月餅生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)施方案：基于容濟(jì)900系列變頻器和三菱FX3U系列PLC
一、項(xiàng)目背景
月餅是中華民族傳統(tǒng)的重要節(jié)日食品，廣泛流行于中秋節(jié)期間，具有深厚的文化價(jià)值和廣闊的市場需求。隨著市場對(duì)月餅品質(zhì)、產(chǎn)能和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求的不斷提升，傳統(tǒng)手工月餅制造方式已難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的效率和一致性需求。因此，構(gòu)建一套高效、穩(wěn)定、智能的月餅生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)顯得尤為關(guān)鍵。
本項(xiàng)目旨在基于三菱FX3U系列PLC和威綸通人機(jī)界面（HMI），結(jié)合容濟(jì)900系列變頻器，實(shí)現(xiàn)月餅從原料輸送、包餡、壓花、成型、排盤、烘焙、冷卻到包裝全過程的自動(dòng)化控制與協(xié)調(diào)運(yùn)行。系統(tǒng)兼具靈活性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性，為中小型食品制造企業(yè)提供一套可復(fù)制、可擴(kuò)展的生產(chǎn)控制解決方案。
二、月餅生產(chǎn)線原理與工藝流程詳解
1. 月餅生產(chǎn)線工作原理總述
月餅生產(chǎn)線通常是由多組專用設(shè)備串聯(lián)構(gòu)成，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感器、電控與軟件邏輯協(xié)同完成月餅的自動(dòng)化制造。每道工序都可由PLC控制其執(zhí)行邏輯，變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，HMI則提供實(shí)時(shí)參數(shù)設(shè)置與狀態(tài)監(jiān)控接口。
系統(tǒng)主要通過以下機(jī)制實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)：
各設(shè)備之間通過輸送帶傳送月餅半成品；
控制系統(tǒng)通過光電傳感器判斷工件位置，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)機(jī)械動(dòng)作；
多組變頻器控制伺服或異步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)包餡、壓模、推盤等精細(xì)動(dòng)作；
所有動(dòng)作依賴于PLC邏輯判斷和時(shí)序協(xié)調(diào)，確保不重疊、不沖突。
2. 工藝流程詳細(xì)分解
| 工序階段 | 工藝說明 |
|---|
| 1. 原料輸送 | 皮料和餡料通過兩組獨(dú)立的料斗送料，皮料為油皮或酥皮狀，可通過螺桿送料機(jī)或履帶供料機(jī)實(shí)現(xiàn)勻速輸送。餡料（如豆沙、蓮蓉、蛋黃等）由雙螺桿泵或擠壓式泵送系統(tǒng)穩(wěn)定供給至包餡機(jī)。 |
| 2. 包餡成型 | 使用全自動(dòng)包餡機(jī)將皮料與餡料按比例進(jìn)行包裹。包餡機(jī)構(gòu)通常由三段同步送料系統(tǒng)構(gòu)成：外皮、內(nèi)餡、推壓成球，保證每顆月餅坯的重量與形狀一致。 |
| 3. 整形與壓模 | 成球后的月餅坯通過振動(dòng)整形機(jī)進(jìn)行表面整理，隨后進(jìn)入壓模系統(tǒng)。壓模采用上壓模+下模托的結(jié)構(gòu)，通過氣缸或伺服電機(jī)帶動(dòng)模具下壓，實(shí)現(xiàn)花紋雕刻與厚度定型。 |
| 4. 傳送與排列 | 模壓完畢的月餅通過帶定位導(dǎo)軌的輸送帶整齊排列，并由機(jī)械推盤系統(tǒng)（帶位移傳感器）將其推入不銹鋼烘盤。整線保持節(jié)拍一致，避免月餅堆疊或空擋。 |
| 5. 烘焙段 | 多層隧道爐根據(jù)月餅類型設(shè)置不同溫區(qū)（如上火、下火），對(duì)月餅進(jìn)行精確控制的烘焙。每層設(shè)有溫度檢測與報(bào)警系統(tǒng)，部分高端系統(tǒng)甚至配備圖像識(shí)別反饋控制溫度分布。 |
| 6. 冷卻輸送 | 出爐月餅需經(jīng)過5~10分鐘冷卻時(shí)間。一般采用網(wǎng)帶式強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)，風(fēng)速與方向可調(diào)。輸送過程中配有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，確保底部充分散熱。 |
| 7. 質(zhì)檢與剔除 | 冷卻后的月餅通過金屬檢測儀和重量檢測儀，剔除破損、超重或異物產(chǎn)品，保證出廠質(zhì)量一致性。 |
| 8. 包裝工序 | 合格月餅由機(jī)械手或料槽分料器導(dǎo)入包裝機(jī)中，完成自動(dòng)裹膜、封口、打碼、裝盒等全過程。PLC與包裝機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，根據(jù)傳送帶節(jié)拍自動(dòng)同步。 |
該工藝線通常支持日產(chǎn)520萬枚月餅，生產(chǎn)效率可達(dá)每分鐘60120枚，適應(yīng)多種口味與形狀的產(chǎn)品靈活切換。
三、自動(dòng)化控制系統(tǒng)構(gòu)成
1. 三菱FX3U PLC
負(fù)責(zé)整線的輸入/輸出信號(hào)管理，包括光電傳感器、啟動(dòng)開關(guān)、報(bào)警按鈕等；
程序內(nèi)使用主程序 + 中斷程序 + PID運(yùn)算模塊，保障運(yùn)行實(shí)時(shí)性；
支持MODBUS通訊協(xié)議，與容濟(jì)變頻器無縫通信；
可外擴(kuò)高速計(jì)數(shù)模塊，實(shí)現(xiàn)精確位置判斷。
2. 容濟(jì)900系列變頻器
應(yīng)用于送料系統(tǒng)、包餡驅(qū)動(dòng)、壓模升降、排盤推桿等運(yùn)動(dòng)場景；
支持VF控制與SVC（無PG矢量控制）模式，低速高轉(zhuǎn)矩輸出適合重負(fù)載啟動(dòng)；
內(nèi)置PID模塊，直接對(duì)壓力或速度閉環(huán)控制（如油壓壓模系統(tǒng)）；
F4多段速功能支持8速頻率切換，適合節(jié)拍變化場景（如排盤對(duì)位）；
豐富I/O端子設(shè)置便于柔性配置。
3. 威綸通HMI（如TK6071iQ）
與FX3U PLC通過RS-232或MODBUS-RTU串口通信；
提供操作菜單、配方切換、故障報(bào)警、運(yùn)行統(tǒng)計(jì)等功能；
支持U盤配方導(dǎo)入、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與導(dǎo)出，便于品質(zhì)管理。
四、控制邏輯規(guī)則（部分示例）
包餡模塊
壓模模塊
排盤模塊
PLC根據(jù)出料節(jié)拍控制電磁閥與推桿電機(jī)；
結(jié)合位置光電傳感器防止漏推、重復(fù)；
若盤位空缺，則暫停進(jìn)料并報(bào)警提示。
五、容濟(jì)900系列變頻器在本項(xiàng)目中的優(yōu)勢
容濟(jì)900G3系列在本次月餅自動(dòng)線中表現(xiàn)出以下關(guān)鍵優(yōu)勢：
低速強(qiáng)啟能力：0.5Hz/150% 啟動(dòng)力矩，保障包餡慢啟動(dòng)與排盤精控；
豐富的控制方式：VF/SVC自由切換，適應(yīng)高速送料與低速壓模場景；
內(nèi)置PID：省去PLC內(nèi)部算法與硬件AD采集成本，節(jié)約控制資源；
結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟(jì)耐用：尤其適合中小型食品加工企業(yè)設(shè)備升級(jí)使用；
通訊簡潔、可靠：MODBUS寄存器配置直觀，調(diào)試快速。
六、結(jié)論
本系統(tǒng)以三菱FX3U為核心邏輯控制，容濟(jì)900變頻器為驅(qū)動(dòng)單元，結(jié)合威綸通HMI構(gòu)建起一套完整、高效、穩(wěn)定的月餅自動(dòng)化生產(chǎn)解決方案。整線具有運(yùn)行平穩(wěn)、參數(shù)可調(diào)、產(chǎn)能高效等特點(diǎn)，具備良好的擴(kuò)展性與維護(hù)便捷性。
容濟(jì)變頻器作為關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)，憑借其性能優(yōu)越與價(jià)格合理的雙重優(yōu)勢，不僅在本項(xiàng)目中表現(xiàn)優(yōu)異，也將廣泛適用于糕點(diǎn)、速凍食品、包裝飲料等多個(gè)自動(dòng)化控制場景中，值得大力推廣。
