基于PLC控制系统的水果装盒系统设计研究 谢承摘要：随着人们生活质量的不断提高，养生理念的提出，水果行业迅速发展，水果商店已有原来的“路边摊”形式转型为现代流行的中高端水果超市进而对水果的包装提出了更高的要求很多水果由原来的散称形式转变为精美盒装售卖但水果种植面积的不断提升和采摘能力的不断加强，人工水果装盒被自动化设备取代已成必然为此，本文对水果自动装盒系统进行了设计，以三菱FX3U型PLC为控制中心，控制机械手实现水果装盒全自动化，旨在降低水果装盒人力成本和提高生产效率关键词：三菱PLC、水果自动装盒系统、机械手0 引言现代水果种植已经由传统的农民小规模转变为集中大规模形式再加之农业生产自动化能力的提高，种植、喷药、采摘机械手等自动化设备的运用，对水果装盒效率就提出了更高的要求本文研究的水果装盒系统可针对多种水果进行装盒，而不同水果形状和软硬程度不同，这就要求其柔性化程度更高而装盒作业为低难度重复性作业，本身人力成本不高故要求本系统的设计成本在可接受范围内为保证水果装盒系统准确完成装盒任务，通过三菱FX3U型PLC控制器对其进行控制，选择3台步进电机作为机械手执行单元，提高其操作准确性及定位精度。
1 水果装盒机械手的硬件设计1.1 水果装盒系统总体设计该水果装盒系统以三菱FX3UPLC为控制核心，由三台步科三相步进电机组成驱动系统，以传感器、电磁阀、气源、吸盘组成检测及执行机构，以水果定位系统为辅助机构整个系统完成对不同水果的自动装盒1.2 水果装盒系统各模块设计（1）控制模块的设计分析水果装盒系统需求得出其一共需要13个输入端子和9个输出端子，主要输入输出见图1因此选择PLC型号为三菱PLC FX3U-32M型以下建立PLC控制系统I/O分配表如下：X000：水果类型选择按钮，按一次水果定位模具向左移动一格X001：水果类型选择按钮，按一次水果定位模具向右移动一格X002：水果定位到位传感器，主要作用是检测水果定位模具中是否有水果X003：系统启动按钮X004：系统停止按钮X005：系统急停按钮X006：系统复位按钮X007：机械手步进电机1正转限位X010：机械手步进电机1反转限位X011：机械手步进电机2正转限位X012：机械手步进电机2反转限位X013：机械手步进电机3正转限位X014：机械手步进电机3反转限位Y000：控制机械手步进电机1脉冲（位置）Y004：控制机械手步进电机1方向。
Y001：控制机械手步进电机2脉冲（位置）Y005：控制机械手步进电机2方向Y002：控制机械手步进电机3脉冲（位置）Y006：控制机械手步进电机3方向Y007：控制末端抓手吸盘吸气Y011：水果定位电机左转一格Y012：水果定位电机右转一格2）水果定位辅助模块设计不同水果通过传送带和滑轨传送至装盒机械手抓取的目标位置，但由于水果传送的随机性和水果种类的不同性，导致水果不能以相同姿态放置在目标位置，基于该种情况，设计出水果定位辅助模块该模块由不同水果的模具组成，每种模具可固定一种相应水果姿态同时系统可通过PLC左右控制三相异步电机移动不同水果的模具，达到以同一姿态可装盒多种类型水果的目的3）驱动模块设计本模块核心为由三台步进电机组成的三轴机械手，用以抓取已经在水果定位模具上定位好的水果步进电机1控制机械手的旋转，步进电机2控制机械手的左右移动，步进电机3控制机械手的上下移动通过PLC对三台步进电机逻辑控制，完成将水果从模具目标位置移动至水果盒位置的工作工程4）末端抓手执行模块设计由于末端抓手抓取的水果种类不同，大小不同，硬度也不同所以设计出一种适合多种水果的末端抓手装置尤为重要，本系统采用软吸盘+气源的设计方法，用软吸盘初固定水果，用气源吸气对水果二次固定，达到抓取不同水果的目的，同时可以避免由于力度过大损伤水果表面的问题。
2 水果装盒系统的软件设计2.1 软件设计思想水果裝盒系统有两种工作模式，即手动控制和自动控制手动控制模式直接控制机械手各个电机的点动，用以手动将机械手移动至目标水果部位同时可手动开启和关闭气阀，用以抓取和放下水果自动控制模式用于平时的正常装盒生产，按照水果从传送带到达模具目标位置，启动装盒机械手将执行末端移动到目标位置，开启气阀抓取水果并移动至水果盒位置循环这一过程直至水果装满整合为一工作周期2.2 软件系统设计如图2程序流程图所示，采用三菱GX-WORK2编程软件根据流程图设计程序T型图，从而实现PLC控制整个水果装盒系统3 结论以三菱FX3U PLC为核心的水果自动装盒系统，在农业生产中应用广泛，不仅可以降低人力成本，而且实现了对多品种水果的自动装盒，并且能够保证装盒质量和提高装盒效率参考文献：[1]廖常初.PLC 编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2002.[2]周巍，牛志刚，李元宗.基于PLC的防冻液喷洒控制系统设计[J].煤矿机械，2009，30（1）：111-114.[3]于治福，李旭鸣，商德勇，等.基于PLC的煤矿主排水泵自动控制系统设计[J].煤矿机械，2010，31（1）：24-26. -全文完-。