自動(dòng)萎凋機(jī)組電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文介紹了自動(dòng)萎凋機(jī)組電控系統(tǒng)設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)包括硬件選用、PLC梯形圖、人機(jī)界面等組成,系統(tǒng)的人機(jī)界面的分控制程序和對(duì)采樣信號(hào)的進(jìn)行分析和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了茶葉萎凋機(jī)組的自動(dòng)控制。該系統(tǒng)能準(zhǔn)確控制茶葉的萎凋程度，提高萎凋的一致性和穩(wěn)定性，同時(shí)大大節(jié)省人工。關(guān)鍵字：茶葉自動(dòng)萎凋機(jī)組；電控系統(tǒng)；梯形圖0引言萎凋是將鮮葉按一定厚度攤放，通過晾曬，使鮮葉呈現(xiàn)萎蔫狀態(tài)。萎凋過程中，鮮葉發(fā)生一系列變化：水分減少，葉片由脆硬變得柔軟，便于揉捻成條；正常而有效的萎凋，鮮葉退去青草氣而產(chǎn)生清香，并有水果香或花香，成茶滋味醇而不苦澀。相對(duì)傳統(tǒng)的萎凋方式，自動(dòng)萎凋機(jī)組在萎凋機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)，由自動(dòng)進(jìn)料裝置和單臺(tái)或者多臺(tái)萎凋機(jī)組成。自動(dòng)萎凋機(jī)組具有攤?cè)~量大、萎凋均勻、不受天氣影響等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)出料，自動(dòng)勻料，自動(dòng)萎凋,大幅提高加工效率和加工質(zhì)量。1

萎凋機(jī)組組成

萎凋機(jī)組由進(jìn)料裝置、萎凋機(jī)組成。

進(jìn)料裝置由輸送皮帶、輸送電機(jī)、橫移導(dǎo)軌、往復(fù)電機(jī)、左右限位開關(guān)等組成，通過PLC經(jīng)過變頻器來控制往復(fù)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，往復(fù)電機(jī)通過減速軸帶動(dòng)整個(gè)輸送皮帶向左橫移或者向右橫移，向右移動(dòng)觸碰到右限位開關(guān)后開始向左移動(dòng)，直到觸碰到左限位開關(guān)，輸送皮帶又開始向右移動(dòng)，反復(fù)左右移動(dòng)。輸送皮帶在輸送茶葉同時(shí)也左右移動(dòng)，這會(huì)使茶葉落點(diǎn)也在左右移動(dòng)，同時(shí)萎凋機(jī)的帶鏈網(wǎng)帶往前轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到平攤、推均的目地。調(diào)節(jié)往復(fù)電機(jī)變頻器左右橫移的速度，可以控制茶葉堆積厚度，速度越慢堆積越高，速度越快堆積薄。

萎凋機(jī)由軸流風(fēng)機(jī)、帶鏈網(wǎng)帶、導(dǎo)風(fēng)板、變頻器、無(wú)級(jí)變速器、電光開關(guān)等組成，萎調(diào)機(jī)采用自動(dòng)間歇式吹冷風(fēng)方法，去除部分水分并避免茶葉溫度因堆積而上升。輸送帶為網(wǎng)帶結(jié)構(gòu)，在輸送帶下方放置大風(fēng)量風(fēng)機(jī)用于強(qiáng)化萎凋效果。輸送帶下方安裝一組均勻斜向上的導(dǎo)風(fēng)板，通過導(dǎo)向可以讓風(fēng)量由下而上垂直穿透攤青層，達(dá)到均勻萎凋效果。變頻器可以調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，避免風(fēng)量太小而影響萎凋時(shí)溫度過高，風(fēng)量太大而吹散茶葉。2電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件選用、人機(jī)界面及PLC梯形圖設(shè)計(jì)以PLC為核心的控制、觸摸屏、交流接觸器、變頻器、各種傳感器、各種開關(guān)等組成的電控系統(tǒng)。控制器PLC是控制系統(tǒng)的核心，它采集外部的輸出入信號(hào)，包括由按鈕輸入的信號(hào)、變送器輸入的模擬量信號(hào)、觸摸屏輸入的信號(hào)及數(shù)據(jù)、進(jìn)而執(zhí)行寫入其中的程序，完成控制任務(wù)，觸摸屏是人機(jī)對(duì)話的窗口，用戶通過觸摸屏完成相關(guān)工藝參數(shù)的設(shè)定，工作模式的選擇，運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視，控制系統(tǒng)通過控制繼電器，交流接觸器及變頻器來控制執(zhí)行元件動(dòng)作。2.1電控系統(tǒng)硬件選用PLC主機(jī)選用DVP32ES200R臺(tái)達(dá)PLC廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自動(dòng)化機(jī)械；臺(tái)達(dá)PLC除了具有快速執(zhí)行程序運(yùn)算、豐富指令集、多元擴(kuò)展功能卡及高性價(jià)比等特色外，并且支持多種通訊協(xié)議，均支持MODBUS主/從站模式；DVP-32ES2提供32點(diǎn)I/O主機(jī)，程序容量：16ksteps數(shù)據(jù)寄提供100kHz的脈沖控制，可搭配各種運(yùn)動(dòng)控制指令。PLC輔助模塊選用DVP04AD模擬信號(hào)輸入模塊可接受外部4點(diǎn)模擬信號(hào)輸入(電壓或電流皆可)，并將其轉(zhuǎn)換成14位的數(shù)字信號(hào)。通過主機(jī)以指令FROM/TO來讀寫模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)。人機(jī)界面提供多樣化的通訊端口方便于與各式各樣的設(shè)備作通訊，觸碰式面板可讓操作者直覺的進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，液晶屏幕則可呈現(xiàn)給操作者機(jī)臺(tái)設(shè)備的各項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。此外彈性的編輯軟件可讓設(shè)計(jì)人員依照不同應(yīng)用的需求情境，編輯所需要的呈現(xiàn)畫面。觸摸屏選擇臺(tái)達(dá)觸摸屏DOP-115WX,該觸摸屏最高可達(dá)82M超大程序容量。支持RS232/RS485/422三組串口，人機(jī)界面又名觸摸屏是一種提供操作者與自動(dòng)化設(shè)備溝通的數(shù)字產(chǎn)品。2.2梯形圖設(shè)計(jì)自動(dòng)萎凋機(jī)組的工作流程：裝料模式→萎凋模式→出料模式。1裝料模式運(yùn)行開關(guān)M206啟動(dòng)后，設(shè)第一次啟動(dòng)時(shí)皮帶向右移動(dòng)，直到觸發(fā)了右限位開關(guān)X42或者是左限位開關(guān)，復(fù)位第一次啟動(dòng)右移M380。當(dāng)皮帶右移觸發(fā)了右限位開關(guān)X42時(shí)，皮帶停止右移M382，保持左移M381。皮帶開始左移，直到觸發(fā)左限位開關(guān)，停止左移M381保持右移M382。進(jìn)料皮帶右移Y5和進(jìn)料皮帶左移Y6也隨M381和M382在右限位X42和左限位X43之間反復(fù)左右移動(dòng)。運(yùn)行開關(guān)M206啟動(dòng)后，皮帶電機(jī)Y7啟動(dòng)，同時(shí)輸送機(jī)皮帶不停的輸送茶葉，整個(gè)輸送機(jī)不停的往左或者往右橫移，從而改變茶葉的落點(diǎn)位置，而達(dá)到茶葉均勻分布的要求。

通過往復(fù)電機(jī)變頻器可以調(diào)節(jié)茶葉堆放的厚度，速度越快堆料越薄，反之速度越慢堆料越厚。均布的茶葉落在帶鏈網(wǎng)帶上面。當(dāng)茶葉運(yùn)行到萎凋機(jī)的出口附近，觸發(fā)了光電開關(guān)X30，經(jīng)過幾秒或者十幾秒后，包括帶鏈網(wǎng)帶和輸送機(jī)停機(jī)，系統(tǒng)視為裝料模式結(jié)束。其梯形圖設(shè)計(jì)如圖1所示。圖1茶葉裝料模式2萎凋模式

設(shè)計(jì)的萎凋模式有藝15種工藝可供選擇，根據(jù)鮮葉的含水產(chǎn)、茶菁等級(jí)、環(huán)境顯度等因素，設(shè)置萎凋的時(shí)間、萎凋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、開啟或關(guān)閉，并保存在工藝1至工藝15。每種工藝可以設(shè)置總段數(shù)最多為50段。每段可設(shè)時(shí)間為1至99小時(shí)，頻率可設(shè)0至50赫茲。自動(dòng)萎凋開始后，從段號(hào)1開始運(yùn)行，當(dāng)段號(hào)1運(yùn)行后所設(shè)的時(shí)間后自動(dòng)跳入段號(hào)2，段號(hào)2開始運(yùn)行所設(shè)的時(shí)間，跳入運(yùn)行段號(hào)3的時(shí)間直到運(yùn)行到最后段號(hào)完。視為自動(dòng)萎凋結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入一下步工序出料模式，其人機(jī)界面如圖1所示。圖1人機(jī)界面

每種工藝可以設(shè)置總段數(shù)最多為50段，D3001~D3050是工藝1設(shè)置時(shí)間的地址，D3051~D3100是工藝1設(shè)置風(fēng)機(jī)開關(guān)的地址，D3101~D3150是工藝1設(shè)置風(fēng)機(jī)頻率的地地址。從D3001開始，工藝1設(shè)置時(shí)間，風(fēng)機(jī)開關(guān)和風(fēng)機(jī)頻率三個(gè)數(shù)總有150個(gè)地址D3001~D3150，工藝2也是150個(gè)地址，使用地址D3151~D3300，工藝3同樣是150個(gè)地址，使用地址D3301~D3450.同理直到工藝15使用地址D5101~D5250。1號(hào)運(yùn)行工藝（D511）減去1等于D20，D20乘150等于D26，1號(hào)運(yùn)行段號(hào)（D531）減去1等于D28，D26加D28等于E1（地址偏移指針）。每段運(yùn)行的時(shí)間，將運(yùn)行的工藝的時(shí)間D3001E1單位小時(shí)轉(zhuǎn)化成秒，M1013以每秒時(shí)鐘脈沖（0.5秒接通，0.5關(guān)閉）每秒計(jì)數(shù)1次，存放在16位計(jì)數(shù)器C1，當(dāng)C1等于設(shè)定時(shí)間值（D300)時(shí)，C1的常開點(diǎn)接通，運(yùn)行下一段設(shè)置時(shí)間，D531+1同時(shí)復(fù)位計(jì)數(shù)器C1。如果當(dāng)在運(yùn)行過程中，當(dāng)人為改變?cè)O(shè)定時(shí)間D300，使D300小于計(jì)數(shù)器C1時(shí)，程序會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，為了防止這種情況發(fā)生，增加了程序SUBD300K1C1，將C1的值設(shè)為D300減1，改變計(jì)數(shù)器，C1再運(yùn)行時(shí)間1就會(huì)觸發(fā)C1等于D300，C1常開接通動(dòng)行下一段（INCPD531），同時(shí)復(fù)位計(jì)數(shù)器C1。圖2茶葉萎凋模式-工藝設(shè)置

每段風(fēng)機(jī)只有二種狀態(tài)開或者關(guān)，將D3051E1每段風(fēng)機(jī)的機(jī)狀態(tài)寫入D341,1號(hào)運(yùn)行工藝D511減1等于E2，工藝段數(shù)設(shè)置D561E2寫入D261，1號(hào)運(yùn)行段數(shù)D531大于設(shè)定段數(shù)D261系統(tǒng)復(fù)位運(yùn)行開關(guān)（M801）和計(jì)數(shù)器，工藝1分段控制程序全部完成，帶鏈網(wǎng)帶開始運(yùn)行，直到觸發(fā)光電開關(guān)，網(wǎng)帶停止運(yùn)行，視為自動(dòng)萎凋結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入一下個(gè)工序出料模式。圖3茶葉萎凋模式-風(fēng)機(jī)運(yùn)行3出料模式出料裝置中貯倉(cāng)有上下限位二組光電開關(guān)，茶葉通過輸送機(jī)進(jìn)入中貯倉(cāng)后，然后觸發(fā)下限光電開關(guān)，這個(gè)信號(hào)是給下一個(gè)工序(揉捻）信號(hào).倉(cāng)里的茶葉越來越多觸發(fā)上限位光電開關(guān)，系統(tǒng)暫時(shí)關(guān)閉出料輸送機(jī)和萎凋機(jī)自動(dòng)出料。當(dāng)中貯倉(cāng)經(jīng)過出料，茶葉低過上限位開關(guān)，系統(tǒng)經(jīng)過延時(shí)，重新開啟出料輸送機(jī)和萎凋機(jī)自動(dòng)出料。小結(jié)自動(dòng)萎凋機(jī)組電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了萎凋機(jī)組茶葉自動(dòng)進(jìn)出料、均勻攤料、及準(zhǔn)確控制茶葉的萎凋程度，提高萎凋的一致性和穩(wěn)定性，該設(shè)計(jì)大大節(jié)約了萎凋工序的勞動(dòng)力保證萎凋機(jī)組的加工自動(dòng)化運(yùn)行。Reference[1]劉庚強(qiáng),胡光華,黃隆勝,等.桑葉綠茶連續(xù)化加工生產(chǎn)線加工工藝研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備,2022(003):043.[2]李浩權(quán),胡光華.基于