基于PLC控制的全自动苹果去皮机供料系统设计

◎任康宁

(青岛工学院 266300）

一、选择苹果去皮机的种类

苹果去皮机目前主要分为以下几种：单果手动削皮机、单果自动去皮机、多果自动去皮机。单果手动削皮机由于其削皮速度极慢，劳动强度高，不宜生产使用。多果自动去皮机每台机器需要多人负责放果和卸果，生产效率较低，设计供料机构困难较大，不易实现。单果自动去皮机由人工将苹果插于苹果插针，圆盘有限制角度转动，去皮工位接到苹果，对苹果去皮，圆盘再按照限定角度转动，完成对苹果切片工作，继续转动角度，对苹果进行去核工位，苹果的核被去掉，完成一个工作周期。为了高效又稳定地完成去皮一系列工作，这个系统选择单果自动去皮机，进行手工插果工位的供料机构代替工作。

二、供料系统的设计

单果自动去皮机一般采用圆盘式供果方式，人手工将苹果插在苹果插针上，间歇转动圆盘，把苹果送到去皮工位上。供料系统的任务是不用人力，全自动上果，任务主要目标：以中心轴竖直方向放置几乎所有的苹果，使用插果机构完成苹果插在插针上，并沿着轴线方向，这样方便以后去核工序的正常及按秩序进行；如果有不垂直水平方向的苹果，将重新回到料仓；下次循环苹果将自动插在轴线方向的插针上。

去皮机的对心汽缸有三个缓冲装置，均匀分布在平台周边。传送带把苹果运送到苹果托板上，同时汽缸推杆快速地伸出后又缩回去，苹果的轴线与插针对齐，插针位于托板正下方。苹果压板在下压气缸的推杆的压力下，移动方向向下。但在弹簧的作用之下，与苹果接触以前，托板并不动，接触后，整体都向下移动，包含苹果、托板、压板、汽缸推杆。这时候，苹果插针上带着苹果，圆盘整体克服摩擦力转动，摩擦力来自苹果、托板与压板。苹果在被运送出托板后，推杆与托板向上运动，回到原始位置，这时候平台和托板上表面保持平齐。

插针运动方向上有一个弧形缺口，与苹果压板和托板上的预留缺口一致，当压板向下运动，圆盘带着指针向下转动顺利。三个缓冲装置可以保证在整个过程中苹果没有机械损伤，保持完整。

苹果被送上传送带时，料仓和震动装置链接，并且振动的频率设定和保持方向，设置的挡板距离只能够通过一个苹果，并且在输送带上保持慢速，单列通过，距离也保持规定值，到达固定架中央。这时，挡板气缸的推杆正保持伸出，信号来自光电传感器，传送回PLC，经过程序后得到命令反馈，传送带停下不再工作，视频工作装置开始工作，拍下相应的视频图像，经电脑对应的信息处理系统，对相关对象进行判断，反馈进行相关操作。如果苹果梗与水平面垂直角度合格，挡板的气缸推杆将收回，传送带继续工作，通过该位置。如果角度不合格，那么推杆将把苹果送回料仓，再一次进行选择工作。传送带依然恢复正常工作。

三、控制系统的设计

供料系统中使用光传感器去判断在固定架与支架总是否有苹果。当有苹果经过供料系统时候，光传感器的开关量发生对应变化。固定架处通过摄影装置拍摄的苹果图片判断有无苹果，此时传送带是停止工作的。支架处工作情况为：快速伸出并缩回对心气缸的推杆，并且下压气缸的推杆随之下压。下压气缸和对心气缸都是双作用气缸，活塞中都装有永久磁铁。电子舌簧式或磁电式磁性开关都装在缸筒上，作用是检测活塞所在位置。这种装置结构紧密，检测易用。

四、上位机与下位机的通讯

电脑和PLC之间的通讯完成了两者的功能互补，弥补了各自的不足。PLC在控制上方便、可靠的优势和电脑在显示图片、处理数据、中文标示等方面的优势进行了互补。PLC采用FX系列，借助FX-232ADP的通讯适配装置，利用电缆进行信息交换，连接电脑和RS232模块。在电脑上编好对应程序后，再进行相关数据传送。这样就实现了执行过程的实时控制，电脑与PLC同步执行过程。

五、总结与分析

经过多次验证分析，能实现每分钟50个苹果的去皮工作效率，对应的稳定性和安全性都符合设计要求，苹果能够有准备的进入插针，供料机构，方正率均达到了相应预期效果。为了进一步优化方正率、工作效率及稳定性，下一步将采取虚拟仿真等方法进行处理优化。