智能炒菜机调料自动添加系统及其控制方法与流程
本发明属于食品机械机电控制领域，具体涉及一种智能炒菜机的调料自动添加系统，本发明还涉及该调料自动添加系统的控制方法。
背景技术：
目前，炒菜过程主要由厨师依据个人经验烹制而成，其制作的菜品口感、风味等取决于个人技艺水平、偏好。随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，餐馆、饭店以及大型企业、学校食堂越来越希望能够使用一款智能炒菜机来代替人工炒菜，以避免人工炒菜的固有的缺点；为此，相关的食品机械行业的研究者进行了深入研究，并取得了一定的成果；主要表现在以自动搅拌形式的炒菜机相继问世，解决了人工翻炒的体力不足等问题。
众所周知，各种调料添加是炒菜过程必不可缺少的环节之一；然而，食品机械行业出现的自动搅拌形式的炒菜机，炒菜过程的调料添加仍然由炒菜人员依据个人添加，这必然造成调料添加时间不稳定、添加量不精确，因而影响菜品的口味和口感。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种智能炒菜机调料自动添加系统，解决现有技术中，智能炒菜设备在工作时，调料添加仍然由炒菜人员依据个人添加而造成调料添加时间不稳定、添加量不精确的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种智能炒菜机调料自动添加系统，包括固体调料自动添加系统、液体调料自动添加系统和控制系统；固体调料自动添加系统与液体调料自动添加系统是相互独立的，且两者都分别与控制系统连接。
本发明的特点还在于，
控制系统包括固体调料控制模块和液体调料控制模块；固体调料控制模块与驱动器组和仓壁振动器组连接，驱动器组和步进电机组连接，步进电机组与料盒挡板组连接；液体调料控制模块与泵组和电磁阀组连接，分别控制泵组与电磁阀组工作。
仓壁振动器组包含n个仓壁振动器，驱动器组包含n个驱动器；步进电机组包含n个步进电机，且n个步进电机与n个驱动器一一对应连接；料盒挡板组中包含n个料盒挡板，n个料盒挡板也与n个步进电机一一对应连接；泵组中包含h个泵，电磁阀组中包含h个电磁阀，h个泵管路输出端与h个电磁阀的管路输入端，h个电磁阀的管路输入端与h个泵管路输出端一一对应连接，h个电磁阀的管路输出端节h个下料管。
固体调料自动添加系统的结构，包括机架、料盒、接料装置和导料装置，机架上水平平行设置有上固定面和下固定面，接料装置固定在上固定面上，导料装置固定在下固定面上，料盒通过料盒固定架固定在机架上，料盒与步进电机连接，料盒的下方与接料盘的位置对应，从料盒内落下的调料被接料装置接住后通再进一步进入导料装置。
料盒，包括料盒外壳和设置于其内部的衬里，料盒的上部为料盒盖，料盒的下部为料盒挡板，衬里的底部开有若干下料筛孔，料盒外壳的侧面设置有转轴，转轴的上端与步进电机连接，转轴的下端与料盒挡板连接，在衬里的底部边缘设有导轨，料盒挡板可沿着导轨转动，料盒外壳的侧面设置有仓壁振动器，仓壁振动器在控制系统的作用下可以带动料盒发生运动，从而使调料从筛孔落下。
料盒盖上设置有进料口，料盒盖上的加料口采用透明塑料盖封闭。
接料装置包括接料盘和出料弯管，接料盘固定设置在上固定面上，接料盘形状与漏斗类似，其下端与出料弯管连通。
导料装置包括导料槽和下料管，导料槽固定于下固定面的下方，下料管固定与导料槽的下方，且与导料槽连通，下固定面与出料弯管对应的位置开有下料口，导料槽的位置位于下料口的下方，正好接住下料口中落下的调料。
本发明的另一目的是提供该智能炒菜机调料自动添加系统的控制方法。
本发明的另一技术方案是，
一种智能炒菜机调料自动添加系统控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，启动时，控制系统开机自检，进行初始化；
步骤2，判断是否有炒菜任务；如果有没炒菜任务，继续等待；如果判断有炒菜任务，则进一步判断是否需要添加调料；当需要添加调料时，进行步骤3；
步骤3，判断添加调料类型，为固体的，进行步骤4，为液体的，进行步骤5；
步骤4，当添加的调料为固体调料时，由控制系统中的固体调料控制模块计算需要添加固体调料种类、添加的时间，并通过PLC输出端控制相应的仓壁振动器以及相应步进电机工作打开挡片相应的大小，实现固体调料添加，
添加后，进一步判断固体调料添加时间是否结束，尚未结束时控制系统等待，如果添加调料结束时间到，PLC控制相应继电器断电，相应仓壁振动器及步进电机停止工作、挡片复位，PLC程序返回初始；
步骤5，当需要添加的调料为液体调料时，由控制系统中的液体调料控制模块计算添加的液体调料种类和添加时间，并通过PLC输出端控制相应电磁阀及相应液体泵工作，实现液体调料添加，
并且同时判断液体调料添加时间是否结束，尚未结束时PLC控制系统等待，若液体调料添加时间结束，PLC通过相应继电器断电，相应液体调料回路电磁阀及液体泵停止工作，PLC程序返回初始。
本发明的特点还在于，
固体调料和液体调料添时间可有下面公式计算：
其中，固体调料添加量Qg的计算方法为：
Qg＝νg×t
νg表示下料速度，单位是克/秒，A为料盒振动幅度，f为料盒振动频率，c为常数，θ为调料密度，λ为孔径比，ζ为料盒与调料之间的摩擦系数；
液体调料添加量：
Qy＝Vy×n×η×t
Qy表示液体调料添加量，Vy表示排量，n表示转速，η表示油泵工作效率，t表示油泵工作时间。
本发明的有益效果是，本发明智能炒菜机调料自动添加系统，根据设定的调料的类型和重量自动实现精准添加。对于固体调料，通过PLC控制器控制仓壁振动器带动料盒振动下料，由于仓壁振动器的振动频率和振幅度是固定的，通过控制料盒振动时间就能精准控制固体调料添加；对于液体调料，通过PLC控制液压泵工作时间，进而实现液体调料的添加；本发明能为智能炒菜机的调料自动添加提供了一种新方法。
附图说明
图1是发明智能炒菜机调料自动添加系统的整体结构示意图；
图2是发明智能炒菜机调料自动添加系统中控制系统的结构示意图；
图3是本发明智能炒菜机调料自动添加系统中的固体调料自动添加系统的结构示意图；
图4本发明智能炒菜机调料自动添加系统中的料盒的结构示意图；
图5本发明智能炒菜机调料自动添加系统中料盒的底部结构示意图；
图6本发明智能炒菜机调料自动添加系统中的液体调料自动添加系统的结构示意图；
图7本发明的智能炒菜机调料自动添加系统的控制方法的流程图。
图中，1.机架，2.上固定面，3.下固定面，4.接料盘，5.出料弯管，6.导料槽，7.下料管，8.料盒固定架，9.下料口，10.料盒，10-1.加料口，11.步进电机，12.转轴，13.料盒外壳，14.料盒盖，15.仓壁振动器，16.料盒挡板，17.下料筛孔，18.导轨，19.衬里，20.储料罐，21.输料管，22.截止阀门，23.泵，24.电磁阀，25.液体料出口，26.驱动器，100.固体调料添加系统，101.驱动器组，102.步进电机组，103.料盒挡板组，104.仓壁振动器组，200.液体调料添加系统，201.电磁阀组，202.泵组，300.控制系统，301.固体调料控制模块，302.液体调料控制模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明智能炒菜调料自动添加系统，如图1所示，包括固体调料自动添加系统100、液体调料自动添加系统200和控制系统300，
固体调料自动添加系统100与液体调料自动添加系统200是相互独立的，且两者都分别与控制系统300连接，控制系统300的主体为PLC控制器，具体结构，如图2所示，包括固体调料控制模块301和液体调料控制模块302。
固体调料控制模块301与驱动器组101和仓壁振动器组104连接，驱动器组101和步进电机组102连接，步进电机组102与料盒挡板组103连接，
仓壁振动器组包含n个仓壁振动器15，
驱动器组101包含n个驱动器26；步进电机组102包含n个步进电机11，且n个步进电机11与n个驱动器26一一对应连接；料盒挡板组103中包含n个料盒挡板16，n个料盒挡板16也与n个步进电机11一一对应连接，这样的设置，可以根据不同的需求来进行n种固体调料的添加。
液体调料控制模块302与泵组202和电磁阀组201连接，分别控制泵组与电磁阀组工作，泵组202中包含h个泵23，电磁阀组201中包含h个电磁阀24，h个泵23管路输出端与h个电磁阀24的管路输入端，h个电磁阀24的管路输入端与h个泵23管路输出端一一对应连接，h个电磁阀24的管路输出端节h个下料管25，用于添加h种不同的液体调料。
固体调料自动添加系统100的结构，如图3所示，包括机架1、料盒10、接料装置和导料装置，机架1上水平平行设置有上固定面2和下固定面3，接料装置固定在上固定面2上，导料装置固定在下固定面3上，
料盒10通过料盒固定架8固定在机架1上，
料盒10与步进电机11连接，料盒10的结构如图所示，包括料盒外壳13和设置于其内部的衬里19，
料盒10的上部为料盒盖14，料盒盖14上设置有进料口10-1，料盒10的下部为料盒挡板16，衬里19的底部开有若干下料筛孔17，料盒外壳13的侧面设置有转轴12，转轴12的上端与步进电机11连接，转轴12的下端与料盒挡板16连接，当转轴12转动时，料盒挡板16也会跟着转动，且在衬里19的底部边缘设有导轨18，料盒挡板16可沿着导轨18转动，
料盒外壳13的侧面设置有仓壁振动器15，仓壁振动器15在控制系统的作用下可以带动料盒发生运动，从而使调料从筛孔落下。
料盒10的下方与接料盘4的位置对应，从料盒内落下的调料被接料装置接住后通再进一步进入导料装置；
料盒盖14上的加料口10采用透明塑料盖封闭；
接料装置包括接料盘4和出料弯管5，接料盘4固定设置在上固定面2上，接料盘4形状与漏斗类似，其下端与出料弯管5连通，
导料装置包括导料槽6和下料管7，导料槽6固定于下固定面3的下方，下料管7固定与导料槽6的下方，且与导料槽6连通，下固定面3与出料弯管5对应的位置开有下料口9，导料槽6的位置位于下料口的下方，正好接住下料口中落下的调料，
步进电机11通过转轴12与料盒10连接，转轴12位于料盒10外部的料盒外壳13的侧面，转轴12上部与步进电机11连接，下部与料盒挡板16连接，当步进电机11带动转轴12转动时，可以控制料盒挡板16的打开程度，从而控制下料筛孔17露出的数量，从而控制调料下落的量，
液体调料加料系统，如图6所示，包括储料罐20和输料管道21，输料管道21与储料罐20通过法兰相互连接，截止阀门22设置于储料罐20和泵23的之间，用于控制液体调料的流动起止。电磁阀24与出口处的管道连接，用于控制液体调料的添加的起止。泵输入端连接储料罐出口管路，泵的输出端节电磁阀输入端管路。
固体调料添加系统工作过程：固体调料添加系统开始工作时，PLC控制仓壁振动器15开始振动工作，同时控制步进电机11驱动转轴12转动一定角度，使得挡片16沿着导轨18转动，下料筛孔17与挡片16分离，调料从位于料盒的底部下料筛孔17落入接料盘4,并顺着导管5从下料口9进入导料槽6，最终从下料管7流出完成下料，并且下料结束时，步进电机11驱动转轴12回转与打开时的相同角度，并带动挡片16封闭下料筛孔17，同时仓壁振动器15停止振动。
液体调料添加系统工作过程：当液体调料添加系统需要工作时，PLC分别控制泵23工作和电磁阀24打开管路，使液体调料从相应的储料罐20抽出，并通过电磁阀24工作打开相应回路，使所需的液体调料得到传送炒锅，从而完成调料添加。
固体调料自动添加系统的工作原理是，当固体调料类型选定时，调料的密度、其与料盒的孔径比、摩擦系数是固定不变，通过PLC控制料盒振动的振幅、频率和振动时间实现固体调料精确添加。液体调料自动添加系统包括储料罐、泵、输料管四大部分；当油泵型号和液体调料类型选定时，油泵排量、工作效率为定值，通过PLC控制油泵转速和工作时间，就能实现对液体调料精准添加量。控制系统：PLC控制器、PLC输入端的启动停止等开关、固体调料选择开关、液体调料选择开关，PLC输出端包括各类中间继电器，实现对固体调料的仓壁振动器以及步进电机工作、同时实现对液体调料各类电磁阀以及油泵电机工作。
智能炒菜机调料自动添加系统控制方法，如图7所示，具体按照以下步骤实施：
步骤1，启动时，控制系统开机自检，进行初始化；
步骤2，判断是否有炒菜任务；如果有没炒菜任务，继续等待；如果判断有炒菜任务，则进一步判断是否需要添加调料；当需要添加调料时，进行步骤3；
步骤3，判断添加调料类型，为固体的，进行步骤4，为液体的，进行步骤5；
步骤4，当添加的调料为固体调料时，由控制系统中的固体调料控制模块计算需要添加固体调料种类、添加的时间，并通过PLC输出端控制相应的仓壁振动器以及相应步进电机工作打开挡片相应的大小，实现固体调料添加，
添加后，进一步判断固体调料添加时间是否结束，尚未结束时控制系统等待，如果添加调料结束时间到，PLC控制相应继电器断电，相应仓壁振动器及步进电机停止工作、挡片复位，PLC程序返回初始；
步骤5，当需要添加的调料为液体调料时，由控制系统中的液体调料控制模块计算添加的液体调料种类和添加时间，并通过PLC输出端控制相应电磁阀及相应液体泵工作，实现液体调料添加，
并且同时判断液体调料添加时间是否结束，尚未结束时PLC控制系统等待，若液体调料添加时间结束，PLC通过相应继电器断电，相应液体调料回路电磁阀及液体泵停止工作，PLC程序返回初始。
采用本发明的方法，通过PLC控制，能够实现固体和液体调料自动精确添加。固体调料和液体调料添时间可有下面公式计算：
其中，固体调料添加量Qg的计算方法为：
Qg＝νg×t
νg表示下料速度，单位是克/秒，A为料盒振动幅度，f为料盒振动频率，c为常数，θ为调料密度，λ为孔径比，ζ为料盒与调料之间的摩擦系数，。
由于对于某种固体调料，调料的密度、其与料盒的孔径比、摩擦系数是固定不变的；如果固定仓壁振动器振动频率和振幅，只需要PLC控制器控振动时间，就能精准控制固体调料的添加量。
液体调料添加量：
Qy＝Vy×n×η×t
Qy表示液体调料添加量，Vy表示排量，n表示转速，η表示油泵工作效率，t表示油泵工作时间。
当液体泵选定确定时，排量Vy为定值，同时当输送液体调料类型选定时，油泵工作效率η也为定值，液体泵额定转速也为定值，只用通过PLC控制液体泵工作时间t，就能控制液体调料添加量。
研究表明，固体颗粒可通过振动方式在重力作用下实现下料；本发明通过分析菜品调料类型可知，调料总体上可分为固体颗粒调料和液体调料；进一步研究表明菜品固体调料加添的料量与下料时间、下料速度成比例，而下料速度与振动频率、下料孔横截面积、调料密度、调料材质与下料管(或筛网)材质摩擦系数等因素有关。在下料过程中，下料孔截面积、每种调料密度、摩擦系数是固定的不变，因此，通过PLC控制固体颗粒调料下料振动频率和下料时间就能控制下料量。另外，液体能通过泵进行输送，液体输送量与泵的排量、效率以及工作时间相关。基于此原理，可设计一种智能炒菜机调料添加系统，从而实现智能炒菜机的调料自动添加。
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