郭昊坤
(江陰職業(yè)技術學院 電子信息工程系,江蘇江陰,214405)
近年來,“富貴病”已逐漸成為危害我國居民身體健康的重要殺手之一,營養(yǎng)的均衡與居民的健康息息相關[1]。尤其是少年兒童,據(jù)統(tǒng)計分析,中國5歲以下兒童營養(yǎng)不良現(xiàn)場仍存在且部分地區(qū)還較為嚴重,其改善工作仍然非常重要[2]。兒童多數(shù)不喜歡吃瓜果蔬菜,挑食現(xiàn)象日益嚴重,而果蔬中的營養(yǎng)又是身體健康成長必不可缺的營養(yǎng),因此其身體健康將會面臨重大風險。
同時,果蔬在保持營養(yǎng)均衡及預防慢性疾病等方面發(fā)揮著重要作用,中國古代也一直有著“五果為助,五菜為充”的說法[3]。因此,有必要想辦法讓兒童攝入足夠的果蔬以達到保持營養(yǎng)均衡的目的。而多數(shù)兒童喜愛面食,因此在面食中加入果蔬成分生產兒童營養(yǎng)果蔬面可以一定程度緩解這一問題。本文基于S7-300系列PLC[4-7]設計了一種兒童營養(yǎng)果蔬面生產設備控制系統(tǒng),并加以仿真研究,研究結果表面:所設計的控制系統(tǒng)正確有效。
果蔬面生產設備的結構主要包括進料系統(tǒng)、比例分配系統(tǒng)、定時攪拌系統(tǒng)、壓面系統(tǒng)、倉儲系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等,其作用分別如下(其工藝流程圖如圖1所示):

圖1 工藝流程圖如圖
(1)進料系統(tǒng):果蔬面生產設備有三種配料,分別是水,面粉和果蔬粉。按3:1:1的比例進入攪拌器。
(2)比例分配系統(tǒng):這一系統(tǒng)在整個生產流水線中是有著極其主要的作用,控制著原料的比例分配,把水、面粉和果蔬粉投放人不同的進料通道中進入攪拌器。
(3)定時攪拌系統(tǒng):將已經(jīng)分配好三種配料投入到攪拌器中,當觸發(fā)傳感器時自動攪拌,配料在攪拌器中能快速均勻地攪拌,讓三種配料充分混合。
(4)壓面系統(tǒng):對于已經(jīng)充分攪拌好的面團,自動進入壓面機里進行壓面成型。
(5)倉儲系統(tǒng):面條定型之后進行包裝,然后通過傳送帶進入倉庫。
(6)溫控系統(tǒng):進入倉庫之后,面條需要在一定的溫度下進行保存,所以倉庫的溫度保持在10℃。
本文選用西門子S7-300系列PLC進行設計,其模塊示意圖如圖2所示,硬件接線圖如圖3所示。

圖2 S7-300模塊示意圖

圖3 硬件接線圖
如圖4所示,即為營養(yǎng)果蔬面生產的流程圖,圖5為設備觸摸屏設計樣式,按下啟動按鈕后,原料面粉、蔬菜粉和水按比例1:1:3進料,觸發(fā)限位開關,則攪拌器開始攪拌運行,先正轉30s,然后反轉30s,如此反復運行,充分攪拌后,進入壓面機進行壓面,完成后進行包裝,接著通過傳送帶進入倉庫進行儲藏,倉庫溫度保持在10攝氏度左右。

圖4 營養(yǎng)果蔬面生產流程圖

圖5 觸摸屏設計樣式
利用仿真系統(tǒng)進行模擬,進而對所設計的兒童營養(yǎng)果蔬面生產設備控制系統(tǒng)運行的過程與邏輯予以論證。經(jīng)驗證,所設計的控制裝置正確有效,如圖6所示即為運行時進料時的監(jiān)控圖樣、圖7為運行時壓面時的監(jiān)控圖樣。

圖6 進料監(jiān)控圖

圖7 壓面監(jiān)控圖
針對“兒童多數(shù)不喜歡吃瓜果蔬菜,挑食現(xiàn)象日益嚴重”等現(xiàn)象,設計了一款基于PLC的兒童營養(yǎng)果蔬面生產設備控制系統(tǒng),給出了其總體方案設計、硬軟件設計等,并進行了仿真驗證,仿真結果表明:所設計的控制系統(tǒng)正確有效。