（信阳涉外职业技术学院河南新县465550）
摘要：随着人们生活水平的提高，休闲食品、旅游食品的开发成为一个非常重要的行业，在该行业中以卡夫为代表的夹心饼干成为行业中的领先者，设计适合国内需求的夹心饼干设备必将为我们的民族工业发展增强活力。在夹心饼干设备中，PLC控制成为一个重要的技术环节。本论文主要是果酱夹心饼干机的PLC程序设计。用PLC程序，来实现果酱的搅拌、加温、保温、喷涂。
关键词：PLC，果酱夹心饼干机，PLC控制
1绪论
纵观我国饼干市场的发展，多功效、多口味的营养型饼干将会成为未来饼干市场的主流。果酱夹心饼干机是将果酱等物料夹入两片饼干中间的机械。如图1所示，在这里的用PLC程序控制传送带将饼干储存仓2中的饼干通过传送带1传送到喷嘴5处进行果酱喷涂，再进行第二块饼干的叠加，经过一次压实后，再由传送带将饼干传送到指定位置进行包装、装箱等操作。
果酱夹心饼干设备中，PLC控制成为一个重要的技术环节。本论文基于此目的出发结合生产实际，利用plc程序控制的自动化来实现果酱的搅拌，加温，保温，喷涂等一系列生产工艺。该系统采用西门子S7-200型PLC及EVIEW触摸屏，结合机械设施和主要电气控制部分来实现对该设备的控制设计。以果酱夹心饼干机的生产能力和工作压力为主控参数，利用传感器采集信号，并利用模数转换，将其变换为PLC能识别的数字量，从而实现对果酱夹心饼干机喷涂工作过程和速度的有效控制，实现了实时监测，保证了果酱夹心饼干机稳定、可靠地运行。
1、传送带2、饼干储存仓3、饼干果酱喷涂装置5、喷嘴6、饼干7、压实装置8、包装装置
图1夹心饼干机结构示意图
2PLC系统硬件及各部分功能
2.1PLC可编程控制器部分
本文采用的S7-200PLC是德国西门子公司生产大的一种小型PLC，可以满足多种多样的自动化控制的需要，其许多功能达到大、中型PLC的水平。它具有紧凑的设计，良好的扩展性、低廉的价格、结构小巧、可靠性高、丰富的功能模块以及强大的指令系统等，因此受到了市场的广泛关注。
PLC可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计的，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器是专为工业环境应用而设计制造的计算机，其易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能。
2.2PLC的工作过程
在PLC中，用户程序按先后顺序存放，在没有中断或跳转指令时，PLC从第一条指令开始顺序执行，直到程序结束符后又返回到第一条指令，如此周而复始地不断循环执行程序。PLC在工作时采用循环扫描的工作方式，其工作过程一般主要包括三个阶段，即输入采样，用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
PLC是一种工业控制计算机，故它的工作原理是建立在计算机工作原理的基础之上，即通过执行反映控制要求的用户程序来实现的，。但是PLC是以分时操作方式来处理各项任务的计算机在每一瞬间只能做一件事，所以程序的执行是按程序顺序依次完成相应各电器的动作，属于串行工作方式。
概括而言，PLC是按集中输入，集中输出，周期性循环扫描的工作方式进行工作的。CPU从第一条指令执行开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC就这样周而复始地重复上述循环扫描的。
2.3夹心饼干机的I/O分配
在夹心饼干机的工作系统设计中主要涉及6个数字量输入分别为总开关I0.0、饼干装入传感器输入I0.1、果酱温度传感器输入I0.2、第一块饼干到来传感器输入I0.3、喷涂后的饼干到来传感器输入I0.4、总停开关I0.7，7个数字量输出分别为电机运转继电器KM1Q0.0、饼干未装入提示L1Q0.1、果酱温度不够提示L2Q0.2、加热继电器KM2Q0.3、喷果酱继电器KM3Q0.4、装入第二块饼干继电器KM4Q0.5、压实动作继电器KM5Q0.6。4个开关量传感器。2个状态提示装置。传感器作为输入信号，设置2个操作键，这2个操作键分别是总启动开关，总停开关。
根据系统的要求，选取S7-200PLCCPU224作为控制核心，CPU224的I/O点数是14/10，扩展能力大为加强，可连接7个扩展模块，最大扩展至168个数字量I/O或35路模拟量I/O点，具有PID控制器。因其I/O点数能够满足现有系统的要求，且为后续的产品升级改进留有一定的余地，所以不需要再加扩展模块。
3系统硬件及软件设计
3.1系统硬件设计
本系统的硬件，它由1台电动机，一台智能型电气控制柜(包括西门子变频器，PLC，交流接触器，继电器)，一套传感器，断电保护装置以及供电主回路等构成，该系统的核心是S7-200(CPU224)扩展功能强，CPU224集成了14点输入10点输出，共有24点数字量I/O，其模拟量扩展模块具有较大的适应性和灵活性，且安装方便，满足设计需要。
该系统主要由一台电动机，合上空气开关QS1后，PLC根据各个传感器送来的信号判断交流接触器KM1主触点是否闭合,当KM1闭合时,电动机开始运行；热继电器KR1对电动机进行保护，避免电动机在过载时可能产生的过热损坏。
3.2软件设计
该系统除部分为顺序控制外，从总体上来看具有随机离散控制的特点，控制系统软件结构的流程，设定由温度传感器传送来的温度信号值为D，物料传感器传来的信号为F1，由图2可知，按下启动键后，首先检测是否有饼干，如果有饼干，无饼干提示指示灯，不亮，表示正常运行，接着检测温度值，进行处理判断。若温度值不在要求范围内，则温度提示指示灯亮起来，并驱动加热装置进行果酱加热工作，等到加热温度到达程序设定值时，启动电机；夹心饼干生产线开始运转工作。具体工作的PLC的梯形图如下所示：
4总结
利用PLC控制的夹心饼干自动生产系统，不仅简化了夹心饼干的生产工艺，提高了设备的可靠性和稳定性，设备的操作和维护方便，节省耗能，同时也大大的提高了饼干的产量。另外还可以根据需要配置相应的通信模块，进行远程监控现场设备的运行状态，提高了企业的生产效率和经济效益，具有一定的推广价值。
参考文献
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