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PLC 在生产膨化食品片材中的应用 The Application of PLC in Puffed Food Production 天津科技大学 机械工程学院 天津 300222 樊勇 杨桂喜 Fan Yong Yang Guixi 摘要 摘要 本文介绍了 PLC 在生产膨化食品片材中的应用 控制系统基于 SIMATIC S7 200 PLC 和 MD204L 文本显示器 论述了生产工艺要求 控制系统的硬件组成和软件设计 关键词 膨化食品 蒸煮搅拌锅 关键词 膨化食品 蒸煮搅拌锅 PLC 文本显示器 文本显示器 中图分类号 中图分类号 TP273 5 文献标识码 文献标识码 B Abstract This paper introduces the application of PLC in puffed food production which control system is based on SIMATIC S7 200 and MD204L text display It discusses requirements of production technology the hardware configuration and soft design of control system Keyword Puffed Food Steam Mixer Programmable logic controller Text Display 1 引言引言 蒸煮搅拌锅是膨化食品生产线的重要设备 是决定膨化产品质量的重要一环 它用于完 成原料的处理 将各种原料和水按照一定的比例投入锅内 按规定时间通入高温蒸汽并加以 搅拌 最终成为膨化食品片材的物料 供后续压型工序使用 原料的含水量直接关系到膨化 食品片材的质量 因为水分含量太高 食品膨化度就会下降 水分含量太低 淀粉不能充分 化 1 通入高温蒸汽的时间和蒸汽量同样也直接影响到膨化食品片材的质量 不同的膨化 产品其工艺参数也不一样 采用 PLC 作为控制系统 可以保证给水量 给蒸汽量以及通汽 时间等重要工艺参数 使得产品的品质稳定可靠 设备主要由锅体 搅拌主轴 液压执行装置 电机等几部分组成 锅体采用不锈钢材料 锅体与搅拌主轴之间采用机械密封 投料口盖和卸料口盖采用液压方式打开和关闭 搅拌电 机功率 22kw 选用星角变换的启动方式 2 控制系统的硬件组成控制系统的硬件组成 为了完成对原辅料的蒸煮搅拌过程控制 系统中配备了调节蒸汽量的电动调节阀 控制 进水放水的电磁阀 检测水位的水位传感器 检测投料口盖和卸料口盖位置的行程开关 液 图 1 控制系统框图 压缸及电磁阀 操作按钮等设备 电动调节阀以电源为动力 接收统一的 4 20mA 直流信号 转为相对应的位移 自动改变阀门的开启程度 从而达到对蒸汽量的调节 根据蒸煮搅拌锅的操作和控制要求 控制系统选用西门子公司的 SIMATIC S7 200 系列 PLC 此系列的 PLC 具有结构紧凑 模块化 可扩展性强 指令集丰富等特点 所选 CPU 的型号为 CPU 224 DC DC DC 它提供 14 个数字量输入和 10 个数字量输出 输入 输出接 口电路均采用了光耦合电路 对外界接口具有很强的适应性 由于使用了电动调节阀 所以 还扩展了一个 EM 232 模拟量输出模块 该模块具有 2 路模拟量输出 电流输出量程为 0 20mA 电流全量程分辨率为 11 位 25 C 时的精度为 0 25 稳定时间 2ms 2 PLC 输 入 输出分配如表 1 所示 表 1 PLC 输入 输出配置 输入 输出 I0 0 开始按钮 Q0 0 关闭卸料口盖 I0 1 自动蒸煮 Q0 1 关闭卸料口锁 I0 2 卸料按钮 Q0 2 打开卸料口锁 I0 3 高水位 Q0 3 打开投料口盖 I0 4 低水位 Q0 4 关闭投料口盖 I0 5 急停按钮 Q0 5 关闭投料口锁 I0 6 上盖关闭 Q0 6 进水阀 I0 7 下盖关闭 Q0 7 放水阀 Q1 0 起动电机 Q1 1 停止电机 AQW0 蒸汽量 系统配置了 MD204L 文本显示器用于显示及修改工艺参数 MD204L 可以通过 PPI 协 议和 S7 200 系列 PLC 的编程口或扩展通讯口直接通讯 MD204L 安装在控制柜上 负责参 数设置和手动操作 而用于自动操作的启动 停止和急停等常用按钮被放置在蒸煮搅拌锅旁 的控制盒中 这样做一方面是为了工作人员操作方便 另一方面 也可以减小蒸汽对控制柜 的不利影响 3 控制系统的软件设计控制系统的软件设计 在本控制系统中 搅拌时间 蒸汽时间 蒸汽量等参数是变量 需要根据产品的种类进 行设定 利用 MD204L 可以方便地修改上述参数 并且只要在更换生产品种之前设定一次 参数 不需要每次操作都设置 3 1 PLC 程序设计 根据蒸煮搅拌锅的操作要求 确定各动作的顺序和相互之间的关系 画出程序流程图 再由 PLC 输入输出的逻辑关系编写出梯形图 程序流程图如图 2 所示 前述需要用 MD204L 设定的参数 在 PLC 程序中定义为 VW 型变量 图 2 程序流程图 3 2 MD204L 画面设计 MD204L 是一种小型的人机界面 有一个带背景光的 3 7 STN 液晶屏 可以显示 4 行 12 中文字符 MD204L 的正面除液晶屏之外 还有 20 个薄膜开关按键 利用其中的数字 输入按键可以非常方便地修改程序参数 而且这 20 个按键还可以被设定成特殊功能按键 直接完成开关量设定等功能 3 这样就便于在 MD204L 上对设备进行手动操作 可以一个按 键对应一个动作 图 3 是参数设定画面 手动画面略 4 结束语结束语 本系统设计完成后 进行了多次模拟实验 并且根据现场调试的情况进行了反复的修改 系统在投入运行后 性能稳定可靠 满足各项工艺要求 生产效率和产品质量均有所提高 实践证明 以 PLC 和 MD204L 为核心构造工业自动控制系统 是一种简单有效 成本低廉 的解决方案 参考文献 参考文献 1 汪芳安 牛再兴等 马铃薯膨化饼的研制 J 食品科技 2002 8 19 2 西门子公司 SIEMENS SIMATIC S7 200 可编程序控制器系统手册 2002 3 人机电子有限公司 MD204L 可编程文本显示器用户手册 2004 作者简介 作者简介 樊勇 男 汉 1959 年出生 天津科技大学机械工程学院副教授 主要从事机械自动化系 统研究 E mail fanyong 300222 天津科技大学机械工程学院 樊勇 杨桂喜 Author s brief introduction Fan Yong male born in 1959 Tianjin University of Science and Technology the College of Mechanical Engineering associate professor engaged in rese