毕业设计（论文）-花式立体冰激凌PLC系统设计【冰淇淋成型机】.docx

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1、南通大擘本科毕业设计题目立体花式冰淇淋成型机P1.C控制系统设计作者：专业：机械工程及自动化指导教师：完成日期：年月日原创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：H期：本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名：指导教师签名：日期：南通大学毕业设

2、计（论文）题目：立体花式冰淇淋成型机P1.C控制系统设计姓名：指导教师：专业：机械工程及自动化南通大学机械工程学院2011年月摘要随着科学技术和经济的发展，人们对冰淇淋的生产提出了更高的要求。作为生产高档冰淇淋的自动化设备立体花式冰淇淋成型机，主要由机架及传动部件、灌注造型头、料泵组件、控制系统组成。控制系统主要由可编程控制器(P1.C)人机界面(HMI)、气缸和各种传感器等组成。本文主要介绍了成型机的控制部分，包括气动系统设计、P1.C和HMI的选择、P1.C程序、人机界面设计等。基于P1.C控制系统的成型机具有友好的人机交互界面，操作简单，控制集中，效率高,劳动强度小，具有较高的性价比，特

3、别适合中小型企业的要求。关键词：P1.C,人机界面，冰淇淋成型机ABSTRACTWiththedevelopmentofscientificandtechnologicalandsocio-economic,higherrequestforicecreamproductionhasbeenputforward.Asstereopatterncreamformerwhichproduceshigh-gradeicecream,itmainlyincludestheframeandtransmissioncomponents,nozzlesfordosageandshaping,subassemb

4、lyforpumpingmaterialandcontrolsystem.Controlsystemismainlymadeofprogrammablelogiccontroller(P1.C),humanmachineinterface(HMI),aircylinderandmanykindsofsensors,etc.ThisarticlemainlyintroducedtheControlsegmentoftheformer,includingthepneumaticcontrolsystemdesign,theselectionofP1.CandHMI,P1.Cprogram,man-

5、machineinterfacedesign,etc0BasedonP1.Ccontrolsystemhasfriendlyman-machineinterface,easyoperation,highefficiency,centralizedcontrol,laborintensityissmall,withhighperformance,especiallysuitableforsmallandmediumenterprises.Keywords:P1.C;Humanmachineinterface;Icecreamformer;目录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1 冰淇淋成

6、型机的现状及发展趋势11.2 冰淇淋成型机的意义及价值2第二章冰淇淋成型机机械结构设计32.1 设计方案论证与比较32.2 传动部分42.3 棘轮机构52.4 输送带5第三章气动系统设计73.1 工艺方案的分析73.2 气动系统的确定83.2.1 气压传动的特点83.2.2 输送带与其他执行器的互锁93.2.3 挡料气缸、送料气缸及切料气缸103.2.4 气动系统原理图103.2.5 气动元件的选择11第四章控制系统硬件设计124.1 控制方案确定124.2 可编程控制器134.3 触摸屏144.4 P1.C控制盒设计154.5 可编程控制器的接线16第五章控制系统软件设计175.1 工艺流程

7、分析175.2 电磁阀动作时序图175.3 触摸屏195.4 P1.CI/O分配215.5 步进梯形图225.6 指令程序如下：26第六章总结29参考文献30致谢31第一章绪论1.1 冰淇淋成型机的现状及发展趋势冰淇淋以其时尚美味的感受，从19世纪问世以来，受到了世界各地人们的喜爱。欧美消费者对冰淇淋的消费已做到普及，它不再是季节性的消费品，而是日常和餐后的必备的消费品。统计数据显示，国内冰淇淋市场冬季是夏季的1/30,而这个差距在美国是1/2到1/3,季节性的差异反映了消费结构的单一以及产品发挥的功能单一山。数据显示，2007年我国冰淇淋市场的产销量达256万吨，同比增长12%,实现销售额3

8、08亿元左右。预计2010年中国市场规模将达到280万吨，人均消费量可达2.1公斤/年；2015年产销量将达到320万吨,人均消费量可达2.4公斤/年。而且随着人均收入增加、消费水平的提高、消费群体不断扩大以及城市化的发展,人们的冷饮消费习惯和消费能力有所改变和增加。这些都为中国冰淇淋市场结构升级和市场壮大提供了前提条件。因此，加工冰淇淋机械的市场前景同样非常广阔。近年来冰淇淋行业竞争激烈，国外知名企业看好中国市场，纷纷进军中国，给国内企业以很大的竞争。并且成型设备存在的缺陷，成型机的性能不高，制约了我国高档软冰淇淋行业的发展。所以，尽快研制出高性能的国产冰淇淋成型机，以推动冰淇淋行业的快速发

9、展。目前国内设备大多数是以80年代前期的进口设备测绘开发的，由于长期良好的市场需求，冰淇淋生产企业又多为新建企业,在技术标准上要求不高。造成了国内冰淇淋的成型机械整体的精度不高，给生产厂家的质量控制和品质提高带来困难，反过来还影响了新产品的生命周期。例如,作为冰淇淋生产的关键设备连续式凝冻机，目前国家标准满产时冰淇淋进出料温度分别为4和-4,而国外设备出料温度标准为-6C。据有关研究资料表明，由于出料温度不够,对冰淇淋的组织结构和抗融性都有不利影响，也阻碍了国内冰淇淋品质的提高，拉大了与洋品牌产品的差距。生产冰淇淋的设备是冰淇淋机，它主要由制冷系统、控制系统、传动系统和搅拌系统等组成。冰淇淋机

10、传统的控制方式是接触器一继电器式的。这种控制方式在开发周期、硬件的灵活性、适应性和准确性上很难满足客户的需求，尤其在高性能的软冰淇淋成型机方面。随着微电子技术、计算机技术、可编程工业控制器技术的发展，电子电控系统取代继电器控制方式。而可编程控制器(P1.C)比单片机具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、更加人性化等等。国内已经出现了很多有关P1.C控制的冰淇淋机。现在国外电子计算机应用于冰淇淋生产已很普遍，不仅用于配方设计，并用于整个生产系统的自动化控制。高度机械化、自动化的生产，不仅大大提高了劳动生产率，并可为建立良好的产品质量监控系统创造条件。国内市场上有国产的和国外的软冰淇淋成

11、型机，但都存在一定的问题。国产软冰淇淋成型机虽然便宜，但制冷量不够，不能将高品质的软冰淇淋浆料很好地成型。国外制造的软冰淇淋成型机虽然能够很好地将软冰淇淋浆料成型，但价格太高。钱献庆先生认为，要解决设备成型性能和价格之间的矛盾，一要在现有国产设备的基础上，加大软冰淇淋成型机的制冷量；二要采取其他配套措施，对国产软冰淇淋成型机的整体结构进行改进；三要降低高性能软冰淇淋成型机的制造成本，提高设备的市场竞争力叫1.2 冰淇淋成型机的意义及价值本课题目的是对现有的冰淇淋生产设备进行改良设计，对其控制系统进行改进设计。国内冰淇淋行业进入争取规模与效益的协调发展的新阶段。消费者对冰淇淋产品的要求不断提高，

12、对设备行业提出了全新的要求；企业规模扩大，对设备的生产效率要求越高;销售半径增大，对产品的卫生控制要求也更严格，设备的卫生设计将更为重要；全国品牌与地区品牌逐渐形成，产品的统一性及质量稳定性要求对设备行业也提出了更高要求。而只有优质的设备以其稳定的运转和低廉的维护费用才能有效地控制生产成本,体现出良好的综合效益。随着更多的国际先进的技术引入中国，竞争也向着多层次发展，国内冰淇淋行业首先要避免走单纯的测绘仿制的老路，开发出多品种多规格大型化，适合中国国情的设备；其次要改变“国产设备价廉质次”的观念，在提高产品科技含量的同时，重视产品的加工质量,精益求精。基于这样的考虑，我们对现有的冰淇淋成型机进

13、行改造，加入现有的电子产品，使成型机既具有原有机械的优点，又有现代机电产品的优势，真正成为符合我国实际的冰淇淋成型设备，从而促进冰淇淋行业的健康发展。第二章冰淇淋成型机机械结构设计2.1 设计方案论证与比较这次设计的课题是在原有成型机的基础上改进的。首先原有的成型机体积大，结构复杂，维修困难，采用MCS-51控制系统；其次，控制面板上需要安装许多按钮，操作复杂，功能增加的同时，工作参数的调整数量也相应的增加；再者，功能的增加使设备的工位增多，这样对故障的排除提出了新的要求。从而使成型机制造成本很高，成型机的市场售价也很高，生产出的立体花色冰淇淋价格相应也高，这些都影响了成型机的经济效益。在这种

14、情况下,我们提出了对成型机进行改造的课题。在保留原有成型机优点的同时我们对成型机作了改进：把原有的控制系统改为P1.C进行控制，利用人机界面进行操作。从而增加了设备的可靠性，易于排除故障，提高生产率。采用人机界面之后，用户可以根据操作要求，通过屏幕来加以解决。对于运行参数的修改和设定，也可以将其设计在屏幕上运行显示和调整。进入正常运行后，还可以根据实际的工况环境，对一些参数进行调整。其次，可以为故障的查找提供相应的提示。在屏幕界面设计时，可先将每一功能部件均简化成示意图，图中将各信号点在相应的部位列出，当设备有故障时，通过程序判断将相应的部位画面在屏中自动的显示出来，帮助用户到相应的工位上去找

15、故障点，这样就能迅速、准确排除故障，减少查找故障的时间而造成平均产量的下降。另外，在设备调试期间，调试人员可根据部件示意图的动态效果，在屏上观察各个部件的运行情况，由此来判断输入输出点的接线及状态是否正确，给调试带来方便。在正常的生产期间，操作人员也可直接通过查看屏幕了解设备的运行情况。成型机设计适应了中、小企业的要求，提高了产品的经济性。立体花式冰淇淋成型机是一种高档次的冷饮食品加工机械，其产品要求在造型上、口味上有其独特优点，但卫生要求尤为重要。机架及传动部件是立体花式冰淇淋成型机的主要部件之一，而冰淇淋就是在传动部件带动下经过不同工位的操作在机架上成型的，这就要求机架的操作部分必须保持清洁卫生。在设计中是通过将驱动部分与工作部分分开来实现此要求的，有效的防止了驱动润滑脂对冰淇淋的影响，在导轨护养中使用食用油也是这个原因。在材料选用方面，传动部件的导轨选用方铝，杯座选用ICrI8Ni9Ti不锈钢，不仅满足了卫生要求，而且满足了产品设计的外观要求。我们所设计的机架封闭式结构，在高度方向上尺寸的设计中考虑到用户操作方便、舒适。前后面板、侧面板及盖板均采用ICrI8Ni9Ti不锈钢材料；横梁、立柱、支承板等结构件多采用Q235；较多的采用铝板所卷制的角钢、横钢形式。既美观漂亮，给人清洁感，又能降低成本及机床重量，同时保证了机床所需的刚度及强度。机架内部留有空间用