一条高效连续机采茶精制自动化生产线的制作方法

本发明涉及茶叶生产线就技术领域，尤其是一条高效连续的机采茶精制自动化生产线。

背景技术：

茶叶采摘机械化是茶业产业全程机械化的关键环节，也是提高茶叶产量的必然道路，但高效的机械化采摘方式得到的确是粗糙的茶叶原料，必须配套精细的茶叶加工生产线才能提高茶叶品质。随着国家对农业的大力扶持，连续化、清洁化、标准化和自动化的茶叶生产线成为茶叶机械制造领域的研究热点，但茶叶加工生产线标准化和智能化的程度依然不高，在茶叶加工过程中多数环节依然需要人为干涉，面向不同物理特性茶叶的多靶向加工需求，无法自动配置工艺参数，只能靠操作人员的经验来决定，随意性较大，很难使茶叶品质达到一致；此外，准确控制茶叶加工工艺参数，实现茶叶加工现场工况监测特别是加工设备的在线监测，是实现企业对于茶叶加工生产的过程管理的有力保证。开发高效、连续全自动茶叶生产集约控制系统，建立scada(数据采集与监控)系统，逐步形成茶叶加工工艺参数专家决策库，实现不同工况条件下参数自动配置，对生产现场进行远程监控，通过远程参数配置与管理，保证生产线可靠运行，依然是实现机采茶智能化精制的关键问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一条高效连续机采茶精制自动化生产线，包括鲜叶输送机构、杀青机、杀青叶输送机构、冷却回潮机构、揉捻机给叶输送机构、四机联动式揉捻机构、烘干机给料输送机构、烘干机构、炒干机给料输送机构、炒干机构、风选机给料输送机构、风选机构、基于可编程逻辑控制器的生产线集散控制系统、数据采集与监控系统(scada)、工艺参数专家决策系统和工艺参数精准调控系统；

所述四机联动式自动加料连续揉捻机构包括揉捻机支架以及安装在揉捻机支架上的揉捻盘、揉捻筒、曲柄连杆机构、动力机构和揉捻压盖，所述动力机构通过所述曲柄连杆机构与所述揉捻筒连接，所述压盖设置在揉捻筒上部；

所述烘干机控制系统设计，采用一条分配输送带同时给两组烘干机给料，自动称量，精准给料，根据实时反馈的茶叶含水率，控制烘干时间和杀青分配输送带工作状态；增设临时储料仓存储烘干工序输出的茶叶；所述炒干机结构与控制系统设计，炒干定量给料，炒干储料仓与炒干机之间设置称量机构，循环作业；所述风选机构，根据混有杂质的不同物理特性，进行杂质去除、梗叶分离及茶叶分级；进行分离力的前期测试，精准控制风选机风速，以降低茶叶的损伤率，提高选净率。

进一步的，所述基于可编程逻辑控制器的生产线集散控制系统包括一个主站、四个从站以及若干rs485总线，所述主站与从站之间通过rs485总线连接，4个所述从站协同控制整个生产线，整个生产线分为模块ⅰ、模块ⅱ、模块ⅲ和模块ⅳ，其中模块ⅰ包括鲜叶输送机构、杀青机；模块ⅱ包括杀青叶输送机构、冷却回潮机、揉捻机给叶输送机构、四机联动式揉捻机；模块ⅲ包括烘干机给料输送机构、烘干机、炒干机给料输送机构；模块ⅳ包括炒干机、风选机给料输送机构、风选机，每个模块由一个从站控制。

进一步的，所述数据采集与监控系统(scada)包括上位机、温度传感器、压力传感器、称重传感器、含水率传感器、变送器和模拟量输入模块。

进一步的，所述工艺参数专家决策系统根据不同茶叶的加工工艺，总结经验参数，集成到系统中，在后续加工作业中，根据判定的鲜叶情况和最终的结果输出需求确定工艺参数。

进一步的，所述工艺参数精准调控系统包括变频器，模拟量输出模块、固体继电器及模糊pid调控算法。

进一步的，所述上位机包括参数设置模块，数据显示及运行状态监测，通过rs485总线与主站通信；所述温度传感器、压力传感器、称重传感器和含水率传感器信号通过变送器转换成标准电压信号，经模拟量输入模块em231传输给各从站模块。

进一步的，所述工艺参数精准调控包括温度调控和各模块电动机速度调控，所述各模块电动机速度通过模拟量输出模块em232输出频率信号给变频器调节各电动机转速，所述杀青、烘干和炒干环节温度调控系统采用测温元件检测温度信号，实时反馈给控制器，并采用模糊pid进行调控，输出脉冲信号控制固态继电器通断，从而改变系统温度，达到恒温控制的目的。

进一步的，所述主站和从站均采用s7-20plc模块.

进一步的，所述测温元件采用pt100传感器。

本发明提供一条高效连续的机采茶精制自动化生产线，针对机采茶精制过程的六个环节建立了一条高效作业的生产线，适应于茶叶的大批量连续加工，涉及现场总线技术、scada系统开发技术、专家决策系统建立和工艺参数精准调控、茶叶加工等技术领域，由于创造性地对整个加工生产线整体实行现场总线技术和专家决策库的参数自动配置方案，可以对茶叶的全生产过程的各环节的参数从整体实现自动配置、设备从整体上实现连续控制，提升茶叶加工的标准化、自动化和精细化水平，有效提高机采茶叶成品的品质，

附图说明

图1是本发明实施方案中提供的机采茶精制生产线主要机械设备及其连接关系示意图；

图2是本发明实施方案中提供的机采茶精制生产线控制系统图；

图3是本发明实施方案中提供的从站1主要控制对象及位置示意图；

图4是本发明实施方案中提供的从站2主要控制对象及位置示意图；

图5是本发明实施方案中提供的从站3主要控制对象及位置示意图；

图6是本发明实施方案中提供的从站4主要控制对象及位置示意图；

图7-图10是本发明实施方案中提供的机采茶精制生产线控制系统电气原理图；

图11是本发明实施方案中提供scada系统和精准控制系统结构示意图；

图12是本发明实施方案中提供的温度模糊pid控制器结构图；

图13是本发明实施方案中提供的温度模糊pid控制规则表图。

具体实施方式

以下结合附图及实施方式，对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，整个机采茶精制生产线机械部分由鲜叶输送机构1、杀青机2、杀青叶输送机构3、冷却回潮机4、揉捻机给叶输送机构5、四机联动式揉捻机6、烘干机给料输送机构7、烘干机8、炒干机给料输送机构9、炒干机10、风选机给料输送机构11、风选机12组成，茶叶在加工过程中被逐级输送，鲜叶先进入杀青机2，再依次进入冷却回潮机3、揉捻机6、烘干机8、炒干机10，最后进入风选机12。其中，茶叶杀青机2包括杀青机滚筒、干烧式加热器和电动机等；冷却回潮机3的上部设有若干冷风扇，便于茶叶与流动空气接触，冷却的更加充分，下部设有若干温度传感器，便于温度的多点测量；四机联动式自动加料连续揉捻机6包括揉捻机支架以及安装在揉捻机支架上的揉捻盘、揉捻筒、曲柄连杆机构、动力机构和揉捻压盖；烘干机8采用一条分配输送带同时给两组烘干机给料，采用电机正反转的方式实现一条水平传送带可以分别给两组电机给料，自动称量，精准给料，达到设定重量时，茶叶自动进入烘干机8，通过热风降低茶叶含水率；根据实时反馈的茶叶含水率，控制烘干时间和杀青分配输送带工作状态；增设临时储料仓存储烘干工序输出的茶叶，保证杀青、冷却回潮、揉捻及烘干工序的连续性；所述炒干机与控制系统设计，炒干定量给料，炒干储料仓与炒干机10之间设置称量机构，待喂料装置装入定量茶叶后，运送到炒干机10的喂料机构中，完成炒干作业。茶叶进入风选机12，因初制毛茶中混有杂质，梗叶混杂，根据这些物质的不同物理特性，进行杂质去除、梗叶分离及茶叶分级；进行分离力的前期测试，精准控制风选机风速，以降低茶叶的损伤率，提高选净率。

如图2、3、4、5、6所示，所述机采茶精制生产线集散控制系统包括一个s7-200主站、四个s7-200从站以及若干rs485总线；4个从站协同工作控制整个生产线，整个生产线控制系统分为四个模块，模块1包括鲜叶输送机构电动机13；鲜叶输送机构给料阀门14；鲜叶输送机构称重传感器15；杀青机电动机21；杀青机加热机构22；称重传感器23；温度传感器24。模块2包括31杀青叶输送带电动机；41-冷却回潮机电动机；鼓风机电动机42；温度传感器43；揉捻机给叶输送机构电动机51；给叶挡板61；电动涡轮蜗杆62；揉捻机压力传感器63；揉捻机落料装置电动机64。模块3烘干机输送机构电动机71；烘干机电动机81；烘干机含水率传感器82；烘干机温度传感器83；炒干机输送机构电动机91；集料仓压力传感器92。模块4包括给料小车101；炒干机电动机102；炒干机含水率传感器103；炒干机出料压力传感器104；风选机输送机构电动机111；风选机风速电动机121；风选机筛分振动装置电动机122。每个模块由一个从站控制。

如图7-图10所示，按照每个模块由一个从站控制，绘制了高效连续机采茶精制自动化生产线控制系统的电气原理图，以s7-200cpu226作为中央控制器，分别控制各模块的执行机构。

如图11所示，温度传感器、压力传感器、称重传感器和含水率传感器信号通过变送器转换成标准电压信号，经模拟量输入模块em231传输给各从站模块。

如图12，13所示，温度精准控制是以温度偏差e、温度偏差变化率为输入，以pid的调节参数kp、ki、kd为输出的两输入三输出控制器，基于pid控制规律，应用模糊理论建立温度模糊pid控制器输出参数kp、ki、kd与温度偏差e、偏差变化率的模糊控制规则表。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。