技术领域
[0001] 本实用新型涉及自动化生产技术领域，尤其涉及一种鸡仔胎自动化生产系统。
背景技术
[0002] 鸡仔胎也叫鸡胚胎，就是用未完全孵
化成型的小鸡制成的一种美食，在目前国内对鸡仔胎基本上都靠人工纯手工方式进行生产，还未能实现自动化生产。
现有技术中，针对鸡仔胎仅靠人工完成生产过程，其生产效率低，且生产过程中卫生的不到保障，因此，存在改进空间。实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种鸡仔胎自动化生产系统。
[0004] 本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
[0005] 本实用新型包括
机架、孵化箱、清洗箱、加工制作箱、
微波杀菌箱、
丝杠、丝杠步进
电机、
推杆步进电机、推杆、鸡蛋拖板、控制
开关和HMI
人机交互系统，所述孵化箱、清洗箱、加工制作箱和微波杀菌箱均位于所述机架内的下部，所述丝杠位于所述孵化箱、清洗箱、加工制作箱和微波杀菌箱的上方，所述丝杠步进电机固定于机架上，所述丝杠步进电机的
转轴与所述丝杠连接，所述推杆步进电机与所述丝杠之间
螺纹连接，所述推杆步进电机连接所述推杆，控制所述推杆伸缩，所述推杆的下端与所述鸡蛋托板固定连接，所述控制开关和所述HMI人机交互系统设置于所述机架上，所述控制开关、所述HMI人机交互系统和所述丝杠步进电机、推杆步进电机电性连接。
[0006] 具体地，所述HMI人机交互系统连接有CPU、MCU、限位开关、液位开关、步进电机
驱动器、孵化加热棒、加工制作加热棒、清洗
水泵、加工制作水泵、电磁
阀，所述CPU和所述MCU电性连接，所述控制开关与所述CPU连接，所述限位开关设置于所述丝杠的两端，所述液位开关设置于所述清洗箱内，所述限位开关和所述液位开关的
信号输出端与所述CPU连接，所述CPU的驱动信号输出端与所述步进电机驱动器连接，所述步进电机驱动器控制所述丝杠步进电机和推杆步进电机，所述CPU的
控制信号输出端分别连接孵化加热棒、加工制作加热棒、清洗水泵、加工制作水泵、
电磁阀，所述孵化加热棒位于所述孵化箱内，所述加工制作加热棒位于所述加工制作箱内，所述清洗水泵位于所述清洗箱内，所述加工制作水泵连接所述加工制作箱，所述电磁阀连接所述清洗箱的排水口。
[0007] 优选的，所述孵化箱和所述加工制作箱均设置有
温度传感器，所述温度传感器通过温度变送器与所述CPU和孵化加工报警模
块连接。
[0008] 优选的，所述温度变送器通过EM235和EM222扩展模块与CPU连接，所述孵化加工报警模块与EM222扩展模块连接。
[0009] 具体地，所述的鸡仔胎自动化生产系统的控制方法：通过HMI人机交互系统设置参数，首先先初始化孵化温度，时间，清洗时间加工温度，加工时间参数，在HMI人机交互系统
触摸屏上进行参数设置，参数设置好后启动整个过程自动进行，孵化时间达到后进入清洗箱进行清洗，清洗完成后进入加工制作中，加工制作完成后进行微波杀菌，最后
包装，在生产过程中实现单次生产与循环生产，系统中配有超温报警装置，温度超出规定范围将产生报警，还设有紧急故障断电后还原按钮，保障整个生产过程的安全。
[0010] 本实用新型的有益效果在于：
[0011] 本实用新型是一种鸡仔胎自动化生产系统，与现有技术相比，本实用新型针对鸡仔胎仅靠人工完成生产过程，其生产效率低，且生产过程中卫生的不到保障等问题，提出了鸡仔胎自动化生产，实现了整个生产过程的自动化与
可视化，降低生产成本，卫生也得到保障。
附图说明
[0013] 图2是本实用新型的硬件结构原理
框图；
[0014] 图3是本实用新型的主控制方法
流程图；
[0015] 图4是本实用新型的孵化流程图；
[0016] 图5是本实用新型的RFID工作流程图；
[0017] 图6是本实用新型的数据通讯流程图。
[0018] 图中：1-机架、2-孵化箱、3-清洗箱、4-加工制作箱、5-微波杀菌箱、6-丝杠、7-丝杠步进电机、8-推杆步进电机、9-推杆、10-鸡蛋拖板、11-控制开关、12-HMI人机交互系统。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
[0020] 如图1和图2所示：本实用新型包括机架1、孵化箱2、清洗箱3、加工制作箱4、微波杀菌箱5、丝杠6、丝杠步进电机7、推杆步进电机8、推杆9、鸡蛋拖板10、控制开关11和HMI人机交互系统12，所述孵化箱、清洗箱、加工制作箱和微波杀菌箱均位于所述机架内的下部，所述丝杠位于所述孵化箱、清洗箱、加工制作箱和微波杀菌箱的上方，所述丝杠步进电机固定于机架上，所述丝杠步进电机的转轴与所述丝杠连接，所述推杆步进电机与所述丝杠之间
螺纹连接，所述推杆步进电机连接所述推杆，控制所述推杆伸缩，所述推杆的下端与所述鸡蛋托板固定连接，所述控制开关和所述HMI人机交互系统设置于所述机架上，所述控制开关、所述HMI人机交互系统和所述丝杠步进电机、推杆步进电机电性连接。
[0021] 具体地，所述HMI人机交互系统连接有CPU、MCU、限位开关、液位开关、步进电机驱动器、孵化加热棒、加工制作加热棒、清洗水泵、加工制作水泵、电磁阀，所述CPU和所述MCU电性连接，所述控制开关与所述CPU连接，所述限位开关设置于所述丝杠的两端，所述液位开关设置于所述清洗箱内，所述限位开关和所述液位开关的信号输出端与所述CPU连接，所述CPU的驱动信号输出端与所述步进电机驱动器连接，所述步进电机驱动器控制所述丝杠步进电机和推杆步进电机，所述CPU的控制信号输出端分别连接孵化加热棒、加工制作加热棒、清洗水泵、加工制作水泵、电磁阀，所述孵化加热棒位于所述孵化箱内，所述加工制作加热棒位于所述加工制作箱内，所述清洗水泵位于所述清洗箱内，所述加工制作水泵连接所述加工制作箱，所述电磁阀连接所述清洗箱的排水口。
[0022] 优选的，所述孵化箱和所述加工制作箱均设置有温度传感器，所述温度传感器通过温度变送器与所述CPU和孵化加工报警模块连接。
[0023] 优选的，所述温度变送器通过EM235和EM222扩展模块与CPU连接，所述孵化加工报警模块与EM222扩展模块连接。
[0024] 如图3所示：所述的鸡仔胎自动化生产系统的控制方法：通过HMI人机交互系统设置参数，首先先初始化孵化温度，时间，清洗时间加工温度，加工时间参数，在HMI人机交互系统触摸屏上进行参数设置，参数设置好后启动整个过程自动进行，孵化时间达到后进入清洗箱进行清洗，清洗完成后进入加工制作中，加工制作完成后进行微波杀菌，最后包装，在生产过程中实现单次生产与循环生产，系统中配有超温报警装置，温度超出规定范围将产生报警，还设有紧急故障断电后还原按钮，保障整个生产过程的安全。
[0025] 孵化控制系统原理：
[0026] 鸡蛋的孵化的成功率与鸡蛋的成型度主要取决于孵化的温度与孵化时间的长短。如何提高孵化的成功率就需要我们能对孵化箱的温度进行精确的控制，系统通过温度传感器PT100对孵化箱内的温度进行实时读取与传输，在触摸屏上设置相应的温度上限与下限，当温度低于设定的温度时孵化箱中的加热器就开始加热，当温度高于设定的温度时就停止加热，当温度低于或高于设定温度时系统发出报警。对于成型度，我们可以根据文献资料与实验进行获取，先在PLC中写入相应的时间参数，然后通过触摸屏进行控制，在生产前在触摸屏上设定需要的成型度，系统就会根据相应的参数进行生产，整个过程无需人工干预。
[0027] 孵化控制系统功能
[0028] 触摸屏上有相应的成型度选择键与温度设置界面，通过触摸屏选择相应的成型度，对温度进行设置，孵化过程就会按照设置好的参数进行生产，控制孵化时间的长短，小鸡的成型度就不同，生产出蛋、半鸡和全鸡。通过温度传感器读取温度，当温度超出设定值时发出报警并记录在报警文本中，可及时通知工作人员前来处理，减少损失。
[0029] 自动清洗系统原理很简单，就是通过水泵对水进行加压并对鸡蛋进行喷射，对孵化完的鸡蛋进行清洗，清洗其上面的残留物，保障下一步的加工制作的卫生。控制系统相对简单，当鸡蛋进入清洗箱时，水泵自动开启对鸡蛋进行喷射清洗。
[0030] 根据开始加工前判断鸡蛋的清洁程度，根据其清洁程度在触摸屏上设置相应的清洗时间，当鸡蛋在完成孵化任务后将会自动移动到清洗箱，随着鸡蛋的进入，清洗箱将会自动开启喷水来完成对鸡蛋的清洗。
[0031] 加工制作系统原理：
[0032] 加工制作系统主要涉及到的是
温度控制，各调料释放的问题，系统根据制作的需求，控制加热器的加热时间，通过温度传感器进行实时的温度传送，设置相应的温度区间，因为加工对温度的
精度要求不是很高，所以采取简单低温加热，高温停止加热即可实现。
[0033] 根据工艺需求，在生产前需通过触摸屏进行参数设置，在触摸屏上设置其加热时间、温度等参数，生产过程按照设置好的参数进行生产，通过温度传感器读取水温，当水温超出设定值时发出报警。
[0034] 微波杀菌系统功能：
[0035] 微波杀菌就是一种将超高频
电磁波转化为
热能从而起到杀灭细菌的技术。微波装置对于产品品质保持、产品保质期及节能方面都有明显的优势，保证食品的安全可靠[15]。采用微波杀菌，保证
食品安全、品质，并且其
电能到微波能的转换效率在70-80％，一般可节电30-50％。在加工前根据加工需求在触摸屏上设定好需要的工作时间，鸡蛋进入时系统将会自动开启。
[0036] 根据整个系统涉及的功能，选择合适的硬件设备，通过各个硬件之间的相互配合，协调，从而达到系统所要的功能。本系统涉及到的硬件设备主要有西
门子所生产的小型PLC S7-200
控制器[16]，由于控制中涉及到模拟量的采集与转换，I/O口的不足配合EM系列扩展模块。通过RFID射频模块与
单片机的结合，将采集的标签信息通过RS-485总线应用MODBUS通讯协议传给PLC在将其信息在触摸屏上显示出来。通过点动开关来控制系统运行，通过拨动开关来控制是单次还是循环。通过温度传感器，
液位传感器，限位开关来检测相关的温度，液位量与
丝杆位置。通过中间继电器，步进电机驱动器等来控制推杆的启动，电磁阀的开启与关闭，水泵的开启，步进电机转动圈数等。HIM通过RS485总线对PLC进行数据的读取与写入。
[0037] RFID数据管理系统功能：
[0038] 采用RFID技术进行对每一批鸡蛋来源的信息写入与读取，在每一批鸡蛋上贴上相应的标签，在开始生产前通过射频读写器进行信息的录入，生产结束后进行信息的读取。标签卡在生产过程中起到了溯源及生产过程信息管理的作用，主要是来用来解决食品生产过程中的信息的查询的作用，如果发现了有问题的产品，可以简单的进行追溯，从而来保障食品安全，直到找到问题的根源。在生产过程中我们要做的就是在每一批鸡蛋上贴上相应的标签，通过射频器进行相关数据的写入与读取，实现产品的溯源，过程简单而有效。
[0039] 如图4所示：孵化时间的长短，会改变鸡蛋胚胎的成型度，加工的不同会生产出不同的成品，根据加工要求，在触摸屏上设置相应的孵化时间。
[0040] 如图5所示：本实用新型中的RFID射频模块的主要用在生产过程中的信息管理，使鸡蛋来源可溯，参与人员可记录。RFID用单片机进行控制，程序使用Keil
软件进行编写，以实现系统上电初始化，射频模块开始寻卡，标签卡信息的读取与写入等功能。
[0041] 在整个系统设计中，PLC作为主站，单片机作为从站，单片机做为标签信息的读写装置，PLC做为控制装置，根据触摸屏上写入的信息传送给单片机进行数据的写入，PLC读取单片机数据显示在触摸屏上。PLC与单片机通过RS-485总线串行通讯口进行数据的传输。其通讯是基于Modbus-RTU通讯协议进行，Modbus通讯只适用于主机跟终端设备间通讯，不适用于独立设备间单独的通讯。数据
帧是整个通讯的
重心，要进行通讯必须首先了解Modbus各个功能对应的帧格式，其Modbus-RTU帧格式如表1所示。
[0042] 表1 Modbus帧格式
[0043]
[0044] 在数据帧处理的整个过程中，首先要判断数据帧是否接收，然后判断本机的地址是否匹配，再进行数据的CRC校验，只有这几步正确才进行下一步的数据传输，其数据通讯流程图如图6所示。
[0045] 鸡仔胎自动生产控制系统由PLC进行集中管理控制，增加单片机进行数据的采集，因为Modbus-RTU通讯协议具有实时性好，可靠性高，适用于中小规模的数据传输[10]，所以在设计中采用Modbus-RTU协议进行单片机与PLC之间数据的传输与交换。单片机的功能是进行RFID射频模块信息采集的处理，将采集到的信息传给PLC，PLC将触摸屏写入的信息传给单片机进行芯片的写入。整个系统通过步进电机进行传动，步进电机由PLC直接进行控制，根据需要走的距离在PLC的Q0.0输出相应的脉冲来控制步进电机转动。系统的孵化与加工的温度通过温度变送器直接接入PLC，PLC根据系统设置的温度上下限控制加热器的启停，加工制作通过液位传感器进行液位的控制，液位不足自动启动水泵注水，到达相应液位后水泵停止工作，整个系统还设计了故障紧急断电复原控制，当生产过程发生故障，切断电源后进行故障排除，等待上电后按下复原后回到原初始位置。PLC通过PROFINET总线与触摸屏进行数据传输。在整个设计中有如下几点要求：
[0046] (1)系统应当保证孵化箱的温度在设置的范围内
波动，不会出现温度过高或温度过低等现象，以保障鸡蛋的孵化成功率；
[0047] (2)系统中的各个参数可以监控，设置，在触摸屏上可以实时的读取系统进行的相关参数，也可以在触摸屏上设置相关的温度，加工时间的参数；
[0048] (3)步进电机能够精确的将
导轨传送到
指定的位置；
[0049] (4)当系统发生故障时，能发出相应的报警信号，以供工作人员处理，并配有紧急断电还原按钮。
[0050] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述
实施例的限制，上述实施例和
说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的
权利要求书及其等效物界定。
