基于传统制作工艺的猴魁茶自动生产线研究与开发

摘要

猴魁茶属于一种名优绿茶，具有“两叶抱一芽，扁平挺直”的外形特征。其传统的手工制作工艺过程较为复杂，存在着劳动强度大、生产效率低、难以实现标准化和清洁化生产等问题。经过改良后的制作工艺虽然部分工序实现了机械化生产，但存在着生产不连续、效率不高等问题。本文结合宣城市科技计划项目和企业委托项目，以猴魁茶传统制作工艺为基础，对杀青后的理条、压扁、烘干连续自动化生产线进行了设计和开发。
　　本文首先分析了猴魁茶的传统手工制作工艺和目前机械化生产中存在的问题，较为全面的探讨了猴魁茶杀青工序后基于传统制作工艺的连续自动化生产线的设计和开发。在对理条、压扁、烘干连续生产线进行整体结构设计的基础上，根据制作工序的工艺要求，分别对自动送料装置、理条装置、压扁印字装置和烘干装置进行三维建模、结构设计和关键零部件设计。针对烘干工序中的温度控制要求和存在的温湿度耦合现象，讨论了带前馈补偿解耦的模糊自适应PID控制算法，运用Matlab软件的Simulink工具，构建了烘干系统仿真模型，分析验证了该算法对猴魁茶烘干控制的有效性。在分析猴魁茶自动生产线的控制要求的基础上，给出了控制方案，对控制系统主要元器件进行了选型设计，给出了电气系统原理图、生产线自动运行模式下的控制流程图、温湿度控制程序流程图，开发了触摸屏人机操作界面。最后总结了相关工作，明确了下一步研究方向。
　　本文设计和开发的猴魁茶自动生产线，部分研究成果已应用到实际生产中。结果表明该设备能够保证猴魁茶品质，实现了猴魁茶机械化、自动化和清洁化生产，降低了劳动强度，提高了生产效率。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 茶叶机械的研究现状和发展

1．2．1 国外茶叶机械的发展

1．2．2 国内茶叶机械的发展和研究现状

1．2．3 猴魁茶加工设备的研究现状

1．3 茶叶烘干的研究现状

1．4 课题的来源和主要研究内容

1．4．1 课题的来源

1．4．2 主要研究内容

1．5 本章小结

第二章 猴魁茶自动生产线的总体设计

2．1．1 猴魁茶传统制作工艺

2．1．2 关键问题分析

2．2 猴魁茶连续自动生产线方案设计

2．2．1 猴魁茶自动生产线工艺流程的设计

2．2．2 自动生产线总体方案的设计

2．3 本章小结

第三章 猴魁茶自动生产线关键机械装置设计

3．1 送料装置设计

3．1．1 送料装置结构设计

3．1．2 送料盒气压传动设计

3．2 理条装置设计

3．3 压扁印字装置设计

3．3．1 压扁装置结构设计

3．3．2 印字装置结构设计

3．4 烘干装置设计

3．4．1 烘干装置机械结构设计

3．4．2 烘干装置传动部分的计算和选型

3．4．3 排湿风扇的选型

3．4．4 热风机的计算和选型

3．5 本章小结

第四章 猴魁茶烘干系统控制和仿真研究

4．1 烘干系统的结构和工作原理

4．2 模糊自适应PID算法的研究与设计

4．2．1 PID控制算法

4．2．2 模糊控制算法

4．2．3 模糊自适应PID控制算法

4．2．4 模糊自适应PID控制器的设计

4．3 解耦环节的研究

4．3．1 常见的解耦算法分析

4．3．2 前馈补偿解耦控制原理

4．3．3 引入解耦环节的控制系统结构

4．4 恒温控制系统的仿真

4．5 本章小结

第五章 基于PLC的控制系统开发

5．1 控制系统的任务分析和方案选择

5．1．1 控制系统的任务分析

5．1．2 控制方案的选择

5．2 控制系统的硬件选型

5．2．1 PLC的选型和地址分配

5．2．2 触摸屏的选型

5．2．3 变频器的选型和参数设置

5．2．4 传感器的选型

5．2．5 固态继电器的选型

5．3 电气系统设计

5．3．1 主电路设计

5．3．2 PLC控制回路的设计

5．3．3 变频器接线

5．3．4 步进电机驱动系统的接线

5．4 触摸屏和PLC的通讯

5．5 控制系统的软件设计

5．5．1 PLC控制程序的设计

5．5．2 人机界面的设计

5．6 部分设备样机开发

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 论文的主要创新点

6．3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况