1、项目背景

1.1背景介绍

在柚子的大规模生产与销售过程中，传统的人工分拣方式存在效率低下、准确性难以保证、劳动强度大等诸多问题。

1.2产品介绍

随着自动化技术的不断发展，为了提高柚子分拣的效率与质量，降低生产成本，基于 PLC（可编程逻辑控制器）的柚子分拣输送系统应运而生。该系统能够实现对柚子的自动化识别、分拣与输送，满足现代果业生产的需求。

1.2.1产品名称

PLC 控制柚子分拣输送系统

2、系统目标

2.1高效分拣

在单位时间内处理大量柚子，显著提高分拣速度，相比人工分拣效率提升75%以上。

2.2精准分类

依据柚子的大小、重量、外观品质（如有无病虫害、疤痕等）等指标，将柚子精准分拣为不同等级，分拣准确率达到95%以上。

2.3柔性控制

系统能够方便地根据不同的分拣要求和生产任务进行参数调整，适应多样化的市场需求。

2.4稳定运行

具备高可靠性，减少故障停机时间，确保在长时间连续作业下稳定可靠运行，日工作时长可达20小时。

3.系统组成

3.1输送模块

- 采用输送链作为柚子的主要输送载体，输送带选用食品级材质，具有一定的摩擦力，防止柚子在输送过程中滑落。根据场地布局和分拣流程设计，由多条不同长度、速度的输送带组成输送网络，实现柚子从进料口到各个分拣工位以及成品输出口的有序流转。

- 配备输送带驱动电机，由 PLC 通过变频器进行调速控制，以满足不同阶段对输送速度的要求。

3.2分拣模块

- 视觉检测单元：在关键分拣位置安装高精度工业相机，配合专用的光源系统，从多个角度对传送带上的柚子进行图像采集。相机将采集到的图像信息传输至图像处理系统，利用先进的图像处理算法对柚子的大小、形状、颜色、表面瑕疵等特征进行分析识别，为后续分拣动作提供依据。

- 重量检测单元：通过安装在输送带上的高精度称重传感器，实时测量经过的柚子重量。传感器将重量信号转换为电信号并传输给 PLC，PLC 根据预设的重量区间判断柚子所属等级。

- 机械分拣执行机构：根据视觉检测与重量检测的结果，由 PLC 控制相应的机械装置进行分拣操作。常见的分拣执行机构包括气动推板、摆臂式分拣器、落料式分拣口等。例如，当判定柚子为某一特定等级时，PLC 控制对应的气动推板在合适的时机伸出，将柚子推送至相应等级的收集通道。

3.3PLC 控制系统

- PLC 作为整个系统的核心控制单元，选用具备足够输入输出点数、高速运算能力和良好稳定性的型号。它接收来自传感器（视觉相机、称重传感器、接近开关等）的各种信号，按照预先编写的控制程序进行逻辑运算与判断，然后向执行机构（电机、气缸、电磁阀等）发出控制指令，实现对整个分拣输送过程的精准协调控制。

- 人机界面（HMI）：通过触摸屏与 PLC 相连，操作人员可以直观地查看系统运行状态、实时数据（如分拣数量、各等级比例等）、故障报警信息等，同时可在触摸屏上方便地进行系统参数设置、手动控制操作以及切换不同的工作模式。

3.4辅助模块

- 物料缓存区：在进料端设置一定容量的缓存区，用于暂存待分拣的柚子，避免因上游供应不稳定导致分拣系统停机。缓存区配备物料检测传感器，当物料不足时向 PLC 发出信号，提示操作人员补充物料。

- 成品收集区：根据分拣等级划分多个收集区域，每个区域配备相应的收集容器或输送带，将分拣好的柚子有序收集，便于后续包装处理。

- 电气控制柜：用于安装 PLC、变频器、继电器、电源等电气元件，提供稳定的电气环境，保护电气设备免受灰尘、湿气等外界因素干扰，同时便于电气设备的维护与检修。

4、工作流程

4.1上料

人工或通过自动化上料设备将柚子放置在进料缓存区的输送带上，输送带将柚子逐一输送至分拣区域。

4.2检测

首先经过视觉检测单元，对柚子的外观特征进行快速扫描分析；接着通过称重传感器测量柚子重量，检测数据实时传输至 PLC。

4.3判断

PLC 根据接收到的视觉检测和重量检测数据，结合预设的分拣标准，判断柚子所属的等级类别。

4.4分拣

PLC 向相应的分拣执行机构发出指令，例如驱动气动推板动作，将柚子准确推至对应的成品收集区输送带或收集容器内。

4.5输出

分拣完成的不同等级柚子在各自的收集区进行集中，后续可直接进入包装环节，完成整个分拣流程。在整个过程中，PLC 持续监控系统运行状态，确保各环节协调有序进行，若出现故障或异常情况，及时发出报警信号并采取相应的停机保护措施。

5、系统优势

5.1提高生产效率

自动化分拣大幅减少了人工操作环节，系统可以不间断运行，使得柚子分拣速度得到极大提升，满足大规模生产需求。

5.2提升产品质量

凭借高精度的视觉检测与重量检测技术，能够更加精准地按照品质标准对柚子进行分类，保证进入市场的柚子质量稳定一致。

5.3降低人力成本

减少了对大量分拣工人的依赖，降低了人工成本支出，同时也避免了因人工疲劳、主观因素等导致的分拣误差。

5.4数据统计与追溯

PLC 系统可以实时记录分拣过程中的各项数据，如不同等级柚子的产量、分拣时间等，为生产管理提供数据支持，便于质量追溯与生产优化。

5.5适应性强

通过修改 PLC 控制程序和调整分拣参数，系统能够快速适应不同品种、不同产地柚子的分拣要求，以及市场对柚子等级划分标准的变化。

6、项目实施计划

6.1需求调研与方案设计

- 与柚子种植户、果业加工企业深入沟通，了解实际生产需求、柚子特性、场地条件等。

- 依据调研结果，设计详细的系统架构、硬件选型、软件功能以及整体布局方案。

硬件采购与安装调试

- 按照设计方案采购所需的 PLC、传感器、电机、输送带、机械结构件等硬件设备。

- 在生产现场进行设备安装，搭建输送线、安装电气控制柜、调试传感器与执行机构，确保硬件系统连接正确、运行稳定。

软件开发与编程

- 根据分拣逻辑与控制要求，使用 PLC 编程软件编写控制程序，包括主程序、中断程序、子程序等，实现对系统各模块的精确控制。

- 开发人机界面程序，设计友好的操作界面，实现数据显示、参数设置、手动/自动切换等功能。

6.2系统联调与优化

- 将硬件系统与软件系统进行联合调试，模拟各种实际工况，对分拣准确率、输送效率、系统稳定性等关键指标进行测试。

- 根据测试结果，对系统参数、控制算法、机械结构等进行优化调整，直至达到项目设计目标。

6.3验收与交付

- 组织相关专家、用户对系统进行全面验收，依据验收标准检查系统功能、性能、可靠性等是否满足要求。

- 对用户操作人员进行培训，使其熟悉系统操作、维护保养知识，完成项目交付，确保系统在生产现场顺利投入使用。

7、项目展望

随着农业产业现代化进程的加速，基于 PLC 控制的柚子分拣输送系统有望得到更广泛的应用与推广。未来，该系统可进一步集成智能仓储管理、远程监控诊断等功能，与上下游产业链实现更紧密的协同，为柚子产业的发展注入新的动力，助力果农与果业企业提升市场竞争力，创造更大的经济效益。同时，类似的自动化分拣技术还可为其他果蔬产品的加工处理提供有益借鉴，推动整个农业自动化领域的发展。