月餅生產線自動化控制系統實施方案：基于容濟900系列變頻器和三菱FX3U系列PLC
一、項目背景
月餅是中華民族傳統的重要節日食品，廣泛流行于中秋節期間，具有深厚的文化價值和廣闊的市場需求。隨著市場對月餅品質、產能和衛生標準要求的不斷提升，傳統手工月餅制造方式已難以滿足現代化生產的效率和一致性需求。因此，構建一套高效、穩定、智能的月餅生產線自動化控制系統顯得尤為關鍵。
本項目旨在基于三菱FX3U系列PLC和威綸通人機界面（HMI），結合容濟900系列變頻器，實現月餅從原料輸送、包餡、壓花、成型、排盤、烘焙、冷卻到包裝全過程的自動化控制與協調運行。系統兼具靈活性、穩定性與經濟性，為中小型食品制造企業提供一套可復制、可擴展的生產控制解決方案。
二、月餅生產線原理與工藝流程詳解
1. 月餅生產線工作原理總述
月餅生產線通常是由多組專用設備串聯構成，通過機械結構、傳感器、電控與軟件邏輯協同完成月餅的自動化制造。每道工序都可由PLC控制其執行邏輯，變頻器實現電機轉速精準調節，HMI則提供實時參數設置與狀態監控接口。
系統主要通過以下機制實現生產：
各設備之間通過輸送帶傳送月餅半成品；
控制系統通過光電傳感器判斷工件位置，驅動相應機械動作；
多組變頻器控制伺服或異步電機，實現包餡、壓模、推盤等精細動作；
所有動作依賴于PLC邏輯判斷和時序協調，確保不重疊、不沖突。
2. 工藝流程詳細分解
| 工序階段 | 工藝說明 |
|---|
| 1. 原料輸送 | 皮料和餡料通過兩組獨立的料斗送料，皮料為油皮或酥皮狀，可通過螺桿送料機或履帶供料機實現勻速輸送。餡料（如豆沙、蓮蓉、蛋黃等）由雙螺桿泵或擠壓式泵送系統穩定供給至包餡機。 |
| 2. 包餡成型 | 使用全自動包餡機將皮料與餡料按比例進行包裹。包餡機構通常由三段同步送料系統構成：外皮、內餡、推壓成球，保證每顆月餅坯的重量與形狀一致。 |
| 3. 整形與壓模 | 成球后的月餅坯通過振動整形機進行表面整理，隨后進入壓模系統。壓模采用上壓模+下模托的結構，通過氣缸或伺服電機帶動模具下壓，實現花紋雕刻與厚度定型。 |
| 4. 傳送與排列 | 模壓完畢的月餅通過帶定位導軌的輸送帶整齊排列，并由機械推盤系統（帶位移傳感器）將其推入不銹鋼烘盤。整線保持節拍一致，避免月餅堆疊或空擋。 |
| 5. 烘焙段 | 多層隧道爐根據月餅類型設置不同溫區（如上火、下火），對月餅進行精確控制的烘焙。每層設有溫度檢測與報警系統，部分高端系統甚至配備圖像識別反饋控制溫度分布。 |
| 6. 冷卻輸送 | 出爐月餅需經過5~10分鐘冷卻時間。一般采用網帶式強制風冷系統，風速與方向可調。輸送過程中配有翻轉機構，確保底部充分散熱。 |
| 7. 質檢與剔除 | 冷卻后的月餅通過金屬檢測儀和重量檢測儀，剔除破損、超重或異物產品，保證出廠質量一致性。 |
| 8. 包裝工序 | 合格月餅由機械手或料槽分料器導入包裝機中，完成自動裹膜、封口、打碼、裝盒等全過程。PLC與包裝機實現聯動，根據傳送帶節拍自動同步。 |
該工藝線通常支持日產520萬枚月餅，生產效率可達每分鐘60120枚，適應多種口味與形狀的產品靈活切換。
三、自動化控制系統構成
1. 三菱FX3U PLC
2. 容濟900系列變頻器
應用于送料系統、包餡驅動、壓模升降、排盤推桿等運動場景；
支持VF控制與SVC（無PG矢量控制）模式，低速高轉矩輸出適合重負載啟動；
內置PID模塊，直接對壓力或速度閉環控制（如油壓壓模系統）；
F4多段速功能支持8速頻率切換，適合節拍變化場景（如排盤對位）；
豐富I/O端子設置便于柔性配置。
3. 威綸通HMI（如TK6071iQ）
四、控制邏輯規則（部分示例）
包餡模塊
DI1：包餡啟動信號
AI1：速度控制給定（來自HMI或上位系統）
DO1：包餡完成信號 → 通知下一工序啟動
壓模模塊
排盤模塊
PLC根據出料節拍控制電磁閥與推桿電機；
結合位置光電傳感器防止漏推、重復；
若盤位空缺，則暫停進料并報警提示。
五、容濟900系列變頻器在本項目中的優勢
容濟900G3系列在本次月餅自動線中表現出以下關鍵優勢：
低速強啟能力：0.5Hz/150% 啟動力矩，保障包餡慢啟動與排盤精控；
豐富的控制方式：VF/SVC自由切換，適應高速送料與低速壓模場景；
內置PID：省去PLC內部算法與硬件AD采集成本，節約控制資源；
結構緊湊、經濟耐用：尤其適合中小型食品加工企業設備升級使用；
通訊簡潔、可靠：MODBUS寄存器配置直觀，調試快速。
六、結論
本系統以三菱FX3U為核心邏輯控制，容濟900變頻器為驅動單元，結合威綸通HMI構建起一套完整、高效、穩定的月餅自動化生產解決方案。整線具有運行平穩、參數可調、產能高效等特點，具備良好的擴展性與維護便捷性。
容濟變頻器作為關鍵驅動環節，憑借其性能優越與價格合理的雙重優勢，不僅在本項目中表現優異，也將廣泛適用于糕點、速凍食品、包裝飲料等多個自動化控制場景中，值得大力推廣。
