海带烘干输送装置设计开发与PLC控制实现

姜鑫（陕西国防工业职业技术学院机电工程学院，陕西西安710300）

海带烘干输送装置设计开发与PLC控制实现

姜鑫
（陕西国防工业职业技术学院机电工程学院，陕西西安710300）

结合现阶段海带食品烘干装置能耗高、占地面积大、自动化程度低、温度控制不均匀的现状，提出了一种全自动海带烘干输送装置的设计思路，结合PLC（可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller）控制技术可以高效、高品质的完成鲜海带的烘干、冷却和输送过程，具有一定的创新性。

海带；烘干；食品；输送装置；PLC

干海带和熟干海带产品以其保质期长、便于运输和营养价值高等优点受到广大消费者的欢迎，但是鲜海带由于含水量大、单体面积大，所以在烘干过程中所占空间较大，现阶段的海带烘干设备主要以吊挂式烘干为主，即通过吊钩将挂住的海带送人烘干炉中进行干燥处理，能耗较大。淡干海带和盐干海带，混杂泥沙杂质较多、卫生状况较差、不能长期存储和长途运输，食用时也需要进行多次清洗，随着生活水平的提高，需要进一步提升产品的烘干质量，本文结合现阶段市场主流产品设计一种链式海带烘干与输送装置，以期进一步提升产业自动化程度，制作出高品质的干海带产品［1］。

1　机械结构设计

1.1主机结构设计

海带烘干机结构原理图见图1。

从图中可以看出该设备由入料口、排湿风机、传动输送装置、冷却装置和出料口等部分组成，其工作过程为：

1）启动电源，设备开始运转约10 min左右进行预热；

2）然后通过人工将鲜海带放置在设备的入料区，传动链板带动鲜海带进入加热排湿区域，加热后产生的湿气通过顶部的排湿口排出，产生的水滴经链板中间缝隙漏出，具体结构见图2；

图2　 链板输送装置结构总成Fig.2　Structure assembly of chain plate conveying device

3）海带被送出加热排湿区域后进入冷却区域，由于高温容易产生霉变、存放周期短，所以加热后需要进行冷却处理；

4）经过烘干和冷却处理的海带产品送至出料口，下入料斗中，整个加工过程完成。

工作过程采用PLC集成控制、组态监控界面，操作简单方便，不仅可以有效的提高设备的自动化程度和劳动生产率，还能够有效的提高食品的品质、便于长期存储和远距离运输［2］。

1.2链板输送线结构设计

链板设计结构如图2所示，主要由机架、伸缩杆、桁架、脚环支架、链轮、链条、减速器、带轮、平行V带和主电机等结构组成，链板采用食品级304不锈钢表面镀膜，防止干燥过程中海带与链板表面产生粘黏现象［3］。

保证两个链板之间留出1 mm的间隙，如果间隙过大则加热不均匀；如果间隙过小，底侧加热电阻产生的热量无法散出，并且加热时产生的水滴不容易排出。图中脚环支架6用来调整整个链板输送线的倾斜角度，输送线角度约在8°～15°为宜。

1.3传动链轮结构

链轮与传动链板结构见图3。

传动链轮结构，即图2中8的结构放大，图2中的电机12启动后，主动链轮转动，经链条带动图3中的链轮3转动，同轴安装的牵引链轮4也开始转动，此时整个链板输送线开始运行。输送线链板支撑链2条采用节距100 mm牵引链条，采用过渡节安装方式，牵引链轮采用45#钢经表面强化加镀层，防止生锈［4］。

图3　 链轮与传动链板结构Fig.3　Sprocket and drive chain plate structure

2　控制过程分析

2.1主电路设计

主电路设计如图4所示。

电机M1为链板主电机（即图2中12），M2～M11 共10台电机为加热电机，M12、M13共2台电机为冷却电机。控制电源经二级变压，分别为110V和24V，110V电源用于电气控制回路，24V电源经直流转换器用于PLC供电［5］。

主电路所有电机均有“星形—三角形”接法，设备启动时先按星形方式降压启动，然后转成三角形全压运行。如启动时全部为三角形全压启动，则瞬时冲击电流过大，不仅容易伤害到设备，造成损坏，还可能冲击到变电设备产生事故。

2.2PLC控制回路

本文拟采用西门子公司S7-200 CPU224机型作为控制中枢，触摸屏组态监控，操作方便、视效直观，输出方式为DC/DC/DC晶体管输出，单机拥有14个输入点和10个输出点，共计24个I/O触点，无法满足设备控制要求，需进一步扩展，扩展模块选择EM 221CN。

为更好的节约资源，所以在设计时重点考虑10台加热电机的启动方式，如果检测来料后10台电机全部启动，会造成资源浪费，特别是有些海带在放置时中间空隙较大。所以在每台加热电机的一侧加装光电开关，由于海带颜色呈深褐色或墨绿色，反光较少，返回光电开关光线较弱，此时光电开关接通，相应电机启动；反之，当传送带上无海带时，返回光电开关光线较强，光电开关断开，相应电机停止运行。具体外部接线图如图5所示。

图4　海带烘干装置主电路Fig.4　Main circuit of kelp drying device

图5　PLC外部接线图Fig.5　PLC external wiring diagram

3　结论

本文结合海带食品烘干装置的现状提出了一种新的设计思路，并结合PLC控制技术自动、高效的完成海带食品的烘干过程，具有一定的创新性和实用性。后期笔者将进行实验模拟装置开发，来进一步验证设备运行的可靠性。

［1］张永清.海带浸提物低盐方便面酱包的研制［J］.食品研究与开发，2014，35（21）：59-62

［2］修学强，姜鑫.一种食品自动传送分拣机的结构设计与控制实现［J］.食品工业，2014，35（9）：203-205

［3］吴泽球，陶中南.茶叶烘干机械的技术现状及研究进展［J］.食品与机械，2014，30（1）：263-266

［4］姜鑫.基于S7-200PLC全自动搅拌和面机的设计与控制［J］.包装与食品机械，2015，33（4）：48-49，58

［5］陈立定，谢青延，梁联冠.瓶装自动贴标机的研制［J］.食品工业科技，2009，30（12）：303-304，307

Kelp Drying Conveying Equipment Design and Development with PLC Control

JIANG Xin
（College of Mechanics and Electrical Engineering，Shaanxi Institute of Technology，Xi'an 710300，Shaanxi，China）

The present situation of high energy consumption，large area，low automation and temperature con－trol of kelp food drying device are presented.The design method of the whole automatic kelp drying and conveying device is put forward.Combined with PLC control technology，it can be efficient and high quality.

kelp；drying；food；conveyingdevice；PLC

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.15.051

陕西省教育科学十二五规划课题（SGH12594）

姜鑫（1984—），男（汉），讲师，硕士，主要从事轻工产品设计与开发、机电方向的教学与研究工作。

2015-08-25