浇模型冰淇淋生产线的功能要求.doc

浇模型冰淇淋生产线的功能要求 目前的冰淇淋生产线很多依然靠继电器控制方式，继电器的控制方式在PLC出现之前广泛应用于生产、生活中的各种领域，由于其设计简单、易于操作和便于理解等特点，以满足当时的生产要求和控制条件，当经过长期的运行后，继电器、线圈等各种机械设备逐渐老化，出现了反应不灵敏、触电磨损、接触不良、造成整个控制系统无法完成控制功能，严重影响冰淇淋的数量和质量。设备2设备n设备1 浇模型冰淇淋生产线就采用PLC作为主控制器，用户根据其生产过程编写程序，下载到PLC中，整个生产线的生产过程完全通过PLC内部的用户程序来控制，其本不依靠人工参与，浇模型冰淇淋生产线结构示意图如图1所示转移工具/设备设备m设备m+1设备x 图1浇模型冰淇淋生产线结构示意图冰淇淋生产过程主要包括配料、均质、老化、凝冻和硬化等几个部分，如果生产出的冰淇凌成分和形态都比较复杂的话，其生产过程远远超过这几个部分。在如图1所示的结构中，每一个设备完成12个工作部分，或者几个设备共同完成一个工序。该生产线的主要任务是将各种原料按照一定的比例混入到容器中，通过搅拌器搅拌把这些原料混合成一种均匀的溶液，然后经过均质、老化等处理过程后，完成了冰淇淋混合液的制作，再经过浇注的工序，将冰淇淋液灌入到冰淇淋模型中，经过凝冻、硬化等处理过程后，完成了冰淇淋的第一部分制作，然后通过机械手的操作，把刚刚完成的冰淇淋转移到另外一条流水线上，进行再次加工，最后将冰淇淋再次进行凝冻、硬化等处理后，就可以送入包装机进行包装。整个工作过程主要包括配料、均质、老化、浇注、机械手操作、凝冻、硬化和包装。浇模型冰淇淋生产线的工作过程示意图如图2所示。浇注原料配料老化均质其他配料机械手转移至传送带2硬化凝冻凝冻添加其他原料硬化包装 图2浇模型冰淇淋生产线的工作过程示意图 （1）配料。 将各种原料按照一定比例配好后，送入到搅拌机进行搅拌，完成对原料的初加工。（2） 均质。 将混合好的原料送入均质机中，进行高压处理，目的是使料液的乳化能力提高，使产品到达均匀一致；将较大的脂肪球粉碎成很小的脂肪球，使脂肪球直径从48um降到12um，使得产品组织细腻；提高混合料液黏度，使产品润滑、松软，并能提高膨胀率。（3） 老化。 将混合液保持24的低温，冷藏一定时间，使之物理上成熟，称为成熟或老化。老化处理就是将经过均质处理的混合液迅速降低至老化温度。（4） 浇注原料。 将老化后的冰淇淋混合液添加到冰淇淋模中，以便进行下一步处理。（5） 凝冻。 凝冻的作用是使混合液变成半固体状态，通过制冷剂的作用继续降低温度，并利用搅拌器刮刀将筒壁的混合液刮下后与空气混合使体积膨胀，到达使液体变成半固体的目的。（6） 硬化。 将半成品的冰淇淋进行速冻硬化，速冻温度一般为-25左右。（7） 转移操作。 主要是通过机械手动作来完成。（8） 包装。 将制作完成的冰淇淋送入包装进行包装处理，最后送入冷库储存。 在这个生产线中需要对半产品的冰淇淋进行搬移操作，在此利用机械手进行操作，机械手的操作主要包括以下几个动作。 （1）手臂提升：气缸带动手臂相对于工作台向上运动，提高手臂手爪的高度，满足抓取产品的高度要求。 （2）手臂下降：气缸带动手臂相当于工作台向下运动，降低手臂手爪的高度，满足抓取产品的高度要求。 （3）手爪抓紧：使手爪抓紧产品，满足抓起产品的要求。 （4）手爪松开：使手爪松开产品，满足放下产品的要求。 ( 5 ) 手臂左旋：使手爪在原有高度的基础上，相对于工作台左旋，满足产品移动的要求。 （6 ) 手臂右旋：使手爪在原有高度的基础上，相对于工作台右旋，满足产品移动的要求。 机械手完成以上几个动作主要是依靠PLC的控制信号，通过对电磁阀的控制来实现气缸的上升和下降，其工作示意图如图3所示。 在浇注原料中，根据系统要求，主要包括吸浆和灌浆两个部分，浇注过程如图4所示。手臂下降手臂左旋手臂上升手爪抓紧 手爪松开手臂右旋手臂下降手臂上升 机械手工作示意图3 灌浆 吸浆 浇注过程 浇注过程示意图4 （1）吸浆。将老化的冰淇淋原料吸入到浇注机中，按照一定量吸入后，满足浇注过程的要求。（2）灌浆。将吸入适量的冰淇淋原料混合液浇注到冰淇淋模中，满足浇注过程的要求。 根据以上控制系统分析设计出图5所示的浇模型冰淇淋生产线控制系统功能图框。PLC的电器控制柜主要包括两个部分，一部分是机械控制部分，包括一些按钮和主要的机械控制元件；另一部分触摸屏部分，在触摸屏上既可以观察生产线的运行状态，也可以通过触摸屏上的按钮控制生产线。PLC电气控制柜结构示意图如图6所示。 冰淇淋生产线设备 PLC电器控制柜 图5 浇模型冰淇淋生产线控制系统功能框图触摸屏控制面板 PLC电器控制柜