月饼生产线自动化控制系统实施方案：基于容济900系列变频器和三菱FX3U系列PLC
一、项目背景
月饼是中华民族传统的重要节日食品，广泛流行于中秋节期间，具有深厚的文化价值和广阔的市场需求。随着市场对月饼品质、产能和卫生标准要求的不断提升，传统手工月饼制造方式已难以满足现代化生产的效率和一致性需求。因此，构建一套高效、稳定、智能的月饼生产线自动化控制系统显得尤为关键。
本项目旨在基于三菱FX3U系列PLC和威纶通人机界面（HMI），结合容济900系列变频器，实现月饼从原料输送、包馅、压花、成型、排盘、烘焙、冷却到包装全过程的自动化控制与协调运行。系统兼具灵活性、稳定性与经济性，为中小型食品制造企业提供一套可复制、可扩展的生产控制解决方案。
二、月饼生产线原理与工艺流程详解
1. 月饼生产线工作原理总述
月饼生产线通常是由多组专用设备串联构成，通过机械结构、传感器、电控与软件逻辑协同完成月饼的自动化制造。每道工序都可由PLC控制其执行逻辑，变频器实现电机转速精准调节，HMI则提供实时参数设置与状态监控接口。
系统主要通过以下机制实现生产：
各设备之间通过输送带传送月饼半成品；
控制系统通过光电传感器判断工件位置，驱动相应机械动作；
多组变频器控制伺服或异步电机，实现包馅、压模、推盘等精细动作；
所有动作依赖于PLC逻辑判断和时序协调，确保不重叠、不冲突。
2. 工艺流程详细分解
| 工序阶段 | 工艺说明 |
|---|
| 1. 原料输送 | 皮料和馅料通过两组独立的料斗送料，皮料为油皮或酥皮状，可通过螺杆送料机或履带供料机实现匀速输送。馅料（如豆沙、莲蓉、蛋黄等）由双螺杆泵或挤压式泵送系统稳定供给至包馅机。 |
| 2. 包馅成型 | 使用全自动包馅机将皮料与馅料按比例进行包裹。包馅机构通常由三段同步送料系统构成：外皮、内馅、推压成球，保证每颗月饼坯的重量与形状一致。 |
| 3. 整形与压模 | 成球后的月饼坯通过振动整形机进行表面整理，随后进入压模系统。压模采用上压模+下模托的结构，通过气缸或伺服电机带动模具下压，实现花纹雕刻与厚度定型。 |
| 4. 传送与排列 | 模压完毕的月饼通过带定位导轨的输送带整齐排列，并由机械推盘系统（带位移传感器）将其推入不锈钢烘盘。整线保持节拍一致，避免月饼堆叠或空挡。 |
| 5. 烘焙段 | 多层隧道炉根据月饼类型设置不同温区（如上火、下火），对月饼进行精确控制的烘焙。每层设有温度检测与报警系统，部分高端系统甚至配备图像识别反馈控制温度分布。 |
| 6. 冷却输送 | 出炉月饼需经过5~10分钟冷却时间。一般采用网带式强制风冷系统，风速与方向可调。输送过程中配有翻转机构，确保底部充分散热。 |
| 7. 质检与剔除 | 冷却后的月饼通过金属检测仪和重量检测仪，剔除破损、超重或异物产品，保证出厂质量一致性。 |
| 8. 包装工序 | 合格月饼由机械手或料槽分料器导入包装机中，完成自动裹膜、封口、打码、装盒等全过程。PLC与包装机实现联动，根据传送带节拍自动同步。 |
该工艺线通常支持日产520万枚月饼，生产效率可达每分钟60120枚，适应多种口味与形状的产品灵活切换。
三、自动化控制系统构成
1. 三菱FX3U PLC
2. 容济900系列变频器
应用于送料系统、包馅驱动、压模升降、排盘推杆等运动场景；
支持VF控制与SVC（无PG矢量控制）模式，低速高转矩输出适合重负载启动；
内置PID模块，直接对压力或速度闭环控制（如油压压模系统）；
F4多段速功能支持8速频率切换，适合节拍变化场景（如排盘对位）；
丰富I/O端子设置便于柔性配置。
3. 威纶通HMI（如TK6071iQ）
四、控制逻辑规则（部分示例）
包馅模块
DI1：包馅启动信号
AI1：速度控制给定（来自HMI或上位系统）
DO1：包馅完成信号 → 通知下一工序启动
压模模块
排盘模块
PLC根据出料节拍控制电磁阀与推杆电机；
结合位置光电传感器防止漏推、重复；
若盘位空缺，则暂停进料并报警提示。
五、容济900系列变频器在本项目中的优势
容济900G3系列在本次月饼自动线中表现出以下关键优势：
低速强启能力：0.5Hz/150% 启动力矩，保障包馅慢启动与排盘精控；
丰富的控制方式：VF/SVC自由切换，适应高速送料与低速压模场景；
内置PID：省去PLC内部算法与硬件AD采集成本，节约控制资源；
结构紧凑、经济耐用：尤其适合中小型食品加工企业设备升级使用；
通讯简洁、可靠：MODBUS寄存器配置直观，调试快速。
六、结论
本系统以三菱FX3U为核心逻辑控制，容济900变频器为驱动单元，结合威纶通HMI构建起一套完整、高效、稳定的月饼自动化生产解决方案。整线具有运行平稳、参数可调、产能高效等特点，具备良好的扩展性与维护便捷性。
容济变频器作为关键驱动环节，凭借其性能优越与价格合理的双重优势，不仅在本项目中表现优异，也将广泛适用于糕点、速冻食品、包装饮料等多个自动化控制场景中，值得大力推广。
