（山东科技大学 山东青岛 66590）
摘要：西洋参作为驰名中外、老幼皆知的名贵药材，其又名花旗参、美国人参，与石斛、鹿茸一起列为中国三大滋补佳品。
随着人们生活水平的日渐提高，不管男女老少对身体的关注度越来越高，更注重对身体的保养与滋补，因而对西洋参的需求越来越高。然而由于西洋参下部有岐状枝根，长约1.5至9厘米，直径0.5到3厘米且质硬脆，不易于自动化加工，因而目前西洋参的加工一直主要依赖人工完成各环节。加工效率不高且加工质量也不尽如人意。针对上述问题，提出了一种新型自动化西洋参加工中心。
关键词：系统结构；西洋参加工
1系统结构设计
1.1 流程简介
整个加工中心得加工过程可分为五个环节，分别是清洗、打散、烘干、拣选、切片；整体结构如图1整体加工生产线所示。
图1 整体加工生产线
清洗环节主要包括清洗桶、传送带两个部分，传送带为摩擦传送带，由于带传动，有一个初张紧力，使带与带轮间有一个压力。当带轮转动时，由于摩擦力的作用，带轮给带一个圆周方向的切向力，使带与带轮同步的运动。放在传动带上的西洋参和传动带带之间也有正压力，传动带运动时，在摩擦力的作用下传动带给它上面的物体一个运动方向的力，使西洋参传送到清洗桶。清洗桶由三相异步电机、机架、机身组成。电机接入交流电源，并产生旋转电场，依据电磁感应原理和电磁力定律，电机产生转动，将转动传递给皮带，通过减速器带动清洗桶的转动。西洋参在清洗桶内以每分钟30转的速率进行旋转，直至清洗完成，进入下一环节生产。
打散环节包括传送带和转轴两部分。传送带分为两段，第一段传送带将清洗过的西洋参输送到转轴。转轴内部设有小电机，以60r/min的速度带动转轴转动，将传送来的西洋参打散，被打散的西洋参靠重力作用落入第二段传送带，从而均匀地落入烘干盘中。
烘干设备包括自动化立体仓库、烘干盘、AGV小车（Automated Guided Vehical）。烘干室包括货架、烘干机、排潮孔等设备，烘干架以自动化立体仓库生产技术为依托，大大提高了空间利用率。烘干架是钢结构或钢筋混凝土结构的建筑物或结构体。烘干架设计大小与烘干盘相同。AGV小车为举升型小车，装备有电磁等自动引导装置，能够沿规定的导引路径行驶[1]。不需要驾驶员驾驶，以充电蓄电池作为动力进行移载。当其电量即将耗尽，它会向系统发送请求指令，请求充电，在系统允许后自动到充电的地方“排队”充电，且小车寿命很长（2年以上），并且每充15分钟可工作4h左右。小车采用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴于地板上，无人搬运车则依靠电轨道所带来的信息进行移动与动作。当西洋参经打散均匀落入烘干盘中，AGV小车移动，通过导轨滑动使升降机下降，带起烘干盘送入烘干室。烘干室有较完善的供热调温和排湿系统，一般烘干时间为两周左右。
拣选环节包括机械手、传送带、转轴、分拣机等设备组成。机械手由执行机构、驱动机构和控制机构组成，是能够按照固定的程序操作工具的操作装置。控制系统采用PLC进行控制，电机驱动皮带转动，使齿轮转动，货架翻转，将西洋参倒入传送带。对西洋参再次进行打散，均匀落入下一级传送带。传送带运输至拣选机，轨道一端间隙宽，一端间隙窄，通过轨道的震动，最终，直径粗的落入收集装置中，而直径细的则落入控制轨道中，使其竖直滑入轨道中，最终进入切片装置。为防止西洋参由轨道进入切片机进料口时西洋参弹落，设置了红外线检测技术，实时检测西洋参的拣选切片情况。
西洋参通过导轨滑入旋转进料口，PLC控制器感应后控制齿条，带动齿轮转动180度，上端压料器将人参压入进料孔，利用锋利的切面，将西洋参按照一定的比例或者宽度切成一片一片厚度均匀的西洋参片，每切一次借刀片厚度自动向前推进所需距离。
1.2设计内容及原理
本设计的基本设计思路为自动化机械设备的集成（自动化立体仓库、AGV小车、机械手、PLC控制系统等）和机械原理的应用（滚轴进行打散、轨道缝隙宽度的合理控制进行拣选；传送带衔接清洗、打散、烘干、拣选、切片各个环节。）[2]
2技术方案设计
结合本生产线所要求的自动化控制要求高，数据处理速度要求快以及信息传输精度高等特性，选用可编程控制器（PLC，Programmable Logic Controller）。可编程控制器实现控制，实质就是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现。输入输出变换、物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点，同时物理实现也是PLC与普通微机的区别之处。考虑到实际控制的需要，用排除干扰信号是用于工业现场，输出应放大到工业控制的水平，能为实际控制系统方便使用，采用了典型的计算机结构。主要由微处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入输出接口（I/O）电路、通信接口及电源组成[3]。
3前景预测
3.1创新特色
1）打破了一直以来依靠人工加工生产西洋参的瓶颈，降低了成本，实现了标准化，批量化生产，提高了加工西洋参的利润；
2）实现自动化机械设备的集成与机械原理的综合应用，借鉴先进物流设备的应用经验，提高了加工效率，节约劳动力与资源；
3）信息化控制系统，通过PLC控制系统，生产更加智能化、自动化，人参的生产更精确化；
3.2应用前景
1）西洋参加工生产线的投产可增加我国西洋参的竞争优势，降低了成本，改善产品的生产结构。
2）企业角度：有利于带动西洋参厂家的竞争意识，打造优秀的品牌，增强在消费者心中的信誉水平，逐步开拓、发展和巩固国产西洋参产品的销售市场，力争能在产品销售上也敢与进口西洋比高下。
3）实现了机械技术、信息技术、生产技术的有机融合，是新形势下国家要求发展趋势；
4）响应了“大众创新，万众创业”的号召，高效、绿色发展，跨越升级已有技术，便于推广。
参考文献：
[1]罗宇航.流行PLC实用程序及设计（FX系列）[M].西安电子科技大学出版社.2006年12月.232～235
[2]刘鲁，常晓玲.基于工业控制网络的立体仓库堆垛机PLC控制系统设计.2015年1月.93～96
[3]李国飞.叉车式AGV运动控制与调度方法的研究.2015年12月.1～65
论文作者:刘富远,李瑞,刘凤云,李俊龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/24
标签：西洋参论文; 传送带论文; 加工论文; 轨道论文; 小车论文; 转轴论文; 控制系统论文; 《电力设备》2017年第21期论文;