渔业机械化概论鱼产品加工控制系统研究12.docx

渔业机械化概论鱼产品加工控制系统研究12.docx

《渔业机械化概论鱼产品加工控制系统研究12.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《渔业机械化概论鱼产品加工控制系统研究12.docx（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

渔业机械化概论鱼产品加工控制系统研究12

鱼产品加工控制系统研究

[摘要]目前国内使用的鱼产品加工流水线技术装备水平平均较低，许多仍采用手工生产技术，技术装备大部分还停留在20世纪80年代的水平，自动化程度低，尤其是应用于远洋渔船上的鱼产品加工流水线。

现有的电气控制柜采用由继电器、接触器、按钮、限位开关等电气元器件组成的继电器控制系统，继电器控制系统触点繁多，接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，故障率较高；增加或改变功能都非常困难，继电器触头数目也有限。

本文的研究主要以现有的继电器控制为基础，设计一个基于PLC的鱼产品加工流水线控制系统。

通过对控制系统的设计，再配上足够数量的各类传感器，实现了鱼产品加工的自动检测、自动加工、自动包装以及控制流程的自动循环等一系列工作，达到了本论文的设计目的和要求。

[关键词]渔船；鱼产品加工；创新；流水线；控制系统

1、渔业机械化的意义及作用

渔业机械化是随着渔业生产发展的需要而逐步发展起来的，由于机动渔船、渔业捕捞机械、水产养殖机械，水产品加工机械、装卸运输机械和渔业电子仪器等的开发使用，又促进了渔业生产的发展。

1949年全国渔业总产量为45万吨（不包括台湾省，以下同），2010年为5373万吨，2010年全社会渔业经济总产值12929.48亿元（按当年价格计算）。

由此可见，渔业机械工业已成为我国渔业经济的重要组成部分。

渔业机械化促进了渔业现代化生产的发展，提高了劳动生产率，为人民提供较多的水产品，繁荣了渔业经济。

（1）保证高产、稳产和安全。

2010年捕捞产量（包括海洋捕捞和淡水捕捞）1544.17万吨，占全国水产品总产量的28.74%。

其中机动渔船的捕捞产量占全国捕捞总产量的95％以上，机动船水产品产量虽较同吨位的非机动船成倍增加，而且抵御自然灾害的能力强.能到近海、外海、甚至远洋作业，而非机动船一般只能在沿岸或沿海作业。

采用传统工艺的淡水池塘养鱼，亩产一般在400公斤以下，难以抵御自然条件变化（高温、缺氧等），产量不稳定。

采用机械化养鱼能缩短养殖周期，提高鱼池生产率，达到亩产500-1000公斤，甚至更高，产量既稳定且可起到节约用地，少挖鱼池的作用。

水产加工采用机械化设备，能放手工劳动提高劳动生产率数倍、十多倍其至数十倍。

（2）提供高质量的鱼品。

采用制冷装置建立渔船一渔港—销售地—销售点冷藏运输链，包括建立渔港的冷库、加工厂、罐头厂及冷冻冷藏车、冷藏船等运输系统，运输活鱼、活虾的活鱼车、活鱼船等，能保证鱼品的品质和风味。

（3）节省劳力，用于扩大渔业再生产或进行多种经营，促进鱼品生产的发展。

进行机械化捕捞、养殖，节约下来的劳力可投入扩大渔业再生产，也可投入同渔业有关的产业进行配套综合生产如制冰、冷冻、加工、修造船与机电设备、制绳、制网、修筑码头以及水产品运输贸易等，繁荣渔业经济，可从事其值工业、副业及商业生产，对于渔船，由于减少了劳力，可改善船上的生产条件和生活条件。

（4）有利于吸收海区劳动力。

由于实现渔业机械化，渔机制造业、水产品深度加工业，鱼、虾饲料加工业等新的渔业行业应运而生，因而扩大了渔区劳动力就业的机会。

2、鱼产品加工流水线的组成及其工作原理

2.1鱼产品加工流水线的工作概述

鱼产品加工流水线整个系统的主要功能是：

通过真空吸鱼泵将鱼获物从鱼舱中吸出，然后排放到输送带上，输送至鱼类分级机进行鱼类分级，之后使用鱼加工设备加工鱼类，再将加工好的鱼称重、打包、冷冻，最后把鱼产品装箱送至鱼货舱。

整个鱼产品加工流水线可以分为两个部分：

鱼产品预处理、鱼产品加工。

2.1.1鱼产品预处理部分的工作概述

鱼产品预处理部分完成的工作是利用真空吸鱼泵将鱼获物的吸取，然后输送到鱼产品加工区域。

鱼产品预处理部分的主要工作过程是：

启动水环式真空泵，运行正常后开启整个吸鱼装备。

此时，真空集鱼罐的抽气电磁阀已经打开，而吸鱼水进口阀门和排鱼水口的密封门都处于关闭状态。

当集鱼罐达到一定真空度时，吸鱼口电磁阀自动开启，鱼、水通过吸鱼软管被吸入到集鱼罐内。

罐内水位达到所设定的高水位时，高水位传感器立即把信号反馈给控制箱，使抽/进气阀转换，转换阀便由向集鱼罐内抽气状态转变成向其送气加压状态。

随即打开鱼、水出口阀，将鱼水混合物排送到指定加工平台，完成延时排鱼出水工作。

2.1.2鱼产品加工部分的工作概述

鱼加工部分的主要工作是：

将吸鱼装置吸取的鱼获物通过鱼类分级机进行鱼类分级，之后使用鱼加工设备加工鱼类，再将加工好的鱼称重、打包、冷冻，最后把鱼产品装箱送至鱼货舱。

整个鱼加工部分的主要工作过程是：

鱼类分级机上有一管口与真空吸鱼泵相连，可自动接收鱼类，并挑选出需要不同加工的鱼类，输送到相应的输送带上。

鱼类分级机上有一联动装置，当真空吸鱼泵出鱼是可自动启动系统，实现鱼产品加工自动化。

鱼类分级机将鱼类分成3种加工鱼类，分别是整鱼加工、切鱼头加工和剔鱼骨加工。

分级之后将鱼输送至不同的输送带，在输送带上设有鱼加工设备，能完成切鱼头、去鱼鳞、剔鱼骨及鱼片加工等功能；鱼加工设备上还设有真空设备，可吸处鱼废料，并倒入肥料槽；鱼加工设备旁设有工作台，工作人员可除去错误加工或被损害的鱼类。

加工成品和整鱼经传送带输送到称磅处，不同的鱼类经不同进料管进入称重磅站，装盘之后实现自动称重，之后将标准重量的鱼产品打包，经升降机将相同重量、相同品种的鱼产品输送到板式冷冻机进行冷冻处理。

冷冻之后的鱼产品经输送带输送到倒空器，此时鱼盘将被翻转180度，如此致使鱼盘与鱼产品完全分离。

鱼产品将被送到打包装箱处做最后处理，而鱼盘则被送到鱼盘清理出清洗用来下次使用。

打包装箱好的鱼产品通过升降机送往鱼货舱。

2.2鱼产品加工流水线的组成

整个鱼产品加工流水线总共有10大部分组成，分别是：

进料（真空吸鱼泵）、鱼类分级机、鱼加工区输送带、鱼加工设备、包装单元、称重单元、板式冷冻机、装箱单元、PLC控制柜和输送升降机等。

3、鱼产品加工流水线继电器控制系统

3.1鱼产品加工流水线继电器控制系统

鱼产品加工流水线的两个部分由各自的继电器控制系统，下面分别介绍鱼产品预处理部分和鱼产品加工部分的继电器控制系统。

（1）鱼产品预处理继电器控制系统

真空吸鱼泵继电器控制系统的功能是配合真空泵，使各类电动、电磁阀门按一定的步骤完成从吸鱼到出鱼排水的一个循环周期，并达到顺序吸排的目的。

（2）鱼产品加工继电器控制系统

鱼产品加工继电器控制系统的主要功能是使渔获物分别经过鱼类分级、鱼产品加工、称重、冷冻、打包装箱等环节，完成整个鱼类加工作业。

3.2继电器控制系统的特点及存在的问题

继电器控制系统控制逻辑采用的是硬件接线，利用继电器机械的串联或并联等组合成控制逻辑，其接线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。

另外，继电器的触点数量有限，所以继电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大的限制。

主要有以下几点缺点：

（1）控制方式

在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有的继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合。

（2）控制速度

继电器控制系统主要是依靠机械触点的动作实现的，工作频率低，触点的开关动作一般在几十毫秒数量级，且机械触点还会出现抖动问题。

（3）可靠性和可维护性

由于继电器控制系统使用了大量的机械触点，连线多、触点闭合式存在机械磨损、电弧烧伤等现象，触点寿命短，所以可靠性和可维护性较差。

4、鱼产品加工流水线PLC控制系统设计

4.1可编程控制器（PLC）简介

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境下应用的控制系统而设计的微机。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、计数、定时和算术操作等指令，并通过模拟量和数字量的输入和输出，来达到对各种类型机械或生产过程的控制。

可编程控制器在早期主要应用于开关量的逻辑控制，它是以微处理器微基础，综合了自动控制技术、计算机技术以及通信技术而发展起来的一种新型工业自动控制装置。

可编程控制器具有可靠性高、抗干扰性强、编程方便、功能完善、体积小、能耗低和易于维护等特点，在工业控制领域获得了广泛的应用，与CAD/CAM技术、机器人技术并称为现代工业自动化的三大支柱。

4.1.1PLC的特点

PLC技术的高速发展，主要源于它具有许多独特的特点。

PLC是传统的继电器技术和现代的计算机技术相结合的产物，在系统控制方面，具有继电器控制或计算机控制无法比拟的优点。

对PLC来讲，它的可维修性和有效性相当重要。

PLC不需要其他大量的各种元器件，使线路连接十分简单，维护、检查非常方便；作为自动化生产方面的控制器件，其控制模式和计算机控制较为相识，都是由CPU充当处理器进行各种运算控制。

PLC和现有的各种控制方法相比，具有以下优点：

1、可靠性

（2）PLC的设计方法非常可靠，如：

断电保护功能、故障诊断和信息保护及恢复等；

（3）PLC上手十分容易，因为它的编程方法很简单，没有复杂的操作方式，且基本上不会发生故障；

（4）PLC具有精简的编程语言，专为工业生产而制造的，是非常可靠的一种控制器件；

（5）PLC采用了较为先进的技术来生产制造，保障了它的可靠性，降低了硬件出错的可能性；

（6）PLC也采用了很多先进的方法来保证其在软件方面的稳定性和可靠性。

2、易操作性

（1）编程方便

PLC的逻辑控制功能是通过编程语言来实现的。

一般来说，PLC有五种编程语言，分别是：

顺序功能图、功能块图、梯形图、指令表和结构文本，其中最常用的是顺序功能图编程语言和梯形图编程语言，这两种语言也容易被操作人员所掌握；

（2）维修方便

PLC在发生故障的时候会自我诊断，这样就更方便维修；

（3）操作方便

PLC通过编程软件对程序进行编程，直接写入PLC内部。

无需外界对其进行复杂的操作。

操作直接由内部程序来完成。

3、灵活性

（1）扩展灵活性

从理论上讲，PLC中每只软继电器的触点数是无限的，它可以根据用户的需要，自由的增加或者减少各种模块；

（2）操作灵活性

操作简单灵活，方便监控；

（3）编程灵活性

它有很多种编程语言来选择，编程人员可根据自身情况和实际需求来进行自由选择。

4、能耗低、体积小、重量轻、使用方便

5、功能强，具有良好的通用性。

PLC的主要功能如下：

（1）条件控制功能

主要是通过与、或、非等逻辑运算方式来实现条件控制。

（2）定时、计数功能

主要是通过定时器和计数器来实现定时和计数的功能，不仅有效的替代了继电器，而且修改和编程都十分的方便。

（3）步进控制功能

主要通过移位寄存器或者其它的指令来实现这个功能。

（4）数据处理功能

主要是通过比较、转换、移位、传送、计算、转换和编码等方法来实现。

（5）A/D、D/A转换功能

主要是通过A/D、D/A转换模块来完成此功能，这样就可以实现对模拟量的读取和控制，比如温度、压力、液位等等。

（6）通信与联网功能

主要是通过通信模块来实现通信功能，比如PLC和PLC的通信、远程的控制、数据的传输、上位机的读写，来建立复杂的网络系统。

（7）监控功能

主要是通过编程软件来监控程序的运行情况，有的还可以实现在线程序修改，出现报警的时候会自动记录和提示，还可以监控I/O状态。

4.2控制系统总体设计

由于整个鱼产品加工流水线分为两大部分：

吸鱼、鱼加工。

两个部分的工作区域不同，若使用一个控制系统比较麻烦，所以我们采用了两部分分开设计，各自都具有独立的控制系统，两个控制系统中间设有联动装置，这样就可以实现整个鱼产品加工流水线的自动控制。

系统各模块的监控系统由各类传感器所构成，控制面板上装有手/自动控制方式转换开关、各类控制按钮及仪表仪器。

系统的控制核心是可编程控制器，通过输入端与外部信号连接，如传感器检测信号，控制面板上的开关信号等。

经过控制器内部用户程序的运行，做出相应的输出响应，通过控制器的输出端传达给工艺流程是控制系统设计的主要依据，是控制系统依托机械部分要实现的目标。

5、小结

鱼产品加工流水线技术在国外已经比较成熟，应用也比较广泛，不管是在鱼产品加工厂，或是大型远洋渔船上，都有看到它的卓越表现。

而在我国，鱼产品加工流水线的应用还未普及，尤其在渔船上的使用少之又少，仅少数的大型远洋渔船在使用。

这些较为先进的设备都是挪威引进，引进时已是被他们淘汰的设备。

而国内自主生产的一些鱼产品加工流水线，工作形式单一，自动控制性能低下。

面对这样的情况，我们必须学习研究国外的先进设备，实现技术自主创新，研制出具有高性能的鱼产品加工流水线系统，应用于大型远洋渔船或者是陆地鱼产品加工上。

参考文献

[1]汪妙强.远洋大型拖网渔船主要轮机装备的配置和发展[J].渔业机械仪器，1990，（02）:

9-12.

[2]王锡昌.中国水产品加工的当代思考[J].食品与机械,2006,（04）:

10-11，15.

[3]汪之和，陈述平，于斌等.我国水产品加工科技现存的问题与发展方向[J].渔业现代化，2005，（04）:

8-9.

[4]戴争荣.基于PLC控制在工业中的典型应用.科技资讯，2006（14）：

68—69.

[5]廖常初.可编程控制器的编程方法与工程应用[M].重庆：

重庆大学出版社，2001，2.

[6]吴涛.PLC变频器在电镀全自动生产线上的应用[J].电气自动化，2007（3）：

67－68．

[7]马小军．可编程控制器及其应用[M]．南京：

东南大学出版社，2007．

[8]吕大飞.PLC在高炉自动监控系统中的应用[J].自动化与仪器仪表，2009（3）：

38—40.

[9]齐从谦，王士兰.PLC技术及应用[D].北京：

机械工业出版社，2000.

[10]王玉中，郝文玲.皮带传输机的PLC控制[J].焦作大学学报，2004

（1）：

75-76.

[11]杨永刚.PLC技术在自动传输系统中的应用[J].机电一体化，2004（5）：

72-73.

[12]张攀峰，孟彦京，曹建民等.PLC在传输带控制系统中的应用[J].现代电子技术，2006（7）：

99-101.

[13]史义凯.电工电子应用技术[M].北京：

科学出版社，2008.

[14]邓志良，刘维亭.电气控制技术与PLC[M].东南大学出版社，2002.

[15]段波，李波，江云等.基于PLC的工厂生产流水线控制系统的开发[M].科学技术与工程，2010（10），6：

1569-1572.

[16]CaoHui-bin.SurveyofPowerlineCommunication（PIC）Technology[J].TelecommunicationsforElectricPowerSystem，2004，25

（1）：

l6.

[17]HISPH，CHENSL.DistributionAutomationCommunicationInfrastructure.IEEETransonPowerSystems，1998，13（3）：

136一141.

[18]刘国平.渔船轮机及电气设备[M].北京：

海洋出版社，2004.

[19]傅廷楷，巫道镛.吸鱼泵工况的选择[J].渔业机械仪器，1979，01：

59-60.

[20]徐中伟.鱼类前处理设备的发展方向和前景[J].现代渔业信息，2007，22（12）：

32-34.

[21]巫道镛.中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所论文集.上海科技出版社.1988.

[22]叶燮明.文丘里（Venturi）吸鱼泵研究[J].渔业现代化，2006，04：

45-47.

[23]美国ETI公司，2001.无损耗渔获输送泵产品说明书.国际渔业，

（1）.

[24]朱志文.挪威生产世界上最大的鱼泵[J].渔业机械仪器，1996，

（1）.

[25]CortneyL.Ohs，ScottW.Grabe，R.LeroyCreswell.TheUtilizationofaFishPumpforHarvestingShrimpfromTanksandPonds[J].Boards，2009：

2-5.

[26]陈忠平，周少华，侯玉宝等.三菱FX/Q系列PLC自学手册[M].北京：

人民邮电出版社，2009，9-10.

[27]YoichiSasada.ContinuouscollectionofmacroplanktonbyafishpumpatsurfacelayerintheAntarcticOcean，apreliminaryreport[J].TransactionsoftheTokyoUniversityofFisheries，1982：

155-166.

[28]JohnTuzson.Centrifugalpumpdesign[J].Library，2000.

[29]周碧雯.国外水产品加工机械概况.维普资讯http：

//

[30]D.W.Russell.ApplicationofPLC'sasfront-endpre-processorsinfactoryinformationsystems[J].TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology，1999，6（4）：

364-377.

[31]丁永良,黄永萌.中国渔业机械化调查和区划.浙江科学技术出版社.1991.