基于PLC的蔬菜捆扎機自動控制系統的設計

張欽 馮金冰 殷紅梅

摘要：設計了一種以FX3U-48MT PLC為控制核心的蔬菜捆扎裝置，介紹了捆扎機總體方案設計、硬件PLC電路設計等。闡述了捆扎機的手動、自動等控制方式，給出了PLC控制電路、硬件連接電路、觸摸屏界面顯示電路設計。該捆扎機主要解決了現有人工蔬菜捆扎方式易疲勞、效率低下、包裝不統一的問題。另外，觸摸屏對工作有實時監控的效果，人機界面良好。樣機實驗結果表明，捆扎機運行效果良好。

關鍵詞：PLC;捆扎;控制系統;觸摸屏

0 ? ?引言

我國是農業大國，但農業生產自動化、智能化程度不高，與西方發達國家有一定差距。為全面建成小康社會，在全面脫貧攻堅的大背景下，伴隨著我國人口的老齡化趨勢，大力發展農業現代化技術具有很強的現實意義。

大規模種植是農民發家致富的普遍手段。蔬菜作為一種經濟作物，是農民創收的有效途徑。大規模蔬菜種植，蔬菜的捆扎和包裝是進行運輸和銷售的重要環節。自動捆扎蔬菜可以有效提高蔬菜捆扎的效率和質量，降低勞動力成本。

本文首先分析了蔬菜捆扎的動作組成，然后以PLC作為核心控制部件，設計了一套蔬菜捆扎控制系統，并在實踐中加以應用。

1 ? ?系統組成

蔬菜全自動捆扎設備是自動包裝機械的一種，其結構主要由上料機構、傳輸機構、成形與捆扎機構三大部分組成，能夠實現從散裝蔬菜到成形捆扎整個流程，捆扎速度快。其傳輸機構的組成如圖1所示，成形系統的組成如圖2所示。

電氣控制系統采用220 V交流電源和空氣壓縮泵提供壓縮空氣作為系統能源。操作人員通過觸摸屏操作，蔬菜經過上料機構、傳輸機構、成形與捆扎機構實現自動捆扎。各種機構的動作通過PLC來控制。

2 ? ?PLC控制系統設計

2.1 ? ?動作流程

根據客戶要求，本系統可完成自動動作和單步手動動作。具體動作流程如下：

手動方式下：（1）儲物槽開閉;（2）輸送槽移動;（3）成形孔的開啟、閉合;（4）包裝切斷與停止。

自動方式下：蔬菜放入儲物槽，儲物槽通過氣壓閥控制開閉，送入輸送槽，輸送槽承裝蔬菜通過電機帶動滾珠絲杠送到成形孔，在延時一定時間后捆扎，完成包裝過程。

2.2 ? ?系統組成

本系統采用三菱FX3U-48MT系列PLC及威綸通MT8071iP觸摸屏，根據設備的動作要求，確定PLC的輸入、輸出信號如表1所示，PLC硬件接線圖如圖3所示。

2.3 ? ?威綸通觸摸屏畫面設計

本系統采用通用性和性價比較高的威綸通觸摸屏，按鍵和顯示主要通過觸摸屏來實現，增強了可操作性和可視性。部分設計畫面如圖4所示。

2.4 ? ?PLC程序的設計思路

PLC程序設計思路如圖5所示。

3 ? ?結語

本文所設計的自動捆扎機能很好地執行捆扎任務，并且效率較高，在農業生產中有很好的示范性。

[參考文獻]

[1] 于大國，楊福合，馬清艷，等.利用PLC靈活控制液壓設備的運動[J].液壓與氣動，2011（3）：60-62.

[2] 徐欽，陳永利.基于PLC的液壓傳動組合機床電氣控制系統設計[J].制造業自動化，2012，34（12）：64-66.

[3] 姚玲峰，曹選平，羅綱.基于PLC的多功能液壓源控制系統設計[J].機床與液壓，2011，39（12）：107-109.

[4] 金成毅，熊瑞平.一種基于PLC控制的石材切割機的液壓系統[J].液壓與氣動，2012（4）：48-51.

[5] 楊志永，李輝.基于PLC與伺服液壓的裝胎機控制系統設計[J].機床與液壓，2012，40（2）：53-55.

[6] 李悅，周利坤，馮建偉，等.基于PLC與電液伺服的油罐清洗機器人控制系統設計[J].機床與液壓，2014，42（9）：38-40.

[7] 王月芹，周保廷，朱偉博.基于PLC的鎖螺絲自動化控制系統設計[J].制造業自動化，2014，36（17）：152-155.

[8] 鐘偉，張建國，李金山，等.基于PLC控制的全自動硬幣包裝線系統設計與實現[J].制造業自動化，2011，33（11）：148-149.

[9] 肖艷軍，馬學為，朱博，等.基于PLC的開關電源外殼生產線控制系統設計[J].制造技術與機床，2013（11）：76-78.

收稿日期：2020-07-08

作者簡介：馮金冰（1980—），男，河南南陽人，碩士，講師，研究方向：數控機床故障診斷與維修、自動控制。