摘要關(guān)鍵詞：炒茶機(jī)；智能化；PLC控制系統(tǒng)針對傳統(tǒng)茶葉炒干階段存在的效率不理想、品質(zhì)不穩(wěn)定、人工干預(yù)不少等問題，開發(fā)基于PLC的茶葉炒干機(jī)控制體系，采用查閱資料和實地調(diào)研綠茶生產(chǎn)線的方式，明確把控控制需求，確定目標(biāo)是達(dá)成PLC主從站通信、精準(zhǔn)調(diào)節(jié)茶葉投放量、實現(xiàn)全自動智能化炒干工藝，將提高安全及可靠性當(dāng)作目標(biāo)。憑借控制方案繪制電氣圖紙，實現(xiàn)I/O地址及信號的分配事宜，選用恰當(dāng)?shù)腜LC、觸摸屏和電氣元件組建主從站電氣控制柜，采用PUT-GET指令達(dá)成PLC主從站以太網(wǎng)通信，主站可同時控制8個從站，每個從站可控制2臺炒干機(jī)組，總共實現(xiàn)16臺炒干機(jī)組的連續(xù)作業(yè)，以PLC作為核心，搭建了一套完整的自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)憑借傳感器實時采集炒干機(jī)的溫度、濕度方面的數(shù)據(jù)，PLC按照預(yù)設(shè)的控制邏輯，對加熱、翻炒等裝置進(jìn)行精確控制，極大提升生產(chǎn)效率和茶葉質(zhì)量，減少人工的干涉，為茶葉自動化生產(chǎn)給出有效技術(shù)辦法。.

DesignofcontrolsystemofteafryingdryerAbstract：Friedteaisacrucialpartoftheteamanufacturingprocess,whichisrelatedtothequalityoftea.Atpresent,themechanizationleveloftheteaindustryislow,itisstillinthesemi-mechanicalandsemi-manualstage,theprocessdesignisunreasonable,thereisnointelligentcontinuousautomaticcontrolproduction,mostofthemrelyonartificialexperienceandfeelingtojudgethetemperatureandtimeofdrying,theprocessingandproductionqualityofteacannotbeguaranteed.Inviewofthissituation,thispaperdesignedaPLCbasedonteadryercontrolsystem,throughtheS7-200SmartPLC,touchscreen,stirdevice,dandruffdevice,heatingdevice,controldevice,implementstheteafreshleavesaccordingtodifferenttemperaturedifferenttimeFrieddry,convenientoperation,stableoperation,canmaketheteawatercontentcontrolin5~6%(handleafcanbebroken),effectivelypreventmildew,driedteaafterbrightcolor,scent.Thisequipmentmakesupfortheshortageofexistingequipment,greatlyimprovestheefficiencyofteafrying,highdesignapplicationvalue,strongoperabilityandlargesocialdemand.Keywords:tea-fryingmachine;intelligent;PLCcontrolsystem目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 11.1研究背景及意義 11.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 11.3茶葉炒干機(jī)的應(yīng)用價值 21.4論文主要工作 22炒干機(jī)總體設(shè)計 22.1茶葉的一般生產(chǎn)工藝流程 22.1.1茶葉生產(chǎn)步驟 22.1.2茶葉的炒干工藝流程 32.2系統(tǒng)總體設(shè)計 32.2.1系統(tǒng)整體設(shè)計方案 32.2.2系統(tǒng)的整體三維建模圖 43茶葉炒干機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 53.1系統(tǒng)硬件選型 53.1.1PLC硬件選型 63.1.2觸摸屏選型 73.1.3溫度測量傳感器選型 83.1.4繼電器模塊選型 103.1.5電源模塊 103.2硬件電路設(shè)計 113.2.1PLC的I/O分配 113.2.2PLC接線圖 123.2.3驅(qū)動部分接線設(shè)計 143.3觸摸屏與PLC接線 144茶葉炒干機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 154.1PLC程序編寫 154.1.1程序流程圖 154.1.2梯形圖編寫 154.2觸摸屏畫面設(shè)置 164.3觸摸屏與PLC的通訊設(shè)置 185系統(tǒng)調(diào)試與實驗結(jié)果 195.1PLC與觸摸屏聯(lián)調(diào) 195.1.1軟件調(diào)試 195.1.2硬件調(diào)試 205.2炒茶機(jī)運(yùn)行結(jié)果測試 206總結(jié) 24參考文獻(xiàn) 26致謝 28

1緒論1.1研究背景及意義.現(xiàn)在有五十八個國家和地區(qū)進(jìn)行茶葉種植，而中國是世界里產(chǎn)茶國數(shù)量最多的那一個，當(dāng)下現(xiàn)有的產(chǎn)茶省達(dá)20余個，1000多個縣產(chǎn)茶，六大主要茶葉類型皆有相應(yīng)的增長，僅茶葉的產(chǎn)出就達(dá)到了177.2800噸，從改革開放開始，伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，對優(yōu)質(zhì)名茶的需求量正迅速增多，在質(zhì)量以及數(shù)量兩個層面均有了明顯的進(jìn)步。今年的3月21這個日子，習(xí)近平主席針對“國際茶日”寫了一封賀信，體現(xiàn)出全球?qū)Σ璧目隙ㄅc關(guān)切，若提高自身的競爭力，就需要打造出叫得響的茶，把提升茶葉質(zhì)量作為首要工作，逐步把茶葉生產(chǎn)的聚焦點從大茶移向名優(yōu)品質(zhì)，將茶的發(fā)展類型由數(shù)量產(chǎn)值型轉(zhuǎn)換為質(zhì)量效益型。就目前而言，我國名茶單位面積生產(chǎn)成本高的問題較突出，對優(yōu)質(zhì)名茶實施加工，讓其在相同的投入費用條件里，可獲得較大的加工效率，拉高了原料投資的所占比重，降低了每噸產(chǎn)品的生產(chǎn)花銷，國內(nèi)茶葉炒干機(jī)在機(jī)械化方面程度欠佳，依舊停留在半機(jī)械與半手工的情形。在茶葉加工的生產(chǎn)流程里，因為工藝的完善程度欠佳，尚未達(dá)成智能化、持續(xù)連貫、無人操縱的生產(chǎn)控制，仍舊采用人工操作的方式開展，這對炒茶師傅的技藝和本領(lǐng)提出了更高要求，容易造成質(zhì)量的可控水平欠佳，工人們?nèi)粘８苫蠲媾R的壓力不小，造成生產(chǎn)效率下滑，不易達(dá)成規(guī)?；慕?jīng)濟(jì)收益，急需提高茶園自動化水平，研究出一款可實現(xiàn)自動操縱的茶葉翻斗機(jī)，并保證炒茶操作時溫度和時間在恰當(dāng)?shù)姆秶?.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在浙江、安徽、四川、福建等地，已經(jīng)存在400多個茶器生產(chǎn)企業(yè)，主要生產(chǎn)針對綠茶和紅茶的加工機(jī)械，走進(jìn)二十一世紀(jì)，諸多知名牌子的茶類，就如綠茶、紅茶這般，都要被機(jī)械替代，以六大茶種做例子，綠茶、紅茶的核心技術(shù)裝備已發(fā)展到比較成熟的階段，烏龍茶和黑茶的核心技術(shù)裝備也已經(jīng)比較成熟，而制作白茶和黃茶的若干重要技術(shù)裝備也處于研發(fā)及改進(jìn)階段里，中國茶業(yè)生產(chǎn)機(jī)械發(fā)展可分成三個時期，即萌芽起始期、迅速增長期和加速進(jìn)步期。我國現(xiàn)有的炒茶設(shè)備是由鍋體、炒板結(jié)構(gòu)、傳動系統(tǒng)再加上溫度控制系統(tǒng)組成，處于炒茶流程期間，采用炒茶刷在炒鍋里不斷地翻炒攪拌，借助炒茶刷的翻轉(zhuǎn)，由于炒鍋溫度的作用，茶葉會散失掉自身水分，當(dāng)茶葉被炒得緊密相連的時候，就算是炒制達(dá)標(biāo)了。若使用這種設(shè)備來炒菜的話，在實施炒茶工序時，掃帚里面很容易就卡住了，而且經(jīng)過炒制的葉子形狀會變得糟糕至極，而且等到炒出茶葉的時候，還得有一位農(nóng)民來搭把手，在茶葉加工質(zhì)量、作業(yè)自動化程度的高低以及能耗是否實現(xiàn)低碳環(huán)保等問題層面，都得進(jìn)行進(jìn)一步提升。越南也是世界上規(guī)模較大的茶產(chǎn)地，印度為了做出印度的紅磨，還開發(fā)出一臺雙動式揉捻機(jī)械；日本雙滾筒粗磨及連續(xù)干燥技術(shù)的進(jìn)步，讓日本的茶產(chǎn)業(yè)漸漸踏上精茶化道路；越南茶業(yè)在加工裝備方面相對滯后，大多是小型作坊模式。1.3茶葉炒干機(jī)的應(yīng)用價值茶葉炒干技術(shù)的主要意圖是讓烘干后的茶葉再度翻動，直到徹底干爽，去除茶葉里的水分，這一步正好關(guān)乎最終成型后茶葉的色澤與口感，在實施茶葉炒制期間，也得精準(zhǔn)把握茶葉的烘焙溫度，若烘焙時溫度過高，會令茶葉中的水分大量丟失，令茶湯變得干滯苦澀；倘若烘干的溫度太低，茶葉里的水分含量會升高，這就會影響到后續(xù)茶葉的儲存，引起茶葉質(zhì)量下滑。目前市場上應(yīng)用的炒茶設(shè)備制造出的茶片形狀毛糙、破碎程度高，水分含量無法達(dá)成有效保障，而且要花費大量的人力成本，引起了大量資源的浪費現(xiàn)象，我們得研究一套以綠茶烘干為依托的自動化智能控制系統(tǒng)，保障烘干過程中的溫度與時間處在適宜區(qū)間，既能保證烘干進(jìn)程中的每個步驟都被有效控制，又能夠最大程度減少人工插手，對減少生產(chǎn)成本、優(yōu)化茶葉質(zhì)量、提升優(yōu)質(zhì)茶葉品質(zhì)有重要的現(xiàn)實意義。1.4論文主要工作經(jīng)過對相關(guān)資料分析及市場調(diào)查，掌握生產(chǎn)工藝方面的市場需求；對整個系統(tǒng)做整體架構(gòu)的設(shè)計；編制出對應(yīng)的控制軟件，對烘茶過程里的各主要工藝指標(biāo)實施了調(diào)整優(yōu)化，保障烘茶速度處在5-10公斤每小時；保障炒鍋內(nèi)環(huán)境溫度穩(wěn)定于100℃±10℃。2炒干機(jī)總體設(shè)計2.1茶葉的一般生產(chǎn)工藝流程2.1.1茶葉生產(chǎn)步驟.茶葉的制作劃分為八個階段，依次為采摘、萎凋、炒青、揉捻、干燥與壓制，就拿在中國產(chǎn)量最多、應(yīng)用最普遍的茶葉來講，基于它并非發(fā)酵型的茶，由此它的生產(chǎn)工序為：處于綠茶加工的進(jìn)程中，烘干是極其關(guān)鍵的一步，烘干工藝有預(yù)烘干、烘干和磨光這三道工序[8]，圖1說明了茶的生產(chǎn)流程：圖1茶葉加工工藝流程圖2.1.2茶葉的炒干工藝流程在烘干茶的干燥控制體系中，要對烘干后的茶進(jìn)行精確地進(jìn)行水分的測量，以保證水分含量在5%以上，以便于儲存和運(yùn)輸。在炒茶的時候，對溫度有很高的需求，不能太高也不能太低，保持在100±5攝氏度比較好，還要經(jīng)常翻動以避免焦葉出現(xiàn)焦痕。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計2.2.1系統(tǒng)整體設(shè)計方案.采用PLC開發(fā)的茶葉炒干機(jī)控制系統(tǒng)，可以對已完成處理的茶葉進(jìn)行烘干作業(yè)，同時對烘干設(shè)備加以加工，可按需對茶鮮葉實施烘干操作，烘干后的茶葉色澤明麗、香氣四溢，再把它脫水至水分接近5%，從而切實克服了現(xiàn)有的炒茶設(shè)備在炒茶期間，茶刷內(nèi)部面臨的卡茶情形，以及炒出的茶葉在一致性方面很差、茶型不好看、炒干后的茶葉水分不能穩(wěn)定、殘渣難以弄掉、每臺機(jī)器依然需要一名農(nóng)民輔助操作等問題。采用PLC程序?qū)Ψ礄C(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)裝置和去屑裝置等開展程序編寫，用以太網(wǎng)接口跟PLC實現(xiàn)通信，工作燈自動就打開了，每個傳感器把檢測結(jié)果傳輸?shù)絇LC，又借助觸摸屏實現(xiàn)顯示，在觸屏處單擊啟動按鍵，測定溫度并把該溫度顯示在屏幕上，要是溫度低于100℃，加熱絲會馬上開始發(fā)熱，若溫度超過了15℃，它便會開始轉(zhuǎn)動，處在這兩種狀況的時候，都會在顯示屏上一起點亮，等到溫度漲到50℃，它便開始計時，計時滿半個小時以后，它就會中止當(dāng)前動作，經(jīng)過5秒這樣一段時間后，它就會反向轉(zhuǎn)動出來，正值這個時候，屏幕上的指示燈會越發(fā)明亮，若時間來到一分鐘之后，那么就會對加熱裝置加以調(diào)整，最終達(dá)成煎炒，本發(fā)明的全套炒制方法簡便、快速、穩(wěn)妥，可滿足買了就能用、茶葉炒制好馬上就能成品的要求，圖2中呈現(xiàn)出整個設(shè)計框圖：圖2總體設(shè)計框圖：圖2總體設(shè)計框圖2.2.2系統(tǒng)的整體三維建模圖.基于這一基礎(chǔ)，對該裝置做了3D模型的構(gòu)建工作，包含輥筒、傳動機(jī)構(gòu)以及電機(jī)等方面設(shè)計，圖3揭示了整體視圖，圖4體現(xiàn)了內(nèi)部的視圖模樣。圖3總體視圖圖4內(nèi)部視圖在整個設(shè)備的傳輸體系構(gòu)建中，重點探討了以下兩個方案的設(shè)計：(1)通過滑輪與驅(qū)動齒輪相結(jié)合的方式來驅(qū)動輥軸，這種驅(qū)動方式無需象鏈條那樣涂油，也無需過多保養(yǎng)；滑輪驅(qū)動的噪音小，相對于鏈?zhǔn)?，可以降低過強(qiáng)的磨擦，降低噪音，改善生產(chǎn)環(huán)境。(2)使用鏈和齒輪的形式來驅(qū)動輥，這種傳動方式具有很高的傳輸效率，與傳統(tǒng)的帶輪驅(qū)動的方法相比，可以有效地降低由于嚙合不良和不穩(wěn)定造成的滑動，也不需要專門定做與滑輪的齒間距相匹配的嚙合齒，在同樣的工作條件下，具有更高的結(jié)構(gòu)和更高的穩(wěn)定性。適用于溫度較高，濕度較大之地方，因煮茶時須經(jīng)100攝氏度以上之高溫方可獲得優(yōu)質(zhì)之茶?？傊啿荒苓m應(yīng)較熱的工作條件，其使用壽命較短，而且炒茶葉的動力傳輸選擇鏈驅(qū)動，以避免出現(xiàn)滑動。在進(jìn)行輥輪的設(shè)計時，放棄了直輥式的方案，對輥輪進(jìn)行了縮口，可以有效地避免粉塵等大顆粒雜質(zhì)的進(jìn)入，同時，在輥筒內(nèi)還設(shè)置了三條導(dǎo)軌，以便在保證充分翻炒的同時，提高出茶的方便程度，還可以反向出茶。3茶葉炒干機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件選型3.1.1PLC硬件選型在選擇PLC時，應(yīng)注重其強(qiáng)大的控制能力、安全性、易維修等方面的要求。針對當(dāng)前市場上常用的PLC產(chǎn)品種類繁多，種類繁多，在這一背景下，本文著重從PLC的構(gòu)成、通信模式、輸入輸出及擴(kuò)充等幾個角度進(jìn)行了研究。最終選用西門子公司可編程序控制器，并根據(jù)選定的PLC，選用合適的CPU進(jìn)行控制。在最初的方案中，采用西門子S7-200CPU226PLC作為控制器，該設(shè)備具有較高的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，但是由于S7-200CPU226PLC僅能輸出40個點數(shù)，需要通過特殊的數(shù)據(jù)線來下載，而且沒有一個模擬式的輸入端口，不能實現(xiàn)對信號版本的擴(kuò)充。該方案要求PLC與觸摸屏一起工作，它要求將模擬量的溫度作為一個被控制的狀態(tài)，同時還要求PLC對電動機(jī)的啟停進(jìn)行控制，對風(fēng)機(jī)和加熱絲進(jìn)行控制，同時還必須要對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入和輸出，同時還要對其進(jìn)行大量的運(yùn)算。不過，也沒有必要采用大規(guī)模的PLC。綜合以上分析，選用的是西門子的S7-200智能PLC,CPU為ST40DC/DC/DC，并對其模擬量進(jìn)行了擴(kuò)充：圖5PLCS7-200SmartCPUST40DC/DC/DC圖6PLCS7-200CPU226此模組內(nèi)共有大約四十多個資料輸入/輸出/輸入/輸出通道。而IO端口輸入/輸出的信道工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)比率為3:2，因此ST40具有24個字母數(shù)量輸入（DI）信道、16個數(shù)字量輸出（DO）信道；處理圖像尺寸為256比特的Input(I)(/Q)；它可以通過RS485或者Ethernet進(jìn)行通信，相對于S7-200系列的PLC來說，它不需要專用的編程線纜，只需要通過常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)就能實現(xiàn)對程序的迅速上載和下載，并且還能與觸摸屏、不同的CPU模塊以及PC機(jī)進(jìn)行通訊。并在一條線路上添加了一條既節(jié)約又穩(wěn)定的AE01模擬信號板來進(jìn)行升溫作業(yè)，從而達(dá)到了本次設(shè)計的要求。AM03有三個輸入信道，其中AM03要求有一個擴(kuò)展的信號組件，因為沒有更多的模擬值，因此，它選用了一個AE01的模擬信號版本：圖7AE01模擬量輸入信號信號板圖8AE03模擬量輸入拓展板3.1.2觸摸屏選型.在現(xiàn)處的信息化時代，采用普通的鼠標(biāo)、鍵盤等器件，不能很好地跟上新時代的需求步伐，伴著科技的迅猛進(jìn)步，觸屏又叫做觸摸板，從本質(zhì)上說就是一種電感液晶顯示器，與鍵盤、鼠標(biāo)對比而言，觸屏更占空間小，更易于隨身攜帶。觸控式顯示屏響應(yīng)十分迅速，可實時在屏幕上監(jiān)控、操控各元件，而且使用起來既簡便又可靠，就操作人員而言，觸摸屏的操作變得更簡單，僅需借助手指或觸筆去觸碰LCD屏幕就可完成操作，而且只需支付很少的學(xué)習(xí)費用就可熟練掌握觸屏控制技術(shù)，由此推動觸屏推廣工作開展，觸控?zé)赡坏恼Q生，使人類溝通方式出現(xiàn)顯著變化。跟中達(dá)優(yōu)控、富士康等的大屏幕工業(yè)觸屏相比較，此系統(tǒng)要求有一種與西門子S7-200智能PLC完全吻合的，便于進(jìn)行安裝的觸屏，于是選用艾莫訊AMX-MT043IE作為所需觸屏，以增強(qiáng)對多樣應(yīng)用的適應(yīng)本領(lǐng)。艾莫訊AMX-MT043IE呈現(xiàn)緊湊體積，使用方式簡單易行，該顯示屏處理器運(yùn)用了有著極高運(yùn)算性能的ARMCortex-A7單核1GHz處理器，此產(chǎn)品采用的是4.3英寸TFT,采用480x272高分辨率的液晶顯示屏幕，呈現(xiàn)出理想的視覺效果?？蓪崿F(xiàn)多種PLC通信模式支持，諸如RS485,諸如以太網(wǎng)之類的等，實現(xiàn)了可靠的數(shù)據(jù)交互，本發(fā)明的觸摸屏性能十分良好，可以較為容易地完成對測量及控制的測試與控制，具備相對較高的安全性與可靠性，從表格1中能看到觸屏的性能參數(shù)，而且圖9呈現(xiàn)出實際的顯示狀況：：艾莫訊所生產(chǎn)的AMX-MT043IE觸摸屏圖9艾莫訊AMX-MT043IE觸摸屏3.1.3溫度測量傳感器選型在茶的預(yù)烘干、烘干和磨光這三個工序中，最重要的就是溫度。在烹煮茶葉的時候，一定要掌握好的溫度，不然就煮不好，煮出來的茶水，通常都是紅色的，泡出來的茶水也會變得很混濁。不過，火焰也不能太大，不然的話，很容易就會被烤焦。因此，對測控系統(tǒng)中的測溫與控制提出了更高的要求。溫度傳感器是將被測得的溫度參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以被輸出的器件。按照檢測方法，可分為非接觸型和有觸點型兩種。在溫度低于100攝氏度的時候，該系統(tǒng)就會啟動對周圍的環(huán)境進(jìn)行升溫，如果它的體溫超過了15攝氏度，那么它就會啟動，同時，在顯示器上，這兩種情況都會同時點亮，如果它的溫度在50攝氏度以下，那么它就會啟動，計時半個小時之后，它就會停止轉(zhuǎn)動。選用的兩種測溫傳感器：PT100與CU50，下面對比兩種器件：CU50是銅材料，其電阻隨著溫度變化。業(yè)內(nèi)一般公認(rèn)：0℃下的銅具有50歐姆的阻值，并隨著溫度的提高呈現(xiàn)出一種穩(wěn)定的上升趨勢；PT100為一種鉑電阻，它的電阻值會隨著周圍的溫度變化而變化。阻抗在0℃和100℃下僅為138歐，并且隨著溫度的增加，阻抗系數(shù)逐漸增加?？傊?，PT100和CU50測量的是不同的，前者為高溫，后者為低溫。根據(jù)上述要求和具體情況，最終選用PT100作為溫度敏感器件。利用PT100溫度敏感器件，利用電阻與溫變之間的關(guān)系來檢測并調(diào)控其工作過程中的溫度。通常，探頭是以電阻為主體的，通過電阻的變化來測量其內(nèi)部的溫度。并通過自身的變換器將探測到的體溫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為輸出信號。這種溫度傳感裝置的特點是：溫度的檢測與控制精度高，時間延遲小，安全性高。在圖10中顯示了PT100的物理視圖，并且在圖11中顯示了CU50：圖10PT100溫度檢測傳感器圖11CU50溫度檢測傳感器3.1.4繼電器模塊選型.本發(fā)明乃是一種由鐵芯，電流采集互感器，觸點簧片等組合而成的電磁繼電器，當(dāng)被測變壓器的兩端接受相應(yīng)電流之際，對應(yīng)的電流也會流經(jīng)線圈材料，于是就產(chǎn)生了電磁場，因磁場的吸引，在彈簧線圈的牽引拉扯下，把線圈拉到鐵心上，造就動靜接觸，電磁作用力跟著變?nèi)酰曡F線圈回歸到原來的狀態(tài)，于是讓內(nèi)側(cè)的活動觸點與固定觸點（常閉式觸點）相分離，借助抽拉動作實現(xiàn)開關(guān)的開合。因為PLC采用的是DC24V標(biāo)準(zhǔn)，所以需要對下游諸如直流12V風(fēng)扇、直流12V電動機(jī)等直流12V電器的電力進(jìn)行操控，為保證各個用電器不互相干擾，以此保證該設(shè)備處于可靠且穩(wěn)定的狀態(tài)，采用正泰公司所產(chǎn)二開二合DC24VHH52P繼電器，鑒于PLC所采用的是DC24V標(biāo)準(zhǔn)，所以得對下游的電力實施控制，好比直流12V風(fēng)扇、直流12V電動機(jī)等直流用電器，而且為了保證各個用電器之間不相互干擾，進(jìn)而讓該設(shè)備達(dá)到可靠穩(wěn)定的狀態(tài)，所以采用了每個繼電器只帶一種負(fù)載的辦法，基于這一基礎(chǔ)，本文選擇采用DC24V二開二合HH52P型保護(hù)，圖12呈現(xiàn)出四開四閉式（AC24VHH54P）繼電器的真實照片，圖13呈現(xiàn)出二開二閉合式（DC24VHH52P）的真實圖像。圖12交流24VHH54P型中間繼電器圖13直流24VHH52P型中間繼電器3.1.5電源模塊電.電力供應(yīng)合理與否是維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的必要前提，開關(guān)電源的種類是十分多樣的，在選擇契合咱們設(shè)備的時候，務(wù)須把它的電壓、電流、功率等因素全面綜合，盡量去選擇名牌的開關(guān)電源，由于廠家生產(chǎn)的元器件跟小型品牌的相比，穩(wěn)定性和耐用性更佳。本文采用了DC24V標(biāo)準(zhǔn)的PLC，為保證PLC已用額定電力平穩(wěn)運(yùn)行，保障了炒茶機(jī)器的使用時長，減少了炒茶機(jī)器運(yùn)行的錯誤比率，在本文開展的研究中，采用S-60-24型號的開關(guān)電源，舍去了一貫用的12V供電模塊，圖14呈現(xiàn)的是24V開關(guān)電源,從圖15可以看到12V的開關(guān)電源：圖14S-60-24開關(guān)電源圖15S-60-12開關(guān)電源3.2硬件電路設(shè)計3.2.1PLC的I/O分配在開展梯形圖編寫前，非得對它進(jìn)行I/O組態(tài)不可，以便給各元件分配各種各樣的位址，保證PLC正常開展工作，它還可對梯形圖表的書寫進(jìn)行簡化，此I/O端口采用I0.0、I0.1、Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.5作為輸入接口，其中把讀取和寫入按鍵設(shè)定到屏幕上，地址指定情況在表格2中展示。表2I/O分配表。表2I/O分配表輸入信號輸入信號地址輸出信號輸出信號地址SB1（啟）I0.0KA1（電機(jī)）Q0.0SB2（停）I0.1KA2（加熱絲）Q0.1KA3（風(fēng)扇）Q0.2炒茶燈Q0.3風(fēng)扇燈Q0.4出茶燈Q0.53.2.2PLC接線圖本次布置接口的主要流程為：若電機(jī)開關(guān)SB1被接通之后，就可以投入工作，按照各類情形，讓電熱絲升溫，風(fēng)扇等設(shè)備均接通，于圖16里面，則呈現(xiàn)出一張詳細(xì)的輸入/輸出點電路圖。。圖16總接線圖鑒于PT100溫度探頭歸屬于模擬量，因而需要1路模擬量輸入實施控制，但PT100溫度探頭無法直接與模擬量的輸入端相連，需要把PT100接入相符規(guī)格的變送器，接著接入信號版AE01中的模擬量輸入端口，PT100溫度探頭跟所用變送器的接線設(shè)計圖見如圖17，AE01信號版跟變送器的線路相接，接線設(shè)計圖如圖18所呈現(xiàn)：：圖17PT100與變送器接線設(shè)計圖圖18AE01信號版和變送器接線圖在進(jìn)行接線時需注意，AE01的R與0+需要先短接，AE01實物接線圖如圖19所示：圖19實物接線圖3.2.3驅(qū)動部分接線設(shè)計.在這個系統(tǒng)里頭，采用12V電機(jī)作為驅(qū)動的動力電源，可是PLC的輸出電壓為DC24V，所以它不能直接用它的電壓去驅(qū)動電機(jī)，于是可以采用接入一個降壓模塊驅(qū)動電機(jī)，然而實踐檢驗得出，該降壓模塊輸出的電流無法和驅(qū)動所用電機(jī)相契合，在此次設(shè)計里面，又額外增添了一個DC12V的輸出電源以直接驅(qū)動電機(jī)，要看電機(jī)、電源和繼電器的連接方式，見圖20。圖20電機(jī)接線圖3.3觸摸屏與PLC接線.本次設(shè)計采用的接線模式乃是RS485，該接線模式便捷實用，可靠性良好，不用對連接參數(shù)做額外的設(shè)定處理，可以憑借485數(shù)據(jù)線對每個字進(jìn)行輸入與輸出，并實現(xiàn)控制命令的傳遞，從而保障了裝置與裝置之間維持平穩(wěn)通信，實際的圖像在圖21上展示。。圖21通訊接線圖4茶葉炒干機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1PLC程序編寫4.1.1程序流程圖.PLC對各傳感器檢測的數(shù)據(jù)開展在線監(jiān)控，一旦數(shù)據(jù)達(dá)到特定的既定數(shù)字，PLC將依照設(shè)定的數(shù)據(jù)作出恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并在觸摸屏上對其加以操作，此流程的呈現(xiàn)如圖22所展示。圖22程序流程圖4.1.2梯形圖編寫把上電的可編程控制器調(diào)到“STOP”檔，并通過Ethernet端口將PLC與計算機(jī)相連。開啟小型智能軟體。按照圖4.1.2中顯示的那樣，新建一個新的工程。然后將通信界面中的型號設(shè)置成RealtekPCIeGbE家庭控制器。然后按照需要達(dá)到的函數(shù)對梯形圖形進(jìn)行編輯。在編制梯形圖時，首先要將溫度輸入用作監(jiān)控變量，并根據(jù)設(shè)置的門限條件來控制其它部件的開斷，因此，在梯形圖中，第一步是要選擇讀出模擬量的輸入值，讀出見圖23，接下來，要打開觸屏的輸入，由觸摸屏幕進(jìn)行初始引導(dǎo)，見圖24，再在頂部的資料條中，單擊“下載”。在完成了軟件的下載后，可以由PLC對其進(jìn)行操作。圖23讀取界面圖24觸摸屏啟動4.2觸摸屏畫面設(shè)置首先啟動了艾莫訊智能管理器Pro的觸屏編輯軟件。創(chuàng)建一份新的項目檔案，選取觸控螢?zāi)灰?guī)格為MR0501NE（480x272）設(shè)定觸控螢?zāi)粎?shù)，儲存檔案，然后再設(shè)定新的項目。新工程建立如圖25所示：圖25新工程界面圖接下來，進(jìn)行所需的控制要素的設(shè)計，該系統(tǒng)要對開機(jī)、關(guān)機(jī)按鈕進(jìn)行設(shè)計，同時對溫度顯示和各個流程指示燈也要有一個清晰的認(rèn)識。因此，在該接口中，對各個部件的外形、色彩、花紋、讀取和寫入狀況等進(jìn)行了提取和進(jìn)行設(shè)計，該操作接口見圖26：圖26讀寫狀態(tài)設(shè)置圖將上述內(nèi)容分開，在編輯窗口中創(chuàng)建多個需要的新元素，將裝置寫地址單獨設(shè)定好，然后根據(jù)自己的需要對屏幕進(jìn)行排列，就可以得到想要的屏幕。最后的運(yùn)行接口見圖27。模擬結(jié)果顯示在圖28中：圖27最終設(shè)計圖圖28仿真圖4.3觸摸屏與PLC的通訊設(shè)置在編寫和設(shè)計了梯形圖和觸摸屏的操作接口之后，就必須在硬件上對PLC和觸摸屏進(jìn)行通信，此處采用RS485進(jìn)行串行通信，然后再通過軟件進(jìn)行通信，使得PLC和觸摸屏在一個位置上才能進(jìn)行工作，因此，我們先在該系統(tǒng)中添加一種PLC，將通信波特率設(shè)置為9600，數(shù)據(jù)比特為8Bits，當(dāng)參數(shù)設(shè)置完畢后，檢查PLC在不在相同的頻段，并進(jìn)行試驗，具體的參數(shù)見圖29：圖29波特率設(shè)置圖5系統(tǒng)調(diào)試與實驗結(jié)果5.1PLC與觸摸屏聯(lián)調(diào)5.1.1軟件調(diào)試首先啟動了艾莫訊智能管理器Pro的觸屏編輯軟件。開啟已編制好的觸屏接口，查看各個所選擇的元件的指令地址和電信號的狀況和PLC梯形圖中所寫的程序的地址相符，核對正確后，單擊“編譯”，在沒有任何差錯的情況下，將該程序下載下來。將西門子S7-200SmartCPUST40系列PLC添加到了設(shè)備管理系統(tǒng)中，把PLC和觸屏的網(wǎng)絡(luò)IP地址設(shè)置為相同的IP地址，然后重新編寫并下載，就可以實現(xiàn)觸屏和PLC之間的軟件通信。在圖30中顯示了調(diào)試圖表。圖30調(diào)試圖5.1.2硬件調(diào)試根據(jù)線路圖，用RS485串行方式把PLC和觸摸屏相連，確認(rèn)接線正確后，就可以開啟電源，給它供電。這時，觸摸屏就會進(jìn)入到一個操作界面，PLC的信號燈就會點亮，把PLC帶到RUN的位置，然后在觸屏上單擊“開始”鍵，這個時候就會出現(xiàn)接口的溫度，當(dāng)茶葉的指示燈亮起來的時候，就可以判斷出兩者之間的通信已經(jīng)完成了，這個時候，整個系統(tǒng)就可以正常工作了。在圖31中可以看到。圖31運(yùn)行狀態(tài)5.2炒茶機(jī)運(yùn)行結(jié)果測試在進(jìn)行試驗前，要將線路與線路圖相一致，沒有任何的漏接和錯接，并且要查看各個觸點的接頭是不是已經(jīng)完全地接觸好了，沒有任何問題之后，就可以進(jìn)行上電了，等到觸摸屏亮起并且和PLC進(jìn)行了通信，如果成功了，就可以看到設(shè)備的運(yùn)行情況。在圖32中顯示了實際的演示。圖32運(yùn)行圖該系統(tǒng)將位狀態(tài)顯示開關(guān)的地址設(shè)定到了觸摸屏上，當(dāng)馬達(dá)驅(qū)動輥轉(zhuǎn)動時，觸摸屏還能讀取PLC的起動信號，將當(dāng)前PT100監(jiān)控到的溫度精確地讀取出來，使用者可以通過觸屏直接查看設(shè)備當(dāng)前的狀況。在超過15℃的情況下，該系統(tǒng)達(dá)到了啟動茶的編程設(shè)置，在PT100檢測到目前的滾筒附近的溫度在50攝氏度或更高的時候，就會自動打開一個風(fēng)機(jī)，清除掉里面的殘茶渣，同時，屏幕上的風(fēng)扇指示燈也隨之點亮，屏幕上的炒茶顯示器見圖33，而觸屏風(fēng)扇的打開顯示見圖34。圖34觸摸屏炒茶指示圖圖35觸摸屏風(fēng)扇指示圖當(dāng)風(fēng)機(jī)打開時，能將炒茶時形成的碎片高效地吸走，同時也能使茶葉迅速脫水，從而增加了炒茶的效率。風(fēng)機(jī)的真實運(yùn)行圖見圖36。圖36風(fēng)扇實物運(yùn)行圖通常情況下，茶要30分鐘才能炒熟，而且它的溫度還能滿足100攝氏度±10攝氏度的要求，在炒制結(jié)束后，當(dāng)機(jī)器延遲后，該系統(tǒng)就會反向運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)了出茶的過程。它采取了反向出茶的方法，不需要再次手動取出茶葉，操作簡便，使用方便。與此同時，出茶葉的燈狀況也對應(yīng)地出現(xiàn)在了觸屏上，見圖37，而出茶葉的實物圖見圖38。圖37觸摸屏出茶指示燈圖圖38出茶過程圖用這臺機(jī)器炒出來的茶，顏色鮮艷，香味撲鼻，水分已經(jīng)到達(dá)了一種可以用手搓就能破碎的地步，完全符合我們的要求，而且還能實現(xiàn)5公斤-10公斤的炒制要求，出茶后的成品圖形見圖39。圖39出茶成品圖6總結(jié).我國在充分發(fā)揮自身既有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，全力推進(jìn)了茶業(yè)生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，但因缺少配套的設(shè)施設(shè)備支撐，引起了茶葉生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，茶葉產(chǎn)業(yè)的規(guī)模不大，產(chǎn)業(yè)規(guī)?；狡停饕獮樾∫?guī)模的茶葉生產(chǎn)樣式為主，該方案以“推動茶加工設(shè)備升級為省級重點項目、改造精深加工流水線”為指引，開展針對智能茶烘缸的探究工作，還把PLC當(dāng)作核心，開發(fā)了一套以PLC作為核心的自動控制體系，降低了人力開支，實現(xiàn)了生產(chǎn)率增加，下面涉及這個設(shè)計成果的概要內(nèi)容：(1)于設(shè)計工作的起始階段，運(yùn)用查閱海量文獻(xiàn)與進(jìn)行社會調(diào)研的辦法，剖析了目前炒茶設(shè)備的發(fā)展態(tài)勢，指出現(xiàn)階段炒茶設(shè)備自動化程度未能達(dá)到較高水平，依舊處于半機(jī)械化生產(chǎn)、半手工勞作的狀態(tài)，由此確定了該體系的設(shè)計目標(biāo)，并對該體系展開了周全的研究。(2)在搞明白期望的目的和任務(wù)以后，對該方案做合理的計劃安排，經(jīng)過對西門子S7-200智能PLC開展控制設(shè)計，選定了一套以西門子S7-200智能PLC作為主控單元，設(shè)計一套由翻炒機(jī)構(gòu)、去屑機(jī)構(gòu)、加熱機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)組成的炒茶烘干機(jī)控制體系，且借助元器件的選用、硬件的設(shè)計規(guī)劃和軟件的編程設(shè)計，最終實現(xiàn)了產(chǎn)品樣機(jī)的構(gòu)建。(3)開展硬件接口、軟件編程及對應(yīng)功能的實際運(yùn)行試驗，論證了課題的可行性，經(jīng)炒茶機(jī)實施烘干后的茶葉，能夠把茶葉