澆模型冰淇淋生產(chǎn)線的功能要求.doc

澆模型冰淇淋生產(chǎn)線的功能要求 目前的冰淇淋生產(chǎn)線很多依然靠繼電器控制方式，繼電器的控制方式在PLC出現(xiàn)之前廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中的各種領(lǐng)域，由于其設(shè)計(jì)簡單、易于操作和便于理解等特點(diǎn)，以滿足當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)要求和控制條件，當(dāng)經(jīng)過長期的運(yùn)行后，繼電器、線圈等各種機(jī)械設(shè)備逐漸老化，出現(xiàn)了反應(yīng)不靈敏、觸電磨損、接觸不良、造成整個(gè)控制系統(tǒng)無法完成控制功能，嚴(yán)重影響冰淇淋的數(shù)量和質(zhì)量。設(shè)備2設(shè)備n設(shè)備1 澆模型冰淇淋生產(chǎn)線就采用PLC作為主控制器，用戶根據(jù)其生產(chǎn)過程編寫程序，下載到PLC中，整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程完全通過PLC內(nèi)部的用戶程序來控制，其本不依靠人工參與，澆模型冰淇淋生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示轉(zhuǎn)移工具/設(shè)備設(shè)備m設(shè)備m+1設(shè)備x 圖1澆模型冰淇淋生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)示意圖冰淇淋生產(chǎn)過程主要包括配料、均質(zhì)、老化、凝凍和硬化等幾個(gè)部分，如果生產(chǎn)出的冰淇凌成分和形態(tài)都比較復(fù)雜的話，其生產(chǎn)過程遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這幾個(gè)部分。在如圖1所示的結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)設(shè)備完成12個(gè)工作部分，或者幾個(gè)設(shè)備共同完成一個(gè)工序。該生產(chǎn)線的主要任務(wù)是將各種原料按照一定的比例混入到容器中，通過攪拌器攪拌把這些原料混合成一種均勻的溶液，然后經(jīng)過均質(zhì)、老化等處理過程后，完成了冰淇淋混合液的制作，再經(jīng)過澆注的工序，將冰淇淋液灌入到冰淇淋模型中，經(jīng)過凝凍、硬化等處理過程后，完成了冰淇淋的第一部分制作，然后通過機(jī)械手的操作，把剛剛完成的冰淇淋轉(zhuǎn)移到另外一條流水線上，進(jìn)行再次加工，最后將冰淇淋再次進(jìn)行凝凍、硬化等處理后，就可以送入包裝機(jī)進(jìn)行包裝。整個(gè)工作過程主要包括配料、均質(zhì)、老化、澆注、機(jī)械手操作、凝凍、硬化和包裝。澆模型冰淇淋生產(chǎn)線的工作過程示意圖如圖2所示。澆注原料配料老化均質(zhì)其他配料機(jī)械手轉(zhuǎn)移至傳送帶2硬化凝凍凝凍添加其他原料硬化包裝 圖2澆模型冰淇淋生產(chǎn)線的工作過程示意圖 （1）配料。 將各種原料按照一定比例配好后，送入到攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，完成對原料的初加工。（2） 均質(zhì)。 將混合好的原料送入均質(zhì)機(jī)中，進(jìn)行高壓處理，目的是使料液的乳化能力提高，使產(chǎn)品到達(dá)均勻一致；將較大的脂肪球粉碎成很小的脂肪球，使脂肪球直徑從48um降到12um，使得產(chǎn)品組織細(xì)膩；提高混合料液黏度，使產(chǎn)品潤滑、松軟，并能提高膨脹率。（3） 老化。 將混合液保持24的低溫，冷藏一定時(shí)間，使之物理上成熟，稱為成熟或老化。老化處理就是將經(jīng)過均質(zhì)處理的混合液迅速降低至老化溫度。（4） 澆注原料。 將老化后的冰淇淋混合液添加到冰淇淋模中，以便進(jìn)行下一步處理。（5） 凝凍。 凝凍的作用是使混合液變成半固體狀態(tài)，通過制冷劑的作用繼續(xù)降低溫度，并利用攪拌器刮刀將筒壁的混合液刮下后與空氣混合使體積膨脹，到達(dá)使液體變成半固體的目的。（6） 硬化。 將半成品的冰淇淋進(jìn)行速凍硬化，速凍溫度一般為-25左右。（7） 轉(zhuǎn)移操作。 主要是通過機(jī)械手動(dòng)作來完成。（8） 包裝。 將制作完成的冰淇淋送入包裝進(jìn)行包裝處理，最后送入冷庫儲(chǔ)存。 在這個(gè)生產(chǎn)線中需要對半產(chǎn)品的冰淇淋進(jìn)行搬移操作，在此利用機(jī)械手進(jìn)行操作，機(jī)械手的操作主要包括以下幾個(gè)動(dòng)作。 （1）手臂提升：氣缸帶動(dòng)手臂相對于工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)，提高手臂手爪的高度，滿足抓取產(chǎn)品的高度要求。 （2）手臂下降：氣缸帶動(dòng)手臂相當(dāng)于工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)，降低手臂手爪的高度，滿足抓取產(chǎn)品的高度要求。 （3）手爪抓緊：使手爪抓緊產(chǎn)品，滿足抓起產(chǎn)品的要求。 （4）手爪松開：使手爪松開產(chǎn)品，滿足放下產(chǎn)品的要求。 ( 5 ) 手臂左旋：使手爪在原有高度的基礎(chǔ)上，相對于工作臺(tái)左旋，滿足產(chǎn)品移動(dòng)的要求。 （6 ) 手臂右旋：使手爪在原有高度的基礎(chǔ)上，相對于工作臺(tái)右旋，滿足產(chǎn)品移動(dòng)的要求。 機(jī)械手完成以上幾個(gè)動(dòng)作主要是依靠PLC的控制信號(hào)，通過對電磁閥的控制來實(shí)現(xiàn)氣缸的上升和下降，其工作示意圖如圖3所示。 在澆注原料中，根據(jù)系統(tǒng)要求，主要包括吸漿和灌漿兩個(gè)部分，澆注過程如圖4所示。手臂下降手臂左旋手臂上升手爪抓緊 手爪松開手臂右旋手臂下降手臂上升 機(jī)械手工作示意圖3 灌漿 吸漿 澆注過程 澆注過程示意圖4 （1）吸漿。將老化的冰淇淋原料吸入到澆注機(jī)中，按照一定量吸入后，滿足澆注過程的要求。（2）灌漿。將吸入適量的冰淇淋原料混合液澆注到冰淇淋模中，滿足澆注過程的要求。 根據(jù)以上控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)出圖5所示的澆模型冰淇淋生產(chǎn)線控制系統(tǒng)功能圖框。PLC的電器控制柜主要包括兩個(gè)部分，一部分是機(jī)械控制部分，包括一些按鈕和主要的機(jī)械控制元件；另一部分觸摸屏部分，在觸摸屏上既可以觀察生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)，也可以通過觸摸屏上的按鈕控制生產(chǎn)線。PLC電氣控制柜結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。 冰淇淋生產(chǎn)線設(shè)備 PLC電器控制柜 圖5 澆模型冰淇淋生產(chǎn)線控制系統(tǒng)功能框圖觸摸屏控制面板 PLC電器控制柜