方杰平

摘? 要：茶葉加工過(guò)程直接影響茶葉的品質(zhì)，茶葉加工的主要工序包括殺青、理?xiàng)l和烘干等。為進(jìn)一步提高茶葉的加工品質(zhì)和生產(chǎn)效率，根據(jù)茶葉加工過(guò)程中的工藝要求，以可編程控制器（PLC）為控制器，通過(guò)溫度傳感器能感知環(huán)境溫度變化，并以此來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)茶葉加工時(shí)間和炒鍋的頻率等相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)茶葉加工過(guò)程的智能化。

關(guān)鍵詞：PLC;傳感器;智能化;控制系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP31? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）31-0093-02

Abstract： Tea processing process has a direct impact on the quality of tea， the main processes of tea processing include green killing， striping and drying. In order to further improve the processing quality and production efficiency of tea， according to the technological requirements of tea processing， the programmable controller （PLC） is used as the controller， and the environmental temperature change can be sensed by temperature sensor. In order to realize the intelligence of tea processing process， the related parameters such as tea processing time and frying pot frequency can be adjusted automatically.

Keywords： PLC; sensor; intelligence; control system

可編程控制器（PLC）是一種以微處理器為核心的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，具有可靠性高、編程靈活、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，特別適合對(duì)繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的改造。

大部分茶葉加工設(shè)備都是傳統(tǒng)的電氣控制，控制模式單一，導(dǎo)致其對(duì)加工溫度，加工時(shí)間等工藝參數(shù)不能準(zhǔn)確的計(jì)量和控制[1]。針對(duì)這種情況，利用PLC對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能，使整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高，實(shí)現(xiàn)茶葉加工智能控制過(guò)程。

1 茶葉智能加工裝置的工藝流程

以PLC作為控制系統(tǒng)的核心，通過(guò)對(duì)PLC編程，控制外部模塊工作，完成茶葉智能化加工。茶葉智能加工工藝流程如下[2]：操作員將待加工的茶葉放入下料漏斗，在控制面板中選擇待加工的茶葉類(lèi)型、采摘季節(jié)、老嫩程度，啟動(dòng)遠(yuǎn)紅外線石英管開(kāi)始加熱，由PT100熱電偶檢測(cè)U型槽鍋的溫度是否符合設(shè)定的溫度，從而啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)定量進(jìn)料槽輪按照設(shè)定值轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，將待加工的茶葉倒入U(xiǎn)型槽鍋，進(jìn)而帶動(dòng)U型槽鍋?zhàn)鐾鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，使茶葉在槽鍋內(nèi)按順序完成殺青、理?xiàng)l、烘干三道工序[3]，結(jié)束后電動(dòng)推桿升起，使U型槽鍋傾翻，實(shí)現(xiàn)茶葉的自動(dòng)下料，一個(gè)工作周期結(jié)束。

2 主電路

硬件部分包括熱電偶、遠(yuǎn)紅外線石英加熱管、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、鼓風(fēng)機(jī)、三相異步電機(jī)、變頻器和電動(dòng)推桿等;軟件部分包括程序控制和人機(jī)界面控制。使用者在觸摸屏上選擇茶葉類(lèi)型、采摘季節(jié)、老嫩程度，PLC 將按程序?qū)ν獠坑布糠诌M(jìn)行控制。

3 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1 PLC控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配

茶葉智能加工裝置的控制部分含有步進(jìn)電機(jī)，故PLC要和步進(jìn)電機(jī)配合實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，需要在PLC內(nèi)部進(jìn)行設(shè)定并編寫(xiě)程序。另外，步進(jìn)電機(jī)控制是要用高速脈沖控制的，所以PLC必須是可以輸出高速脈沖的晶體管輸出形式，不可以使用繼電器輸出形式的PLC來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)。

3.2 硬件電路的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行PLC硬件接線時(shí)，PLC輸出端連接繼電器，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)與控制設(shè)備相連。PLC輸出的電源電壓是±24VDC，繼電器起開(kāi)關(guān)作用，能將±24VDC電轉(zhuǎn)化為大電壓，來(lái)控制用電設(shè)備的通斷，實(shí)現(xiàn)茶葉的智能化加工。PLC的外部接線圖如圖3、4所示。

4 PLC控制系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)

根據(jù)茶葉智能加工裝置的工作原理，設(shè)計(jì)PLC控制軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)茶葉定量、變溫度、變頻率以及觸摸屏控制等部分進(jìn)行開(kāi)發(fā)，具體內(nèi)容如下：

（1）在設(shè)計(jì)觸摸屏的過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際用戶的需求，包括參數(shù)設(shè)定、按鍵功能、監(jiān)控畫(huà)面等選項(xiàng)。具體包括設(shè)置智能模式和手動(dòng)模式兩種模式，按鍵功能畫(huà)面包括：?jiǎn)?dòng)、停止、手動(dòng)、三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、和電動(dòng)推桿的上行和下行。監(jiān)控畫(huà)面顯示運(yùn)行的狀態(tài)，循環(huán)次數(shù)，翻炒的時(shí)間等參數(shù)，方便操作者了解當(dāng)前的工作情況。

（2）在控制茶葉量的過(guò)程中，將茶葉放入進(jìn)料斗，待U形鍋溫度達(dá)到設(shè)定值后，異步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)720°，實(shí)現(xiàn)定量進(jìn)料[4]。

（3）在控制殺青理?xiàng)l烘干的加工過(guò)程中，采用變頻控制方式來(lái)達(dá)到節(jié)約能源的目的。本系統(tǒng)程序中設(shè)定多頻率切換功能，在茶葉殺青、理?xiàng)l、烘干過(guò)程根據(jù)設(shè)定值自動(dòng)切換頻率。

（4）控制殺青理?xiàng)l烘干的溫度、頻率、時(shí)間。在觸摸屏中選定需要加工的茶葉種類(lèi)型，采摘季節(jié)，茶葉的老嫩程度，按啟動(dòng)鍵之后，PLC可不斷地循環(huán)掃描，自動(dòng)地完成整個(gè)茶葉加工過(guò)程。

5 結(jié)論

采用可編程控制器（PLC）對(duì)茶葉智能加工裝置電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護(hù)、維修工作量的同時(shí)，克服了傳統(tǒng)茶葉加工設(shè)備的不足，實(shí)現(xiàn)了茶葉加工過(guò)程的智能控制。系統(tǒng)操作靈活、方便，大大提高茶葉加工品質(zhì)和生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

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[3]郝朝會(huì).滾筒式紅外茶葉殺青機(jī)的設(shè)計(jì)研究[D].淄博：山東理工大學(xué)，2012：8-10.

[4]權(quán)啟愛(ài)，葉陽(yáng).遠(yuǎn)紅外烘干機(jī)的結(jié)構(gòu)及其在名優(yōu)綠茶加工中的應(yīng)用[J].中國(guó)茶葉，2007（2）：20-21.