。 （3）控制输出：烤炉中螺旋杆电机的转速。 （4）提供手动/自动两种方式：手动时螺旋杆电机的启动停止，三段远红外加热器 的启动/停止，以及各监测控制装置的启动停止，通过手动按钮实现控制，自动方式由 PLC 系统控制实现。 （二）控制要求表表 3-1 温度控制要求表控制对象远红外加热器规格半导体远红外加热器控制方式手动控制/自动控制输入点数3 点输出点数3 点工作条件1 工作停止 2 紧急停止时未动作表 3-2 螺旋杆电机控制要求表控制对象交流异步电机规格交流异步电机控制方式手动/自动输

12、入点数1 点输出点数1 点工作条件1 工作停止 2 紧急停止时未动作（三）确定硬件配置与选择 PLC入 口第一温区第二温区第三温区温度 测控温度转速 测控出 口颜色测量喷 油温度 测控71.操作面板的选用 操作面板采用两种方式，一种是硬面板，主要是手动时进行操作，由按钮和指示 灯组成。另一种是软面板，选用触摸屏，触摸屏不但可以显示多种文字信息，而且可 以显示流程示意图，图形显示直观，它不但有独立的 CPU 与存储器几乎与任何型号的 PLC 相连接【8】。表 3-3 按钮要求表序号名称要求数量作用备注按下第一温区加热器启动 1按钮 SB10断开1第一温区加热器停止按下第二温区加热器启动 2按钮

13、SB20断开1第二温区加热器停止按下第三温区加热器启动 3按钮 SB30按下1第三温区加热器停止4按钮 SB40绿色1螺旋杆电机启动5按钮 SB41红色1螺旋杆电机停止按下所有检测装置启动 6按钮 SB50断开1所有检测装置停止7按钮 SB60绿色1喷油泵启动8按钮 SB61红色1喷油泵停止9按钮 SB70红色1紧急停止PLC 输入表 3-4 指示灯要求表序号名称要求数量作用备注亮第一温区启动 1指示灯 E10灭1第一温区停止亮第二温区启动 2指示灯 E20灭1第二温区停止亮第三温区启动 3指示灯 E30灭1第三温区停止4指示灯 E40绿色1螺旋杆电机启动5指示灯 E41红色1螺旋杆电机停止6

14、指示灯 E50绿色1油泵电机启动7指示灯 E51红色1油泵电机停止亮颜色检测运行 8指示灯 E60灭1颜色检测停止亮速度检测运行9指示灯 E70灭1速度检测停止亮位置检测运行 10指示灯 E80灭1位置检测停止PLC 输出2.输入/输出统计 PLC 输入点数统计：9 点。PLC 输出点数统计：10 点 3.PLC 选择8组成模块如下： （1）CPU 模块： S7-300 的 CPU312，型号：6ES7312-1AD10-0AB0； (2) 输入模块：4 点 DC24V 温度输入模块, 型号：6ES7331-7PD22-0XA0；4 点 DC24V 模拟量输入/1 点输出模块，型号：6ES73

15、35-OHKD22-0XA0； (3)输出模块：4 点 DC24V 模拟量输出模块，型号：6ES7332-OH1322-0XA0；8 点 DC24V 开关量输出模块，型号：6ES7332-1BF01-0XA0； (4)输入/输出混合模块：16 点输入/8 点 DC24V 输入/输出混合模块，型号：6ES7- 1BLOO-OAAO ； (5)电源模块：DC24V 电源模块。四、PLC 控制系统硬件设计(一）硬件设计规划 连续烤蛋机硬件系统包括 CPU 模块，模拟量输入/输出模块，开关量输入/输出模 块, 温度输入模块电源模块，触摸屏，控制系统的主要电气执行元件有：管式半导体 远红外加热元件三个，

16、交流异步电动机一个，齿轮泵一个。 硬件结构图为：PLC液 晶 触 摸 屏电源温度测量模块颜色速度模拟量测量模 块开关量输入模块模拟量输出模块开关量输出模块（二）系统主回路 连续烤蛋机系统主回路包括交流异步电动机，齿轮泵，PLC 电源,PLC 输入/输出模 块电源等。 系统总电源安装有独立的电源开关，用于分断整个系统电源与电网的连接。 交流异步电动机，齿轮泵采用自动断路器进行短路和过载保护，电机的启动与停 止通过接触器进行控制。 PLC 的电源用另一个开关稳压电源供电供电，电压也为 DC24V。 系统主回路图如图 4-1 所示。 （三）控制回路 PLC 的输入模块与输出模块采用一个开关稳压电源集中供电,供电电压为 DC24V， 控制回路为螺旋杆电机和油泵电机的 DC24V 控制阀输出，采用独立的接触器进行分断。控制回路图如图 4-2 所示。9（四）开关量输入/输出回路 按照系统的要求与模块的 I/O 接口情况，对各模块的 I/O 进行功能分组与分配。 开关量图输入/输出回路。如图 4-3