海帶烘干輸送裝置設(shè)計開發(fā)與PLC控制實現(xiàn)

姜鑫（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院，陜西西安710300）

海帶烘干輸送裝置設(shè)計開發(fā)與PLC控制實現(xiàn)

姜鑫
（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院，陜西西安710300）

結(jié)合現(xiàn)階段海帶食品烘干裝置能耗高、占地面積大、自動化程度低、溫度控制不均勻的現(xiàn)狀，提出了一種全自動海帶烘干輸送裝置的設(shè)計思路，結(jié)合PLC（可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller）控制技術(shù)可以高效、高品質(zhì)的完成鮮海帶的烘干、冷卻和輸送過程，具有一定的創(chuàng)新性。

海帶；烘干；食品；輸送裝置；PLC

干海帶和熟干海帶產(chǎn)品以其保質(zhì)期長、便于運輸和營養(yǎng)價值高等優(yōu)點受到廣大消費者的歡迎，但是鮮海帶由于含水量大、單體面積大，所以在烘干過程中所占空間較大，現(xiàn)階段的海帶烘干設(shè)備主要以吊掛式烘干為主，即通過吊鉤將掛住的海帶送人烘干爐中進行干燥處理，能耗較大。淡干海帶和鹽干海帶，混雜泥沙雜質(zhì)較多、衛(wèi)生狀況較差、不能長期存儲和長途運輸，食用時也需要進行多次清洗，隨著生活水平的提高，需要進一步提升產(chǎn)品的烘干質(zhì)量，本文結(jié)合現(xiàn)階段市場主流產(chǎn)品設(shè)計一種鏈式海帶烘干與輸送裝置，以期進一步提升產(chǎn)業(yè)自動化程度，制作出高品質(zhì)的干海帶產(chǎn)品［1］。

1　機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1主機結(jié)構(gòu)設(shè)計

海帶烘干機結(jié)構(gòu)原理圖見圖1。

從圖中可以看出該設(shè)備由入料口、排濕風(fēng)機、傳動輸送裝置、冷卻裝置和出料口等部分組成，其工作過程為：

1）啟動電源，設(shè)備開始運轉(zhuǎn)約10 min左右進行預(yù)熱；

2）然后通過人工將鮮海帶放置在設(shè)備的入料區(qū)，傳動鏈板帶動鮮海帶進入加熱排濕區(qū)域，加熱后產(chǎn)生的濕氣通過頂部的排濕口排出，產(chǎn)生的水滴經(jīng)鏈板中間縫隙漏出，具體結(jié)構(gòu)見圖2；

圖2　 鏈板輸送裝置結(jié)構(gòu)總成Fig.2　Structure assembly of chain plate conveying device

3）海帶被送出加熱排濕區(qū)域后進入冷卻區(qū)域，由于高溫容易產(chǎn)生霉變、存放周期短，所以加熱后需要進行冷卻處理；

4）經(jīng)過烘干和冷卻處理的海帶產(chǎn)品送至出料口，下入料斗中，整個加工過程完成。

工作過程采用PLC集成控制、組態(tài)監(jiān)控界面，操作簡單方便，不僅可以有效的提高設(shè)備的自動化程度和勞動生產(chǎn)率，還能夠有效的提高食品的品質(zhì)、便于長期存儲和遠距離運輸［2］。

1.2鏈板輸送線結(jié)構(gòu)設(shè)計

鏈板設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由機架、伸縮桿、桁架、腳環(huán)支架、鏈輪、鏈條、減速器、帶輪、平行V帶和主電機等結(jié)構(gòu)組成，鏈板采用食品級304不銹鋼表面鍍膜，防止干燥過程中海帶與鏈板表面產(chǎn)生粘黏現(xiàn)象［3］。

保證兩個鏈板之間留出1 mm的間隙，如果間隙過大則加熱不均勻；如果間隙過小，底側(cè)加熱電阻產(chǎn)生的熱量無法散出，并且加熱時產(chǎn)生的水滴不容易排出。圖中腳環(huán)支架6用來調(diào)整整個鏈板輸送線的傾斜角度，輸送線角度約在8°～15°為宜。

1.3傳動鏈輪結(jié)構(gòu)

鏈輪與傳動鏈板結(jié)構(gòu)見圖3。

傳動鏈輪結(jié)構(gòu)，即圖2中8的結(jié)構(gòu)放大，圖2中的電機12啟動后，主動鏈輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)鏈條帶動圖3中的鏈輪3轉(zhuǎn)動，同軸安裝的牽引鏈輪4也開始轉(zhuǎn)動，此時整個鏈板輸送線開始運行。輸送線鏈板支撐鏈2條采用節(jié)距100 mm牽引鏈條，采用過渡節(jié)安裝方式，牽引鏈輪采用45#鋼經(jīng)表面強化加鍍層，防止生銹［4］。

圖3　 鏈輪與傳動鏈板結(jié)構(gòu)Fig.3　Sprocket and drive chain plate structure

2　控制過程分析

2.1主電路設(shè)計

主電路設(shè)計如圖4所示。

電機M1為鏈板主電機（即圖2中12），M2～M11 共10臺電機為加熱電機，M12、M13共2臺電機為冷卻電機。控制電源經(jīng)二級變壓，分別為110V和24V，110V電源用于電氣控制回路，24V電源經(jīng)直流轉(zhuǎn)換器用于PLC供電［5］。

主電路所有電機均有“星形—三角形”接法，設(shè)備啟動時先按星形方式降壓啟動，然后轉(zhuǎn)成三角形全壓運行。如啟動時全部為三角形全壓啟動，則瞬時沖擊電流過大，不僅容易傷害到設(shè)備，造成損壞，還可能沖擊到變電設(shè)備產(chǎn)生事故。

2.2PLC控制回路

本文擬采用西門子公司S7-200 CPU224機型作為控制中樞，觸摸屏組態(tài)監(jiān)控，操作方便、視效直觀，輸出方式為DC/DC/DC晶體管輸出，單機擁有14個輸入點和10個輸出點，共計24個I/O觸點，無法滿足設(shè)備控制要求，需進一步擴展，擴展模塊選擇EM 221CN。

為更好的節(jié)約資源，所以在設(shè)計時重點考慮10臺加熱電機的啟動方式，如果檢測來料后10臺電機全部啟動，會造成資源浪費，特別是有些海帶在放置時中間空隙較大。所以在每臺加熱電機的一側(cè)加裝光電開關(guān)，由于海帶顏色呈深褐色或墨綠色，反光較少，返回光電開關(guān)光線較弱，此時光電開關(guān)接通，相應(yīng)電機啟動；反之，當傳送帶上無海帶時，返回光電開關(guān)光線較強，光電開關(guān)斷開，相應(yīng)電機停止運行。具體外部接線圖如圖5所示。

圖4　海帶烘干裝置主電路Fig.4　Main circuit of kelp drying device

圖5　PLC外部接線圖Fig.5　PLC external wiring diagram

3　結(jié)論

本文結(jié)合海帶食品烘干裝置的現(xiàn)狀提出了一種新的設(shè)計思路，并結(jié)合PLC控制技術(shù)自動、高效的完成海帶食品的烘干過程，具有一定的創(chuàng)新性和實用性。后期筆者將進行實驗?zāi)M裝置開發(fā)，來進一步驗證設(shè)備運行的可靠性。

［1］張永清.海帶浸提物低鹽方便面醬包的研制［J］.食品研究與開發(fā)，2014，35（21）：59-62

［2］修學(xué)強，姜鑫.一種食品自動傳送分揀機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與控制實現(xiàn)［J］.食品工業(yè)，2014，35（9）：203-205

［3］吳澤球，陶中南.茶葉烘干機械的技術(shù)現(xiàn)狀及研究進展［J］.食品與機械，2014，30（1）：263-266

［4］姜鑫.基于S7-200PLC全自動攪拌和面機的設(shè)計與控制［J］.包裝與食品機械，2015，33（4）：48-49，58

［5］陳立定，謝青延，梁聯(lián)冠.瓶裝自動貼標機的研制［J］.食品工業(yè)科技，2009，30（12）：303-304，307

Kelp Drying Conveying Equipment Design and Development with PLC Control

JIANG Xin
（College of Mechanics and Electrical Engineering，Shaanxi Institute of Technology，Xi'an 710300，Shaanxi，China）

The present situation of high energy consumption，large area，low automation and temperature con－trol of kelp food drying device are presented.The design method of the whole automatic kelp drying and conveying device is put forward.Combined with PLC control technology，it can be efficient and high quality.

kelp；drying；food；conveyingdevice；PLC

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.15.051

陜西省教育科學(xué)十二五規(guī)劃課題（SGH12594）

姜鑫（1984—），男（漢），講師，碩士，主要從事輕工產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)、機電方向的教學(xué)與研究工作。

2015-08-25