月饼自动装盒机高效率智能控制系统的设计

    如今，我国成规模的月饼生产厂家数千家，再加上一些大酒店、小加工厂等也会在节日期间自制月饼，全国差不多有1万多家餐饮企业在制作月饼。如此庞大的生产经营，从月饼模到月饼自动包馅机，再到月饼盒全自动包装机，其自动化生产的程度已相当高。

    反观目前状况，饼托的自动分离则存在很多问题。月饼托在生产、购买时一叠达数百甚至上千个。对于饼托的分离，很多厂家不得不投入大量的人手来手工实现。工人易疲劳、劳动强度大、手指易受损伤，直接接触食品，带来食品安全卫生问题。这样在耗费大量人力、财力的同时，直接增加企业生产成本，降低效益。此前，也出现一些饼托自动分离机，其常出现分离不均匀、粘连现象；功能单一，仅用于分离用；系统故障率高，执行机构运行不稳定等。浪费了大量资源。为解决这一难题，沃尔康包装机提出一套月饼自动装盒机设计、控制方案：该控制系统借助于PLC，通过步进电机定位，利用气缸带动真空吸盘手等组成一个自动分离系统。提高了生产效率，节约大量的劳动力，降低企业成本，使企业的自动化程度再次提升，带来较高的经济效益。

    1、系统机械结构设计

    系统总体结构分为三个大部分：

    （1）饼托分离机构。将一叠饼托送入传送带中，由饼托分布密集，在盒顶部安装柔性塑料片，开启一定孔径的锥型气孔。饼托上下位置安装气嘴，便于往饼托之间注入气体；前部挡板设计倒角，使得饼托平稳正面落下；

    （2）饼托输送机构。通过传送带输送月饼托，在中间设置检测智能机械手机构，当出现反向故障时，机械手动作，剔除次品，将倒位的饼托通过机械手臂推离传送带，同时反馈

信号给控制系统控制产品的次品率；

    （3）装托机构。通过气动装置，准确将饼放入月饼托中，同时设置检测智能机械手机构，检测是否放置有效。部分机械结构图如图1示。

    2、控制系统方案

    前期控制系统采用单纯的时间继电器和固态继电器，通过简单的逻辑控制，系统可靠性低，稳定性差，不时出现分离系统故障，不能够稳定地分离、输送、装盒；同时无法解决饼托分离掉落散乱的状态，需要人工不断地监控，同时系统没有自动纠错功能，在机器误动作时，需要人工协助处理；系统产出低、总体性能差。

    根据系统控制的整体要求，为提高系统的准确性、可靠性、稳定性，采用PLC自动控制的设计方案。设计控制系统机构图如图2。通过人机界面与PLC进行通信，驱动器驱动步进电机，通过传感器反馈参数给PLC，控制电机转动一定步距角；通过电磁换向阀、电动截止阀改变气流方向，控制气缸动作；同时检测机构智能机械手判定饼托放置是否符合要求，决定是否做出剔除动作，为后续将月饼装入托盒准备。

    3、人机界面（HMI）的设计

    为了更好地实现人性化的可视操作，该系统采用HITECH人机界面。ADP软件编辑界面友好，可操作性强，适用于简单和复杂的项目，并提供了离线和在线模拟功能。控制系统人机界面选取PWS5600T-S，5.7英寸，真彩TFT显示256色，确保了更佳的可视功能，便于操控。通信接口支持RS232、RS485、RS422，其前面板符合IP65等级，饱和器能承受低压水从不同角度的冲击。

    4、结束语

    该月饼自动装盒机的成功研制，解决了两个难点:（1）实现了饼托的自动分离，取代人工分离，提高了生产效率;（2）采用PLC&HMI自动控制取代原来的单纯继电器控制，系统安全、可靠、优化系统配置。同时设计自动生产线系统，能够与包装自动生产线协同运作。该系统功能完善，性价比高，预计每小时装盒月饼达3 000多个，可在企业批量规模生产。食品行业采用类似自动分离包装，对减少劳动力、提高经济效益，是一种较为有效的解决方案。