基于plc的对虾分级机的设计及控制研究

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1、交流河北农机HEBEINONGJI摘要：针对目前对虾分级主要通过人工挑拣的现状，设计一台辊式对虾分级机，并对分级辊中心距调节装置和控制系统进行研究。按照对虾分级工艺要求，确定运动参数，选用西门子S7-200系列PLC作为控制核心，利用位控制向导设置脉冲输出，采用步进电机带动滚珠丝杠转动的方式，实现分级辊中心距自动调节。试验证明：该对虾分级机性能稳定，安全可靠，大大提高了对虾分级的精度和效率。关键词：对虾；分级机；PLC；自动控制；步进电机基于PLC的对虾分级机的设计及控制研究河北农业大学机电工程学院袁永伟崔保健弋景刚杨淑华李影欣引言用下鲜活对虾迅速昏厥，电机

2、带动输送带转动，将对虾带出储料对虾味道鲜美，营养丰富，深受人们喜爱。随着消费需求的池输送至分级辊上方，对虾沿导向板落入分级辊，在重力和反向增长，对虾养殖业快速发展，2011年我国对虾总产量达到了156转动的辊轴推力作用下沿倾斜的分级辊下滑，下滑到合适间隙万吨，2013年对虾在全球水产贸易中占到了15%，居水产贸易额处落至相应级别的分级框内，完成分级。的首位。国内对虾主要进行粗加工，经济效益较低，通过对虾分1.3分级辊中心距调节原理级销售，可以提高经济效益。目前国外关于对虾等水产品分级的分级辊中心距调节示意图如图2所示，固定轴与固定辊相研究已经有了较高的水平，

3、但国内对虾加工主要还是手工加工，连通过外球面轴承固定在机架上，活动轴与活动辊相连通过外不仅效率低，分级精度差，而且产品质量及卫生情况均令人担球面轴承安装在调节板上，中心距调节机构由滚珠丝杠、调节板忧。针对以上情况设计一台辊式对虾分级机，利用PLC对分级辊和步进电机组成，控制系统通过控制步进电机的转数来控制滚中心距调节进行控制，实现对虾分级辊中心距自动调节，大大提珠丝杠转动圈数，滚珠丝杠的导程和转数的乘积即为双辊中心高了对虾分级效率和精度。距的变化量。通过对对虾物理特性（体重与体厚的关系）的研究，1对虾分级机整机结构与工作原理发现相邻级别的对虾体厚相差约0.8

4、mm，为了实现分级精确调1.1分级机整机结构节，所选滚珠丝杠的导程为1mm，旋转一周调节板移动1mm。辊式对虾分级机主要由储料池、输送带、导料板、分级辊和541机架组成。辊式对虾分级机具有生产效率高、维护成本低的特点，其整体结构简图如图1所示。23432151、储料池2、输送带3、导料板4、分级辊5、机架1、滚珠丝杠2、步进电机3、调节板4、固定轴5、活动轴图1辊式对虾分级机简图图2分级辊中心距调节示意图1.2分级机工作原理2控制系统设计辊式对虾分级机利用对虾的物理特性（对虾的体重与体厚控制系统主要是根据对虾分级工艺要求，确定分级辊之间成正比）进行分级。如图

5、1所示，分级辊与水平面呈一定的夹角，的中心距。控制系统主要完成以下几个目的：（1）系统启动后，通每对分级辊由一个固定辊和一个活动辊组成，分级辊呈阶梯状，过按动不同定位按钮能够快速准确实现分级等级定位；（2）通过直径由上到下依次变小，两辊之间的中心距逐渐变大，在链条的按动手动按钮实现分级间隙手动调节；（3）当停止工作时，能够带动下反向旋转。通过复位按钮实现自动复位，为下一次确定分级等级确定参考捕捞来的鲜活对虾倒入储料池，在储料池低温清洗液的作原点；（4）每次自动分级定位之前都需先进行复位。2.1硬件选择作者简介：袁永伟，1987年生，河北省任丘人，硕士生。经分

6、析可知，系统主要是开关量控制，共有10个开关输入基金项目：国家海洋公益性行业科研专项河北省配套资金项目（项量和3个开关输出量。本控制系统采用西门子S7-200系列小型目编号：201205031）622014年第9期河北交流HEBEINONGJI农机PLC为控制核心，该PLC性能稳定同时具有14个输入寄存器程序，其手动及复位功能梯形图如图3所示。（I）接口和10个输出寄存器（Q）接口，完全能够满足控制要求；选用时代超群型号为57BYG250-76的步进电机，其步进角为1.8°，最大电流为2.5A，最大扭矩为1N·m，低速可以提供稳定的扭矩；步进电机驱动器选用与

7、之匹配的时代超群的型号为ZD-6560-V3步进电机驱动器，该驱动器具有细分功能和自动半流锁定功能。2.2PLC的I/O接口分配控制系统设有分级自动定位按钮6个，手动按钮、急停按钮、原点位置开关、复位开关各1个。在自动控制状态下，通过按动所需的分级定位按钮，分级辊可以快速达到中心距设定值，完成中心距自动调节；在手动状态下，每按动一次手动按钮就会产生一定的运动量，实现手动控制。在当前批次的对虾分级结束后，按下复位按钮，分级机的动辊反向运动，回到原点，此时，由原点位置开关控制步进电机停止转动，实现精确复位。对虾分级机控制系统的I/O接口分配如表1所示。输入地址功

8、能输出地址功能I0.0急停按钮Q0.0输出高速脉冲I