PLC在自動咖啡機中的應用

何奕飛

【摘要】本次自動咖啡機設計主要是以西門子PLC為主體，利用PLC程序實現對咖啡豆的磨粉、沖制和調制等主要步驟的控制要求，并且加入牛奶伴侶和糖的搭配。通過溫度、液位及位置檢測等一系列傳感器和電磁閥的應用，實現對咖啡粉、水及其各種配料的通斷和加入量的控制，從而完成咖啡的自動沖制和機器的自動清洗。此次課題設計將對其硬件和軟件系統的組成及其傳感器的選用進行詳細的介紹，從而完成控制程序的編寫。

【關鍵詞】自動咖啡機? 西門子? PLC? 傳感器

一、咖啡機的發展歷史和趨勢

咖啡是世界上最流行的飲品之一，它給人們帶來愉悅和興奮。隨著我國的改革與開放，目前世界上最為流行的意大利特濃咖啡、卡布其諾以及拿鐵牛奶咖啡等也擺到了國人的餐桌上，而且被越來越多的人們所喜愛。

咖啡食品機大致可分為三類：蒸汽壓力式、滴液式和蒸餾滲濾式。要制作的咖啡品種也很多，如現磨咖啡、濃縮咖啡、泡沫牛奶咖啡和美國式淡咖啡等。近年來，歐洲的全自動食品咖啡機市場發展很快，平均以20%—25%的速度增長。

2002年蒸汽壓力式咖啡食品機的銷量首次超過傳統的滴液式咖啡機。僅德國的蒸汽壓力式咖啡機年需求量就是460萬臺，排在所有家用食品機械產品的首位。

當今社會，社會和消費者對咖啡機的要求越來越苛刻。我們要清楚意識到這一點，本著人本主義的思想去研發和設計處處體現了人性化，處處為使用者考慮;為了滿足社會和消費者越來越苛刻的要求各大廠商使出渾身解數投入巨資進行外觀和使用體驗的研究，要給消費者最完美的使用體驗。

二、自動咖啡機的設計

自動咖啡機工作流程（見圖2-2）

三、自動咖啡機的設計原理

自動咖啡機，又稱為水量自動型咖啡機，內部裝有電子控制系統。用來控制每杯的水量。這一復雜的系統在制作一杯咖啡時能決定何時中斷水流。

并且由于現磨咖啡的制作過程又比較復雜，而市場上的咖啡機只能沖制一些單一的簡單的咖啡，無法滿足人們對咖啡多樣化，高品質的要求。

此次設計是用西門子PLC程序來滿足自動咖啡機的各種功能，用各種電磁閥來控制水、咖啡以及各種配料加入量的多少。這樣不但可以將現磨咖啡豆的過程自動化，還可以根據人們不同的喜好沖制各種口味不同的高品質咖啡。

設計要求如下：

1.按下電源按鈕，接通電源開始加熱水。

2.自動加水后開始加熱，當溫度到達設定值時燈亮（紅）。

3.按下相應鍵選擇放糖或者牛奶伴侶（放糖量和牛奶的量由電磁閥Q1.5、Q1.6、Q1.7和Q2.0控制，放出來的量以5秒為一份量），然后再直接放出咖啡與其混合，制作出不同口味的咖啡。

4.按下“咖啡”鍵則直接放出咖啡粉（3秒為一份量），并可以通過“+”和“—”鍵控制咖啡的量，沖制出濃淡不易的口味。

5.按下“清洗”鍵，咖啡機能進行內部的自動清潔，免去拆裝的麻煩。

6.智能提示：自動提示缺水、加熱狀態，通過傳感器檢測和LED燈顯示。

7.停止功能：如遇突發狀況，可按下停止按鈕，隨時停止任一工序。

四、結束語：本次PLC控制自動咖啡機設計，篇幅有限主要從硬件方面分析設計，通過設計了解自動咖啡機的工作原理。

參考文獻：

[1]廖冬初 聶漢平《電力電子技術》武漢 華中科技大學出版社 2007

[2]潘堅《全自動咖啡機的研究 》家電科技， 2005

[3]高欽和《可編程控制器應用技術與設計原理》北京人民郵電出版社2005