茶叶杀青成套设备控制系统设计

摘要

茶叶杀青工艺是茶叶加工中的重要环节，该环节对茶叶加工处理的好坏直接决定了茶叶的品质。随着人们对茶叶品质的要求越来越高，对茶叶加工特别是茶叶杀青工艺的完成质量和效率就提出了更高的要求。目前大部分茶叶杀青机械都是简单的机电一体化的控制模式，控制模式单一，工艺实现大多都还是以人感官控制为主，工艺参数不能准确计量和控制，茶叶加工质量不稳定，茶叶从色香味上都不能得到有效提高，好品质的茶叶基本还是靠熟练工人来加工。传统柴火加热杀青方式严重影响了茶叶本身及茶叶生产环境的清洁性，而现有杀青机普遍采用电加热方式，虽然解决了茶叶加工清洁性问题但其能耗过高的问题也却容忽视。为了从根本上提高茶叶杀青质量，改进杀青设备控制系统，本文开展了以下工作：
　　1．通过分析茶叶杀青工艺及杀青机工作原理，发现影响茶叶杀青效果的主要因素为滚筒温度，滚筒转速及滚筒抬升高度，控制好这几个参数后就可以用机器模拟人工杀青工艺。故确定杀青机的工艺控制参数为滚筒温度，滚筒转速及滚筒抬升高度。
　　2.采用基于PLC、变频器和触摸屏的杀青机电控系统硬件架构，完成硬件选型和电气控制电路设计；利用梯形图编写PLC测控软件、运用组态软件编写HMI监控软件。
　　3.利用自主设计的标定算法估计杀青机滚筒温度，并实现滚筒温度控制、滚筒转速控制和滚筒抬升高度控制。实验表明滚筒温度控制可在25-300℃范围内迅速响应，精度可达到2℃，滚筒转速控制可在0-55rpm范围内无级调节误差小于3rpm，滚筒升降高度可以在0—100mm范围内自动、手动可调，各参数协调配合保证茶叶工艺的有效实现。
　　4.对课题组设计的杀青机进行单机电控系统测试及与当前市场主流杀青机进行综合性能比对试验，试验表明所设计的控制系统能够满足制茶要求其性能优于目前国内市场主流产品。

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第一章 绪 论

1.1 选题背景

1.2 杀青机及其控制系统现状

1.3 本论文的主要工作

1.4 本论文的结构安排

第二章 杀青成套设备控制系统方案设计

2.1 红外滚筒杀青机

2.2 滚筒式杀青机控制参数选择

2.3 控制方案设计

2.4系统硬件架构设计

2.5 系统软件架构设计

2.6 本章小结

第三章 杀青成套设备控制系统电气设计

3.1 杀青机控制系统硬件选型

3.2 杀青机电气控制系统电路设计

3.3 PLC接口分配

3.4 变频器接口分配

3.5 本章小结

第四章 杀青成套设备控制程序设计

4.1 控制系统功能介绍

4.2 控制程序设计

4.3 用户交互软件设计

4.4本章小结

第五章 系统测试

5.1测试方案

5.2单机测试

5.3 对比测试

5.4 本章小结

第六章 结 论

6.1 本文的主要贡献

6.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

读硕期间取得的研究成果