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标题

超声波-紫外线-臭氧智能清洗机设计

范文

赵梦龙王平会甘俊武周生强

摘 ?要：文章基于PLC开发设计超声波-紫外线-臭氧智能清洗机，以液位高度和水中的浊度作为监测指标，根据不同物品所需不同清洗及消毒方式不同，开发相关控制程序，可快速高效地清洗餐具、水产品、水果及蔬菜表面的残留物，大大提高表面洁净度且便于实现自动化控制。

关键词：超声波;紫外线;臭氧;清洗机设计

中图分类号：TS255.35 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）28-0025-03

Abstract： In this paper， an intelligent ultrasonic-ultraviolet-ozone cleaning machine is developed and designed based on PLC. The height of liquid level and turbidity in water are taken as monitoring indexes. According to the different cleaning and disinfection methods required by different articles， relevant control programs are developed， which can quickly and efficiently clean the surface residues of tableware， aquatic products， fruits and vegetables， greatly improve the surface cleanliness and facilitate automatic control.

Keywords： ultrasonic; ultraviolet rays; ozone; cleaning machine design

前言

传统的果蔬清洗机一般采用喷雾式、刷子式、滚筒式清洗方式清洗物品，其中喷雾清洗方法耗水量大，清洗复杂的材料时有盲区，去污效果不佳;刷子式清洁方法仅适用于洁净根、茎部分，对多叶蔬菜的清洗不利，对于水产品及餐具的清洗，不能杀菌消毒和降解农药残留。“超声波”技术作为一种先进、高效的清洗技术，具有可快速高效地清洗制件表面的残留物，提高表面洁净度，对外形结构复杂、具有狭小缝隙、孔洞的制件可轻松实现清洗，且便于实现清洗自动化控制。国外已经批量生产并广泛应用于农业、工业及日常生活中，为保证消毒充分，本文集成超声波、紫外线、臭氧等清洗及消毒技术，基于PLC设计开发超声波-紫外线-臭氧智能清洗机，依据不同物件清洗消毒的所需清洗和清毒策略，自动化进行清洗消毒，从而达到有效清除污垢，可靠杀菌和降解农药残留的目的。

1 系统的总体设计

超声波-紫外线-臭氧智能清洗机的工作原理系统图如图1所示，超声波-紫外线-臭氧清洗机主要由超声波发生器、紫外线灯、臭氧发生器、超声波换能器、加热器、进出水电磁阀、清洗槽、防水隔板、浊度传感器、液位传感器、控制电路部分组成。

2 硬件设计

超声波-紫外线-臭氧智能清洗机硬件组成主要包括： PLC可编程控制器、設置在保温水箱内的液位传感器、温度传感器、超声波发生器、超声波换能器、紫外线灯、臭氧发生器、加热器、浊度传感器、控制面板，PLC可编程控制器与上述各工作元件通过导线连接。分析系统所需I/O点数、可编程控制器的可存储量、响应速度，及特殊功能扩展等要求，本系统选用西门子S7-200型，输入点数为13个，输出点数为8个，工作电压为220V，频率在50Hz至60Hz，输出类型为继电器输出模式，结构紧凑，功能模块配制灵活，可靠性高，在温室环境控制中应用非常广泛。具体的I/O点分布如表1所示。

振动板的振动强度取决于换能器在振动板上的分布，从而决定了振动板的清洁度。根据研究表明，当传感器布置在振动平面上呈三角形时，与矩形排列和方形排列相比，板声源的振幅较大，振动相对均匀，装置采用正三角形排列布置，如图2所示。

3 软件设计

为实现不同物件不同清洗清毒模式的工作，其清洗消毒控制策略为：根据餐具及水产品等物品的特性，设计开发不同的控制程序：清洗消毒均可采用手动及自动控制，其中厨房常见餐具清洗为模式1，小龙虾及螃蟹等水产品为模式2，蔬菜水果为模式3，模式1为超声波先清洗，沥水干净后再进行紫外线消毒;模式2为超声波先清洗;模式3为超声波先清洗+臭氧消毒同时进行。为提高清洗效果，对餐具的清洗中采用加热器对水加温，温度为40℃，自动模式下以液位传感器进行通过PLC控制进水和排水电磁阀进行控制，清洗时间自动控制，当第二次清洗中由浊度传感器采集信息达到控制要求时，清洗过程停止。

针对上述不同模式控制策略用的梯形图语言进行编写，流程图如图3。

4 结论

本文主要基于PLC开发设计了超声波-紫外线-臭氧智能清洗机，以水中浊度为清洗质量监测对象，通过控制超声波工作频率、工作时长，紫外线、臭氧工作时长，根据不同物品对清洗及消毒的特殊需求，设计开发PLC控制程序，该装置提供超声波、紫外线、臭氧等组合的多种模式进行智能清洗，有效实现物品的清洗及消毒，可为蔬菜、水果、水产品及其他小物件降解农药残留物及污渍清洗机的设计提供一种参考。

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