何奕飛

【摘要】本次自動咖啡機設計主要是以西門子PLC為主體，利用PLC程序實現(xiàn)對咖啡豆的磨粉、沖制和調制等主要步驟的控制要求，并且加入牛奶伴侶和糖的搭配。通過溫度、液位及位置檢測等一系列傳感器和電磁閥的應用，實現(xiàn)對咖啡粉、水及其各種配料的通斷和加入量的控制，從而完成咖啡的自動沖制和機器的自動清洗。此次課題設計將對其硬件和軟件系統(tǒng)的組成及其傳感器的選用進行詳細的介紹，從而完成控制程序的編寫。

【關鍵詞】自動咖啡機? 西門子? PLC? 傳感器

一、咖啡機的發(fā)展歷史和趨勢

咖啡是世界上最流行的飲品之一，它給人們帶來愉悅和興奮。隨著我國的改革與開放，目前世界上最為流行的意大利特濃咖啡、卡布其諾以及拿鐵牛奶咖啡等也擺到了國人的餐桌上，而且被越來越多的人們所喜愛。

咖啡食品機大致可分為三類：蒸汽壓力式、滴液式和蒸餾滲濾式。要制作的咖啡品種也很多，如現(xiàn)磨咖啡、濃縮咖啡、泡沫牛奶咖啡和美國式淡咖啡等。近年來，歐洲的全自動食品咖啡機市場發(fā)展很快，平均以20%—25%的速度增長。

2002年蒸汽壓力式咖啡食品機的銷量首次超過傳統(tǒng)的滴液式咖啡機。僅德國的蒸汽壓力式咖啡機年需求量就是460萬臺，排在所有家用食品機械產品的首位。

當今社會，社會和消費者對咖啡機的要求越來越苛刻。我們要清楚意識到這一點，本著人本主義的思想去研發(fā)和設計處處體現(xiàn)了人性化，處處為使用者考慮;為了滿足社會和消費者越來越苛刻的要求各大廠商使出渾身解數(shù)投入巨資進行外觀和使用體驗的研究，要給消費者最完美的使用體驗。

二、自動咖啡機的設計

自動咖啡機工作流程（見圖2-2）

三、自動咖啡機的設計原理

自動咖啡機，又稱為水量自動型咖啡機，內部裝有電子控制系統(tǒng)。用來控制每杯的水量。這一復雜的系統(tǒng)在制作一杯咖啡時能決定何時中斷水流。

并且由于現(xiàn)磨咖啡的制作過程又比較復雜，而市場上的咖啡機只能沖制一些單一的簡單的咖啡，無法滿足人們對咖啡多樣化，高品質的要求。

此次設計是用西門子PLC程序來滿足自動咖啡機的各種功能，用各種電磁閥來控制水、咖啡以及各種配料加入量的多少。這樣不但可以將現(xiàn)磨咖啡豆的過程自動化，還可以根據(jù)人們不同的喜好沖制各種口味不同的高品質咖啡。

設計要求如下：

1.按下電源按鈕，接通電源開始加熱水。

2.自動加水后開始加熱，當溫度到達設定值時燈亮（紅）。

3.按下相應鍵選擇放糖或者牛奶伴侶（放糖量和牛奶的量由電磁閥Q1.5、Q1.6、Q1.7和Q2.0控制，放出來的量以5秒為一份量），然后再直接放出咖啡與其混合，制作出不同口味的咖啡。

4.按下“咖啡”鍵則直接放出咖啡粉（3秒為一份量），并可以通過“+”和“—”鍵控制咖啡的量，沖制出濃淡不易的口味。

5.按下“清洗”鍵，咖啡機能進行內部的自動清潔，免去拆裝的麻煩。

6.智能提示：自動提示缺水、加熱狀態(tài)，通過傳感器檢測和LED燈顯示。

7.停止功能：如遇突發(fā)狀況，可按下停止按鈕，隨時停止任一工序。

四、結束語：本次PLC控制自動咖啡機設計，篇幅有限主要從硬件方面分析設計，通過設計了解自動咖啡機的工作原理。

參考文獻：

[1]廖冬初 聶漢平《電力電子技術》武漢 華中科技大學出版社 2007

[2]潘堅《全自動咖啡機的研究 》家電科技， 2005

[3]高欽和《可編程控制器應用技術與設計原理》北京人民郵電出版社2005