PLC在食品机械自动化改造中的应用探讨

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）设施的总体集成度比较高，一般由存储设备、编程架构和信息交互数据接口组成，以实现机械设备集成的管理计划。PLC数字化技术发展不但很好地推动了生产力水平的迅速提升，也推动了机械加工行业的迅速发展。中国是一个制造业大国，机械加工行业对工业生产有着非常重要的影响。

1 PLC技术概述和特点

1.1 概述

（1）基本组成。PLC是控制系统和继电器技术紧密结合的产物，是可编程控制（Programmable Logic Controller）的简写，是利用微型处理设备来实现把控的一个功能性终端设备。其具体组成有存储设备、主机电源、处理设备和数据接口等，其组成与计算机系统非常类似。此外，PLC当中还包括编程领域的软件和机器设备。编程设施能够监测PLC基本参数的情况，能够实现程序的测试运行和编辑。使用者能够利用计算机联网方式实现编程互享，为使用PLC提供软件平台，甚至可实现系统仿真建模功能。

（2）基本原理。PLC也就是人们所指的可编辑控制系统，其是一种新型的工业控制系统，以微处理器为基础，将通信技术、电子计算机技术以及自动化控制技术紧密结合。此外，其融合了电子计算机技术与传统化的机电控制模块技术，在机械自动化生产环节有着非常重要的作用。PLC依照电力行业标准所给定的概念，服务于生产制造过程，是一种电子控制系统。其将顺序控制、运算、内部逻辑运算、计数等操作流程应用可编程序的存储器实施输出和输入，以实现对机械设备生产环节实施把控的目标[1]。

1.2 特点

PLC具备较强的便利性、灵活度、稳定性、数字化等特征，主要表现为应用高效快捷。PLC在实施特殊功能把控时，必须实施程序编写。其语言简明扼要，常以语言或图案组成，对电脑基础知识的需求非常低。此外，功能编程后也可以实施在线编辑与及时补充，高效快捷；结构件简易灵便。PLC主要是对打开或关停实施把控，其结构精巧、灵便、简易，可以与别的系统组合建立健全的控制系统，实现自动化控制技术；数字化性能指标高。PLC可改变性能指标，应用灵便，操作简单，进而促使PLC在数字化能力发挥时，数字化性能指标不易遭受别的要素的影响；稳定性高。PLC的结构件相对简易，材料独特，抗性较强，所以对工作环境不具备挑剔性，且抗干扰性能指标非常平稳，给PLC的应用提供了较高的安全性和稳定性。

2 食品机械自动化改造的必要性

食品企业有着广阔的发展前景，与人们的生活、营养健康有必然联系。现代化的机械设备对食品企业的发展有至关重要的影响，各大企业对食品加工机械十分重视，期待增强食品机械设备技术，不断完善食品企业，满足行业发展必需。

现阶段，传统食品制造型企业的利润空间逐渐降低，人口红利慢慢消失，市场竞争日趋激烈，以前借助规模、价格制胜的优势消失殆尽。食品生产加工企业大多属于劳动密集型企业，现阶段面对的压力巨大。因此，务必高度重视食品机械智能化、自动化改造作业，在有效改善食品生产加工环境，增强生产质量和效率的前提下，降低劳动成本，提高自动化生产水平，推动传统食品机械设备及食品产业的创新发展，在行业市场中建立强大的核心竞争优势，实现平稳可持续发展的目标。

3 食品机械行业中智能控制技术的应用现状

在当代机械制造行业，智能控制技术的运用为一些无法用人脑完成或由于缺少精准数据而无法预测的情况带来了高效解决方案。例如，可依托于模糊数学、神经网络等常见自动化控制方式，对整个生产流程实施动态化环境建模，从而运用传感器达到信息的预设处理；也可以运用专家系统里的反向逻辑推理，及时处理机械系统运转问题，从而更改控制机构或基本参数，搭建最合适的控制方式。此外，在食品机械设备运转实践中，受主观和客观要素的影响，加上长期操作，不可避免发生故障问题。依托于智能传感器技术的预见性维护系统，可将机械设备的即时运转状态反馈给有关部门，并依靠专家系统，达到迅速、精确检查，减少关机时间，提高企业生产效率的目的[2]。与此同时，工业4.0适配的传感器，除常规系统控制传输作用外，还配置了一个端口衔接到云服务器，完成了远程控制。时至今日，我国食品机械对智能控制技术的运用探究日臻成熟，特别是机器人技术在食品行业里的运用发展获得了巨大成就，包含堆垛、装车、捡取等机器人。

尽管中国食品工业智能化建设获得了很大成绩，但与西方国家相比还存在着一定的距离。我国应找到影响食品工业智能化建设的因素，并针对性地给予改善，从而最大限度地发挥智能控制技术的实用价值。具体来说，我国目前食品机械设备生产厂家智能化设计水平仍处在开发阶段，只有不到1/3的企业真正步入了智能工厂的运用环节。因为发展状况不同，食品机械设备企业对智能化建设的投资强度具有差别，对各种研发资源的汇聚水平各有不同，科学创新表现力不够，从而严重影响食品机械设备对智能控制技术的运用水平。特别是许多中小企业在智能工厂的建设过程中存在难度，其相应投资大幅提高了企业产品成本，融资困难变成缓解这一问题的核心。生产型企业的成本上升，造成食品机械设备对智能控制技术的运用成本上升，从而严重影响用户消费决定，在缺乏市场需求的支撑下，此项工作必然难以推动，最后造成不良循环。

4 PLC技术在食品机械自动化改造中的应用

4.1 PLC技术在瓶装饮料行业中的应用

随着我国经济水平和人们生活品质的提高，在工业生产过程中，食品企业注重生产能力的同时更重视质量。在罐装饮料生产过程中，传统化的人为操控生产流水线已不适应社会的需求，逐步被自动化生产所替代。因为PLC具备迅速、灵便、功能强大等优势，进而被企业所运用。PLC依据商品加工工艺，对生产工艺流程进行编程设计，实现操作系统和加工设备间的衔接，利用简单的自动化控制，实现商品完全加工或局部加工的智能化操控，可以智能进行空罐杀菌、运送、灌入饮品、密封加盖和检验密封气密性等生产工艺流程[3]。利用PLC技术实现快捷的生产设计和操纵，提高工作效率的同时，减少生产成本，充分满足如今的生产强度需求。

4.2 PLC技术在食品包装行业中的应用

包装使用PLC技术，其主要包含全自动包装机、附属设备、传送装置、包装、检验及智能调整补偿设备控制等。此外，需要包装的商品要不断送进生产流水线，在对应部位添加包装原料，将商品依据对应的生产工艺流程，最终由另一边输出，这类生产工艺流程无需人工操作，能直接智能化完成传送和包装。为了提高包装生产能力和品质，应快速升级食品生产包装智能化水平，实现PLC在食品包装过程中的运用，充分满足人们的生活需要。

4.3 PLC技术在食品称量中的应用

以PLC作为称重操作系统的重点，能准确地实现称重操作系统的操纵需求，一般适用于板栗、大枣和夏果等干果以及荸荠、葱头、山芋和糖块等较大颗粒物料的按量称重。该称重系统对操纵层面的一般需求有2方面。①能实现吊斗升降机的人工升降以及智能入料操作。②能控制各称重部分快、慢速送料，实现精准称重。因为操作系统存在比较严重的延迟性，控制关系比较复杂，而控制目标又以小存储量的负载居多。PLC自动控制系统能实现既简单、安全、可靠又便捷灵便地操作控制[4]。该自动控制系统具备电源电路简易、可靠系数高、质量稳定、运行速度快、抗干扰性强及使用系统维护便捷等优势，运用该自动控制系统的称重操作系统已经在全国各地全面推广。

4.4 PLC技术在水产养殖中的运用

借助于PCL搭建的水质检测操作系统的基本功能包含以下几方面。①24 h持续实时检测。②无线智能监测。相关工作人员无需在现场就可以对养殖环境进行监测。③自动报警。可利用短消息、中心控制机软件等方法报警。④数据监测的监管、研究和汇总。⑤按时形成监测统计报表。⑥互联网浏览。使用者能联网浏览实时检测数据信息和监测统计报表。⑦远程操作。使用者可以通过网络、手机信息等方法操纵智能终端[5]。例如，可以依据设置的时间、必要条件或使用者命令操纵输氧装置或水的温度调整装置。

PCL水质检测操作系统运用特征包含以下几方面。①监测性能强，各种水体参数可实时检测，如水溶氧浓度，水的温度等。②监测效果明显，相较人工监测，智能化监测更直接和正确。③搭建和运营成本费用低，因为使用移动/联通供应的GPRS/CDMA1X无线通信网络，仅需装好智能监测终端设备就可以对养殖水域进行24 h持续的自动监控，不需要额外布置其他通信线路。④具有投入成本少、效果好，中后期更新升级、系统维护成本费用低的特点。

5 结语

总而言之，随着工业4.0的到来，食品机械自动化控制改造已是大势所趋。因为受到全球一体化发展因素的直接影响，行业的市场竞争日趋激烈，这就需要企业充分应用智能化控制技术，对食品生产制造的整个过程实施智能化、自动化控制，从而提高食品的生产质量及效率，进而助力食品行业的转型发展。在运用PLC技术环节，应当以世界领先水平为标准，科学合理地应用技术，并强化对新型PLC智能化自动控制系统的研究与开发，更高效地提高中国机械设备制造的智能化水平。