基于PLC的香蕉秸秆切片机的设计

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［5］ 黄会方，彭三河，陈义后． 莲藕切片装置的设计［J］． 包装
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［7］ 周勇生． 菠萝立式切片机的设计［J］． 食品与机械，2013 （1） ：38．
每两个刀片之间 都 有 一 根 卸 料 杆 ，卸 料 杆 的 作 用 是把切片后粘在刀片之间的香蕉秸秆切片从刀片之 间推出。9 根卸料杆的一端合在一起，卸料伺服电动 机固定在其上。卸料伺服电动机通过带动齿轮经过 卸料齿条导轨使卸料装置上下移动，将香蕉秸秆切片 从刀片之间推出。
图 4 输送挡板 Fig． 4 The baffle of transportation
本香蕉秸秆切片 机 的 工 作 过 程 相 对 简 单 ，因 此 采 用经验设计法设计梯形图。PLC 控制 系 统 梯 形 图 如 图 6 所示。
4 结语
针对香蕉秸秆切 片 过 程 中 的 难 点 ，设 计 了 一 款 基 于 PLC 的香蕉秸秆切片机，使送料、切片、卸料 3 个过 程实现了自动控制。本香蕉秸秆切片机生产的香蕉 秸秆切片厚 度 可 调，可 满 足 后 续 加 工 的 不 同 要 求，并 且一次切片行程可得到多片切片，效率较高。刀片采 用的锯齿型设计和刀具的斜向移动可以减小所需的 切削力，采 用 小 功 率 的 伺 服 电 动 机，进 而 降 低 能 耗。 该香蕉秸秆切片机为香蕉秸秆的后续加工提供了基 础，经切片机 处 理 后 香 蕉 秸 秆 为 后 续 的 脱 水、破 碎 过 程带来了便利。因此，该香蕉秸秆切片机将会在香蕉 秸秆转变为新型能源、用作养殖饲料、（ 下转第 27 页）
业，在热带地区经济和农村社会发展中发挥着重要作 片处理，因此切片质量的好坏会直接影响后续对香蕉
用［2］。香蕉种植在提高农民收入的同时也产生了大 秸秆的再加工。
量的秸秆等副产物。香蕉秸秆中含粗蛋白 2． 4% 、粗
我国部分科研机构对香蕉秸秆切片机做了一些
纤维 20． 52% 、灰 分 14． 3% 、无 氮 浸 出 物 60． 5% 、Ca 基础研究，但一些机器存在耗能大、稳定性差等问题，
3． 2 PLC 控制系统设计 PLC（ 可编程序控制器） 是现代工业生产中广泛应
用的控制器，它能够存储和执行指令，进行逻辑运算、 顺序控制、定时、计数和算数运算等操作，并通过数字 式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械和生产 过程［5］。另外，PLC 控制还具 有 可 靠 性 高、功 能 性 强 等特点［6］，故本香蕉秸秆切片机的控制系统采用 PLC 控制。
与食品机械，2006（5） ：19 － 21．
The Design of All － in － one Machine Which is Adjustable in Thickness and
Can Cast the Melon and Fruit into Slices or Strips
香蕉秸秆切片工作流程图如图 5 所示。
第2 期
图 6 PLC 控制系统梯形图 Fig． 6 The ladder diagram of PLC
PLC 的 I / O 分配如图 7 所示。
图 7 I /O 分配图 Fig． 7 The distribution diagram of I / O
图 5 工作流程图 Fig． 5 The process flowchart
济效益。③香蕉秸秆的饲料化处理。与其它植物的 秸秆相比，香 蕉 秸 秆 的 营 养 成 分 虽 然 有 些 欠 缺，但 是
2 主要结构与功能
2． 1 整体结构
收稿日期： 2014 － 03 － 19 基金项目： 海南省教育科学“十二五”规划项目（ QJY125012） 作者简介： 徐 茂（ 1992 － ） ，男，山 东 莱 阳 人，本 科 学 生，（ E － mail ）
高 、功 耗 低 ，为 香 蕉 秸 秆 的 后 续 加 工 提 供 了 基 础 。
关键词： 香蕉秸秆； 切片机； PLC
中图分类号： S226． 8
文献标识码： A
文章编号： 1003 － 188X（2015）02 － 0021 － 03
DOI:10.13427/ki.njyi.2015.02.006
Fig． 1 The massive structure
1． 切片收集箱 2． 龙门型刀具架 3． 刀具 4． 刀具移动导轨 5． 香蕉秸秆 6． 输送挡板 7． 开槽的光滑平台
图 3 龙门型刀具架示意图 Fig． 3 The 3 输送部分 输送部分采用传 送 带 输 送 ，传 送 带 可 以 使 香 蕉 秸
384603168@ qq． com。 通讯作者： 张 燕 （ 1978 － ） ，女，湖 北 鄂 州 人，副 教 授，硕 士，（ E －
mail） z_yhs@ 163． com。
香蕉秸 秆 切 片 机 主 要 由 刀 具 部 分、龙 门 型 刀 具 架、开槽的光 滑 平 台、传 送 带、输 送 挡 板 及 机 架 组 成， 如图 1 所示。 2． 2 刀具部分
刀具部分由切片伺服电动机、卸料 伺 服 电 动 机、
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刀片固定板、刀片、卸料装置及卸料导轨组成，如图 2 所示。
第2 期
1． 龙门型刀具架 2． 刀具部分 3． 香蕉秸秆 4． 前端挡块 5． 开槽的光滑平台 6． 切片收集箱
7． 机架 8． 传送带 9． 滚轮 10． 输送挡板 图 1 整体结构
切片伺服电动机的作用是通过带动齿轮经过龙 门型刀具架上的齿条导轨使刀具往复移动，完成对香 蕉秸秆的切片。龙门型刀具架如图 3 所示。
刀片固定板上固定着 10 片 有 锯 齿 的 刀 片，其 间 距可调。香蕉秸秆内部的纤维十分丰富，若采用普通 刀片切片会需要很大的切削力，锯齿型的刀片的设计 可以大大减小切削力，提高效率。
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第2 期
参考文献：
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的刀片会斜向下切入香蕉秸秆，10 片刀片的下端最终 会插入光滑 平 台 上 的 槽 中，使 切 片 更 为 彻 底； 刀 具 碰 到最右端的 行 程 开 关，切 片 伺 服 电 动 机 反 转，刀 具 会 沿着龙门型 刀 具 架 斜 向 上 快 速 移 动，到 达 极 限 位 置； 刀具碰到最左端的行程开关，切片伺服电动机停止转 动，刀具部分 停 止 移 动； 刀 具 部 分 上 的 卸 料 伺 服 电 动 机启动，带动 卸 料 装 置 向 下 移 动，将 粘 在 刀 片 之 间 的 橡胶秸秆切 片 卸 下，落 入 切 片 收 集 箱 中； 卸 料 装 置 碰 到卸料导轨最下端的行程开关，使卸料伺服电动机反 转，卸料装置 上 升； 卸 料 装 置 碰 到 卸 料 导 轨 最 上 端 的 行程开关，使 卸 料 伺 服 电 动 机 停 止 转 动，卸 料 装 置 就 会停在最上端的位置。
1 工作原理
滚轮旋转带动传 送 带 ，传 送 带 将 香 蕉 秸 秆 向 前 输 送，刀具斜向下移动。刀具上有 10 片锯齿型刀片，一 次切片行程可得到 9 片香蕉秸秆切片。切片完成后， 刀具斜向上移动到初始位置。卸料装置沿着卸料导 轨向下移动，将 粘 在 刀 片 之 间 的 香 蕉 秸 秆 切 片 推 出， 落入香蕉秸秆切片收集箱中。
秆顶紧在前端挡块上，保证了切片时香蕉秸秆不易移 动。传送带还会在完成一次切片后，迅速将剩下的一 段以及下一根香蕉秸秆向前输送。
输送挡板如图 4 所示。该设计可以使香蕉秸秆 在输送过程中自动移动到中央，以便对其进行切片。
1． 刀片固定板 2． 卸料伺服电动机 3． 卸料装置 4． 卸料导轨 5． 刀片 6． 切片伺服电动机 图 2 刀具部分 Fig． 2 The part of cutter
3 香蕉秸秆切片过程及其控制系统
3． 1 香蕉秸秆切片过程 按下启动按钮，三相异步电动机启 动，带 动 滚 轮
旋转。滚轮旋转带动传送带，传送带将香蕉秸秆向前 输送，香蕉秸 秆 的 前 端 顶 到 前 端 挡 块 就 会 停 止 前 进； 这时香蕉秸秆的前半部分在开槽的光滑平台之上、后 半部分还在传送带上，香蕉秸秆会受到皮带对秸秆向 前的滑动摩擦力而顶紧在前端挡块上；当检测光电开 关检测到有香蕉秸秆顶在前端挡块上时，切片伺服电 动机正转，刀具部分在切片伺服电动机的带动下沿着 龙门型刀具架斜向下快速移动，刀具上 10 片锯齿状
要 是 饲 料 化 和 纤 维 化 ，这 两 种 处 理 方 法 都 需 要 对 香 蕉 秸 秆 进 行 切 片 处 理 ，因 此 切 片 质 量 的 好 坏 会 直 接 影 响 后 续
对 香 蕉 秸 秆 的 再 加 工 。为 此 ，设 计 了 一 种 香 蕉 秸 秆 切 片 机 ，通 过 PLC 系 统 控 制 切 片 过 程 。 其 切 片 效 果 好 、效 率
目前还处于小批量试验阶段。为此，设计了一种香蕉 秸秆切片机，通过 PLC 控制系统控制切片过程，切片 效果好、质量高、功耗低，为香蕉秸秆的后续加工提供 了基础。同时，可 有 效 解 决 劳 动 力 不 足 的 问 题，降 低 劳动成本，提 高 劳 动 生 产 率 和 资 源 再 回 收 利 用 率，对 香蕉秸秆的回收再利用具有积极意义。
1． 16% 、P 0． 22% ，以及 Mn、Zn、Cu 和多种维生素，是 一种营养丰富的植物体［3］，在 制作有机肥、开发生物 质能、提取纤维等领域中都有着巨大的潜力［4］。