【正文】 惡劣場合，工作安全可靠，易于實現(xiàn)快速的直線往復(fù)運動、擺動和高速轉(zhuǎn)動，輸出力和運動速度的調(diào)節(jié)都很方便，安裝和控制的自由度都很大，能實現(xiàn)過載自動保護，故氣動具有非常廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。 3）工作適應(yīng)性。 立體花式冰淇淋成型機輸送帶的步進、灌注造型動作的實現(xiàn)、料泵組件的開 /關(guān)以及造型的切料的動作均是在可編程控制器的控制下由氣動執(zhí)行件完成的。 輸送帶與其他執(zhí)行器的互鎖 根據(jù)工藝要求，當(dāng)輸送帶運動時其它氣缸不能動作，我們設(shè)計了氣 —電互鎖回路，如圖 41 所示。因為當(dāng)輸送帶停止時，電磁閥 YA0 的另一側(cè)得電，氣缸 P0 反方向運動，到達(dá)終點時，氣缸的另一側(cè)氣壓升高，從而推動氣控閥向另一側(cè)運動，最終使其它氣動元件上氣。圖 所示為 “氣 —電 ”互鎖回路。 擋料氣缸、送料氣缸及切料氣缸 根據(jù)不同種類的冰淇淋 ，需要加入不同的原料進行造型。接著送料氣缸動作對原料造型，同時把之前已做好的花型送出，然后切料汽缸把連續(xù)的花型分開。 畢業(yè)設(shè)計 21 氣動系統(tǒng)原理圖 根據(jù)立體花式冰淇淋的成型機工藝過程，綜合輸送帶、傳動氣缸、送料氣缸、切料汽缸、擋料氣缸，設(shè)計出了如圖 42 所示的原理圖 P 3 P 2 P 0 P 1V J 3 2 2 0 5 G BY A 0 Y A 1Y A 2Y A 3V F A 5 2 2 0P 0 ： 傳 動 氣 缸P 1 ： 擋 料 汽 缸P 2 : 送 料 氣 缸P 3 ： 切 料 汽 缸V J 3 2 2 0 5 G BV J 3 2 2 0 5 G BV J 3 2 2 0 5 G B圖 42 氣動原理圖 氣動元件的選擇 成型機上所用的氣動元件均為 SMC 公司的產(chǎn)品， SMC CORPORATION 成立于 1959年，總部設(shè)在日本東京。SMC 作為世界最著名的氣動元件制造和銷售的跨國公司， 其銷售網(wǎng)及生產(chǎn)基地遍布世界。由于其體積小，可使電磁閥板布局緊湊，占用空間小，電磁閥板裝于機架內(nèi)部，上有一擋板可起到水洗機床時對閥的保護作用。在設(shè)計中，注重發(fā)揮以 PLC 為核心的電子技術(shù)優(yōu)勢。產(chǎn)品具有更大的改型靈活性，利于用戶進行再次開發(fā)。 PLC 的主機由微處理器（ CPU）、存儲器（ EPROM、 RAM）、輸入 /輸出模塊、外設(shè) I/O接口、通信接口及電源組成。 人機界面是在操作人員和機器設(shè)備之間作雙向溝通的橋梁 ,用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來處理或監(jiān)控管理及應(yīng)付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕 .隨著機械設(shè)備的飛速發(fā)展 ,以往的操作界面需由熟練的操作員才能操作 ,而且操作困難 ,無法提高 工作效率 .但是使用人機界面能夠明確指示并告知操作員機器設(shè)備目前的狀況 ,使操作變的簡單生動 `,并且可以減少操作上的失誤 ,即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設(shè)備 .使用人機界面還可以使機器的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化 ,同時也能減少 PLC 控制器所需的 I/O 點數(shù) ,降低生產(chǎn)的成本同時由于面板控制的小型化及高性能 ,相對的提高了整套設(shè)備的附加價值 . 畢業(yè)設(shè)計 23 第五章 控制系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計 立體花式冰淇淋成型機的控制方案采用 PLC 氣動控制系統(tǒng)，分接盒是聯(lián)系 PLC 的輸入輸出以及氣動控制系統(tǒng)的中心樞紐。在設(shè)計中，分接盒有兩部分組成：觸摸屏和 PLC盒。采用分接盒分開可以減少控制部分的體積，增加外形美觀，而且便于操作。 PLC 硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 51 所示。主機的各個部分均通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接。 PLC 的 CPU按照系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲用戶鍵入的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并診 斷用戶程序的畢業(yè)設(shè)計 24 語法錯誤。 可編程控制器配有兩種寄存器，即系統(tǒng)寄存器（ EPROM）和用戶寄存器（ RAM）。用戶存儲器用來存放系統(tǒng)的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。它包括輸入、輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)，定時器 /計數(shù)器預(yù)置數(shù)和當(dāng)前值的數(shù)據(jù)區(qū)，存放中間結(jié)果的緩沖區(qū)。 我們在設(shè)計中根據(jù)成型機的輸入輸出選用 16 點輸入 16 點輸出的三菱 PLC，型號為：FX2N32MR。立體花式冰淇淋成型機工作過程中，用戶是站在冰淇淋灌注頭后的一端位置，進行放蓋、裝箱等操作的，所以控制盒安裝于成型機右端床身表面上，便于用戶及時操作處理問題。 觸摸屏的本質(zhì)是傳感器，它由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。目前，根據(jù)傳感器的類型，觸摸屏大致被分為紅外線式、電阻式、表面聲波式和電容式觸摸屏四種。該觸摸屏全面支持以太網(wǎng)， USB 等高速接畢業(yè)設(shè)計 25 口 , 支持 USB 高速接口；更多的資源，相對低的價格；簡單易用，穩(wěn)定可靠； 全面支持以太網(wǎng)通訊功能，多個觸摸屏可以任意組網(wǎng)； 使用標(biāo)準(zhǔn) C 語言宏代碼可以以多種方式被觸發(fā)，功能強大，靈活易用； USB 下載大大加快了用戶組態(tài)的下載速度； 增加 USB 口通訊能力，可以通過 USB 口下載程序。 MT5420T 與 FX2N32MR 通訊參數(shù)設(shè)置如圖 52 所示。 畢業(yè)設(shè)計 26 各 執(zhí) 行 件 復(fù) 位完 成故 障 判 斷完 成故 障 處 理減 速屏 幕 顯 示動 作 信 號執(zhí) 行 件 順 序 動 作啟 動是是是一 般 故 障主 要 故 障否 圖 53 觸摸屏控制流程圖 圖 54 觸摸屏視圖 觸摸屏的主界面如圖 54。剛運行機器時，需要檢查成型機的各執(zhí)行件是否到位、杯子的位置是否合適等，則選擇 “點動操作 ”模式。彈出一小的窗口，窗口中會出現(xiàn)對成型機各執(zhí)行器的操作按鈕：傳動氣缸、擋料氣缸、送料氣缸、切料汽缸、電磁鐵、果醬泵、奶酪泵。點擊彈出的小窗口右下角，關(guān)閉該窗口，進入模式選擇對話框。以此來檢驗各個執(zhí)行器是否工作正常、冰淇淋的造型是否符合要求。按要求點擊 “連續(xù)運行 ”，進入正常的生產(chǎn)過程。點擊它可使 PLC 所有輸出禁止，成型機停止運行。主界面中各指示燈對應(yīng)各執(zhí)行器動作情況：執(zhí)行器動作指示燈亮。當(dāng)各執(zhí)行器處于原位是，原位指示燈亮。 PLC 盒面板選用 Q235 材料，厚度 б=2mm，其上加工有可編程控制器接線時用的穿孔線。 設(shè)計的 PLC 盒中，可編程控制器采用硬接線，接線彎成直角，理順擺 正。打開側(cè)蓋就可以方便的進行編程和更換 ROM 盒操作。其上的擋板也是為了保護 PLC 盒而設(shè)計的。其對工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制，只有通過接線將執(zhí)行器與自身聯(lián)系起來才能真正體現(xiàn)出魅力。 畢業(yè)設(shè)計 29 L 1L 2Q SF U 1F X 2 n 3 2 M RL 1 L 2M MH M IL 1 L 2F U 4 F U 5K M 1 K M 2電 機 1 電 機 2F U 2F U 35 0 H Z~ 2 2 0 V+D C 2 4 V~ ~T C 圖 55 外部接線圖 控制原理圖傳動氣缸原點傳感器擋料氣缸原點傳感器送料汽缸原點傳感器切料汽缸原點傳感器傳動氣缸終點傳感器擋料氣缸終點傳感器送料汽缸終點傳感器切料汽缸終點傳感器X 0 X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7C O MY 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 Y 1 0 Y 1 1 Y 1 2 Y 1 3傳動氣缸正行程擋料汽缸正行程送料氣缸正行程切料汽缸正行程傳動氣缸反行程擋料汽缸反行程送料氣缸反行程切料氣缸反行程電磁鐵K M 1 K M 2原位指示燈F X 2 N 3 2 M RC O MH M I有杯檢測傳感器1X 1 0有杯檢測傳感器2X 1 1故障停止X 1 2畢業(yè)設(shè)計 30 圖 56 PLC 控制原理圖 第六章 總結(jié) 至此，立體花式冰淇淋成型機設(shè)計完成了。 作為一種產(chǎn)品，立體花式冰淇淋成型機采用的 “PLC—氣動控制系統(tǒng) ”柔性強，控制精度高 ，可靠。該成型機具有以下特點： （ 1）具有友好的人機交互界面，操作簡單； （ 2）整體安全可靠，功能齊全； （ 3）操作控制集中，既可以自動操作也可以手動操作； （ 4）控制系統(tǒng)成本低； 但成型機還存在不足之處，比如機身結(jié)構(gòu)設(shè)計的還不夠完美。因此，可以對該成型機繼續(xù)改進，在此機器上加入一些裝置，實現(xiàn)取杯、放蓋和貼標(biāo)簽自動化。限于知識水平，難免有不足之處，希望老師和讀者批評指正。PA,2020.(9):4548,88 [13]. 江國祥 .冰淇淋機常見故障及解決方法 [J].乳品加工 .43 [14]. 肖堯榮 .冰淇淋制造概 論 [J].上海市輕工業(yè)工程設(shè)計院 .812 [15]. 佳文 .大豆、花生冰淇淋的加工工藝及設(shè)備 [J].中國食品報 ,2020(007):12 [16]. 蔡云升 .淺談國內(nèi)外冰淇淋發(fā)展趨勢 [J].食品工業(yè) .1997,1(1):23 [17]. 祝美云 .我國中小型冷飲企業(yè)冰淇淋安全問題與對策 [J].農(nóng)產(chǎn)品加工 (1) [18]. Anil Pahwa 1, David L. Soldan 2, Shelli K. Starrett3, and Zachary Maier Communities of New Students to Increase Retention[J].2020 [19]. J. E. DE OLIVEIRA CABRAL .SURVEY ON TECHNOLOGICAL INNOVATIVE BEHAVIOR IN THE BRAZILIAN FOOD INDUSTRY[J].:129169 [20]. Gulten Tiryaki Gunduz* and Gunnur formation in an ice cream plant[J].Antonie van :329336 畢業(yè)設(shè)計 32 致 謝 本文是在導(dǎo)師張興國 導(dǎo)師 的悉心指導(dǎo)下完成的！首先，感謝張老師這幾個月對我的嚴(yán)格要求，從論文選題、方案選擇、設(shè)計方法、計算思路都給予了我精心的指導(dǎo)。 其次，我要感謝學(xué)院給我們提供了這樣一個機會，可以驗證并展示我們?nèi)甓鄟淼膶W(xué)習(xí)成果，充分發(fā)揮自身的設(shè)計才能。 最后 ,我還要感謝學(xué)校圖書館為我們提供了大量的有價值的參考文獻和資料，使得我的設(shè)計工作有了一定的理論基礎(chǔ)、科學(xué)方法以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo)。