1、2015年度本科生毕业论文（设计） 基于 PLC 的自动红枣去核包装控制系统 院 系： 工学院 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2011 级 学生姓名： 学 号： 导师及职称： 2015 年 4 月 2015 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate Title of the Graduation Thesis (Project) Department: college of engineering， Department of Automation Major: Electrical Enginee
2、ring and Automation Grade:2011 Students Name: Student No.: Tutor: April, 2015 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）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了 解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门
3、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）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 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 主席（组长） 摘要 在核果类水果的前加工工作中，去核是一项很重要的加工工序，作为核果类水果之一的红枣，红枣去核是一个比较困难的事情，在红枣收获 之际，一边要着急收获红枣，一方面又要赶着把红枣去核卖更好的价钱。 目前大多数红枣种植户、工厂采用的去核方法是传统的手工去核，这种去核方式不
4、仅效率低，而且费时费力，偶尔还会弄伤手指，因此， 设计 一种新型的 自动 去核 控 制系统 是很有必要的。 本文 主要内容包括 对红枣自动去核包装控制 系统进行 方案设计、电气设计、软件设计 。采用 PLC 和组态王对红枣去核包装控制系统进行设计与实现 ，建立人机界面，对生产进行实时监控 。 在操作台内用独立的 PLC 专门对 称量器上红枣的重量 、 孔状运输带的位置与速度、推进去核电机与清除废料电机的推进与伸缩、装箱前称量器内红枣的质量、纸箱的位置等 进行自动控制 ， 将控制信号传给主控 PLC,完成对 储物仓仓门闭（合）、运输带停止（启动）、推进器推进（收缩）、封口机的工作与否，实现各部分
5、之间的协调运行。 同时对上料系统、定 位系统、抓取系统、冲核系统、顶核系统等进行了初步计算设计。使得其工作效率更高更精确，产品质量更好。 自动红枣去核包装系统能在短时间内对采摘回来的红枣进行去核并包装，省时省力，在很大程度上帮助了红枣种植户、加工厂更轻松更有效率的完成去核并包装的任务，让红枣产品生产线 的控制 更加方便快捷。 关键词 ：红枣去核机 ； PLC； 组态 ； 控制系统 Abstract In stone fruits before processing work, to go nuclear is a very important process step, as one of t
6、he dates drupe fruit, red dates is a more difficult thing, in occasion of harvest dates, Side to worry harvest dates, on the one hand but also to catch the red dates to sell a better price. For now,most of jujube growers and factory to go nuclear by traditional manual, this is not only inefficient w
7、ay to go nuclear, time-consuming, occasionally injured your finger. And so, to develop a new type of nuclear equipment is necessary. The main contents include enucleated of automation and package get design include the control system design, electrical design, software design. With PLC and King, des
8、ign the Control Systems and Implement, establish HMI, Real-time monitoring of equipment. In the console inside use a separate PLC weigh the jujube,Control the speed of the conveyor belt and location, Enucleated of the motor and Cleaning Machine, control them forward and backward. The weight of the j
9、ujube before testing into cartons, detect the location of the carton, Pass the signal to PLC, make the valve opened or closed, control the start or stop of conveyor belt, Sealing machine or stop work, let the coordination between the parts. At the same time, control conveying material system, positi
10、oning system, fetching system, remove the stone of the fruit and calculation and design for them, let them work more efficient, better the quality of the product. The control system can in a short period of time to go to big jujube nuclear and packaging, to save time and effort, to a great extent, h
11、elped the jujube farmers and processing plants, more easily remove the date and the packaging more efficient task, make jujube produced goods more convenient and quick. Keyword： Jujube to nuclear equipment； PLC； Configuration software； Control system 目录 目录 1. 前言 . 1 1.1 研究背景及意义 . 1 1.2 基于 PLC 的自动红枣去
12、核包装控制 系统概述 . 1 1.3 国内外研究现状综述 . 2 1.4 主要研究内容 . 3 2 红枣去核包装控制系统方案设计 . 5 2.1 红枣去核包装控制系统的构成 . 5 2.2 红枣去核包装控制系统设计步骤 . 6 2.3 红枣去核包装控制系统的控制方案 . 8 2.4 人机界面设计方案 . 10 3 红枣自动去核包装控制系统的硬件设计 . 12 3.1 主要控制元件 . 12 3.2 PLC 的选型 . 13 3.3 传感器的选型 . 14 3.3.1 压力传感器的选型 . 14 3.3.2 接近传感器的选型 . 16 3.3.3 料位传感器的选型 . 16 3.4 电动机的选型
13、 . 18 3.5 限位开关的选择 . 19 3.6 报警器的选择 . 19 3.7 控制系统的 I/O 分配 . 20 3.8 PLC 接 线图 . 21 4 红枣自动去核包装控制系统的软件设计 . 22 4.1 控制系统的程序流程图 . 22 4.2 编程软件的选择 . 22 5 人机界面的建立 . 24 5.1 组态王 6.53 组态软件的简介 . 24 5.2 料位、质量监控界面设计 . 24 5.3 组态王与 FX2N-48MR-D 通信的建立 . 27 6 总结 . 28 参考文献 . 29 附录 A:梯形图 . 30 附录 B：指令表 . 34 致谢 . 37 1 1. 前言 1
14、.1 研究背景 及意义 我国从 80 年代后期就对核果类水果的去核 系 统 、技术进行了开发和 设计 ，但是取得的成果并不理想，很少有较好的 自动控制系统 能进行大范围的推广，研究成果也是寥寥无几。目前国内的果核去除工具及技术大多仍然是停留在手工去核或者简陋的工具去核的层次，投入的劳力大，强度也 大 ，而且不能达到卫生水平的要求。在工人们进行去核生产的时候还会刺伤手指，为人们的人身安全带来了极大的安全隐患，并且在去核处理中会破坏果肉，造成极大的浪费。 而随着社会的不断进步与发展，人们生活水平的不断提高，人力劳动力的成本在生产过程中所占的比例越来越多，人们对食品安全卫生的要求也越来越高，因此实现
15、 核类水果的自动去核并包装是非常有必要的。 而作为核类水果中的 红枣，有的地方又叫做 大枣，它 维生素含量非常高，有“天然维生素丸”的美誉 ,具有滋阴补阳，补血等功效。我国是红枣生产大国，也是红枣制品消费大国，在我们的日常生活中，红枣产品随处可见，红枣饮料、红枣雪糕、红枣月饼、红枣干、红枣糕、红枣茶但是在生产这一些 产品之前，大都需要把红枣先去核，而红枣去核是一个比较困难的事情， 目前大多数红枣种植户、工厂采用的去核方法是传统的手工去核，这种去核方式不仅 生产 效率低，而且费时费力， 往往去核后的枣肉质量也得不到保证，偶尔 还会使人受伤 ，因此，设计 一种新型的 自动红枣去核包装控制系统 是
16、一种必然的发展趋势 。 1.2 基于 PLC 的自动红枣去核包装控制系统概述 红枣去核包装控制系统主要用于红枣前加工的去核工作与去核后的称重包装 工作。红枣由储物仓倒入运输带，由运输带输送至临时储物箱中，前言 2 跟随孔状运输带输送到去核针部分，去核针由 PLC 控制对孔状运输带内的红枣进行冲核，冲核的同时气压机由 PLC 控制适时喷射高压空气把枣核喷射到废料运输带，与此同时顶枣杆对残留在孔状运输带里面的残余枣肉进行清理，去核之后的枣肉随即掉落在成品运输带上，随之被运输至称 量装置上，当称量器内的红枣达到预定的重量时，由 PLC 控制运输带停止运行，同时称量箱进行红枣倾倒，把红枣倒入下方纸箱内
17、部，再通过 PLC 控制进行运输、冲核、清理、封口等步骤的进行。 整个系统由上料系统、自动控制系统、定位系统、冲核系统、清理系统、运输系统、称量系统、装箱系统、封口系统 、报警系统等 构成，实现了自动去核、称量、包装的功能，快速、经济、省时省力、安全，为广大红枣种植户解决了去核困难的问题。 1.3 国内外研究现状 综述 近年来，国内外的红枣去核 系统 的 研究设计 取得了一定的成果，例如， 由 宁天德 自己设计的半自动 硬枣去核 机 , 使用了双输出轴的减速箱和转盘支座，这个设计将去核设备的上下往复运动系统与供料系统的间歇和运动实现了统一，虽然去核效果较好，但是需要采用人工上料，每分钟只能加工
18、两百多个，投入的人力劳力较大，去核效率并没有得到显著提高。 二零零五年，由彭三河自主设计的红枣去核机 ，其 采用了上下工作头双针来进行定位系统的定位，用上、下切刀进行去核，虽然去核效果较好，但是生产的效率比较低。后来王在政设计了一种新型的红枣去核机，其使用的定位、扶正系统可根据红枣的大小进行调节，使得红枣可以均匀的进入旋转盘上面的红枣定位孔， 冲核装置、冲枣装置进行上下运动作业，完成去核任务，将枣核枣肉排出，这种去核机不需要人工一个一个的将红枣放入定位孔，一定程度上提高了机器的工作效率，也提高了安全性能，但是适应性差，且工作效率也不是很高。 又如 王兵臣发明的红枣去核机 ， 由机架 、储料 料
19、斗 、红枣 输送带 、 下传送链 、冲核杆 、 上定位链 、 冲核杆导 向 套 、 偏心轮 、 拨片组件 、 支撑挡板 、 离合器、滚动轮、卡板等组成，其去核效果相较上面的集中去核机来说比较好，但是其结构非常复杂，不便于维修，生产成本比较高，而且自动化程度比较低，属于机械自3 动化。 直到二零一一 年，新疆农业 科学院 的 农业机械化研究所研制 出 了 6QH-600 型红枣去核机 ，设备 采用 了 多面体轮驱动的载枣履带 进行 上料 、 毛刷进行扶正 、 曲柄 连杆装置驱动冲核针上 运动 进行 冲核，每小时可去核 可达五 万枚 左右 ，去核率达 90%以上， 但是这种机型 容易出现冲破枣的问
20、题 。 综合各种去核设备 的控制系统 来看，目前红枣去核设备 系统 的结构、设计有一些地方不合理，而且制造工艺、技术水平比较低，科技含量不高，使得运行时噪音非常大，不仅仅影响了周围 居民的生活，而且在进行作业时需要经常有人在旁看守，如果操作人长期进行操作的话，对其听力是有很大的损害的。 系统 运行的时候往往震动比较大，存在的安全隐患比较大，给操作人的人身安全带来了很大的威胁。工作环境也是比较差，工作缺乏弹性，易使人感到疲劳。而且纵观这些去核 控制系统 ，大多为纯机械结构，自动化水平比较低，在运行的过程中各个部分之间都是统一进行运行的，上料系统、运输系统、定位系统、冲核系统等各部分之间不能独运行
21、，一旦期间某一系统出现故障，整个 系统 都将瘫痪，而且还会造成各部分之间不必要的机械损坏，维修工作量大。在机器出现故障时，甚至还会伤害到操作人员。 1.4 主要研究内容 本文主要分为以下几个部分 : 第一章是前言 部分 ,主要对 基于 PLC 的红枣自动去核包装控制系统进行了简要介绍 ,简单阐述了国内外对红枣自动去核包装控制系统的研究现状 ,说明了该研究的研究背景、意义。 第二章的主要内容是红枣自动去核包装控制系统的控制方案的设计 ,首先对红枣自动去核包装控制系统的系统结构及工作原理进行了介绍 ,然后给出了设计步骤和详细的总体方案设计。 第三章是红枣自动去核包装控制系统的 硬件 设计 ,首先进行设备的选型 ,然后描述了运输系统、给料系统、定位系统、冲核冲枣系统、清理系统、包装系统 、报警系统 等部分的设计 ，并画出 PLC 外部接线图 。 第四章是 红枣自动去核包装 控制系统 软件 系统的 设计 ,详细介绍了 PLC 的设
