基于PLC的多种配料搅拌控制系统设计

基于PLC的多种配料搅拌控制系统设计

摘要：近年来，人们对于食品的追求是越来越高，人们追求美食，但也追求的安全。火锅作为火遍大江南北的一种美食，谈起来就让人垂涎欲滴，往往会看到街头人们或是三五成群围坐一旁吃的不亦乐乎。人们对于火锅的需求也带来了一些问题，比如火锅底料的制作工序繁琐，耗时耗力。传统的火锅底料制作过程人们往往都是人工炒制，将各种配料各种调味料按顺序或者按时间人员锅中炒制，整个过程时间长，并且工作量大，消耗的人力很多，制作过程比较严格。因此为了满足于人们对于火锅底料的极大需求，商家往往会花费大量时间精力一直制作火锅料，长时间将会影响到人们的生活。对于上述情况的改善，我决定用PLC控制的搅拌系统来完成火锅底料的制作，PLC（可编程控制器）是以微处理器为基础的通用工业控制装置，它运用了目前先进的计算机技术、系统控制技术和通信技术等。因此PLC具有很多优点，比如功能强大，使用方便，能灵活控制，并且容易扩展。所以采用PLC的控制系统来构建整个制作过程的绞拌炒制控制。借助可编程控制器它强大的编程功能，使得在生产工业过程中效率大大提高，并且确保生产过程的安全性，减少设备故障率，体现了以人为本的原则，使生产日趋规范化、科学化。现在的工业发展是不停变化的，随之时间的推移，传统的手制作工业方法将会逐渐淘汰，自动化的控制才是发展趋势。因此我的设计便是利用PLC这一现代工业的工具来控制物料搅拌，取代传统人力操作，达到一个自动的制作过程，使之更加能适应多变的现代生活。

关键词：搅拌 ；可编程控制器 ；自动控制

Design of various batch mixing system based on PLC

Abstract: In recent years, people's pursuit of food is getting higher and higher, people pursue food, but also pursue safety. As a kind of food that is popular in the north and south of the Yangtze River, hot pot is very mouth-watering. It is often seen that people on the street are sitting around in groups of three or five. People also have some problems with the demand for hot pot. For example, the production process of hot pot bottom material is cumbersome and time consuming.In the traditional hot pot bottom material production process, people often use artificial frying, and various seasonings of various ingredients are fired in order or in time pots. The whole process takes a long time, and the workload is large, and the manpower consumed is large. and the production process is strict. Therefore, in order to satisfy people's great demand for hot pot bottom materials, merchants often spend a lot of time and energy to make hot pot materials, which will affect people's lives for a long time.For the improvement of the above situation, I decided to use the PLC-controlled mixing system to complete the production of hot pot bottom material. PLC (programmable controller) is a microprocessor-based general industrial control device, which integrates pilot computer technology and automatic. Control technology and communication technology have the advantages of powerful function, convenient use, high reliability, universal flexibility and easy expansion. Therefore, the PLC control system is used to construct the twisting and frying control of the entire production process. With the powerful programming function of the programmable controller PLC, the production efficiency, safety and failure rate are improved, and the principle of people-oriented is embodied, which makes the production increasingly standardized and scientific.The current industrial development is constantly changing. With the passage of time, the traditional hand-made industrial methods will be phased out, and automation control is the development trend. Therefore, my design is to use PLC, a modern industrial tool to control material agitation, to replace the traditional manpower operation, to achieve an automatic production process, making it more adaptable to the changing modern life.

    Keywords: agitation 、programmable controller 、efficiency 、industrial

目录

第一章 绪论 1

1.1论文选题背景 1

1.2 搅拌器发展与国内外研究现状 2

1.3 搅拌系统的技术特点和其内容 3

第二章   搅拌系统的总体设计 4

2.1 系统的整体构思 4

2.2系统的设计方案和目标 7

2.3 系统的控制要求 8

第三章 搅拌系统的硬件 9

3.1搅拌器的选择 9

3.1.1搅拌器容量确定 9

3.1.2搅拌器桨叶的类型以及参数确定 10

3.1.3搅拌器功率计算 11

3.2 PLC的选择 12

3.2.1  PLC的简介 12

3.2.2  PLC的常见类型 12

3.2.3 确定PLC的型号 13

3.3模拟量扩展模块选择 13

3.4电动机机的选择 14

3.5传感器的选择 15

3.5.1 称重传感器 15

3.5.2 液位传感器 17

3.5.3 温度传感器 18

3.6 系统电气原理图设计 19

3.6.1主电路设计 19

3.6.2控制电路设计 20

3.7 I/O表 21

第四章  系统的软件设计 22

4.1系统流程图 22

4.2初识编程软件 23

4.3主程序的编写 23

4.4 子程序的编写 25

4.5 程序的编译与下载 25

第五章  程序监控中心设计 26

5.1 搅拌系统监控中心设计思路 26

5.2 监控中心设计 26

5.2.1 监控软件的使用 26

5.2.2 设备配置与变量定义 27

5.2.3 动画界面设计 28

5.2.4.动画连接 29

5.3 组态仿真 29

5.4 结论 32

第六章 总结与展望 33

致谢 35

参考文献 36

第一章 绪论

1.1论文选题背景

在科学技术发展迅猛的时代，人们对于生活的追求越来越高，食物，是人们的根本，是维持着人类生活最重要的东西。随之人们生活水平的提高，人们对于食物的追求水平越来越高，从以前只为了填饱肚子的水平到现在追求的是精神与身心上的享受，于是越来越多的人区追求美食。

中华文化源远流长，经历上下五千年的文化发展，饮食也经历了几千年的发展已经演变成了一种文化。几千年来，人们经过不断的总结已形成了中华美食的八大菜系，即鲁、川、粤、闽、苏、浙、湘、皖流派。在这些菜系中川菜是其中十分出名的，川菜取材广泛，调味多变，菜式多样，口味清鲜醇浓并重，以善用麻辣调味著称，并以其别具一格的烹调方法和浓郁的地方风味，融会了东南西北各方的特点，博采众家之长，善于吸收，善于创新，享誉中外。而我们熟知的火锅便是其中的一项特色。

火锅通常是指一种烹饪手法，其中锅作为用具热源用于烹饪锅，水或汤煮沸用于烹饪食物，并且烹饪方法中使用的锅也可以是它的特点是在烹饪时吃，或者锅本身具有保温效果， 当食物仍然很热时，汤就是其中之一。 世界各地都有类似的菜肴，但它们在东亚特别受欢迎。 火锅现在很热，辛辣和咸，油腻但不油腻，出汗，光滑，去污，除湿，它适合山川和河流的气候， 现在发展成涮涮锅，辛辣和清淡，每个需要，适合所有年龄段，适合冬季。 因此越来越多的人吃火锅，似乎吃火锅已经成为了一种流行的趋势。

随着人们对于火锅的需求越来越大，逐渐地火锅这一行业渐渐发展起来了。如今火锅中最重要也是最精华的部分---火锅底料已经慢慢的演变为了工业化的制造来从而取缔原来传统的手工制造。然而现阶段的工业化制造中仍存在许多问题，制作时配料搅拌不充分，温度把控不到位，制作过程仍然需要人力手工加料以及控制搅拌时间等问题。并且在制作过程中或许还有卫生问题存在。所以找到一种方便快捷并且高效率的制作火锅底料的方法是十分重要的。

1.2 搅拌器发展与国内外研究现状

搅拌器的历史由来已久，可追溯到上世纪20年代，最早期是应用的是建筑工业方面。混泥土搅拌机可以说是较早出现的搅拌设备，后来经过不断发展已经广泛应用于石油化工、医疗、农业与生化、食品等工业，并且随着工业的不断发展，搅拌操作的运用已经越来越频繁，地位也越来越重要。随着科学技术的进步与发展，搅拌器的种类也在逐渐增多，其中逆向转动式搅拌器和非卧式搅拌器最具有代表性。

最早应用于工业生产中的搅拌器是混泥土搅拌器，20世纪初期，英国人发明了混泥土这一在建设方面被大量运用的东西，到后来他们又发明了对于混泥土搅拌的设备——搅拌机，这可以说是搅拌器发展的初期了。后来随着工业革命以及世界范围内对这一设备的逐渐深入研究，英国、德国与美国等国家走在了世界研究领域前列的位置，特别是在70年代的德国发明的单双轴式搅拌器，它综合了前面的设备特点，具有结构紧凑，消耗功率小，耐磨性高，搅拌叶片的线速度较小等特点，使得全球的厂商纷纷定制，而我国也引进了该设备样机。从20世纪初期的蒸汽自落式搅拌器到后来20世纪50年代的强制式再到后来的70年代的卧轴式再到后来逐渐研发的各种综合类的声波式，加热式，超临界的转速控制式等。整个过程不断向先进，多样化发展。

20 世纪 90 年代末期，随着我国工业的不断发展，国内每年对于搅拌器的需求量呈现一种不断上升的趋势。但由于我国搅拌行业处于发展前期，核心技术、价值品牌等因素的相对落后，这就导致几乎我国的大型搅拌设备的一些关键性的技术几乎没有，全靠国外进口，因此由于我国搅拌行业缺少核心技术，致使我国的搅拌设备发展处于一个相对较低的水平。好的方面是近些年来，随着我国综合实力的提升与相关产业技术的不断进步与发展，我国的搅拌设备的发展也在不断朝着先进智能多功能方面发展。其一便是国内的许多搅拌设备设计生产公司陆续的研发出多种类型的多功能的新型搅拌器，并且，在满足如今大规模经济化以及设备产品的多样化标准的前提之下，搅拌设备的发展正在逐渐迈向高新精的方向。

1.3 搅拌系统的技术特点和其内容

针对于火锅底料在制作过程中可能会产生的种种问题，说实话解决的办法有几种，其一：采用单片机的方法，将整个制作过程利用单片机控制

    其二：利用PLC控制的方法，将整个过程利用计算机控制，方便监控，调试。

    其三：采用继电器的控制方式

但综上几种方法，其中采用单片机控制的话，由于单片机是属于集成电路类，它的性能受到很多方面的因素，比如制造工艺，布局的结构，元器件的质量，抗干扰的能力差等问题。所以尽管它成本较低廉，比较经济实惠，但在本次论文中不采用单片机控制。

而用继电器控制则相对于单片机好很多，但在整个过程中所用到的继电器数量多，并且继电器的接线较为繁琐，接线不对，就会导致整个控制不能实现，甚至发生故障，除此之外利用继电器控制要改变其逻辑或者增加某些功能极其不易。所以也不采用继电器控制。

综合前面简介，我决定采用PLC来控制整个生产过程，它具有灵活，方便简单可靠，且便于修改等特点。并且在传统火锅底料传统的制作过程中，制作过程费时费力，且无法避免一些问题，类似于温度把控，时间把控，放料量的多少，搅拌的时间等。除此之外整个手工制作过程并且需要由专业制作人员到场一步步把关制作阶段，什么时候放料，该放什么，放的量的多少。并且放完之后的炒制搅拌也是一技术活，不仅需要人力不停搅拌和添加东西，还需要控制温锅度。这样才能使得整个搅拌更均匀制作成品也更好。而在这一过程是需要经验丰富的老手来做的，否则出错的机会大大提高，严重的会毁掉这次制作，导致成本增加。因此利用plc系统来控制整个制作过程，使整个制作过程自动化，工业化，在制作过程中严格根据预先设定的温度或者时间设一步步按顺序完成制作步骤，做到方便快捷，干净卫生，并节省去大量人工费和制作失败所带来的损失，减少商家的制作成本，大大提高店家的利润。

参考文献

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［2］ 俞云强《传感器与检测技术》 高等教育出版社，2013年

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［6］ 殷洪义.可编程序控制器选择设计与维护[M]. 北京：机械工业出版社，

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［7］ 李丹.电气控制原理及应用[M]. 哈尔滨工程大学，2005 24 

［8］ 王兆义.可编程序控制器教程[M]. 机械工业出版社，2004 汤自春.PLC原理及应用技术[M]. 高等教育出版社，2006.6