摘 要

北冬虫夏草是一种高营养价值的菌类，其野生的较为稀少，为满足市场需求，一般在碗装栽培容器上进行规模化培养，在虫草长成之后，需采收栽培容器中的虫草，并对栽培容器进行清洗，人工操作耗时耗力，且有可能会因效率低导致采收不及时影响虫草的品质。为保证采收和清洗的及时性、提高生产效率和降低人力成本，亟需设计一套自动化的集采收和清洗功能于一体的设备。

本文根据采收以及清洗的工艺要求，通过机械翻转抓手、拍打落料装置、清洗装置、风干装置和输送设备等装置的协调配合，将托盘上栽培容器内的虫草取出，以及清洗栽培容器中残留培养基。该清洗线体综合应用PLC可编程控制器、气动、可调速电机等，实现采收和清洗的自动化运行，只需少量的人工辅助即可高效的完成工作，为综合效益的提高提供有力保障。

关键词：北冬虫夏草；清洗设备；输送设备；可编程控制器

Abstract

Cordyceps militaris is a kind of edible fungus with high nutritional value. It is rare in the wild. In order to meet the market demand, it is usually cultured on a large scale in a bowl culture container. After the growth of cordyceps militaris, it is necessary to collect the cordyceps in the cultivation container and clean the cultivation container. The manual operation is time-consuming and labor-consuming, and may not affect the quality of cordyceps militaris in time due to inefficiency. In order to ensure the timeliness of collection and cleaning, improve production efficiency and reduce labor costs, it is urgent to design an automated equipment integrating collection and cleaning functions.

According to the technological requirements of harvesting and cleaning, the cordyceps militaris in the cultivation container on the tray is removed and the residual culture medium in the cultivation container is cleaned through the coordinated cooperation of mechanical overturning grasp, beating blanking device，cleaning equipment，air drying device and conveying equipment.The cleaning line integrates PLC programmable controller, pneumatic motor and adjustable speed motor to realize the automatic operation of harvesting and cleaning. It only needs a small amount of manual assistance to complete the work efficiently, which meet the demands on the improvement of comprehensive benefits.

Key Words: Cordyceps militaris; Cleaning equipment; Conveying equipment; Programmable logic controller

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪 论 1

1.1 论文的研究背景 1

1.2 论文研究的目的和意义 2

1.3 论文的主要研究内容 2

第2章 虫草清洗及输送线体的设计与工艺分析 4

2.1 虫草采收及栽培容器清洗工艺分析 4

2.2 虫草清洗及输送线体的整体机械结构及布局 6

2.2.1 机械翻转抓手 6

2.2.2 拍打落料装置 7

2.2.3 清洗装置 7

2.2.4 风干装置 8

2.2.5 辊道机和动力输送轮 9

第3章 虫草清洗及输送线控制系统总体设计 11

3.1 控制系统需求分析 11

3.2 控制系统总体结构设计 11

3.3 控制系统整体工序设计 12

3.3.1 机械翻转抓手控制分析 13

3.3.2 拍打落料装置控制分析 14

3.3.3 清洗装置控制分析 14

3.3.4 风干装置控制分析 15

第4章 虫草清洗及输送线的硬件选型与电路设计 16

4.1 虫草清洗及输送线主要硬件选型 16

4.1.1 PLC的选型 16

4.1.2 电机的选型 17

4.1.3 其他硬件设备的选型 18

4.2 控制系统电路图 18

4.2.1 动力部分 19

4.2.2 控制部分 21

第5章 虫草清洗及输送线体控制系统的软件开发 25

5.1 虫草清洗及输送线体控制系统程序框架介绍 25

5.2 虫草清洗及输送线体控制系统程序设计 26

5.2.1 复位程序详解 26

5.2.2 翻转装置程序 27

5.2.3 拍打落料装置程序 28

5.2.4 清洗装置程序 29

5.2.5 风干装置程序 30

5.2.6 故障检测程序 31

第6章 总结 32

6.1 联机调试结果 32

6.2 展望 33

6.3 结语 33

参考文献 35

致 谢 36

第1章 绪 论

北冬虫夏草（在本文中简称虫草）是一种高经济效益的作物，常为工厂规模化生产。在采收阶段，需对栽培容器中的虫草进行采收，并清洗栽培容器中残余的培养基，人工操作耗时耗力，为保证生产的时效性、提高综合效益，亟需设计一套自动化采收和清洗的生产线。随着自动化技术的发展，越来越多的人力工作正在被自动化机器所替代，可编程控制器（PLC）作为现代工业自动化三大支柱之一^[1]，其在自动化领域的重要作用不可替代。用PLC作为采收和清洗设备的控制中心，电机和气缸以及其他机械结构等作为执行机构，便可以高效稳定的完成采收和清洗工作。

1.1 论文的研究背景

随着人们的生活质量的日益提高，各种各样的营养品进入普通人们的生活，虫草以丰富的生物活性和药理代谢产物，在食用和药用方面具有很高的价值^[2]，导致虫草的市场需求大增，原有的野生虫草和小规模的生产已无法满足庞大的市场需求，在工厂进行规模化生产已成为主流。在规模化生产中应用自动化的设备参与生产，可以大大提高生产的效率以及降低生产所需的人力成本。

虫草在人工培养的状态下有两种栽培方式，一种是用虫蛹作为培养基生菌而成；另一种是用谷类或者麦子作为培养基生菌而成，在规模化生产中一般采取后者，在整个栽培的过程中，其中虫草的采收和栽培容器的清洗阶段，需要投入较大的人力，且成本高，效率低，而且这个过程对时效性要求较高，在虫草成熟之后需及时进行采收，规模化培养一般会集中成熟，在较短的时间段内完成大量的采收，很有可能会耽误采收的黄金时机，超过采收期后，其色泽和品质会有下降，导致经济效益的下降。更耗费精力的是采收完成之后还需对栽培容器进行清洗，清洗完成的栽培容器会及时地投入到新一轮的虫草培养中。本文针对这个问题设计出一套自动化的采收和清洗的生产线，以提高虫草的生产效率和虫草的产出，大幅提升综合效益。