基于PLC水果清洗打蜡分级包装控制系统

2023年度本科生毕业论文（设计）基于PLC水果清洗打蜡分级包装控制系统院－系：工学院自动化系专业：电气工程及其自动化年级：2023级学生姓名：学号：导师及职称：2023年3月

2023AnnualGraduationThesis(Project)oftheCollegeUndergraduateCleaningwaxinggradingandpackingfruitPLCbasedcontrolsystemDepartment:InstituteofAutomationMajor:ElectricalEngineeringandAutomationGrade:2023Student’sName:StudentNo.:Tutor:Lecturer)March,2023

毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表达谢意。作者署名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保存、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保存论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的所有或部分内容。保密的论文（设计）在解密后合用本规定。

作者署名：指导教师署名：日期：日期：

毕业论文（设计）答辩委员会(答辩小组)成员名单姓名职称单位备注专家主席（组长）讲师讲师讲师摘要随着计算机不断成长，控制应用领域技术也在不断走向美好明天，可编程控制器件的应用已成为家喻户晓的自动化技术的要素之一。我国的国际竞争力为什么会如此之地下？追其因素，本来是我们国家水果的产后解决(清洗、打蜡、烘干、分级、包装)技术落后,从而导致水果混等混级,参差不齐,质量混淆,影响价值,无法在国际出口标准中获得一席之地,进而也无法在国际市场上取得好的经济效益。因此能不能提高水果产后解决技术；产后解决能力能不能的到强化；如何让实现水果自动产后解决技术，对提高我国水果在国际贸易中的竞争力非同小可的意义。PLC生产线完毕自动化、智能化有较强的能力是众所周知的,并且拥有很高的生产效率。我国水果在国际贸易中竞争力连续偏低，成为水果生产线的难题之一。本文运用三菱FX2N-32MR型PLC,根据水果产后解决规定,设计出水果产后解决控制系统,通过PLC较强的逻辑运算、逻辑控制和顺序控制能力来完毕水果产后工作流水线上的分级、清洗、烘干、打蜡、包装工作等。同时介绍了此系统的组成。水果自动分选在集约化水果生产与销售中的地位可见一斑,水果的产后附加值需要如何提高,我国水果市场竞争力又该如何去提高,如何促进果业产业化与国际化使其在国际生产线上具重要的意义。自动生产线则是其最核心的控制装置，该装置可以实现一个相对较高水平的自动化。PLC技术运用在水果生产线上具有的特定优势在生产线的运营中扮演了一个决定性的角色。如何设计PLC的控制系统，为控制生产线提高效率是一个关键性的因素。关键字：水果；PLC；自动化；水果产后解决ABSTRACTWithonecomputercontroltechnologyapplicationsincontinuousimprovementandprogress,programmablecontroldeviceshavebeenpopularapplicationsbecomeanimportantcomponentofautomationtechnology.AnimportantreasonforChina'sfruitininternationaltradeisthelowcompetitivenessofpostpartumfruitprocessing(cleaning,waxing,grading,packing),backwardtechnology,resultinginmixedfruitandothermixed-level,mixed,mixedquality,impactvalue,cannotbeachievedinternationalexportstandards,andthuscannotachievegoodeconomicintheinternationalmarket.Therebyincreasingfruitpostproductiontechnology,increaseprocessingcapacitypostpartum,postpartumachieveautomatichandlingoffruitfruitininternationaltradetoimproveourcompetitivenessisimportant.PLCproductionlinecanachievemoreautomation,intelligent,andgethighproductivity.Inordertosolveourfruitslowininternationaltradecompetitivenessproblem,thispaper,MitsubishiFX2N-32MR-typePLC,accordingtothefruitprocessingrequirementspostpartum,postpartumdesignedfruitprocessingcontrolsystemstrongerbyPLClogicoperations,logicandsequentialcontrolabilitytocompletegradingworkontheassemblylinepostpartumfruit,washing,waxing,packagingwork.Atthesametimeintroducedthecompositionofthissystem.Automaticsortingfruitisintensivefruitproductionandsalesofanimportantpartofimprovingthefruitofpostpartumaddedvalue,improvethecompetitivenessofChina'sfruitmarket,thecoreofthefruitindustrytopromoteindustrializationandinternationalizationofasignificantautomaticproductionlineisakindsofcontrolmeanscanachievearelativelyhighlevelofautomation.PLCtechnologyadvantageintheuseofaparticularfruitproductionlinehasplayedadecisiveroleintherunningoftheproductionline.HowtobecomeakeyfactorinthedesignPLCcontrolproductionlineefficiency.Keywords:fruit;PLC;automation;fruitpostproduction目录TOC\o"1-3"\h\u第1章前言 11.1论文研究背景 11.2选题研究意义 11.3现有的水果产后解决技术 21.4本文研究的重要内容 2第1章PLC概述 32.1PLC简介 32.1.1PLC的功能与特点 32.1.2PLC的发展趋势 42.1.3PLC的运用领域 52.2PLC的结构 62.3PLC的工作工程及特点 82.3.1PLC的工作原理 82.3.2PLC的工作过程 92.3.3PLC工作过程的特点 10第3章水果清洗打蜡烘干分级包装控制系统的硬件设计 123.1图像采集方式的选择 123.2控制开关的选择 133.3控制系统的组成 143.4电动机的选择 143.5传动机构的选择 153.6温度传感器的选择 163.6湿度传感器的选择 17第4章水果清洗打蜡分级包装控制系统的工作过程 184.1工作过程的总体结构 184.2清洗机结构 194.3烘干机结构 194.4打蜡机结构 194.5分级操作过程 20第5章PLC控制系统设计 215.1PLC控制系统的设计 215.2程序流程设计 215.3PLC控制的I/O连接 255.4PLC控制的I/O分派表 255.5硬件电路设计 265.6PLC外围接线设计 275.7PLC梯形图的编写 28第6章组态软件介绍 326.1通用组态软件基本概念及特点 326.2工控组态软件的发展背景和发展方向 336.2.1组态软件的发展背景 336.2.2组态软件的发展方向 346.3组态软件的结构框架 356.4组态软件与FX2N-32MR通信 366.5组态软件界面设计 38第7章结论 40参考文献 41附录 43第1章前言1.1论文研究背景中国是名副其实的农业大国,水果产业种植的规模逐年加大，已成为种植业中仅次于粮食、蔬菜之后的第三大产业,总产量增长迅速。据国家记录局、中国农业年鉴编辑委员会记录EQ：2023年我国水果产量为15340.88万吨,2023年水果产量则达成了25093万吨,2023间产量增长了5000万吨左右；但是，每年的水果产量上升势头不断加强。水果产后解决能力的掉队,导致水果的附加值大大下降,使拥有世界水果总量近1/3的中国,在国际贸易份额比例只有5%实在是九牛一毛,与总产量的比例形成鲜明对比,形成了很大的反差口一,如图1-1所示EQ：图1-1水果生产、贸易记录图1.2选题研究意义我国的水果产后价值应当如何提高呢？这是一个很关键也很重要的问题。然而，水果分选的要害环节是产后解决,琢磨如何抬高水果分选的效率；分选技术能否和水果分选市场相得益彰，从而实现我国果业产业化、国际化。近年来，政府和科研机构在此方面的投入不可等闲视之。“农产品加工技术与设备研究开发”被列为我国“十五”重大科技攻关项目的第1项,在“国家长期科学和技术发展规划纲要(2023一2023)中“农产品精深加工与现代储运”被列为优

先主题,受重视限度不可估量EQ。1.3现有的水果产后解决技术加入WTO之后，水果市场开放度三复斯言，关税下降达60%-70%,国内水果价格降至低谷,价格优势被削弱，精细的加工环节就显示出了其口耳并重的地位。1.4本文研究的重要内容本文设计的水果清洗、打蜡、烘干、分级、包装系统需要使用PLC较强的逻辑运算、逻辑控制和顺序控制的能力。对于各种复杂的工业控制功能，是以上五个环节分工最需要的性能。基础上的动态水果产后解决的全过程如下图1-2所示：图1-2动态水果产后解决全过程第2章PLC概述2.1PLC简介2.1.1PLC的功能与特点工业环境、简朴方便、可靠的通用工业自动化控制装置。PLC具有占用空间小、适应性强、编程简易、维护方便等优点，故而成为了工业自动化生产领域的主流设备。PLC可以成为工业自动化生产领域的主流设备，这与它所具有的良好的控制系统特点是密不可分的。编程方法简朴易学（2）功能强，性价比高PLC可以实现非常复杂的控制功能，仅一台小型的PLC,其内部便有集成了上千个编程元件，只需对PLC进行简朴编程便可以实现非常复杂的控制功能，如具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能的一个生产设备或一条生产线。此外，还具有数字和模拟量的输入输出功能。而继电器要实现一个生产设备或一条生产线的控制意味着要使用成千上万个继电器，且还要进行非常复杂的接线，这无论是对生产成本还是后期维护都带来了沉重的承担，可以看出对继电器来说PLC具有非常高的性价比。抗干扰能力强，可靠性高现代化的生产过程规定控制系统要有很高的抗干扰能力和可靠性。与采用了大量的中间继电器、时间继电器等元件的继电器控制系统相比，PLC仅仅用到了很少量与输入、输出有关的电器元件，这就使得PLC控制系统的接线数量大为减少，同时就很大限度的减少了控制系统因元件接触不良导致的系统故障，给系统的维护与检修带来了巨大的方便。此外，PLC还拥有继电器所不具有的软件和硬件抗干扰技术，这就从本质上超越了继电器，取代了继电器抗干扰能力弱，可靠性差的特点。体积小，能耗低使用中间继电器和时间继电器，从很大成度上节省的外部材料的使用，便于设备的安装，再加上开关柜体积的缩小更节省了大量的空间及能耗。维护工作量小，维修方便PLC的可靠性非常高，发生故障的概率非常低，且即使发生故障，其维修也是非常方便的，由于它自身就自带了完善的自我诊断和故障显示功能，维修人员可以根据显示的故障信息快速的查明因素，更换模块可以迅速排除故障，节省时间，使得自动化生产损失最小化。设计、安装、调试方便中间继电器、时间继电器、计数器等器件的使用与传统继电器相比，PLC用软件的方式替代了，这就从主线上解决了继电器接线安装工作量大的缺陷。更有甚者，PLC在系统设计好之后不用到现场就可以在实验室中模拟调试，发现问题可以通过修改程序来解决，光其调试时间就比使用继电器的系统节省了几倍，为工业的自动化生产带来了不可估量的效益。2.1.2PLC的发展趋势自动化科技技术的发展可谓日新月异，大规模集成电路以及超大规模集成电路的技术更是突飞猛进，现今的PLC都是运用了这些集成电路，更有高性能的微解决器CPU也在PLC中得到广泛运用，这些发展渐渐缩小了PLC与工业控制计算机之间在本质上距离。以此同时PLC网络功能及I/O模块功能的进一步增强，更是填补了工业自动化生产控制在各个方面的实际需要。PLC技术的未来会向以下方面发展：体积更小小型化、高可靠性是自动化生产设备的目的，为了适应这一需要，未来的PLC发展必将沿着这个趋势进一步扩展，取代原先大中型的生产设备，让生产设备安装、使用更为方便用户。速度更快公司的生产效率决定着公司的生存与发展，生产效率就是公司的生命，因此，如何是PLC具有较强的生产效率至关重要。成本更低PLC的出现带动了工业上得一场革命，而PLC内部元件需要不断的更新与完善。生产力的发展涌现出了大批的新型器件，且PLC所用到的重要元件价格在不断下降，这个发展趋势不仅完善了PLC的功能，减少了PLC的制导致本。模块化、智能化公司生产对自动化控制系统的控制功能日益膨胀，规定PLC拥有更全新的功能模块。近年来，智能I/O模块、温度控制模块、智能检测故障模块的出现，又一次刷新了PLC的运用范围及系统自身的稳定性。编程语言多样化程语言以梯形图为主。但有时，一些特殊的控制规定使得PLC梯形图编程语言变得不再合用，但是，PLC完善的在于多种编程语言的互补发展。2.1.3PLC的运用领域PLC已经被广泛的用于汽车、电力、机械制造、建材、纺织、采矿、水利、交通运送以及文化娱乐等各个领域。蕴含了从单机自动化到工厂自动化，从机器人、柔性制造系统到工业控制网络。特别是PLC在机器人、CAD/CMA等方面的运用最为显著。PLC运用了新技术及增强了系统的开放性。现代PLC的运用2.2PLC的结构能I/O模块等组成。整体式PLC与模块式PLC虽然在机构上有一定差异，但他们各部分的功能作用是基本相同的。PLC最基本组成结构如下图2-1所示：图2-1PLC结构框图下面对PLC种种组成部分实行简略概述：中央解决单元CPU跟微机系统类似，CPU是PLC系统的核心，完毕对系统的数据解决（如逻辑运算）工作，就像人的大脑对人同样重要。一般来说中央解决单元CPU需要完毕的重要工作归结起来有：取指令，读取用户从编程器输入的程序和数据。解释程序，翻译从存储器读取的用户程序，然后逐步执行。诊断功能，在PLC的工作工程中若其系统内部电路或电源出现故障，甚至编程的语法中存在差错，PLC都可以灵敏的测验出问题的所在。接受功能，中央解决单元CPU可以从输入接口接受外部的状态或数据，并把接受到的数据或状态存入相关的寄存器中。存储器户存储器。随着生产工艺的复杂限度日益增长，用户需要更大容量的RAM来存储用户存储器。随着生产工艺的复杂限度日益增长，用户需要更大容量的RAM来存储用户程序，而PLC系统也提供了相关的PLC系统存储器扩展功能。输入/输出单元PLC系统中的输入/输出单元（I/O单元）是连接PLC系统与外部自动化生产环境之间的媒介，输入单元重要是PLC系统用来接受和采集生产现场被控对象的实时数据（模拟信号和开关量信号），这些数据便是PLC系统对被控对象实行控制的重要依据；输出单元重要用来将PLC系统对数据的解决结果传输给被控对象，以实现控制被控对象的目的。与存储器同样，PLC系统也为用户提供了I/O接口扩展的功能。通信接口要真正实现控制的目的，光有输入输出单元是远远不够的，在工业生产领域中大部分的生产设备都配有通信接口，在这些设备和PLC系统的I/O接口连接时，其通信接口也必须和PLC的通信接口进行连接，换言之，通信接口是信息传递和人机交互的中心枢纽。例如，假如我们要在显示器上看到实时的监控画面就必须将显示器的通信接口与PLC通信接口连接，要实现大规模控制生产就要将许多PLC之间的通信接口互连。智能接口模块从结构上理解，智能接口模块相称于一个与PLC系统互相独立的微机系统，这种独立重要体现在它工作上的独立性。它通过总线的方式与PLC相连接，进行数据互换，但它又受到PLC的管理、调度。编程装置式输入程序。相比于简易型，智能型显得更加直观、灵活，它可以直接用梯形图语言进行编程又可以脱机编程。电源PLC采用的开关电源仅供内部设备使用，它具有比外部电源更高的稳定性及可靠性。只要外部电源的波动范围在额定值的15%之内，PLC都可以正常工作。其他外部设备PLC系统的多种组成部件，除了以上所说的设备外尚有许多外部设备，如外存储器卡、打印机、EPROM写入器等。2.3PLC的工作工程及特点2.3.1PLC的工作原理的顺序扫描过程，他按顺序对指令进行扫描，直到完毕任务。这个工作过程就称为PLC的扫描工作方式。因CPU解决数据的速度非常快，故而从宏观角度上看，PLC执行程序的结果像是同时（并行）完毕的。PLC的工作原理如下图2-2所示：图2-2PLC工作原理PLC的工作原理及工作方式的特点与继电器控制系统的工作原理及方式明显有差异。继电器控制系统采用的是逻辑并行工作方式，因而只要继电器控制系统中某一个继电器的线圈动作，那么无论处在什么位置的该继电器的所有动合触点都会立即同时动作，这就是所谓的继电器并行工作方式；在程序执行中，若某个软继电器的线圈动作，则其他所有动合触电不会立即动作，必须等CPU扫描到该指令后触点才会动作。2.3.2PLC的工作过程PLC在执行用户程序时不仅仅只是单一的去扫描执行用户程序，PLC内部解决、通信服务、输入采样、程序执行和输出刷新五个环节的执行过程如下图2-3所示。PLC的一个扫描周期的时间长短取决于三个方面，即CPU解决数据的速度、PLC系统执行每条指令所花的时间和用户程序中的指令条数，一般其周期时长为1~100ms，扫描过程如下图所示：图2-3PLC扫描过程示意图PLC在通电执行程序之前，一方面要进行自检及解决一些其他的内部工作，拟定自身的完好性，若发现故障在显示相应得故障信息后还要对故障的性质进行判别以拟定是一般性故障还是严重故障，这就是内部解决阶段当PLC处在通信服务阶段时，PLC需要完毕的工作是与其他智能装置建立通信并响应用户对编程器输入的指令以及刷新编程器的显示内容等。2.3.3PLC工作过程的特点PLC执行程序的过程可以分为输入端子的采样阶段、程序执行和输出端子的刷新阶段三个阶段如图2-4所示。图2-4PLC执行程序的过程输入解决阶段输入解决阶段也叫做输入采样阶段，在这个阶段开始以及在接下来的两个阶段中，即使PLC再次接受到输入信息，映象寄存器中的内容也不会再改变，只有PLC进入下一个扫描周期的采样阶段映象寄存器中中的内容才会被再次刷新。程序执行阶段PLC进入程序实际履行阶段后，程序将被按顺序扫描贯彻实行。通过CPU运算后将结果再次存入映象寄存器中。输出解决阶段子的状态；输出寄存器的状态随着程序执行周期而发生变化；输出锁存器的电路状态取子的状态；输出寄存器的状态随着程序执行周期而发生变化；输出锁存器的电路状态取决于用户对程序的最后一次赋值，即输出状态寄存器的最后状态。

第3章水果清洗打烘干蜡分级包装控制系统的硬件设计该系统硬件结构重要由主PLC控制系统、传送带、清洗机、打蜡机、红外线测控开关、分传送带、分级通道、包装机构组成。接下来我将分别介绍这几个重要的硬件结构，以及其选型。3.1图像采集方式的选择选择一：普通相机+扫描仪使用普通照相机拍照后运用扫描仪进行数字化解决，从而扫描水果的种类。但是，考虑到普通相机的误差率也许会比较大，假如在产后解决系统中出现错误，将会导致较大的损失。选择二：CCD图像传感器CCD图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号通过放大和模数转换。其图像的获得、储存、传输、解决和复现。摄像头工作流程图如图3-1所示如图3-1摄像头工作流程图以下是两个摄像头对照参考数据如表3-1所示：参数普通相机CCD摄像头感光芯片cmos30301/4CCD30891/3分辨率656*492(N/P)728*582(N/P)实际广角120°150°最低照度0.00Lux0.00Lux视频输出1.1VP.P75Ω1.1VP.P75Ω电子快门1/50-1/100000（秒）1/50-1/100000（秒）水平解析度520TVLines600TVLines功耗DC12V100MA±10%DC12V100MA±10%工作温度-40℃~85℃RH95%-40℃~85℃RH95%防水等级IP67IP67表3-1普通摄像头与CCD摄像头技术参数图由于该系统需要通过摄像头最终精确的辨认水果的种类，然后再进行清洗打蜡操作等，所以选择CCD图像传感器。3.2控制开关的选择该系统中控制开关的作用一是检测水果是否来到清洗池和打蜡池，二是对清洗池、打蜡池的开关进行控制。选择一：反光板型光电开关选择二：红外测距传感器当红外信号碰到障碍物远近距离的不同其反射的信号强度也不同是红外测距传感器原理，障碍物远近距离的检测原理如图3-1所示：图3-2红外测距传感器原理图E18-D80NK红外线传感器技术参考据数指标如表3-2所示:表3-2E18-D80NK红外线传感器技术参考数据指标所以此控制系统中选择E18-D80NK红外线传感器是最抱负的选择。3.3控制系统的组成控制系统以可编程控制器(PLC)为核心,电机的用简朴的辅助电路来控制启动和执行机构。可编程控制器采用日本三菱公司的FX系列中的FX2N-32MR,此系列PLC在小型化、高速度、高性能等方面都优于FX系中的其它PLC,指令速度为0.08/步。3.4电动机的选择选择一：单相异步电动机这种形式的电动机结构简朴，制造低廉，价格优惠、易于保养、故障误差少等优点。但是有效率低，转差率大等缺陷EQ。选择二：三相异步电动机异步电机其特点是结构简易、成本低廉、坚固耐用、运营可靠性高，低转矩脉动，噪声很低，可以不使用位置传感器，转速极限相称高。由于该系统中电动机运营可靠性规定较高所以选择三相异步电动机。综合水果产后解决系统需要同时对大批量的水果进行清洗、烘干、打蜡解决，所以清洗机、烘干机、打蜡机、分级机选择JO3系列的JO3-140M-2型号的三相交流异步电动机（铜线）技术参数如表1-1，分级通道1、2、3和包装机1、2、3使用JO3-100S-2型号的三相交流异步电动机（铜线）技术参数如表1-2。JO3-140M-2三相交流异步电动机（铜线）技术参考数据如表3-3：表3-3JO3-140M-2三相交流异步电动机（铜线）技术参考数据JO3-100S-2型号的三相交流异步电动机（铜线）技术参考数据如表3-4：表3-4JO3-100S-2型号的三相交流异步电动机（铜线）技术参考数据3.5传动机构的选择传动机构有摩擦轮传动、齿轮传、带传动、动链传动等，这里初选带传动和链传动。下面比较链传动和带传动的优缺陷：选择一：带传动选择二：链传动与带传动相比较，链传动的重要优点是：没有滑动；（2）当工况同样时，传动尺寸非常紧凑；（3）张紧力规定不高，只有载荷较小的作用在轴上；（4）效率较高；（5）可以在湿度较大、温度较高的环境中使用等。因链传动有中间元件(链)，在使用时轴间距离是很大的。链传动的缺陷是：只能用于平行轴之间的传动；瞬时速度运营不均匀，带传动平稳高速运转时更好；在急促反向和载荷很大的传动中不宜应用；工作时有噪音；制造费用比带传动高。考虑到分选机的工作效率和使用寿命规定都要较高一些，综合选用链传动机构更为合理。3.6温度传感器的选择本文中温度传感器在烘干机和打蜡机环节使用用于检测烘干机和打蜡机有没有温度过高而是水果发生病变，导致水果的质量下降。需要高实时性、稳定好、快速性、温度范围等设计规定，而铂热电阻PT100择很好的具有着写优点，其技术参数如下表3-5所示：项目参数测量范围—50℃～250℃精度A≈0.004℃探针末端角度3=30°（默认）接线二线制电流≤5mA电压220V表3-5温度传感器相关参数3.7湿度传感器的选择方案一：电阻式作为湿度传感器温度范围内，而在本实验中测量范围比较大，因此电阻式的不宜选择。方案二：电容式作为湿度传感器项目参数测量湿度范围0～100%RH精度2%电压10V工作温度-40～100℃表3-6湿度传感器的相关参数第4章水果清洗打蜡分级包装控制系统的工作过程4.1工作过程的总体结构该系统硬件结构由主传送带、清洗机、打蜡机、光电开关、分传送带、分级通道及包装机构组成，总体结构如图4-1所示。系统结构如图4-2所示。1、2、3表达分级通道；4表达清洗机；5表达烘干机；6表达打蜡机。当主传送带上的水果进入光电传感器1的检测区域时，红外线光电开关1触发,从而使控制系统中的清洗机工作，对水果进行清洗；当水果进入光电传感器2的检测区域时,红外线光电开关2触发,从而使控制系统中的烘干机工作，对水果进行烘干；当水果进入光电传感器3的检测区域时,红外线光电开关3触发,从而使控制系统中的打蜡机工作，对水果进行打蜡。图4-1系统结构1、2、3表达分级通道；4表达清洗机；5表达烘干机；6表达打蜡机图4-2光电开关组4.2清洗机结构水果清洗过程我选用喷刷式清洗方法，其整体结构如下图4-3所示：图4-3喷刷式水果清洗池结构示意图4.3烘干机结构当红外线光控开关检测到水果随皮带移动到烘干机部分，则烘干机吹风口吹出冷风开始对水果进行烘干，其操作过程如图4-4所示：如图4-4烘干机工作过程示意图4.4打蜡机结构当红外线光控开关检测到水果随皮带移动到打蜡机部分，则打蜡机上下喷蜡口开始喷蜡开始对水果进行喷蜡作业，使水果表面充足覆盖蜡液。其操作过程如图4-5所示：如图4-5烘干机工作过程示意图4.5分级操作过程收集盒，从出料口尺寸最小的一端进入收集盒，分选结束。分级操作原理如图4-6所示：图4-6分选原理第5章PLC控制系统设计5.1PLC控制系统的设计本系统采用的是三菱FX2N-48MR-001系列的PLC，此PLC采用的是AC100～240V，50/60Hz的电源，电压允许波动范围为AC85～264V（-15%～+10%）。为了保证整个系统的供电可靠性，克制其他大型用电设备对系统的干扰，在电源回路中安装隔离变压器。PLC控制系统与其他动力设备（如传送带、清洗机机、烘干机、分级机等）用电采用两个不同的回路供电。同时，为了整个控制系统与电网隔离，PLC控制系统必须要安装电源总开关，以保证在生产过程中碰到紧急情况时可以有足够的分断能力断开所有用电设备的电源。5.2程序流程设计该程序的程序流程图如图5-1，其清洗、烘干、打蜡、分级操作过程如图5-2，当红外线光电传感器检测到有水果进入到入料口时，CCD摄像头对水果进行图像采集，辨认水果的种类，在辨认成功后调出该水果的资料，需要清洗的水果进入清洗机中，水果来到清洗机，红外线光电传感器开关打开清洗机，对其进行清洗。清洗完毕随皮带进入烘干机烘干，在来到打蜡池，红外光电传感器开关打开打蜡操作开关实行打蜡作业。接下来进行分级操作，分级操作机分级，分级传送带将需要120s的时间来到包装厂，进行包装操作。但是由于生产中尚有只进行清洗、烘干、分级的操作过程，如图5-3所示；例外，尚有只进行分级的操作过程，如图5-4所示：图5-1程序流程图图5-2清洗、烘干、打蜡、分级操作过程图5-3只清洗、烘干、分级环节示意图图5-4只清洗、烘干环节示意图5.3PLC控制的I/O连接的输入信号。所以这些设备只要通过接线端子的形式直接与PLC连接便可。5.4PLC控制的I/O分派表控制系统PLC的I/O分派表I/O号信号定义I/O号信号定义X0总停按钮手动按钮SB1Y0CCD摄像头工作X1总起按钮手动按钮SB2Y1清洗机工作X2光控开关1自动按钮SB3Y2清洗池出料口X3光控开关2自动按钮SB4Y3烘干机工作工作X4光控开关3自动按钮SB5Y4烘干机传送带X5光控开关4自动按钮SB6Y5温度传感器工作X6光控开关5自动按钮SB7Y6湿度传感器工作X10光控开关6自动按钮SB8Y7报警指示灯工作X11光控开关7自动按钮SB9Y10打蜡机工作X12光控开关8自动按钮SB10Y11打蜡机传送带工作X13光控开关9自动按钮SB11Y12分级机工作－－－－Y131#分级传送带工作－－－－Y142#分级传送带工作－－－－Y153#分级传送带工作－－－－Y161#包装机工作－－－－Y172#包装机工作－－－－Y203#包装机工作控制系统PLC的I/O内部分派表I/O号信号定义M1电脑选择工作模式1只分级操作M2电脑选择工作模式2只清洗、烘干、分级操作T0清洗延时T1打蜡延时T21#分级传送带延时T32#分级传送带延时T43#分级传送带延时T51#包装延时T62#包装延时T73#包装延时表5-1系统的I/O分派表5.5硬件电路设计如下图5-5所示，为PLC控制系统的硬件电路图，电路中，各电动机的启停均受到PLC控制系统的输出信号控制。图5-5PLC硬件电路图5.6PLC外围接线设计根据水果产后控制系统的规定，对控制系统的I/O点数进行了记录和I/O地址进行了分派，并对PLC的型号进行了选择，根据以上的记录和分派对PLC的外围接线图进行设计PLC接线图如下图5-6所示：图5-6PLC接线图5.7PLC梯形图的编写梯形图语言是使用最广泛PLC的编程语言，它具有形象、直观、实用的特点。因此，被广大电气技术人员所熟知，依据步进控制状态图可以很容易的编写出PLC梯形图。水果清洗、烘干、打蜡、包装系统的PLC梯形图如下图5-7、5-8、5-9、5-10所示。图5-7PLC梯形图图5-8PLC梯形图图5-9PLC梯形图图5-10PLC梯形图第6章组态软件介绍6.1通用组态软件基本概念及特点工控组态软件的特点重要有：（1）延续性和可扩展性。用组态软件开发的系统，当现场（涉及硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，系统只需要修改一小部分内容便可以便利、简朴的完毕软件的升级和更新。（2）封装性。我们用一种方便用户使用的方法来包装通用组态软件是用户可以在不需要掌握太多的编程语言（甚至不需要编程技术）的基础上，通过“搭积木”的方法就能快速、方便的完毕一个复杂的工艺。（3）通用性。每个用户依据工程实践情况，运用通用组态软件供应的（4）实现多任务。在基于MicrosoftWindows操作系统的通用组态软件，用户在公司网络的所有层次的各个位置都可以实时获取系统的及时数据信息情况。从而方便、简朴、灵活的实现了系统多任务操作。一言以蔽之，组态软件具有组态灵活、方便、可靠、延续性、扩展性，可以实现多任务操作等的特点。组态软件结构如图6-1所示。图6-1组态软件结构图6.2工控组态软件的发展背景和发展方向6.2.1组态软件的发展背景于20世纪80年代初出现组态软件产品，80年代末期组态软件进入我国。随着现代化工业控制技术的发展，人们逐渐意识到在面临规模更大，控制更复杂的控制系统时，最初的上位机编程开发方式对一个工艺项目来说变得复杂、组态困难的局面，同时，MIS(管理信息系统，ManagementInformationSystem)和CIMS(计算机集成制造系统，ComputerIntegratedManufacturingSystem)的丰裕使用，使得工业现场规定为公司的生产、经营、决策提供更透彻、更具有具体的数据，以便公司在后续的生产、经营环节中优化产业结构。这就导致了1995年以后，组态软件在我国的各行业生产中得到了广泛的运用。6.2.2组态软件的发展方向现代网络技术在不断开拓进展，组态技术的日益进一步和广泛的运用也在各行业中有序的进行，下一代的组态软件必将在网络技术方向有着推陈出新的奔腾，它必然立足于不断减少工程开发工作量和提高工作效率这两个举足轻重的出发点，这毋庸置疑又是一次现代化的工业革命。如何可以满足用户的个性化方案和服务需求并站在用户的立场去开发组态软件是几乎所有的自动化厂商都要都无法逃避的一个巨大挑战。如今，几乎所有的生产厂商开发的组态软件都是基于微软公司的Window平台来搭建的，不管是在技术还是在产品功能上都是如出一辙，故而无法形成强大的核心竞争力以建立决定性的技术优势。现代化工业正在紧锣密鼓的发展，组态软件形成了“多品种、小批量”的特性。在此后，一些特殊行业的生产及生产工艺过程的大规模化，用特殊开发的个性产品来代替标准化开发的产品，必然是组态软件发展的核心方向。力控科技调查各行各业对产品的个性规定，将产品进行研发并划分出了电力版、楼宇版、煤矿版等版本。以上的实例充足说明在组态软件的开发过程中既要兼顾行业用户的个性需要，同时也要兼顾软件开发的大规模定制。一言以蔽之，组态软件的发展离不开更逼真、更优秀的人机交互画面、可靠性、具有较好的开放性这个轨道化的发展方向。计算机和计算机之间虽然可以通过网络建立数据通信，但网络环境下计算机之间的数据互换方式过于单一，无法实现计算机的有效分工和协作。新一代组态软件的优势必然是具有网络化，即以网络为中心，当控制系统的数据量达成一定高度和其区域上的分布达成一定的规模就可以实现共同协作的目的。在不久的将来，在以NETFramework为平台的基础上以网络为中心的分布式计算、网络化计算模式将不可避免的在组态技术领域得到空前绝后的发展。组态系统的工程人员也许无需亲临现场去维护、调试自动化系统，可以直接通过系统工程师的身份登录系统远程完毕系统的维护与调试。传统的工控领域已不是组态技术的唯一用武之地，社会各行各业的用户对组态软件的切实需求也在发生着无穷的变化，于是，未来开发的组态技术也许只需要仅仅向用户供应一个平台构架，即一些组态所必需的的底层组件和模块，用户可以根据自己的生产工艺流程和特点以个性化的方式运用这个平台的接口搭建自己的自动化系统，开发自己的画面模板和组件，还可运用一些功能化的描述性语言去组建自己的通信设备程序。一言以蔽之，未来的组态软件必将以用户需求为中心，融入更多的新技术和设计理念，面向对象、面向服务以更为丰富的图像界面（2D或3D动画）给用户一个全新的组态概念。6.3组态软件的结构框架系统开发环境和系统运营环境即在组态软件体系中重要包含的两大体系，连接组态系统开发环境和运营环境之间的枢纽是实时数据库。（1）系统开发环境系统开发环境是组态系统开发工程师为实现其控制理论，在组态软件技术平台的支撑下进行运用程序的系统开发工作所必须依靠的工作平台。通过建立一系列用户数据文献，图形对象，以生成最终的应用系统，供该系统运营使用时的作业环境。组态软件是由不同功能模块的组件组合而成的，而每个功能模块相对来说又具有一定的独立性，因而只要将具有不同功能的模块按一定的系统构架组合就可以得到一个功能完善的控制系统。于是我们可以知道，组态软件其组成形式就是由若干个功能程序组件构建的一个集成化软件平台。其中，具有典型特性的组件重要涉及：（1）运用程序治理器，其功能重要是为用户提供程序的搜索、解压缩、构建新运用程序的工具。有时候，组态系统开发人员需要借用以前的成功项目中的部分组态系统内容；需要快速方便的进行组态系统数据的压缩、备份等；需要全方位了解组态数据库中存在哪些运用项目。在以上这些情况下，工作人员虽然可以通过手动的方式去实现，但其工作效率必然减少，还容易出现差错。若系统开发人员在此时运用运用程序治理器，这些繁琐而又极易犯错的工作将变得简朴、方便。（2）图形界面程序，重要用于组态监控画面的开发和画面程序的运营。重要涉及两部分，即图形界面开发程序和图形界面运营程序。开发程序是系统开发人员为实行其控制方案，运用系统图库和图形编辑工具，编制并建立图形工程画面文献。运营程序则是把开发程序建立的图形工程界面装载进计算机的内存并投入实时运营。（3）实时数据库系统组态程序，在组态系统运营过程中，实时数据库系统组态程序可以将上位机和下位机之间的通信数据进行互传，以步进系统的实时性，数据解决能力。实时数据库是在实时数据库系统组态程序的支持下搭建而成的，它可以实现实时数据库结构的定义，数据的类型、数据的来源、数据的链接等各种参数的设立。（4）历史数据库系统组态程序，实现对系统运营过程中产生历史数据的保存、检索等功能。在组态系统的运营过程中，实时数据库中的数据只是暂时存储在计算机内存中。一旦以后系统开发人员需要对系统进行维护或者生产中需要对以往的生产数据进行分析，那么此时就需要调用历史数据中存储的数据。由此可知，历史数据库的功能便是将组态系统运营中重要的数据保存下来以备后用。（5）组态软件中的重要组成部分是设备驱动程序，其重要用于I/O设备之（6）网络通信程序，重要用于实现系统运营中各环节数据的互换，实现操作站的双机冗余热备用及数据的远程访问与传送。（7）报警程序，其功能是在系统运营过程中若生产线上的实时数据超过了开发人员所设立的限阀后，系统便会自动发出相应的报警信息以提醒操作人员。报警允许操作人员应答。6.4组态软件与FX2N-32MR通信通过PLC编程软件FXGPWIN即可设立PLC的通信参数，打开FXGPWIN，点击“PLC”→“端口设立”对话框，即可设立通信参数，如下图6-2所示：图6-2设立通信参数所示：图6-3设立通信参数建立完通信方式后，双击“COM1”选项，弹出“设立串口”对话框即可设立串口通信参数，如下图6-4所示。图6-4设立通信参数6.5组态软件界面设计图6-5设立通信参数组态的水果产后解决系统界面图如图6-6所示：图6-6组态控制界面第7章结论通过本系水果清洗、烘干、打蜡、分级、包装控制系统的软硬件设计，对水果产后解决控制系统有了进一步的理解。水果产后解决制系统运用了三菱FX2N，对煤仓从输煤到煤位控制的一些输入、输出设备进行控制，实现了煤仓煤位自动化控制的目的。取得的结论如下：通过度析水果产后解决的控