CN103615882A

CN103615882A - 饲料水分检测控制系统

Info

Publication number: CN103615882A
Application number: CN201310690361.9A
Authority: CN
Inventors: 魏燕定
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-12-16
Also published as: CN103615882B

Abstract

饲料水分检测控制系统，包括基座，升降机构，旋转机构，水分检测仪和废料桶；升降机构包括升降驱动件；旋转机构包括旋转驱动件和旋转架；旋转驱动件固定于支撑台；旋转架设吸料管，吸料管一端设吸料盘，另一端设出料盘，出料盘与真空泵连通；旋转架处于第一工作位置时，饲料在真空负压下从饲料输送带经吸料管到达水分检测仪；旋转架处于第二工作位置时，饲料在真空负压下从水分检测仪经吸料管到达废料桶；升降机构和旋转机构配合使旋转架从第一工作位置到达第二工作位置，升降机构和旋转机构受控于控制器，水分检测仪与控制器连接，控制器控制饲料输送带电机的转速。本发明具有能够精确测量饲料含水率，能够自动控制饲料含水率的优点。

Description

饲料水分检测控制系统

技术领域

本发明涉及工业自动控制领域，特别是一种饲料水分检测控制系统。

技术背景

当前的饲料水分检测主要有两种方法：一种是现场采样离线检测，另一种是通过在料仓里布置水分检测探头来完成。通过现场采样饲料并送到特定地点离线检测水分的方法效率低，检测时间长并且不能实现自动化。由于料仓里饲料流动性差，停留时间长，因此通过在料仓里布置水分检测探头来检测饲料含水率具有很大的误差。

现有的饲料水分控制中，在检测出饲料含水率后，如果饲料含水率偏高则手动调低饲料在烘干腔体中的传输速度提高烘干时间进而降低饲料含水率，如果饲料含水率偏低则手动调高饲料在烘干腔体中的传输速度降低烘干时间进而提高饲料含水率。这种通过手动调节饲料烘干时间的方法具有随机性并且效率低，不能实现自动控制。

发明内容

为了克服现有技术测量饲料含水率具有很大误差，无法自动控制饲料含水率的缺点，本发明提供了一种能够精确测量饲料含水率，能够自动控制饲料含水率的饲料水分检测控制系统。

饲料水分检测控制系统，包括基座，升降机构，旋转机构，水分检测仪和废料桶；

升降机构包括固定于基座上的升降驱动件；旋转机构包括旋转驱动件和旋转架；旋转驱动件固定于支撑台上，支撑台与升降驱动件的输出端固定；旋转架上设有吸料管，吸料管一端设有吸料盘，另一端设有出料盘，出料盘通过真空管与真空泵连通，真空管与出料盘之间设有防止饲料进入真空管的隔离网；

旋转架处于第一工作位置时，饲料在真空负压下从饲料输送带经吸料管到达水分检测仪；旋转架处于第二工作位置时，饲料在真空负压下从水分检测仪经吸料管到达废料桶；升降机构和旋转机构配合使旋转架从第一工作位置到达第二工作位置，升降机构和旋转机构受控于控制器，水分检测仪与控制器连接，控制器控制饲料输送带电机的转速。

进一步，旋转架呈十字形，旋转架的第一臂和第二臂之间设有第一连杆，第一臂和第二臂相邻；旋转架的第三臂和第四臂之间设有第二连杆，第三臂和第四臂相邻；第一臂、第二臂和第一连杆上铺设有第一吸料管，第一吸料管一端设置第一吸料盘，另一端设置第一出料盘，第一出料盘与水分检测仪适配；第三臂、第四臂和第二连杆上铺设有第二吸料管，第二吸料管一端设置第二吸料盘，另一端设置第二出料盘，第二出料盘与废料桶的桶口适配；每个出料盘对应一个真空泵。

进一步，升降机构包括直线导向机构，导向机构包括固定于基座上的固定部和与支撑台固定的活动部，活动部可滑动地与固定部连接，活动部沿基座的高度方向设置。

直线导向机构的固定部为固定于基座上的导轨，活动部为与导轨配合的滑块，支撑台上对称的设有一对滑块，基座上对称地设有一对导轨，每个滑块对应一个导轨。

进一步，升降驱动件包括升降步进电机，与升降步进电机的输出轴固定的丝杠和与丝杠啮合的螺母，螺母通过连接件与支撑台固定连接；连接件包括与支撑台固定的支撑板和与螺母固定的肋板，肋板沿螺母外侧均匀分布。直线导向机构仅允许支撑台沿基座的高度方向平移，限制支撑台旋转。因此，丝杠跟随升降步进电机旋转，螺母沿着丝杠轴向平移。

进一步，旋转驱动件为旋转步进电机，电机座固定于支撑台上，旋转步进电机位于电机座内。

本发明是这样工作的：

控制器通过总线与水分检测仪连接，控制器控制水分检测仪的启停，水分检测仪测得的饲料含水率传送到控制器中，控制器将测得的含水率与目标含水率进行比较后算出控制量控制饲料输送电机。

饲料输送电机为变频电机，控制器通过变频器控制变频电机。

工作时饲料输送带上有经过烘干后的饲料，控制器控制升降模块中的升降步进电机转动，并通过联轴器将转动传递给丝杠，支承台沿直线导轨方向跟随支承板、肋板、螺母下降，使得第一出料盘正好盖住水分检测仪，第一吸料盘处于流水线上方。这时候控制器启动第一真空泵，使得第一真空管和第一吸料管保持负压，将饲料输送带上的饲料吸到水分检测仪后停止第一真空泵。

取料完毕后，控制器控制升降步进电机使第一出料盘上升离开水分检测仪。这时候控制器通过总线启动水分检测仪，检测完毕后的含水率数据通过总线传送到控制器，控制器将实时的饲料含水率与目标含水率进行比较，算出控制量控制变频器，变频器控制变频电机，变频电机控制上游饲料在烘干机腔体中的传输速度来调节饲料烘干时间进而调节饲料含水率。

水分检测完毕后，留在水分检测仪上的饲料残渣是这样被取出来的：控制器控制转动模块中的旋转步进电机顺时针转过90°，使得第二吸料盘处于水分检测仪正上方，第二出料盘处于废料桶正上方。这时控制器控制升降步进电机使得第二吸料盘盖住水分检测仪、第二出料盘盖住废料桶。

之后控制器启动第二真空泵一段固定时间使得第二真空管保持负压，将饲料残渣从水分检测仪上通过第二吸料管排放到废料桶里。以上过程就完成了一次取料-水分检测-排料过程。之后每个过程与以上一致，由控制器控制各个动作的顺序。

本发明可以实现对饲料的自动取料排料，并能将在线检测得到的饲料含水率送到控制器中进行比较运算得到控制量控制饲料烘干时间，实现了饲料烘干的闭环控制。本发明采用控制器进行控制，稳定性高，可以实现自动操作，提高效率。

本发明具有能够精确测量饲料含水率，能够自动控制饲料含水率的优点。

附图说明

图1是控制器的结构框图。

图2是升降机构示意图。

图3是转动机构示意图。

图4是旋转加示意图。

图5是取料管和真空管的安装示意图。

图6是饲料水分在线检测与反馈控制总体示意图。

具体实施方式

饲料水分检测控制系统，包括基座6，升降机构，旋转机构，水分检测仪19和废料桶22；

升降机构包括固定于基座6上的升降驱动件；旋转机构包括旋转驱动件10和旋转架12；旋转驱动件10固定于支撑台9上，支撑台9与升降驱动件的输出端固定；旋转架12上设有吸料管，吸料管一端设有吸料盘，另一端设有出料盘，出料盘通过真空管与真空泵连通，真空管与出料盘之间设有防止饲料进入真空管的隔离网26；

旋转架12处于第一工作位置时，饲料在真空负压下从饲料输送带17经吸料管到达水分检测仪19；旋转架12处于第二工作位置时，饲料在真空负压下从水分检测仪19经吸料管到达废料桶22；升降机构和旋转机构配合使旋转架12从第一工作位置到达第二工作位置，升降机构和旋转机构受控于控制器，水分检测仪19与控制器连接，控制器控制饲料输送带17电机的转速。

控制器内预设有饲料的目标含水率，水分检测仪19测得的实时饲料含水率输入控制器，控制器将实时饲料含水率与目标含水率对比，并根据含水率的差值计算出饲料在烘干机内的时间，从而调节饲料中的含水率。控制器为PLC控制器。

旋转架12呈十字形，旋转架12的第一臂A和第二臂B之间设有第一连杆E，第一臂A和第二臂B相邻；旋转架12的第三臂C和第四臂D之间设有第二连杆F，第三臂C和第四臂D相邻；第一臂A、第二臂B和第一连杆E上铺设有第一吸料管15，第一吸料管15一端设置第一吸料盘16，另一端设置第一出料盘20，第一出料盘20与水分检测仪19适配；第三臂C、第四臂D和第二连杆F上铺设有第二吸料管24，第二吸料管24一端设置第二吸料盘23，另一端设置第二出料盘14，第二出料盘14与废料桶22的桶口适配；每个出料盘16、14对应一个真空泵18、25。

连杆E、F的作用在于避免吸料管出现直角弯曲，从而保证吸料管畅通，使得饲料输送流畅。

升降机构包括直线导向机构，导向机构包括固定于基座6上的固定部和与支撑台9固定的活动部2，活动部2可滑动地与固定部连接，活动部2沿基座6的高度方向设置。

直线导向机构的固定部为固定于基座6上的导轨，活动部2为与导轨配合的滑块，支撑台9上对称的设有一对滑块，基座6上对称地设有一对导轨，每个滑块对应一个导轨。

升降驱动件包括升降步进电机5，与升降步进电机5的输出轴固定的丝杠3和与丝杠3啮合的螺母7，螺母7通过连接件与支撑台9固定连接；连接件包括与支撑台9固定的支撑板8和与螺母7固定的肋板1，肋板1沿螺母7外侧均匀分布。直线导向机构仅允许支撑台9沿基座6的高度方向平移，限制支撑台9旋转。因此，丝杠3跟随升降步进电机5旋转，螺母7沿着丝杠3轴向平移。当然，升降驱动件也可以是升降气缸。

旋转驱动件10为旋转步进电机，电机座固定于支撑台9上，旋转步进电机位于电机座内。当然，旋转驱动件10也可以是旋转气缸。

本发明是这样工作的：

控制器通过总线与水分检测仪19连接，控制器控制水分检测仪19的启停，水分检测仪19测得的饲料含水率传送到控制器中，控制器将测得的含水率与目标含水率进行比较后算出控制量控制饲料输送电机。

工作时饲料输送带17上有经过烘干后的饲料，控制器控制升降模块中的升降步进电机5转动，并通过联轴器将转动传递给丝杠3，支承台沿直线导轨方向跟随支承板、肋板1、螺母7下降，使得第一出料盘20正好盖住水分检测仪19，第一吸料盘16处于流水线上方。这时候控制器启动第一真空泵，使得第一真空管和第一吸料管15保持负压，将饲料输送带17上的饲料吸到水分检测仪19后停止第一真空泵。

取料完毕后，控制器控制升降步进电机5使第一出料盘20上升离开水分检测仪19。这时候控制器通过总线启动水分检测仪19，检测完毕后的含水率数据通过总线传送到控制器，控制器将实时的饲料含水率与目标含水率进行比较，算出控制量控制变频器，变频器控制变频电机，变频电机控制上游饲料在烘干机腔体中的传输速度来调节饲料烘干时间进而调节饲料含水率。

水分检测完毕后，留在水分检测仪19上的饲料残渣是这样被取出来的：控制器控制转动模块中的旋转步进电机顺时针转过90°，使得第二吸料盘23处于水分检测仪19正上方，第二出料盘14处于废料桶22正上方。这时控制器控制升降步进电机5使得第二吸料盘23盖住水分检测仪19、第二出料盘14盖住废料桶22。

之后控制器启动第二真空泵一段固定时间使得第二真空管保持负压，将饲料残渣从水分检测仪19上通过第二吸料管24排放到废料桶22里。以上过程就完成了一次取料-水分检测-排料过程。之后每个过程与以上一致，由控制器控制各个动作的顺序。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

1.饲料水分检测控制系统，其特征在于：包括基座，升降机构，旋转机构，水分检测仪和废料桶；

2.如权利要求1所述的饲料水分检测控制系统，其特征在于：旋转架呈十字形，旋转架的第一臂和第二臂之间设有第一连杆，第一臂和第二臂相邻；旋转架的第三臂和第四臂之间设有第二连杆，第三臂和第四臂相邻；第一臂、第二臂和第一连杆上铺设有第一吸料管，第一吸料管一端设置第一吸料盘，另一端设置第一出料盘，第一出料盘与水分检测仪适配；第三臂、第四臂和第二连杆上铺设有第二吸料管，第二吸料管一端设置第二吸料盘，另一端设置第二出料盘，第二出料盘与废料桶的桶口适配；每个出料盘对应一个真空泵。

3.如权利要求2所述的饲料水分检测控制系统，其特征在于：升降机构包括直线导向机构，导向机构包括固定于基座上的固定部和与支撑台固定的活动部，活动部可滑动地与固定部连接，活动部沿基座的高度方向设置。

4.如权利要求3所述的饲料水分检测控制系统，其特征在于：直线导向机构的固定部为固定于基座上的导轨，活动部为与导轨配合的滑块，支撑台上对称的设有一对滑块，基座上对称地设有一对导轨，每个滑块对应一个导轨。

5.如权利要求4所述的饲料水分检测控制系统，其特征在于：升降驱动件包括升降步进电机，与升降步进电机的输出轴固定的丝杠和与丝杠啮合的螺母，螺母通过连接件与支撑台固定连接；连接件包括与支撑台固定的支撑板和与螺母固定的肋板，肋板沿螺母外侧均匀分布。