PLC技术在很多工业生产和设备中都会用到，PLC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、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。本文是一篇科技期刊投稿的论文范文，主要论述了基于PLC的蒜片甩水机控制系统设计。
摘要：传统的脱水蒜片在沥水工艺环节需要人工装在尼龙口袋放入甩水机中，生产过程前后不能衔接，蒜片甩水机的工作方式单一，生产效率低。结合PLC和变频器的优势设计了蒜片甩水机控制系统，通过对自动进料、高速甩水、刮料输出各阶段蒜片的破损率进行测定，对蒜片甩水机进行分段控制，满足了低速加料、高速分离、减速清除刮料的要求，实现蒜片沥水的全自动控制，大大提高了生产效率。
关键词：蒜片脱水机,PLC,变频器,分段加速
Abstract：In traditional process， workers need to put the garlics into the nylon bags firstly and then put the bags into the dehydration device one by one ，so it lowers the production efficiency. The Garlic Dehydration Device combined with the advantage of PLC and frequency converter，could meet the need at different stages by segmented control ，realize automatic control ，and greatly improved the production efficiency.
Key words：Garlic dehydration; PLC; frequency converter; Segmented control
在食品加工企业，出口大蒜需经过去皮、护色、切片、清洗、沥水、烘干、检测、包装等生产工艺，经过清洗过的大蒜带有很多的残留水分，直接放到烘烤箱中烘干占用时间长，传统的生产方式在沥水工艺环节用一个甩水机进行水分分离来减少烘干时间。但是传统工艺为保证蒜片不受损伤，需要人工把大蒜片放入尼龙口袋，放在甩水机中，甩水机工作效率低、工人劳动强度大。基于PLC的控制系统，在确保蒜片完整率的前提下实现沥水过程自动化，将二次漂洗之后的蒜片直接送入到甩水机中，使甩水机转筛转速实现分段调速完成沥水过程，然后自动出料进入到烘干工艺环节。该机采用由变频器控制的变频制动电机，无级调速可满足低速加料、高速分离、低速清除刮料的要求，提高了生产效率，保证了大蒜产品的质量。
1 蒜片甩水机的组成及过程分析
1.1 蒜片甩水机的总体结构
蒜片甩水机工作系统主要由二次漂洗的蒜片进料传送带、蒜片甩水机和甩干出料传送带组成，如图1。其中，蒜片甩水机是主要部件，主要由电动机、转筛、转轮、刮料器、外壳和固定架组成。为了代替传统人工将蒜片装在尼龙袋放入甩水机工作，在使蒜片不破损的情况下，保证进料的时候，蒜片能贴在转筛上，在主轴上安装了在轴向互为120°的三片转轮，确保进料的时候，蒜片能均匀的贴在转筛上。
1.2 蒜片甩水机的工作工程分析
自动甩水机工作时分为第一次加速、进料、第二次加速、高速甩水、自动减速并出料、刮料六个过程。系统工作过程如图2所示。
第一次加速是为了满足进料的速度需求。在系统刚启动时，此时转筛的初始速度为0，此外系统经过刮料后的速度也不能满足下一轮进料时的速度需求，因此需要第一次的加速。第一次加速的变频器输出频率为进料时测得的最小输出频率。
进料时最容易造成蒜片完整率的破损。要求甩水机转速不能太低，太低蒜片不能在离心的作用下粘贴在转筛上面，太高容易被转筛打碎。为此需要测定蒜片的破损率和对应转筛的最小速度。以烘干后300kg的蒜片为测定样本，大蒜的进料量用传送带的传送时间(t)控制，当t=2.5、3、3.5…6时，测试其损坏率D和与之对应的转筛最小速度时变频器的输出频率(fmin)，测试结果如表1所示。
将传送带的传送时间(t)和破损率D的关系用图3表示，生产要求总破损率D不超过1%，考虑到刮料阶段0.13%～0.19%的破损率，得出t 取值为4最为合适。
进料4s完成后，自动甩水机进行第二次加速，使变频器输出频率升至50Hz，完成高速甩水的过程。在此阶段，为防止蒜片和转筛产生相对运动受到破损，变频器的输出频率需要缓慢升至最高输出频率50Hz，通过实验发现，此阶段对蒜片的破损率影响不大，基本维持在0.13%～0.19%范围之内，所以主要考虑甩水的时间对工作效率的影响。根据烘干机的工作效率，甩水时间设定为15s最为合适。
甩水阶段完成后转筛应该减速为刮料做准备，通过实验验证，此阶段对蒜片的破损率影响更小可以忽略不计。为提高效率，转筛减速采用制动减速代替自由减速，经过测定，如图4所示，当输出最小频率�R5Hz时，蒜片的损失率较为明显，因此刮料阶段的变频器输出频率设定为5Hz。
2蒜片甩水机控制系统的总体设计
2.1蒜片甩水机控制系统的硬件设计
控制系统采用PLC和变频器控制。PLC具有体积小、速度快、标准化，可靠性高等优点[6]。采用PLC控制变频器可方便的实现不同工作过程电机转速的设定。
PLC采用西门子S7-200系列满足系统要求。输入为启动按钮SB1和停止按钮SB2，输出端分别控制变频器的启动、加速、减速和系统的进料、出料、刮料工作，其硬件接线图如图5所示。
自动甩水机的电机容量为13.5KW， 变频器采用E380-4T0150，适配电机容量为18.5KW，满足其生成要求。变频器设置为端子递增、递减控制;下限频率设置为5Hz，上限频率设置为50Hz;输入端子X1功能选择为13，频率递增控制;输入端子X2功能选择为14，频率递减控制;OC1输出端子选择0，变频器运行中，通过KA1控制HL4运行指示;OC2输出端子选择16，通过KA2控制HL5做故障指示。电磁阀控制刮料器，在甩干完成后启动电磁阀进行刮料。
2.2 蒜片甩水机控制系统的软件设计
PLC自动甩水系统结合了PLC时间控制和变频器自动加速的优越性，对加速进行分段处理。经过现场调试，系统工作过程中变频器的输出频率和时间的关系可用图6表示。
在电机刚启动时，PLC控制变频器在0.5s内输出频率为8Hz，为进料做准备。进料时间为4s，然后电机进行第二阶段的加速，完成15s的高速甩水过程。15s高速旋转甩干之后启动清理，变频器输出频率降为5Hz，清理4s完成后再次第一阶段的加速，重复循环直至停机。
3结语
经过多次现场调试，改变了原来的系统控制要求，使生产线自动甩水这个环节的工作效率大大提高，甩干的数量由初步设计的4.5车/时上升到11.3车/时，整个控制系统经过7*24小时的连续运转没有出现任何问题，选取的制动电阻满足功率要求。
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参考文献
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[2] 李友泉，詹永麒.利用PLC和变频器进行速度同步控制[J].电气传动，2000，30(5)：6-7.
[3]李志斌.PLC和变频器在工业洗衣机控制系统中的应用[J].电机与控制应用，2008，35(6)：44-46.
[4]于静.S7- 200系列PLC在旋转冲洗甩干机中的应用[J].电子工业专用设备，2002，31(4)：249-251.
[5]西门子公司.SIMATIC S7 - 200 可编程序控制器系统手册[Z].德国：SIEMNES 公司， 2000/11.
