基于PLC的粽子蒸煮自动控制系统 投稿:邓瀶瀷

维普资讯h tt:p/www.cqv/i.copm 第2 卷4 第期 30 2 7年 3 0 月 机 电 工 程 OV _4 NO 3 l .2 aM 2. 07 r0 M CHEAIN CA L E&ELCTIR ACLE GI N N EEI N…

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第2 卷4 第期  30 2 7年 3 0 月 

机 

 工 

 

OV _4 NO 3 l   .2  aM 2. 07 r0  

CHEAIN CA L E&ELCTIR ACLE GI N N EEI NGR  GAAIZM NE

 基 于

CP的粽子 蒸煮自动 控 制 系统 L

吴 伟 , 晓雄 宁 万 ,  冯鹏

( 胡 兴学 机院 电 工 学 程院, 江嘉兴 34 0 嘉)浙 10  1

  摘 : 要结合 粽 蒸 煮 自子动控 制统系的设计 与开 发, 绍 了 传 统在 食品加工 领域 入引 代现控制 系统 介 

的设 计 思和想实现 方 法 。 出给了基 于 C对P 子蒸粽 煮程 温过度 、力 和时 等参数间进 行 自 动控   L 制压的 系

统硬 件组 ,成就 温 度 这 大 一惯 量的 P 控 制C 实现 提出 了 模 糊控制 和P C 实 现 方 法 。从 技术  并 LL上 保 证 粽子 蒸过煮程 的 稳 性定、 食 高品 的加 工 品质 约 生、产 成 本 提。  节关

键 词: 编 程控制 器; 糊 控 制 ; 子蒸   煮可 粽

中 分图类 :号 9  TP 31

献标 识 码  B:

文 章 编号: 01 5(4700 —04 0  1 5—120 3) 06 — 40

Th  o z  ’o ikg ao・o rn s le s   e   a nPLC  e zng iSc o n  u c t to   yt mb s d   oW U W e—i n  ix og, ENGFXi onigH,U a —e g a— n Wn p  

n(

o lgf Mehn c nl  l r a c geni,gJa giU i i ,Ja rgi  0  ,3Ci )a Cl oe  caia   Edet il e a cEn ie n rxni  nv st xin   e0y 1 h1n  

4A tba :Li ce  t  ehd g s f t o z ’ co ig a t —or sl ys m te,m e hd  o r t dan od op ens  p— r t nskd iw  t ieno   hhe zgni   kon  ou nt   yct eSo h  t o  fati io lo  r c s i ga   fp y n  d  r too y t   msito u e ig lmo ne cn rl se sw a  r n d dc.T h  y t m’ h rawe  e e c n  e h  rme es o e e aue,p e s r  e sesS a d sr fr nri g t ea ap tr  f tmp r tr  r use

a dt e d mi g t ec konn  i   un  rh  oiga   t , r  hw edB ae   PnLC,t   z  u too  n  mp e  nb t e ttpmea ue d e ncwee s . o do  shfez y cr la dn i lme ta o uh    etr  r

 o P e(Ccn r1w r  l  r se .T ensa t i cof g ii asd h   ru ly o rc s pos dt dae ft   tL ho t )e es ape te dh  tbl o  ykon s su e teq a,i  f opes i mroe  n   h ooi  t  c

s f rpudt o   s dr cd .o t oo c n ii   e e  

Ke  u r srag woyd :oprmm al gcl crln P)C uz  o tozn z; ’ o cgi e bi  oo t L (;zycfn r log i o k n  o S 

0 前    言 

粽 子一是 种传统 食 品 有上,千 年 的 历史。  粽具

的粽蒸子煮 自动控制系 统,取得 较了效好果。

 

1蒸 煮统的系计思想与硬设件成  组 1

1 粽子 蒸煮 过 的 工 程 艺

子.的口感 品质 不仅 其选用和的 材原 料量 和质配 比有  ,关更 决取于粽 子加 工 的 蒸 煮 程过。 粽子 蒸煮过  程

温的 度、 力压 时和间等 参 数 控的制 接决直 粽定 子所

  用 料 材的熟 化度 、养 、感 等品 质 因素 j  然而 营  。口

粽子 煮蒸 加 属T 典 型过 的程 制 控 据, 上年  根

的粽百子生 产经 验 ,采用 传 统_ 的粽艺 子蒸 煮过 如 程丁 : ①在下 煮蒸 锅中放 沸 水入 ,入 装粽有 子的蒸 笼 放 , 

传统 的粽 子产 中生, 煮程 过采手 用操 作 ,工作   蒸 操 工据依 些一 统传的计 量 表仪 ,动控 制粽 子 蒸煮 过   程手的 工参数 。 艺由 于人为 因素 的 影响 ,种 方 法 很   这

热通源 开始 煮 蒸 ②在;常压下 将 水热至加 点沸后,   在

沸温 点度下 蒸再 一煮定 时 (问 ; ,密闭 煮蒸锅 , t )   ③继续 入 热源 通 , 温超过水 沸后 点汽 化 使, 密封锅 中   压的力 升 上 ;在④ 力 压上到升规 定 大气的 压 力( P应 对  度 温 时, ,制 蒸 锅煮内 压 ,力 蒸煮 一段 时 间   )控 再 ( ) ⑤ 断热源关 ,t ;   然自冷却到一 温度 定 () 开打释  

,难

保证 粽蒸 子煮工艺参 数统一 的性和 稳定性。   随

食着 工品现业 代大批量 生 进产程 发的展

和企 

问竞 争 1的 3加 益 剧,何改 进 统传食品 的加 工手  如

段、采 用进先的 生产 设 、备 企 持业 势发强展是 传  统保 型食 品加企工 业所 面临 主的要问 题之 一 为 此。, 笔 

汽 阀

释蒸放 汽 使,力 降到压 压 常 ,开 启蒸煮锅, 出  粽取

子 ,完一成个 子粽蒸煮 循环 程 过 备, 入进 一下 个蒸 

联者合 芳五 斋粽 子有 限 公 司 研究 发 了开 基于P CL 

收稿日期 : 0~ 9— 6 52 002

 煮

环 循( 子蒸煮过 程工流艺 , 程粽 图如 所示 1) 。 

金项 目: 嘉兴 市 技 术 创 新计 划项 目 0(5 Z 0  52 0 B 0 )5

者简作介: 吴 伟 (9 1雄 ,, 海江 人宁 , 要 事 机从电 体化一 程 方 工面的 研  究 1 一6)男 浙主

资普讯h tt:p/w/w.cwvqpic.mo

第 3期 

吴伟 雄 , :于 P的C 粽子蒸煮 动控 自制 系统 等 基 L

)(统系的主 控 单制元 选 用三菱 公司 的 F 2   1X

n系列 的F2 一 X 2n M3R 可编 程 控 制 器 。F 2X 系n列 P C  L

富 的丰令 集 、指 盖大部 分 算 和运 字 节双 点浮运 涵 算 指供令程 序设使计用 ,可满 测足量和运 算 精的需度   。配 求置 各有种展模扩块供 不 硬同 件求要 择选 ,关 

量开可以 直 接 P 从输 C入/ ;出拟 量 可选 配适合   L 模 输入/输 出 模 的 和块P C 换 交数 据。F2 2一输 L X n M3R有 

启 动

结束

时问 

1 个6输入/ 端 口出 输, 完全 足系满 要统 。求 ( )  据 煮 工蒸 艺要 求, 温 度 的场 检 采测 用  2根

现图

1 粽子 蒸 煮工 艺 流 程 图

 P

0热 电l温阻度 传 感 器 ,电 传阻 感 器 的 低 温  t测 0

1 2热 控 制 系 技统 要术   .

求量性能 越 优, 分 辨率可达 到 0 2℃ , . 而 且lP 可 直 0 t0

析 上 述 蒸 煮过程 的 传 工统艺 可知 ,采当 传用  统 的手 工作操 时 由,受 于技术 件条 的制限, 工 第 艺在 ② 步 时 难, 做 到 控 制 蒸 煮锅 在 沸 点 蒸 下 t 煮很 时  间

。目前的 做法 是: 不 控制热源 ,利 用沸 的汽点化  特 性, 一个 大在气压 下 然 实 现 沸自 温度点。 种 方这  法的 缺点是 由于水 的:汽会 损化耗 大 的量热 能 ,造成能  源 浪 费 ,高提了 生成 产 本。此除 之外, 的 大 量化  水

接汽 匹 配三 公 菱 的司 F -2A T— 模块 。数 据 采集 X n 4D

方便P、 靠 。选用 F 2-A T模 块 变 — 送温度 数   X可 n 4D P 据 现, PC 的模/ 转

换 数据 和集 。采实 L 数 

(液 位控 制选) 用磁 性 浮球 式 液 位开 关 , 根3据  技 要 术选求用带 有 个4 开 关量 输 出节点 的 位液器 ,

 开 量关直 接接 P C入输入的 端口。 L 

( ) 执 元件行 采 用蒸 汽磁电阀 Z D 一 ,质 温 4 FQ 2介度

≤ 3 ℃ 0。共配 置3个 电磁 阀 , 控别 制 源热 进 0 分 汽、 煮锅出 和汽进水 。 电磁 阀 由 CP输出 口控端  蒸

制L , 过 中间继 电器 进行 功率 放 。大 通

 

会污 染环境 恶化, 生产 件条; 的 大 量化也汽 会起 引 水蒸

煮 水 损的 , 失加 在 工需要中 断不补 。同样水 , 在而  艺工 ④ 第时 步,保 持 在 一定的压 强 下 蒸煮 也 不 能要

用手 动控

制 现实, 统 传的 方法是采用溢 汽法 , 通过 溢汽

的方法 保证压 力 , 方 种法也存 在 述上弊病 。 此这 , 动控外制 中, 过定 时 计器时 , 手通 手动操作控 , 很  难制从技 上保术证 定时的准 确 ,会 引就 起多 煮 少或 这  煮的现象 出现煮烂 或半 , 熟的粽 等子 次。品  

() 场现控制 站 安 置在蒸 煮 锅 旁 5 各,类 传 感 器 

和 PC装安在 同一制控内 柜,L 变 送器、L P C 等供 回电 

路加交配滤流 器波。为提高 PC系 统的可 操性作 , 改L 善人机

关 系 , 考 可 选虑 三 菱 用 司公的 A 4 G T S —  90 O—DW C

(带触 键 摸 液屏晶 )为操 作 板面, 作 便 以 现场于 工作 

操 作, 提升单 锅控制 系 统的品位。   根 据统系 对车 管 间 的理要求 , 用计 机算组 态  采系统实现对 车单间 个 煮蒸锅 组 ,态蒸 车煮间 设 置在

针 对

传统的蒸 煮 艺工和手 操作工 法方 之间 所存

 在 的 题问 ,要 现实 粽子 煮过蒸程的 动控自制 , 需要  控制 压力 、温 度和 间时 个3 物理参 ( 数中, 闭容 密其 在 器中相的同 质介 化 压汽 力温度与 之问 在 存定一 函  数关 , 系虑 考系统 成观本点 出 发, 从可选 用 温度参 数  替压 力代数据 ) 所以 实 际 上只 控 要制温 度 和 时 间   之 , 的关间系 , 温 度参数需 实现连续量 数 据 采 集和 控制,   范围 0在3~ ℃ , 0间 以 为 单 S 位连续 控 制 。 当 0   时然, 煮 锅的内水位 也 要需 能自 动控 制,蒸 水 位控 的 制 目是 的证 保子 在粽蒸 煮过程 中 浸能 没 沸 水 在 , 所中

 

车操间 站 作, 用选工业 控制 P c 机作为 操作 站机, 操

作 站 机 配以 太网 口 以和其,他 P可 C 机 成组局 网 域,  并集成 了 PTI ,

于 方 远终端 通 过 t In Ct/P 便n er 网访 e 

工。 作站计 算 机与 现 场 CP系统 间采 R 4 5 用L 8 S通 信

。 组软态 件用采MC S系 列件软 , G可完 成现 场 

据 的数设置 、 改 、修 采 集、 分 析 保和存 功 等能, 可 以 还 通 计算过机 实现 对 个 每 锅 每蒸次煮 数参 查的 询、  趋 曲势再线 现 打印、等 功 。基 能 P于C的 子粽 蒸 煮 自 L 

动控制 系硬 件组 统框成 图, 图所 2 。 如示 

以 水位 控制 可以采 用 点位 式控 制方式 一般, 设置 4

 控制 点 个, 别是: 分 上工 作水 位、 工 水作 、 位下水上 溢 出 警报 点和水 烧干报警 点 。  1

3系 统 的 组 成  .

2 蒸煮 系 的 软统件 设计 与 实现

从对 粽  子蒸 煮加 工 程过 的工 分 析 艺知可 ,自 该  动 控系制统主 要 控制 的参 数 是 度 温 时和 , 间 PC对  L控 制 系 而言统 间,控 制可 P用 C内 部 供提的 定  时 L时

据上述 技 要术求 ,统 的系价性 能格比考 虑 , 从  

单 个蒸锅 的煮现 场 制 控 ,用采 基于 PC 的控制 系  L 统 。系 具统体选 型如下 :

 维

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o

・6

 6

程 

2 第卷 

关 4量 行 执 件元比 式例 输 出定固 格 式 的设 , 计定  设P C

控 制则规 ,表 2 示 所 。L  

表如 2 度温 糊模控 制 则 

规 22P 控C 制程序 实 现  .  L

据 上模 糊控述制算 ,法 F 一2 在 X2 n M3R型P C L 上 计设 序程 ,通用 用据 寄 存数器 D 0选 10~1 采集3 0

l 蒸号锅 

煮…… …

液位检测… …

……

控 制 阀

…… … … …

 F -2AI T 块 模变送 的温度 瞬 值时, l 放测  X 4n E P— lD存0得 实 的际温平 均数 值 度() D 2 放 前 存次一测  得 T, 1 1温的 瞬度 时值 () D2  , 21存放 当前测得 的 度 温瞬时 值 ( )取具选 有 电断 持功 保的数能据寄 存器D 0   , 2 0 放 存设定 度值温( )   l5放存 得 测的度温 与定  设 0 1 D

加  ,

2 基 于 P C 的 子蒸 煮 粽动 控自 系制 硬 统件 组 成 框图 L

实现 。温而度 一是 大个 惯 量物 理量 , 自动控制  在

中很 容

易出过现 冲现象 ,系 统采用 了模糊 控 制 算 本

法 和关开 行执 器件 比例式输 出控制方式 。 

度温的 差偏值 (  ) 2 D , 15△存 温 度放偏 差的 变化  

据硬量件系统 组成 , 配 Y 分 0输 出 端

口控制 热源 控制   

出状 态确定 序程如   下 :一¨  加∞   ¨  加

  12温 控 度制 模糊的 法算 

在.系统 P的 C软件 设 计时 , L采 了模 糊 控 制用的 设  思想 , 选计取P 1 测得 0的 温 度与设 定 温 度的偏  T0

A ) AT。温度 控制 程 序方 图框 ,D   T 曲 示   T     D  T如 图所 3 D。根  P叫  P 叫  

 行 执元件, 用 三菱P C 指令 实Ⅲ ⅢⅢ 比度较和输 Ⅲ Ⅲ则L 现 的Ⅲ 温 Ⅲ ⅢⅢ ⅢⅢ

=△   ToT —T 为设定 的 煮蒸温度 下 限值 ,为   (o  测 得 实的际温 度 均值平 ) 和温 度的化 量变 A=TT A  z

 K

( ETMP )D1 51M0  1 1 

K( A) D  15 M 102   2 

中 , 为前当测得 的温度 瞬时值 ,为 前 一     其 。

测得次的 温 瞬时度值 ) 作 温为度 制 控 器的输 入 ;量   针 开对式关 执行 件器, 用 比 例输式出 制方 控 ,式 设选  定4 种定固占 空 的输比出 式格( 1所 示 ) 为表提 如 。 高控 动态 性制能 系 统和稳态 控制 度精, 据 糊 控  根

制模理 , △论将 分  为3个 模 子 糊集 :( M())   大B 、 、

中s

负 ) 应 对温 的度差偏   为 ( ,  : B△ = T:   T≥一T P Mo TM 值 大 于P0 E  C;E

 :M A = T T一T <TEMP c d a 0 c ≥    I n=   I;=S: T = T        C 。 A o T一 < o0 

将 A

T 为分3个 模糊 集子 :( ) 零 z )N ()  A P正 、 、 负(, 对

应 温度的变 化 为量:

P: AA  T T= 一2T l≥A。   ;Z: ATA = 2T一Tl ≥一 A a。d < nAN: AT =AT 一 l < 一T 。A   2

。1M3 3  ;

 

1 M 2  T13  2 M 1 3

表 1 1 行 元执件 输 出格式 

 T

1  0

M10 3 M1 3 3 

YOOO 

据上 述 根输 对人 量的模 糊 子 集划 分 和对应 开

 

(转 下第7 页)6 

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机    电

 

第 4卷2

 电

动 机  。

省内几 个水力

发电 的厂不 同 功率 ( 1k ~ 5k 1   W  5W

( )斜)坡 电压启动 。 在此 状态 下 ,始电压 和  2 启动初 时 间以可定 设 始,启 动 压 的电设定 范 可围  达 到 0初30 ~V ,  8动 时 间范围达 到 0~ 启 9   以满  ,99 S9 可足 何 异任 电步 的机要 。求 

()恒 压点

动 启动 在。 此 状态下 , 压电 压 可  3恒

机电 、使同环用 境和不 同负 条载 件下 使的用 ,不 表 

明 电 机动启 软 器 的稳 动 定 好 ,性可靠 性 。水 轮高机  压 油泵的 电 是 机 一 种重 、载繁 启 动 电机 的 1, 频 每 0 a r n就 动启1次 , 启动器 已经稳 定运 了半行年 多 , i 软  

未 现任 出何故 障,良好 的 定性稳使 它 具有 广 阔的应

 前用景 。

 过通 盘设键 定,设定 范可在围 ~ 8  0 3V0 间。  之4 2 保

器 护功能 

启动器 实可现如 保 护功 下 能 :缺保 护相 ;相   ① ②错误序 保 ; 护 流保过护 ; ③④欠流 护 ; 保⑤ 堵转 护保;   ⑥不 平衡 保护。

以上  保护 作动 时均 间 通可过 盘 设键 定, 长 可并 期 保 存在单机片内  

参文献 考 :

 

[ 韩]永 清, 永 杰 . 动机 软 启动 器 的 讨 [ 探]自 动 化  1  齐 电 J .

博 ,览 01( ) 3 20 ,2: —3 . 32  

[ ]

丁 景民 .化 软能 启 动器的 结 、构 能 、及种 用应 ][2  智 功 品 .J 机 床 电 器 , 0 ( 1 )3— 2  2 0, 6 1:3 . [ ] T xs I use t onrtp M. 4S 0rht rt3 e an tm n I cor d ra se 3P Ai cc ee  

au mdd l lrr u ’eg ie [ T. xsIs u e tn   u o b a  sr  u ds M ea ] tn m ns e y Sir  

I c r trd, 2. 0 n oop e a0  

05

结 束  语

 SM40 91有极强 的抗 扰 干力 ,能一种 非 常 P 3 F4

是 [ 李] 新 兵, 勇 继 ,半 进 . 于改 进控 制 器 的 步异电 动  4  张薛 机直基接 转 矩控 制[ ] 机电 程工,0 26(2 : 2. J .20, 1 2) 43— 7  

适合用 于电 动机 制控的 单片 机 基 于 。 M P F3   S4 40 19

设计 的电机软 动 启动器的 操 作十分 单简 ,安在   经 徽(上 第接6 6)  

页[辑: 编 李  辉 ]

(  度制 序 )控温程 段 t

 ,

用T2和 T 3同 可样实 现 关开占 空比为 :3  1 1

控7制。

 L D块模 入读度温据  hA  ̄数DI 013O ~0 

结 束  语

在 传  的统 牌名 食品 产 生 企业 中, 引 先入 进 自  的动 控 系统 制, 可技从 术上 保 证传 统 食品 加 过工 程 中 各

参数 的确准控 和制大 批量 生 的产品 稳质定 性 从, 

[ 

 

]  

求温

偏度值差  温和

度变化量  比较温 度 偏值差确定B   、、 S M 值 

而提传 高统企 业 产的 品 量 质 生产、 效率 并 降 生 低 产成 本 、 强传 统名牌的 生命 力。 基 于 P的粽C 子 蒸  增L 自动控 煮 系统也 可制 于其他 用类米 食或品 类传统 产

 的蒸品煮加工 。 

 较比度温变化确量P定 

Z、、N值 

I 

,  、  

按 表则确规 定 2 1 I  输 开关出状态/

  \  /  

考参文献 : 

] 善 柏 , 熊 林建, 思 明, 饭.的 压 力 沸无 蒸 腾煮  1   赵李等 米 及 其 工艺 优化[ ] 华 中农 业大 学 学 报,0 1 2 : 5. 2J ,00 () 

3图温 度 控制程 序 框 图

46 — 74  6 0

[.] 雷建龙 . 于 模糊控 制的 温 水动 调自 节 []单 片机 与  2  J基.

T中和0 T2 11分 实现别B C两种 出输方的式 占空 ,比、  

嵌 入 式系 统 用应, 3 0 85 2 0 ,:35 — .4  

用0T l T、l1 实现开 关空占 比4的6 PC 程如下 : : 序L 

L0D   M 1  3 11 A N T1I1      02TU T1   0   K0  4 L 5  D T1   06 0 T T1 U    K1 6  0

[] 廖常 初 . X 列 P 系C 程编 应 及 : 一用版 [ 京. : 3 F 第L ] M北  

械 机 业 丁出版 社,06 20 .  

[] MS IB   LSC CRC R O A NI. F系 统 三 2   T 4U HI EIT I  OPR TOE NX菱 微型可 编 程 制控器 使 用 手册 [ M.S ISBI E  M] U IHT 

LEC—RIT   C0CPR0ART 0N 1 . 9 991. 

编辑 [:李  辉 ]  

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