CN105892396A - 一种茶鲜叶分级机工作参数控制系统及方法 - Google Patents

一种茶鲜叶分级机工作参数控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种茶鲜叶分级机工作参数控制系统及方法，属于农业机械装备领域。本发明系统包括控制单元、滚筒倾角检测和调节单元、滚筒转速检测和调节单元、进料率检测和调节单元。可以实现分级机工作参数的实时检测和显示，并根据待分级茶鲜叶的种类、采摘时期、采摘方式等茶鲜叶物料特性自动优化分级机工作参数。本发明中能够实现对滚筒倾角、滚筒转速、茶鲜叶进料率的调节，从而提高茶鲜叶分级率和适应性，可应用于茶鲜叶分级。

Description

一种茶鲜叶分级机工作参数控制系统及方法
技术领域
本发明属于农业机械装备领域，具体涉及茶鲜叶分级工作参数控制。
背景技术
茶鲜叶分级机是提高茶叶加工效益的重要装备之一，将茶鲜叶分后再分别加工可以提高茶叶成品的品质。
分级机工作参数包括滚筒倾角、滚筒转速和茶鲜叶进料率。不同茶鲜叶的分级最优工作参数组合不同，因此当茶鲜叶不同时需要对分级机工作参数进行调节。
现有一种滚筒式茶鲜叶分级机，筛网倾斜角为6.7°，滚筒转速13r/min，其鲜叶分级产量低、分级率低。另一种鲜叶分级机，分级时转速17r/min，倾斜角为9.5°，特别大的茶鲜叶从滚筒出料端分出来，但是第一级和第二级滚筒下方的茶鲜叶中尺寸相差很大，没有达到分级的目的。以上茶鲜叶分级机的分级工作参数不能自动调节，人工调整时的调整时间较长，工作效率低、精度很难保证。很难满足不同茶鲜叶的分级需求，适用性不强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种茶鲜叶工作参数控制系统及方法，以实现对不同茶鲜叶分级机的滚筒倾角、滚筒转速、进料率的自动优化并调节，从而提高茶鲜叶的分级率、提高茶鲜叶分级机的适应性。
为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：
一种茶鲜叶分级机工作参数控制系统，包括控制单元(1)、滚筒倾角检测和调节单元(2)、滚筒转速检测和调节单元(3)、进料率检测和调节单元(4)；
其特征在于：所述控制单元(1)包括触摸屏(1-1)和PLC(1-2)；
所述滚筒倾角检测和调节单元(2)包括拉线传感器A(2-1)、拉线传感器B(2-2)、数据采集模块(2-3)、接触器A(2-4)、接触器B(2-5)和倾角电动机(2-6)，拉线传感器A(2-1)、拉线传感器B(2-2)分别安装在分级机的进料端和出料端；
所述滚筒转速检测和调节单元(3)包括霍尔传感器A(3-1)、变频器A(3-2)、接触器C(3-3)和滚筒电动机(3-4)，霍尔传感器A(3-1)安装在滚筒出料端的机架上，直接测量滚筒转速； 所述进料率检测和调节单元(4)包括霍尔传感器B(4-1)、变频器B(4-2)、接触器D(4-3)和进料电动机(4-4)，霍尔传感器B(4-1)安装进料机架上，直接测量进料电动机(4-4)的转速； 拉线传感器A(2-1)、拉线传感器B(2-2)与数据采集模块(2-3)相连，数据采集模块(2-3)通过RS-485通讯接口与PLC(1-2)的通讯拓展模块相连，霍尔传感器A(3-1)和霍尔传感器B(4-1)与PLC(1-2)输入端子相连，PLC(1-2)的输出端子与变频器A(3-2)、变频器B(4-2)的输出控制端子以及接触器A(2-4)、接触器B(2-5)、接触器C(3-3)和接触器D(4-3)的控制电路相连，接触器A(2-4)、接触器B(2-5)的输出端与倾角电动机(2-6)相连，接触器C(3-3)和接触器D(4-3)的输出端分别与变频器A(3-2)和变频器B(4-2)相连，变频器A(3-2)和变频器B(4-2)的输出端分别与滚筒电动机(3-4)和进料电动机(4-4)相连；
所述触摸屏(1)用于处理数据、显示工作参数、优化工作参数，并控制PLC(1-2)的输出；
所述PLC(1-2)与触摸屏(1)、数据采集模块(2-3)进行通讯，并采集霍尔传感器A(3-1)、霍尔传感器B(4-1)的输出信号，最后控制接触器A(2-4)、接触器B(2-5)、接触器C(3-3)、接触器D(4-3)、变频器A(3-2)和变频器B(4-2)的输出状态。
所述滚筒电动机(3-4)和进料电动机(4-4)均为变频调速电动机。
所述霍尔传感器A(3-1)和霍尔传感器B(4-1)均配合多个磁铁使用，以提高检测精度。
所述分级机最优工作参数组合如下
手采春茶鲜叶分级率最高参数组合为：滚筒倾角6°、进料率2 kg/min、滚筒转速8 r/min；
机采夏茶鲜叶分级率最高参数组合为：滚筒倾角6°、进料率1.5 kg/min、滚筒转速16r/min。
一种茶鲜叶分级机工作参数控制系统方法，其特征在于包括以下步骤:
第一步，拉线传感器A(2-1)、拉线传感器B(2-2)采集的数据由数据采集模块(2-3)采集，传到控制单元(1)中，经过处理后得到滚筒倾角值，再与设置的滚筒倾角进行比较，由PLC(1-2)控制接触器A(2-4)和接触器B(2-5)的工作状态，控制倾角电动机(2-6)正反转，从而完成滚筒倾角的调整；
第二步，霍尔传感器A(3-1)检测滚筒转速并将输出信号传输到控制单元(1)中，经过处理得到滚筒转速，再与设置的滚筒转速进行比较，由PLC(1-2)控制接触器C(3-3)、变频器A(3-2)的工作状态，改变滚筒电动机(3-4)的转速，从而完成滚筒转速的调整；
第三步，霍尔传感器B(4-1)检测进料电动机(4-4)的转速并传到控制单元(1)中，经过处理得到茶鲜叶进料率，再与设置的进料率进行比较，由PLC(1-2)控制变频器B(4-2)、接触器D(4-3)的工作状态，改变进料电动机(4-4)的进料转速，从而完成进料率的调整；
所述工作参数包括滚筒倾角、滚筒转速、进料率。
本发明的工作原理：本发明在茶鲜叶分级过程中，茶鲜叶在滚筒内的分级时间和接触筛网的概率都与分级时的滚筒倾角、滚筒转速进料率有关，而且不同种茶鲜叶分级的最优参数组合不同。通过控制系统，可以优化分级机工作参数，提高茶鲜叶的分级速率和分级机分级适应性。
本发明具有有益效果：本发明通过采用检测设备对分级机进料端与出料端高度、滚筒电动机和进料电动机转速进行实时检测，数据经过处理后转换为滚筒倾角、滚筒转速和茶鲜叶进料率，并实时显示；
本发明可从触摸屏中获取人工输入的茶鲜叶种类、采茶期、采摘方式等信息，自动选择最优的分级机工作参数组合，并自动调节分级机工作参数，提高了茶鲜叶的分级率和分级机对不同茶鲜叶的适应性；
本发明通过采用触摸屏和PLC为控制单元，并利用其内部可编程功能，减少了大量的按钮和触点个数，且编程更改方便，适用性好；
本发明倾角通过分级机进料端与出料端高度差换算得到，其安装精度要求比倾角传感器安装要求更低，便于提高检测精度；
本发明电动机的转速用霍尔传感器在固定周期内的脉冲数换算得到，其检测元件成本比专用的速度编码器成本更低，安装更方便。
附图说明
图1是本发明的组成
图2是本发明中传感器的安状位置示意图
图中：1控制单元， 2滚筒倾角检测和调节单元， 3滚筒转速检测和调节单元，4进料率检测和调节单元， 1-1触摸屏， 1-2PLC， 2-1拉线传感器A ，2-2拉线传感器B，2-3数据采集模块， 2-4接触器A 2-5接触器B 2-6倾角电动机 3-1霍尔传感器A 3-2变频器A 3-3接触器C 3-4滚筒电动机 4-1霍尔传感器B 4-2变频器B 4-3接触器D 4-4进料电动机。
具体实施方式
下面以茶鲜叶分级为例，结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的结构包括控制单元1、滚筒倾角检测和调节单元2、滚筒转速检测和调节单元3、进料率检测和调节单元4；
本发明倾角调节过程中，拉线传感器A2-1、拉线传感器B2-2分别检测分级机机架离地面的高度，其输出模拟信号通过数据采集模块2-3进行采集转换为数字信号，再通过RS-485接口传输到PLC1-2，触摸屏1-1通过串口通讯从PLC1-2中采集数据并通过内部宏程序进行处理计算转换为角度，最后在触摸屏1-1上显示,与此同时，内部宏程序根据触摸屏1-1上人工输入的茶鲜叶信息自动选择最优的滚筒倾角，再与检测的滚筒倾角进行比较，发出控制命令，控制接触器A2-4和接触器B2-5的输出状态，改变倾角电机2-6的动作,从而优化分级滚筒机倾角；
本发明滚筒转速调节过程中PLC1-2通过脉冲检测指令对霍尔传感器A3-1的信号密度进行检测，并将其传入触摸屏1-1，通过内部宏程序处理后以角度形式显示，与此同时，内部宏程序根据触摸屏1-1上人工输入的茶鲜叶信息自动选择最优的滚筒转速，再与检测的滚筒转速进行比较，发出控制命令，指定变频器A3-2、接触器C3-3的输出状态，改变滚筒电动机3-4转速，从而优化分级机滚筒转速；
本发明进料率调节过程中PLC1-2通过脉冲检测指令对霍尔传感器B4-1的信号密度进行检测，并将其传入触摸屏1-1，通过内部宏程序处理后以进料率形式显示，与此同时，内部宏程序根据触摸屏1-1上人工输入的茶鲜叶信息自动选择最优的进料率，再与检测的进料率进行比较，发出控制命令，指定变频器B4-2、接触器D4-3的输出状态，改变进料率，从而优化分级机进料率。
实施例一
手采春茶鲜叶的分级：在分级前根据茶鲜叶的尺寸给分级机配置合适的筛网。在触摸屏上输入茶鲜叶的种类：春茶、采摘期：4月、采摘方式：手采等茶鲜叶物料特性信息，控制系统将自动选择最优的工作参数组合，其滚筒倾角为6°、滚筒转速为8 r/min、进料率为2.0kg/min；控制系统首先调节滚筒倾角，其次调节滚筒转速，最后调节进料率。此种情况下的分级度为89%。
实施例二
机采夏茶鲜叶的分级：在分级前根据茶鲜叶的尺寸给分级机配置合适的筛网。在触摸屏上输入茶鲜叶的种类：夏茶、采摘期：7月、采摘方式：机采等茶鲜叶物料特性信息，控制系统将自动选择最优的工作参数组合，其滚筒倾角为6°、滚筒转速为16 r/min、进料率为1.5kg/min，控制系统首先调节滚筒倾角，其次调节滚筒转速，最后调节进料率。此种情况下的分级率为75%。
本发明的能根据不同的茶鲜叶提供不同的分级参数组合保证了较高的分级率，提高了分级机的适应性。
需要注意的是，尽管说明书中以茶鲜叶为例对本发明的分级机控制系统进行了说明，但该分级机控制系统的用途并不局限于说明书中所述的情况，在实际使用中，也可以将上述分级机控制系统用于其它的场合。

Claims (5)

1.一种茶鲜叶分级机工作参数控制系统，包括控制单元(1)、滚筒倾角检测和调节单元(2)、滚筒转速检测和调节单元(3)、进料率检测和调节单元(4)；其特征在于：
所述控制单元(1)包括触摸屏(1-1)和PLC(1-2)；
所述滚筒倾角检测和调节单元(2)包括拉线传感器A(2-1)、拉线传感器B(2-2)、数据采集模块(2-3)、接触器A(2-4)、接触器B(2-5)和倾角电动机(2-6)，拉线传感器A(2-1)、拉线传感器B(2-2)分别安装在分级机的进料端和出料端；
所述滚筒转速检测和调节单元(3)包括霍尔传感器A(3-1)、变频器A(3-2)、接触器C(3-3)和滚筒电动机(3-4)，霍尔传感器A(3-1)安装在滚筒出料端的机架上，直接测量滚筒转速； 所述进料率检测和调节单元(4)包括霍尔传感器B(4-1)、变频器B(4-2)、接触器D(4-3)和进料电动机(4-4)，霍尔传感器B(4-1)安装进料机架上，直接测量进料电动机(4-4)的转速； 拉线传感器A(2-1)、拉线传感器B(2-2)与数据采集模块(2-3)相连，数据采集模块(2-3)通过RS-485通讯接口与PLC(1-2)的通讯拓展模块相连，霍尔传感器A(3-1)和霍尔传感器B(4-1)与PLC(1-2)输入端子相连，PLC(1-2)的输出端子与变频器A(3-2)、变频器B(4-2)的输出控制端子以及接触器A(2-4)、接触器B(2-5)、接触器C(3-3)和接触器D(4-3)的控制电路相连，接触器A(2-4)、接触器B(2-5)的输出端与倾角电动机(2-6)相连，接触器C(3-3)和接触器D(4-3)的输出端分别与变频器A(3-2)和变频器B(4-2)相连，变频器A(3-2)和变频器B(4-2)的输出端分别与滚筒电动机(3-4)和进料电动机(4-4)相连；
所述触摸屏(1)用于处理数据、显示工作参数、优化工作参数，并控制PLC(1-2)的输出；
所述PLC(1-2)与触摸屏(1)、数据采集模块(2-3)进行通讯，并采集霍尔传感器A(3-1)、霍尔传感器B(4-1)的输出信号，最后控制接触器A(2-4)、接触器B(2-5)、接触器C(3-3)、接触器D(4-3)、变频器A(3-2)和变频器B(4-2)的输出状态。
2.根据权利要求1所述的一种茶鲜叶分级机工作参数控制系统，其特征在于：所述滚筒电动机(3-4)和进料电动机(4-4)均为变频调速电动机。
3.根据权利要求1所述的一种茶鲜叶分级机工作参控制系统，其特征在于：所述霍尔传感器A(3-1)和霍尔传感器B(4-1)均配合多个磁铁使用，以提高检测精度。
4.根据权利要求1所述的一种茶鲜叶分级机工作参数控制系统，其特征在于：所述分级机最优工作参数组合如下
手采春茶鲜叶分级率最高参数组合为：滚筒倾角6°、进料率2 kg/min、滚筒转速8 r/min；
机采夏茶鲜叶分级率最高参数组合为：滚筒倾角6°、进料率1.5 kg/min、滚筒转速16r/min。
5.根据权利要求1所述的一种茶鲜叶分级机工作参数控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤:
第一步，拉线传感器A(2-1)、拉线传感器B(2-2)采集的数据由数据采集模块(2-3)采集，传到控制单元(1)中，经过处理后得到滚筒倾角值，再与设置的滚筒倾角进行比较，由PLC(1-2)控制接触器A(2-4)和接触器B(2-5)的工作状态，控制倾角电动机(2-6)正反转，从而完成滚筒倾角的调整；
第二步，霍尔传感器A(3-1)检测滚筒转速并将输出信号传输到控制单元(1)中，经过处理得到滚筒转速，再与设置的滚筒转速进行比较，由PLC(1-2)控制接触器C(3-3)、变频器A(3-2)的工作状态，改变滚筒电动机(3-4)的转速，从而完成滚筒转速的调整；
第三步，霍尔传感器B(4-1)检测进料电动机(4-4)的转速并传到控制单元(1)中，经过处理得到茶鲜叶进料率，再与设置的进料率进行比较，由PLC(1-2)控制变频器B(4-2)、接触器D(4-3)的工作状态，改变进料电动机(4-4)的进料转速，从而完成进料率的调整；
所述工作参数包括滚筒倾角、滚筒转速、进料率。
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