一种嵌入式闭环控制的菊花加工系统的制作方法

本实用新型属于农产品加工和自动化控制领域，具体的说是一种嵌入式闭环控制的菊花加工系统。

背景技术：

目前我国正处在一个节能减排、开发利用新能源的科技创新发展新时期，我国是个农业大国，由于人们生活水平的提高，需要加工及深加工的农副产品有很多。其中菊花在生产加工过程中控制方式是开环控制的方式，菊花的干燥情况要根据人的观察来判断，没有专门的检测传感器，如图1所示。总体分析现在存在的问题点：(1)燃料基本是木材、煤、电等，其中普遍使用的是木材和煤，但是木材和煤在燃烧过程中较难自动控制，属于自然燃烧，所以对热量的控制不精确。而用电力能源，虽然能较好控制温度，但是使用(燃料)成本及设备造价高。在菊花干燥过程中，也没有专门的检测传感器，基本是通过人的观察确定是否达到要求。同时生产的需求和自然的生态形成了很大矛盾，木材来源于山林，由于长时间的砍伐对自然环境破坏比较严重，已经受到当地政府的明令禁止，煤炭也是越用越少的自然资源；电能的使用对线路要求高，在山区用电费用大、生产成本高。(2)生产方法落后：由于燃料是木材、煤炭，在现有的设备中燃烧方式原始，燃烧不充分(最简单的观察就是烟道积炭比较严重)热效率低、生产成本高，同时产生大量含有烟雾颗粒的气体排放到大气中，煤的燃烧还会有其他的有害气体，对大气造成严重的雾霾污染。此外，木材及煤炭燃烧产生的热能不容易控制，误差比较大，靠人工观察调整的控制方式，可变性比较大。传统的生产过程中，花农根据观察菊花的变化情况及个人经验进行判断，人为地控制燃料的燃烧，来对应生产中所需要的热量的变化，对人的依赖性比较强，人的劳动强度大。同时由于每个人的经验不同生产设备的不稳定性、采花时间不同(早上、中午、晚上、晴天、雨天等)、花的含水量不同、生产环境(晴天、雨天、阴天空气中的温湿度等)不同，直接影响菊花产品的加工质量。调查发现，菊花产品的质量好坏对售价影响很大，甚至差的菊花产品没有人收购。直接影响花农的收入。传统生产流程如图2所示。(3)生产设备和现实的适应性：使用木材及煤的比较普遍，但是自动化程度低，燃料燃烧不充分，热能利用率低。使用电能基本上是用热泵的原理，设备成本高，在山区由于线路问题，对线路改造费用更大，同时由于用电量大，加工成本也大，普及率极低。本实用新型一种嵌入式闭环控制的菊花加工系统，能克服以上的不足。

技术实现要素：

本实用新型一种嵌入式闭环控制的菊花加工系统，用农业废弃物(农作物秸秆、树枝、木屑、竹屑等)制成的颗粒作燃料，其主要特征在于所述的加工系统包括：热能产生系统、热能循环系统、自动控制系统，

所述热能产生系统包括：1)用于产生热能的颗粒燃料、2)用储存燃料的储料器、3)用于防止燃料堵塞的疏通器、4)用于输送燃料的送料器、5)用于输送燃料的燃料滑道、6)用于助燃提高燃烧率的湍流器、7)用于帮助燃烧的风机、8)用于点燃燃料的点燃器、9)用于燃料燃烧的燃烧器、10)用于热能交换的热交换器、11)用于对燃料燃烧时产生的尾气进行处理的尾气净化器、12)用于燃烧器灰烬的清灰器、13)用于阻挡火焰直接进入管道的火焰挡板、14)用于检测颗粒燃料是否燃烧的燃烧检测传感器、15)用于支撑热能产生系统有关零部件、阻挡热能外散的外壳；

所述的送料器包括：送料器外壳、送料电机、编码器、联轴器、平面推力轴承及螺旋送料器；送料器外壳上端与储料器用法兰通过螺钉相连接，下端与燃料滑道的一端焊接在一起，燃料滑道的另一端穿过热能循环系统的外壳、热交换体并与它们焊接在一起；送料电机与送料器外壳用螺钉固定连接，编码器用螺钉固定在送料电机上，送料电机和编码器与控制系统3电性连接；螺旋送料器穿过送料器外壳和平面推力轴承通过联轴器与送料电机的主轴相连接；平面推力轴承两端面分别与送料器外壳和送料螺旋器端部平面相接触；螺旋送料器通过平面推力轴承在电机的带动下和送料外壳可相对转动；

所述的湍流器包括：通气管、湍流器外壳、湍流器支气管、湍流器内壳；湍流器内壳通过通气管和附件焊接在燃烧器外壳上，湍流器外壳与湍流器内腔焊接在一起形成一个通风的腔体，湍流器支气管均匀的分部在湍流器内腔，并焊接在一起；其中火焰挡板通过附件焊接在湍流器的上面；

所述的点燃器包括：电容器风机、点燃器外壳、陶瓷套管、电阻丝、陶瓷支架；点燃器的外管穿过热能循环系统的外壳、热交换体、燃烧器外壳并分别与它们焊接在一起，点燃器外壳前端口伸入燃烧器内腔内；电阻丝绕在陶瓷支架上进入陶瓷套管后再放进点燃器外管里面并固定，点燃器风机通过螺钉与点燃器外壳固定连接；点燃器风机和电阻丝分别与控制系统3电性连接。

所述的燃烧器包括：燃烧器外壳、助燃气输入管、燃烧器底栅、燃烧器内腔；助燃气输入管穿过热能循环系统的外壳、热交换体、燃烧器外壳并与它们焊接在一起，燃烧器外壳和燃烧器内腔焊接在一起形成一个通风的腔体，燃烧器内腔均匀分部有助燃风口，燃烧器外壳通过附件焊接在热交换体内部；

所述的热交换器包括：热交换体、热能传递管、螺旋阻尼片1104、散热片、热交换器出气管、集灰斗、余尘排出管封盖、余尘排出管；热交换体A和热交换体B通过热能传递管焊接在一起，热交换体B是有多根不锈钢管组合焊接的腔体，散热片分别焊接在热交换体A、热交换体B的外表面，螺旋阻尼片分别焊接在热交换体B的钢管内；热交换器出气管与尾气净化器的通气管用螺钉通过法兰固定在一起；集灰斗放置在热交换体A中燃烧器的下面；余灰排出管焊接在热交换体B的前底部，口部由余尘排出管封盖封口，在定期清除余灰的时候可以打开，平时是封盖住的。

所述的尾气净化器包括：排气风机、过滤器外壳、水管、过滤介质、通气管、水泵、水槽、排污阀、水槽支架；通气管用螺钉通过法兰与热交换器出气管固定连接，通气管的上端与过滤器外壳用螺钉通过法兰固定连接，下端插入水槽底部并与水槽底留有一定的空间；水槽放置在水槽支架上；排污阀通过焊接在水槽底上的螺母螺纹连接固定；水泵通过螺钉及附件固定在水槽上面；过滤介质放置在过滤器外壳的内腔；排气风机通过螺钉固定在过滤外壳上面；排气风机、水泵与控制系统3电性连接。

所述的热能循环系统包括：1)用于热风流通及存放菊花的热能循环箱体通道；2)用于把循环箱体通道隔成不同功能空间的热能循环箱体通道隔板；3)用于使风机上下运动的风机移动机构；4)用于使热能在热能循环箱体通道内循环的循环风机；5)用于箱体通道内温湿度检测的温湿度传感器；6)用于检测菊花变化的菊花检测传感器；7)用于排除热能循环箱体通道内湿气的排湿风机；8)用于在排湿风机向外界排湿时，从外界进风的新风门；9)用于调整热能循环风量的热能内循环风门；10)用于菊花货架出入热能循环箱体通道的循环箱体单体门；用于安装风机移动机构、循环风机，并有气体混合空间，同时又用于菊花货架出入热能循环箱体通道的循环箱体综合门；用于放置加工菊花的货架。

所述自动控制系统包括：用于对菊花加工提供热能的热能产生系统；用于放置菊花并将热能循环流动的热能循环系统；在热能产生系统和热能循环系统内需要检测的部位，根据不同需要安装的各种传感器；用于采集信号并将信号放大的信号采集装置；将信号采集装置采集的数据进行逻辑运算，并把运算结果反馈给各系统执行元件的控制装置。

所述的信号采集装置包括一信号采集器、一用于将信号采集器采集的信号进行放大的信号放大器及一用于将放大后的信号输出的放大信号输出器。

所述的控制装置一用于接收放大的信号的信号输入器一用于接收信号输入器输入的数据并与其预设是数值进行比较处理的单片机，一根据比较处理结果来响应发出信号的信号输出器及接收信号输出器发出的指令并反馈给各系统中各个执行元件的驱动器。

所述的信号输入器还安装有信号输入显示器。

所述信号输出器还安装有信号输出显示器。

附图说明

图1为现有控制模式的方框图；

图2为本实用新型加工系统的结构总简图主视图；

图3为本实用新型加工系统的结构总简图左视图；

图4为本实用新型加工系统的结构总简图俯视图；

图5为本实用新型热能产生系统的结构简图主视图；

图6为本实用新型热能产生系统的结构简图局部放大图；

图7为本实用新型热能产生系统的结构简图右视图；

图8为本实用新型热能产生系统的结构简图俯视图；

图9为本实用新型控制模式的方框图；

图10为本实用新型自动控制系统结构的方框图；

具体实施方式

如图2-图4所示，本实用新型包括：热能产生系统1、热循环系统2、自动控制系统3；

其中热能产生系统包括：颗粒燃料101、储料器102、疏通器103、送料器104、燃料滑道105、湍流器106、助燃风机107、点燃器108、燃烧器109、热交换器110、尾气净化器111、清灰器112、火焰挡板113、燃烧检测传感器114及外壳115等。

其中热能循环系统包括：热能循环箱体通道201、循环箱体通道隔板202，风机移动机构203、循环风机204、温湿度传感器205、菊花检测传感器206、排湿风机206、新风门208、热能内循环风门209、循环箱体单体门210、循环箱体综合门211及菊花货架212等。

以上其中疏通器103、送料器104、助燃风机107、点燃器108、尾气净化器111、清灰器112、燃烧检测传感器114、风机移动机构203、热能循环风机204、温湿度传感器205、菊花检测传感器206、排湿风机207、新风门208、热能内循环门209等与控制系统电性连接。

如图5-图8所示，本实用新型热能产生系统包括：颗粒燃料101、储料器102、疏通器103、送料器104、燃料滑道105、湍流器106、助燃风机107、点燃器108、燃烧器109、热交换器110、尾气净化器111、清灰器112、火焰挡板113、燃烧检测传感器114及热能产生系统外壳115等。

所述送料器104包括：送料器外壳1041、送料电机1042、编码器1043、联轴器1044、平面推力轴承1045及螺旋送料器1046；送料器外壳1041上端与储料器102用法兰通过螺钉相连接，下端与燃料滑道105的一端焊接在一起，燃料滑道105的另一端穿过热能循环系统的外壳115、热交换体A 1101并与它们焊接在一起。送料电机1042与送料器外壳1041用螺钉固定连接，编码器1043用螺钉固定在送料电机1042上，送料电机1042和编码器1043与控制系统3电性连接；螺旋送料器1046穿过送料器外壳1041和平面推力轴承1045通过联轴器1044与送料电机1042的主轴相连接；平面推力轴承1045两端面分别与送料器外壳1041和送料螺旋器1046端部平面相接触；螺旋送料器1046通过平面推力轴承1044在电机的带动下和送料外壳1041可相对转动；

所述湍流器106包括：通气管1061、湍流器外壳1062、湍流器支气管1063、湍流器内腔1064。湍流器内壳1064通过通气管1061和附件焊接在燃烧器外壳1091上，湍流器外壳1062与湍流器内壳1064焊接在一起形成一个通风的腔体，湍流器支气管1063均匀的分部在湍流器内壳1064并焊接在一起；其中火焰挡板113通过附件焊接在湍流器的上面。

所述点燃器108包括：点燃器风机1081、点燃器外管1082、陶瓷套管1083、电阻丝1084、陶瓷支架1085。点燃器的外壳1082穿过热能循环系统的外壳115、热交换体A 1101、燃烧器外壳1091并分别与它们焊接在一起，点燃器外壳1082前端口并伸入燃烧器内腔1094内。电阻丝1084绕在陶瓷支架1085上进入陶瓷套管1083后再放进点燃器外管1082里面并固定，点燃器风机1081通过螺钉与点燃器外壳1082固定连接；点燃器风机1081和电阻丝1084分别与控制系统3电性连接。

所述燃烧器109包括：燃烧器外壳1091、助燃气输入管1092、燃烧器底栅1093、燃烧器内腔1094。助燃气输入管1092穿过热能循环系统的外壳115、热交换体A 1101、燃烧器外壳1091并与它们焊接在一起，燃烧器外壳1091和燃烧器内腔1094焊接在一起形成一个通风的腔体，燃烧器内腔1094均匀分部有助燃风口，燃烧器外壳1091通过附件焊接在热交换体A 1101内部。

所述热交换器110包括：热交换体A 1101、热能传递管1102、热交换体B 1103、螺旋阻尼片1104、散热片1105、热交换器出气管1106、集灰斗1107、余尘排出管封盖1108、余尘排出管1109。热交换体A1101和热交换体B 1103通过热能传递管1102焊接在一起，热交换体B是有多根不锈钢管组合焊接的腔体，散热片1105分别焊接在热交换体A、热交换体B的外表面，螺旋阻尼片1104分别焊接在热交换体B的钢管内。热交换器出气管1106与尾气净化器111的通气管1115用螺钉通过法兰固定在一起。集灰斗1107放置在热交换体A 1101中燃烧器109的下面。余灰排出管1109焊接在热交换体B 1103的前底部，口部由余尘排出管封盖1108封口，在定期清除余灰的时候可以打开，平时是封盖住的。

所述尾气净化器111包括：排气风机1111、过滤器外壳1112、水管1113、过滤介质1114、通气管1115、水泵1116、水槽1117、排污阀1118、水槽支架1119。通气管1115用螺钉通过法兰与热交换器出气管1106固定连接，通气管1115的上端与过滤器外壳1112用螺钉通过法兰固定连接，下端插入水槽1117底部并与水槽1117底留有一定的空间；水槽1117放置在水槽支架1119上；排污阀1118通过焊接在水槽1117底上的螺母螺纹连接固定；水泵1116通过螺钉及附件固定在水槽1117上面；过滤介质1114放置在过滤器外壳1112的内腔；排气风机1111通过螺钉固定在过滤外壳1112上面。排气风机1111、水泵1116与控制系统3电性连接。

所述清灰器112包括：震动器1121、震动杆1122。震动器1121通过螺钉固定在热交换系统外壳115上面，震动杆1122的一端通过螺纹连接固定在震动器1121上面，另一端伸入燃烧器底栅1093内，震动器1121与控制系统3电性连接，震动器1121通过预先设定好的程序根据颗粒燃料101的投放量定期清理燃烧器109里面的灰烬。

如图4所示，本实用新型把热能产生系统、热能循环系统被控部位的信号，经过自动控制系统程序的逻辑运算把结果反馈给自动控制系统各个执行机构的驱动器，从而使热能产生系统和热能循环系统的各个执行机构根据它们内部信号的变化而运行，实现菊花在加工过程中的闭环控制。

如图5所示，本实用新型控制系统包括：热能产生系统1、热能循环系统2、传感器33、信号采集装置34及控制装置35。

以上传感器33、信号采集装置34及控制装置35均根据传感器的数量及功能成组配备。

所述传感器33安装在热能产生系统1和热能循环系统2被检测位置，所述信号采集装置34由信号采集器341、信号放大器342、放大信号输出器343组成，传感器33与信号采集器341电性连接，信号采集器341与信号放大器342电性连接，信号放大器342与放大信号输出器343电性连接，由传感器33感应的信号经过信号采集器341采集后输送到信号放大器342，经过放大器放大进入放大信号输出器343后，被输送进入控制装置35。

所述的控制装置35由信号输入器351、单片机352、信号输出器353及驱动器354组成。单片机352主要包括存贮器3521和微处理器3522，由信号输入器351将放大信号输出器343传送来的信号耦合到单片机352中，同时信号的进入与否由信号显示器3511显示，将耦合的信号作数据存贮在单片机352的随机存贮器RAM中，在只读存贮器ROM中存放着控制程序，控制程序可根据菊花采摘的时间及采摘的天气不同，简单地对程序作修改，以适应不同的逻辑要求，即该控制程序可以是可变程序。单片机352中的微处理器3522读取ROM及RAM中的信息，执行控制程序发出的指令，控制程序将先前采集的信号数据作为输入变量x，输入后根据事先预定的函数公式Y＝f(x)进行运算，与预设的数值进行比较处理，以检测热能产生系统1和热能循环系统2被检测部位的状况是否达到预先设定的要求，运算后根据是否达到预先设定的要求产生运算结果Y，信号输出器353将运算结果Y变成控制信号向驱动器354发出指令，同时输出信号的有无由信号输出显示器3531显示。如果达到预先设定的要求，说明目前各系统运转状况正常，驱动器354收到指令后对各系统执行元件输入正常工作指令，进行后一道程序；如果未达到预先设定的要求，则驱动器354收到指令后，向信号指示灯发出亮灯指令，指示没有达到预设要求的各环节的运行状况，同时向没有达到预设要求的有关执行元件发出改变现有参数的工作指令。所述预设的数值可以是固定不变，也可根据具体实际工作需求、加工产品的不同，根据现有加工产品成品状态下取样采集，并存贮在单片机352中，即预设的数值是可变值。

本发明通过在热能产生系统和热能循环系统各被检测部位上的信号的采集放大后，在预先设定的函数条件下，经过运算把结果反馈给自动控制系统，从而使各系统的执行元件根据各系统被检测部位信号的变化而运行，实现菊花加工过程中的闭环控制。

本实用新型不但适用于对菊花的加工，而且对其他的农副产品如：蘑菇、蔬菜、笋干、果干等的加工也同样适用。同时可根据用户要求开发新的程序，在新的程序运作下，本系统可实现对其它方面的自动控制，应用比较广泛。

此外本实用新型不限于上述实施，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，在其实施阶段可对其实行各种改进。