CN112890570A - 一种工业煮饭机控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业煮饭机控制系统及方法，该方法包括：获取不同品种大米的米饭烹饪温度参考曲线；实时监测锅底加热温度，确定各个时刻的锅底加热温度和对应的期望温度之间的温度误差，其中，期望温度根据米饭烹饪温度参考曲线而确定；根据温度误差，控制传输装置运输煮饭锅至煮饭机模块的速度；根据温度误差，利用PID模糊控制算法控制天然气调节阀的开度，以对锅底加热温度进行闭环调节。本发明针对不同的大米品种确定不同的米饭烹饪温度参考曲线，通过监测锅底加热温度，利用智能控制算法调节天然气自动调节阀的开度，实现锅底加热温度的闭环控制，保证高效且节能的工业煮饭机烹饪控制。

Description

一种工业煮饭机控制系统及方法

技术领域

本发明涉及工业煮饭技术领域，尤其涉及一种工业煮饭机控制系统及方法。

背景技术

大型的米饭加工设备(工业煮饭机)以米饭生产线为代表，主要包括洗米机、煮饭机、扒松机等相关设备，其炊饭能力可达600kg/h，由于其体积比较庞大，目前主要应用于大型单位食堂、酒店、饭店等餐饮场所。现有的工业煮饭机具备自动化特点，但是一方面，现有工业煮饭机利用固定参数进行米饭烹饪，未能考虑不同品种的大米的烹饪要求，智能化程度还不够高，烹饪出来的米饭的口感难以符合要求，而只有在经验丰富的操作人员进行调参的情况下，才能满足不同品种大米的烹饪口感要求，但人工操作费时费力，并不利于米饭的快速烹饪；另一方面，现有工业煮饭机在加热温度的控制上采用开环控制，整个烹饪过程一直保持大火加热，在煮饭过程中对能源的浪费十分严重，不仅未能有效地调节加热温度，且不利于构建资源节约型的煮饭系统。

综上，如何提出一种智能化程度高且节能的工业煮饭机是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种工业煮饭机控制系统及方法，用以解决现有技术中工业煮饭机智能化低、能耗大的问题。

本发明提供一种工业煮饭机控制系统，包括识别装置、温度传感器、PLC模块、煮饭机模块、天然气调节阀、传输装置，其中：

所述识别装置，与所述PLC模块电连接，用于获取待烹饪大米的品种参数，并将所述品种参数传输至所述PLC模块；

所述温度传感器，与所述PLC模块电连接，用于测量所述煮饭机模块的锅底加热温度，并将所述锅底加热温度传输至所述PLC模块；

所述PLC模块，分别与所述识别装置、所述温度传感器、所述煮饭机模块、所述天然气调节阀以及所述传输装置电连接，用于根据所述品种参数，确定对应的大米品种，并确定所述大米品种对应的米饭烹饪温度参考曲线；还用于根据所述锅底加热温度和所述米饭烹饪温度参考曲线，控制传输装置运输煮饭锅至煮饭机模块的速度；还用于根据所述锅底加热温度和所述米饭烹饪温度参考曲线，利用PID模糊控制算法控制天然气调节阀的开度，以对所述锅底加热温度进行闭环调节；

所述煮饭机模块，包括多个煮饭设备，所述多个煮饭设备在所述PLC模块的控制下进行大米清洗、大米填充、米饭烹饪、米饭的扒松和煮饭锅的清洗。

进一步地，所述PLC模块还用于根据所述米饭烹饪温度参考曲线，确定第一温度；还用于根据所述锅底加热温度、所述米饭烹饪温度参考曲线，分别确定实际功率和期望功率；还用于根据所述实际功率和所述期望功率，确定第二温度；还用于根据所述第一温度和所述第二温度进行加权求和，确定期望温度。

进一步地，所述多个煮饭设备包括洗米设备、填充设备、烹饪设备以及扒松清洗设备，其中，所述洗米设备，用于在所述PLC模块的控制下进行大米的清洗和输送；所述填充设备，用于在所述PLC模块的控制下进行大米和水的配比；所述烹饪设备，用于在所述PLC模块的控制下进行米饭的烹饪；所述扒松清洗设备，用于在所述PLC模块的控制下进行米饭的扒松和煮饭锅的清洗。

进一步地，所述工业煮饭机控制系统还包括触摸屏和变频器，所述触摸屏与所述PLC模块电连接，用于将用户的触摸指令信号传输至所述PLC模块，并在所述PLC模块的控制下进行显示人机交互界面；所述变频器与所述PLC模块电连接，用于在所述PLC模块的控制下进行变频调节，以调节所述煮饭机模块烹饪的加热时间以及所述传输装置传输所述煮饭锅的速度。

进一步地，所述PLC模块包括数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块以及模拟量输出模块，其中：

所述数字量输入模块，分别与所述触摸屏、所述洗米设备的开关、所述填充设备的开关、所述烹饪设备的开关以及所述扒松清洗设备的开关电连接；

所述数字量输出模块，分别与所述洗米设备的运行装置、所述填充设备的运行装置、所述烹饪设备的运行装置以及所述扒松清洗设备运行装置电连接；

所述模拟量输入模块，分别与所述温度传感器、所述天然气调节阀电连接；

所述模拟量输出模块，分别与所述天然气调节阀、所述变频器电连接。

本发明还提供一种工业煮饭机控制方法，基于如上所述的工业煮饭机控制系统，所述工业煮饭机控制方法包括：

获取待烹饪大米的品种参数；

根据所述品种参数，确定对应的大米品种，并确定所述大米品种对应的米饭烹饪温度参考曲线；

实时监测锅底加热温度，确定各个时刻的所述锅底加热温度和对应的期望温度之间的温度误差，其中，所述期望温度根据所述米饭烹饪温度参考曲线而确定；

根据所述温度误差，控制传输装置运输煮饭锅至煮饭机模块的速度；

根据所述温度误差，利用PID模糊控制算法控制天然气调节阀的开度，以对所述锅底加热温度进行闭环调节。

进一步地，所述期望温度的确定包括：

根据所述米饭烹饪温度参考曲线，确定第一温度；

根据所述锅底加热温度、所述米饭烹饪温度参考曲线，分别确定实际功率和期望功率；

根据所述实际功率和所述期望功率，确定第二温度；

根据所述第一温度和所述第二温度进行加权求和，确定所述期望温度。

进一步地，所述工业煮饭机控制方法还包括：

根据所述大米品种，确定对应的洗米参数；

当检测到洗米设备的开关信号，则控制洗米电机、洗米水泵以及第一供水电磁阀启动；

根据所述洗米参数，控制米仓电动球阀的开闭；

根据所述大米品种，确定对应的注米时间、注水时间，其中，所述注米时间和所述注水时间用于进行大米和水的配比；

当检测到煮饭锅到达填充设备的第一行程开关处，则根据所述注米时间参数控制电动球阀、注米电磁阀进行定量大米填充；

当检测到所述煮饭锅离开填充设备的第一行程开关处且到达第二供水电磁阀，则根据所述注水时间参数，控制所述第二供水电磁阀进行定量供水。

进一步地，所述根据所述温度误差，控制传输装置运输煮饭锅至煮饭机模块的速度包括：

根据所述大米品种，确定对应的运行速度设定值；

通过模拟量运算，将所述运行速度设定值转化为速度模拟量信号；

根据所述温度误差和所述速度模拟量信号，控制所述传输装置的电机的运行转速。

进一步地，所述工业煮饭机控制方法还包括：

当检测到扒松设备的电源开关闭合，则控制扒松电机和皮带输送电机运转；

当检测到所述煮饭锅触碰到翻转行程开关，则控制扒松翻转电磁阀通电，并驱动旋转气缸运动；

当检测到所述煮饭锅在翻转过程中触碰到所述扒松设备的提升行程开关，控制所述扒松翻转电磁阀关闭，以实现所述煮饭锅的翻转倒饭、复位的功能；

当检测到所述煮饭锅输送至保温箱中，则控制清洗电机和清洗水泵的启停，以完成对所述煮饭锅的清洗。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过设置识别装置，实时判断待烹饪大米的品种参数，以此确定待烹饪大米的品种，进而针对不同的大米品种进行不同的烹饪加热，保证米饭烹饪的灵活性和智能性；通过设置温度传感器，实时监测锅底加热温度，便于后续根据锅底加热温度实现闭环控制，保证实时反馈米饭的加热过程；通过设置PLC模块，确定待烹饪大米对应的米饭烹饪温度参考曲线，进而接收锅底加热温度，并结合米饭烹饪温度参考曲线，针对性地根据锅底加热温度实现对煮饭机模块、天然气调节阀以及传输装置进行综合性的控制，以保证锅底加热温度符合预期，在避免其持续加热、浪费能源的同时，达到相应的烹饪效果，实现了能源的节约，除此之外，通过PID模糊控制算法实现闭环控制，加大了控制锅底加热温度的准确性和快速性，进一步保证了烹饪质量；通过设置煮饭机模块，在PLC模块的控制下，实现自动洗米、填充、烹饪、扒松、清洗功能，针对不同品种的大米实现智能化烹饪。综上，本发明通过识别大米品种并确定其对应的米饭烹饪温度参考曲线，针对性地对不同的大米进行不同的烹饪控制，更为灵活可靠，同时监测锅底加热温度，通过其与米饭烹饪温度参考曲线的对比，利用智能控制算法调节对煮饭机模块、天然气调节阀以及传输装置，实现对锅底加热温度的闭环控制，以此确保锅底加热温度始终符合预期，避免不同情况下锅底加热温度过大或过小而带来的能源浪费或烹饪效果不佳，实现工业煮饭机煮饭的效率性与便捷性。此外，本发明采用天然气自动调节阀代替手动广式球阀的系统结构，使天然气的调节更为稳定和高效，以此进行快速的调节锅底加热温度，确保了米饭的烹饪质量。

附图说明

图1为本发明提供的工业煮饭机控制系统的结构示意图；

图2为本发明提供的PLC模块的结构示意图；

图3为本发明提供的工业煮饭机控制方法的流程示意图一；

图4为本发明提供的确定期望温度的流程示意图；

图5为本发明提供的工业煮饭机控制方法的流程示意图二；

图6为本发明提供的工业煮饭机控制方法的流程示意图三；

图7为本发明提供的工业煮饭机控制方法的流程示意图四；

图8为本发明提供的工业煮饭机控制方法的流程示意图五。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明实施例提供了一种工业煮饭机控制系统，结合图1来看，图1为本发明提供的工业煮饭机控制系统的结构示意图，上述提供的工业煮饭机控制系统包括识别装置1、温度传感器2、PLC模块3、煮饭机模块4、天然气调节阀5、传输装置6，其中：

识别装置1，与PLC模块3电连接，用于获取待烹饪大米的品种参数，并将品种参数传输至PLC模块3；

温度传感器2，与PLC模块3电连接，用于测量煮饭机模块4的锅底加热温度，并将锅底加热温度传输至PLC模块3；

PLC模块3，分别与识别装置1、温度传感器2、煮饭机模块4、天然气调节阀5以及传输装置6电连接，用于根据品种参数，确定对应的大米品种，并确定大米品种对应的米饭烹饪温度参考曲线；还用于根据锅底加热温度和米饭烹饪温度参考曲线，控制传输装置6运输煮饭锅至煮饭机模块4的速度；还用于根据锅底加热温度和米饭烹饪温度参考曲线，利用PID模糊控制算法控制天然气调节阀5的开度，以对锅底加热温度进行闭环调节；

煮饭机模块4，包括多个煮饭设备，多个煮饭设备在PLC模块的控制下进行大米清洗、大米填充、米饭烹饪、米饭的扒松和煮饭锅的清洗。

在本发明实施例中，通过设置识别装置，实时判断待烹饪大米的品种参数，以此确定待烹饪大米的品种，进而针对不同的大米品种进行不同的烹饪加热，保证米饭烹饪的灵活性和智能性；通过设置温度传感器，实时监测锅底加热温度，便于后续根据锅底加热温度实现闭环控制，保证实时反馈米饭的加热过程；通过设置PLC模块，确定待烹饪大米对应的米饭烹饪温度参考曲线，进而接收锅底加热温度，并结合米饭烹饪温度参考曲线，针对性地根据锅底加热温度实现对煮饭机模块、天然气调节阀以及传输装置进行综合性的控制，以保证锅底加热温度符合预期，在避免其持续加热、浪费能源的同时，达到相应的烹饪效果，实现了能源的节约，除此之外，通过PID模糊控制算法实现闭环控制，加大了控制锅底加热温度的准确性和快速性，进一步保证了烹饪质量；通过设置煮饭机模块，在PLC模块的控制下，实现自动洗米、填充、烹饪、扒松、清洗功能，针对不同品种的大米实现智能化烹饪。

优选地，识别装置1用于获取待烹饪大米的品种参数，其中，品种参数包括但不限于硬度、外观、黏性、颗粒大小、颗粒重量，大米品种包括但不限于籼米、丝苗米、兰花香米、茉莉香米、粳米、粳米。不同品种大米其参考烹饪温度曲线不同，各阶段烹饪时间也不一样，因而，通过识别装置，先识别待烹饪大米的各种品种参数(硬度、外观、黏性、颗粒大小、颗粒重量)，将各种品种参数传输至PLC模块，PLC模块对品种参数做数据处理，确定对应的大米品种，其中，数据处理的方式可以是通过预先存储的大米品种模型，查询品种参数对应的大米品种即可。可以理解的是，识别装置也可以用于直接获取品种参数并确定大米品种，将大米品种的数据传输至PLC模块，以便进行进一步的控制。

需要说明的是，PLC模块3存储了不同的大米品种对应的米饭烹饪温度参考曲线的数据库，如下表1所示：

表1

优选地，PLC模块3还用于根据米饭烹饪温度参考曲线，确定第一温度；还用于根据锅底加热温度、米饭烹饪温度参考曲线，分别确定实际功率和期望功率；还用于根据实际功率和期望功率，确定第二温度；还用于根据第一温度和第二温度进行加权求和，确定期望温度。由此，本发明根据米饭烹饪温度参考曲线，确定当前时刻对应的优选期望温度，即第一温度；进而通过当前时刻的实际功率和期望功率之间的功率差，计算出对应于期望功率的期望温度，即第二温度；最后，将第一温度和第二温度加权求和，综合考虑实际烹饪过程中的与期望温度之间的温度差以及与期望功率之间的功率差，以此求得最后的期望温度，达到准确调节温度的目的，同时保证整个系统的功率节约。

以一个具体的数值例进行说明，当检测到锅底加热温度为240℃，但通过存储的数据库进行确定米饭烹饪温度参考曲线，在米饭烹饪温度参考曲线中进行查询对应于该时刻的最优期望温度，即第一温度为244℃；进一步，通过当前时刻的实际功率和期望功率之间的功率差，计算出对应于期望功率的期望温度，即第二温度为242℃；将第一温度244℃和第二温度242℃加权求平均，一般各赋予权重都为0.5，求得最终的期望温度243℃。由此，根据期望温度243℃，对实际的锅底加热温度进行闭环控制。可以理解的是，本发明实施例中最终的期望温度也可以直接确定为第一温度或第二温度。

需要说明的是，通过天然气调节阀5的开度，确定每秒释放的天热气体积，通过单位立方天然气燃烧释放的热量、每秒释放的天热气体积以及释放时长的乘积可计算出相应的第一释放热量，可以有效确定对应的实际功率；获取预设的期望功率(一般由人为根据节能需求设置)，根据期望功率和实际功率之间的功率差，确定实际功率对应的第一释放能量和期望功率对应的第二释放能量之间的热量差值；根据两者之间的热量差值乘以煮饭锅热量有效利用率，得到对应的实际差值热量，通过实际差值热量与热传导系数，确定实际差值热量对应的温度差值；根据实际温度和温度差值的和/差，确定相应的期望温度，即第二温度。

可以理解的是，第二温度也可以通过实际功率和期望功率之间的功率差值的变化幅度进行预测。第二温度的确定包括但不限于上述算法，只要能对应于实际功率和期望功率之间的形成的热量差值即可。

优选地，温度传感器2包括红外线测温变送器，以此采集煮饭锅的锅底加热温度，运用智能控制算法调节天然气的流量，进而控制锅中米饭的锅底加热温度。其中，优选型号为红外线测温变送器，其技术参数如下表2所示：

表2

优选地，天然气调节阀5的型号为V型球阀，具备高精度，防爆型等特点，采用天然气自动调节阀代替手动广式球阀的系统结构，使天然气的调节更为稳定和高效。

优选地，多个煮饭设备4包括洗米设备401、填充设备402、烹饪设备403以及扒松清洗设备404，其中，洗米设备401，用于在PLC模块3的控制下进行大米的清洗和输送；填充设备402，用于在PLC模块3的控制下进行大米和水的配比；烹饪设备403，用于在PLC模块3的控制下进行大米的烹饪；扒松清洗设备404，用于在PLC模块3的控制下进行大米的扒松、煮饭锅的清洗。由此，本发明在煮饭设备中设置洗米设备、填充设备、烹饪设备以及扒松清洗设备，以此在PLC模块的控制下实现智能化的煮饭过程控制，保证煮饭的高效性。

优选地，工业煮饭机控制系统还包括触摸屏7，触摸屏7与PLC模块3电连接，用于将用户的触摸指令信号传输至PLC模块3，并在PLC模块3的控制下进行显示人机交互界面。由此，本发明通过设置触摸屏，保证人机进行有效的交互，方便操作员的控制。

在本发明一个具体的实施例中，根据工业煮饭机的烹饪的工艺流程以及系统的功能需求，触摸屏优选为TPC1070Gi型触摸屏，该型号触摸屏采用了10.2英寸高亮度TFT液晶显示屏，利用MCGS组态软件完成人机界面的设计。TPC1070Gi触摸屏参数如下表3所示：

表3

名称	参数
		分辨率	1024×600
CPU主板	以Cortex4核CPU为核心，主频1GHz
		电源	DC24±20％V/6W
触摸屏	四线电阻式
		系统内存	256M
存储	4G
		接口	1×RS232、1×RS485、1×USB(主)、1×LAN
使用软件	MCGS组态软件
		使用环境	温度：0℃～50℃湿度：5％～90％

优选地，工业煮饭机控制系统还包括变频器8，变频器8与PLC模块3电连接，用于在PLC模块3的控制下进行变频调节，以调节煮饭机模块4烹饪的加热时间以及传输装置6传输煮饭锅的速度。由此，本发明通过设置变频器，以此在PLC模块的控制下实现对变频器的高效控制，调节输送装置，使煮饭锅在加热室中保持低匀速移动。

在本发明一个具体的实施例中，采用变频器调速，实现各阶段烹饪时间的调节，加热输送电机为三相异步电机，其功率为0.55kW，选择三相式MM440变频器，输入电压为380V，功率为0.12kW～3kW，调频为0Hz～650Hz，满足电机的调速需求。

优选地，结合图2来看，图2为本发明提供的PLC模块的结构示意图，PLC模块4包括数字量输入模块401、数字量输出模块402、模拟量输入模块403以及模拟量输出模块404，其中：

数字量输入模块401，分别与触摸屏7、洗米设备401的开关、填充设备402的开关、烹饪设备403的开关以及扒松清洗设备404的开关电连接；

数字量输出模块402，分别与洗米设备401的运行装置、填充设备402的运行装置、烹饪设备403的运行装置以及扒松清洗设备404的运行装置电连接；

模拟量输入模块403，分别与温度传感器2、天然气调节阀5电连接；

模拟量输出模块404，分别与天然气调节阀5、变频器8电连接。

由此，本发明通过在PLC模块中设置数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块以及模拟量输出模块，以便根据不同的数字输入信号和模拟输入信号，输出不同的数字输出信号和模拟输出信号，实现对不同模块的综合控制。

在本发明一个具体的实施例中，由工业煮饭机的组成、工作原理及控制系统方案可知，系统数字量输入、输出端口分别需要22个和25个，模拟量输入、输出端口分别需要8个和5个，以及需要两个RS485通信端口。根据系统需求，本发明实施例选择S7-226CN的PLC，该PLC具有24DI/16DO，共40个数字量I/O点，两个RS485通信端口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。此外，还需要扩展一个数字量模块和两个模拟量模块，选择EM223交直流输入输出模块，该模块有DI16/DO16，满足要求且留有余量。其数字量输入信号I/0分配表如表3-5所示。根据模拟量输入输出端口的需求，模拟量输入模块选择8AI的EM231，模拟量输出模块分别选择4AQ和2AQ的EM232，满足需求且留有余量，模拟量模块各端口分配如下表4所示，其中，AIW0至AIW16为模拟量输入模块，AQW0至AQW8为模拟量输出模块。

表4

地址	功能介绍	地址	功能介绍
				AIW0	大火阶段加热温度输入	AIW16	焖饭阶段自动调节阀开度输入
AIW2	文火阶段加热温度输入	AQW0	大火阶段天然气自动调节阀
				AIW4	沸腾阶段加热温度输入	AQW2	文火阶段天然气自动调节阀
AIW6	焖饭阶段加热温度输入	AQW4	沸腾阶段天然气自动调节阀
				AIW8	大火阶段自动调节阀开度输入	AQW6	焖饭阶段天然气自动调节阀
AIW12	文火阶段自动调节阀开度输入	AQW8	MM440变频器加热输送电机
				AIW14	沸腾阶段自动调节阀开度输入

其中，数字量输入模块各端口分配如下表5所示，数字量输出模块各端口分配如下表6所示：

表5

表6

地址	功能介绍	地址	功能介绍
				Q0.0	KM1洗米电机	Q1.5	YV1洗米供水电磁阀
Q0.1	KM2洗米水泵	Q1.6	YV2注米挡板电磁阀
				Q0.2	KM3加热输送电机变频器	Q1.7	YV3注水电磁阀
Q0.3	KM4焖饭输送电机	Q2.0	YV4无动力辊道挡锅电磁阀
				Q0.4	KM5扒松电机	Q2.1	YV5无动力辊道升降台电磁阀
Q0.5	KM6皮带输送电机	Q2.2	YV6揭盖升降电磁阀
				Q0.6	KM7空锅过渡电机	Q2.3	YV7揭盖手指电磁阀
Q0.7	KM8空锅输送电机	Q2.4	YV8扒松翻锅回转电磁阀
				Q1.0	KM9清洗输送电机	Q2.5	YV9空锅翻锅回转电磁阀
Q1.1	KM10揭盖平移电机正转	Q2.6	KM12清洗水泵
				Q1.2	KM11揭盖平移电机反转	Q2.7	YV10未揭盖报警
Q1.3	BV1米仓下米电动球阀	Q3.0	YV11加热输送电机报警
				Q1.4	BV2浸泡处电动球阀

优选地，洗米设备401包括洗米电机、洗米水泵、第一供水电磁阀以及米仓电动球阀；填充设备包括电动球阀、注米电磁阀以及第二供水电磁阀；扒松设备包括扒松翻转电磁阀、扒松电机、皮带、旋转气缸、清洗电机和清洗水泵。由此，本发明在煮饭机模块的各个设备，设置多个器件，自动化完成相应的洗米、填充、烹饪、扒松及清洗的过程。

在本发明一个具体的实施例中，洗米设备中的米仓电动球阀为电动球阀、第一供水电磁阀为水、气、液通用电磁阀、洗米水泵为管道离心泵，其具体的选型参数分别如下表7至表9所示，需要说明的是，填充设备的电动球阀与洗米设备中的米仓电动球阀的选型一致、填充设备的注米电磁阀、第二供水电磁阀与第一供水电磁阀的选型一致，其中：

表7

表8

表9

在本发明一个具体的实施例中，扒松清洗设备404采用手动控制和自动控制两种模式，利用24V电源实现控制，选用9个行程开关、一个接近开关、7个中间继电器以及6个电磁阀。扒松、清洗过程中需要实现锅的输送、频繁的翻转等动作，为了减少机械运动磨损，采用气泵做动力源，两位五通电磁阀控制气流通道完成气动装置的相关动作。选用两位五通电磁阀，其中，气缸的技术参数如下表10所示：

表10

实施例2

本发明实施例提供了一种工业煮饭机控制方法，结合图3来看，图3为本发明提供的工业煮饭机控制方法的流程示意图一，包括步骤S1至步骤S4，其中：

在步骤S1中，获取待烹饪大米的品种参数；

在步骤S2中，根据品种参数，确定对应的大米品种，并确定大米品种对应的米饭烹饪温度参考曲线；

在步骤S3中，实时监测锅底加热温度，确定各个时刻的锅底加热温度和对应的期望温度之间的温度误差，其中，期望温度根据米饭烹饪温度参考曲线而确定；

在步骤S4中，根据温度误差，控制传输装置运输煮饭锅至煮饭机模块的速度；

在步骤S5中，根据温度误差，利用PID模糊控制算法控制天然气调节阀的开度，以对锅底加热温度进行闭环调节。

在本发明实施例中，确定待烹饪大米对应的米饭烹饪温度参考曲线，进而接收锅底加热温度，并结合米饭烹饪温度参考曲线，针对性地根据锅底加热温度实现对煮饭机模块、天然气调节阀以及传输装置进行综合性的控制，以保证锅底加热温度符合预期，在避免其持续加热、浪费能源的同时，达到相应的烹饪效果，实现了能源的节约，除此之外，通过PID模糊控制算法实现闭环控制，加大了控制锅底加热温度的准确性和快速性，进一步保证了烹饪质量。综上，本发明针对性地获取不同大米的米饭烹饪温度参考曲线，通过实时监测锅底加热温度，利用米饭烹饪温度参考曲线对锅底加热温度实现闭环控制，保证米饭的烹饪质量；并根据锅底加热温度实现对天然气调节阀的控制，以保证锅底加热温度符合预期。

优选地，结合图4来看，图4为本发明提供的确定期望温度的流程示意图，包括步骤S301至步骤S304，其中：

在步骤S301中，根据米饭烹饪温度参考曲线，确定第一温度；

在步骤S302中，根据锅底加热温度、米饭烹饪温度参考曲线，分别确定实际功率和期望功率；

在步骤S303中，根据实际功率和期望功率，确定第二温度；

在步骤S304中，根据第一温度和第二温度进行加权求和，确定期望温度。

由此，本发明根据米饭烹饪温度参考曲线，确定当前时刻对应的优选期望温度，即第一温度；进而通过当前时刻的实际功率和期望功率之间的功率差，计算出对应于最优功率的期望温度，即第二温度；最后，将第一温度和第二温度加权求和，综合考虑实际烹饪过程中的与期望温度之间的温度差以及与期望功率之间的功率差，以此求得最后的期望温度，达到准确调节温度的目的，同时保证整个系统的功率节约。

需要说明的是，本发明实施例中，温度控制模型根据工业煮饭机加热时温度曲线变化采用一阶惯性时滞模型。系统模型为：

其中，温度控制系统近似传递函数：

优选地，结合图5来看，图5为本发明提供的工业煮饭机控制方法的流程示意图二，上述工业煮饭机控制方法还包括步骤S6至步骤S8，其中：

在步骤S6中，根据大米品种，确定对应的洗米参数；

在步骤S7中，当检测到洗米设备的开关信号，则控制洗米电机、洗米水泵以及第一供水电磁阀启动；

在步骤S8中，根据洗米参数，控制米仓电动球阀的开闭。

由此，通过设置洗米参数，实现自动洗米的功能，针对不同品种的大米实现智能化烹饪。

优选地，结合图6来看，图6为本发明提供的工业煮饭机控制方法的流程示意图三，上述工业煮饭机控制方法还包括步骤S9至步骤S11，其中：

在步骤S9中，根据大米品种，确定对应的注米时间、注水时间，其中，注米时间和注水时间用于进行大米和水的配比；

在步骤S10中，当检测到煮饭锅到达填充设备的第一行程开关处，则根据注米时间参数控制电动球阀、注米电磁阀进行定量大米填充；

在步骤S11中，当检测到煮饭锅离开填充设备的第一行程开关处且到达第二供水电磁阀，则根据注水时间参数，控制第二供水电磁阀进行定量供水。

由此，通过设置注米时间、注水时间，实现自动填充的功能，针对不同品种的大米实现智能化烹饪。

优选地，结合图7来看，图7为本发明提供的工业煮饭机控制方法的流程示意图四，上述工业煮饭机控制方法还包括步骤S12至步骤S14，其中：

在步骤S12中，根据大米品种，确定对应的运行速度设定值；

在步骤S13中，通过模拟量运算，将运行速度设定值转化为速度模拟量信号；

在步骤S14中，根据温度误差和速度模拟量信号，控制传输装置的电机的运行转速。

由此，通过设置运行速度设定值，实现自动运输、准确运输的功能，针对不同品种的大米实现智能化烹饪。

优选地，结合图8来看，图8为本发明提供的工业煮饭机控制方法的流程示意图五，上述工业煮饭机控制方法还包括步骤S15至步骤S18，其中：

在步骤S15中，当检测到扒松设备的电源开关闭合，则控制扒松电机和皮带输送电机运转；

在步骤S16中，当检测到煮饭锅触碰到翻转行程开关，则控制扒松翻转电磁阀通电，并驱动旋转气缸运动；

在步骤S17中，当检测到煮饭锅在翻转过程中触碰到扒松设备的提升行程开关，控制扒松翻转电磁阀关闭，以实现煮饭锅的翻转倒饭、复位的功能；

在步骤S18中，当检测到煮饭锅输送至保温箱中，则控制清洗电机和清洗水泵的启停，以完成对煮饭锅的清洗。

由此，通过设置扒松设备中的动作流程，实现扒松、清洗的功能，针对不同品种的大米实现智能化烹饪。

本发明公开了一种工业煮饭机控制系统及方法，通过设置识别装置，实时判断待烹饪大米的品种参数，以此确定待烹饪大米的品种，进而针对不同的大米品种进行不同的烹饪加热，保证米饭烹饪的灵活性和智能性；通过设置温度传感器，实时监测锅底加热温度，便于后续根据锅底加热温度实现闭环控制，保证实时反馈米饭的加热过程；通过设置PLC模块，确定待烹饪大米对应的米饭烹饪温度参考曲线，进而接收锅底加热温度，并结合米饭烹饪温度参考曲线，针对性地根据锅底加热温度实现对煮饭机模块、天然气调节阀以及传输装置进行综合性的控制，以保证锅底加热温度符合预期，在避免其持续加热、浪费能源的同时，达到相应的烹饪效果，实现了能源的节约，除此之外，通过PID模糊控制算法实现闭环控制，加大了控制锅底加热温度的准确性和快速性，进一步保证了烹饪质量；通过设置煮饭机模块，在PLC模块的控制下，实现自动洗米、填充、烹饪、扒松、清洗功能，针对不同品种的大米实现智能化烹饪。

本发明技术方案，通过识别大米品种并确定其对应的米饭烹饪温度参考曲线，针对性地对不同的大米进行不同的烹饪控制，更为灵活可靠，同时监测锅底加热温度，通过其与米饭烹饪温度参考曲线的对比，利用智能控制算法调节对煮饭机模块、天然气调节阀以及传输装置，实现对锅底加热温度的闭环控制，以此确保锅底加热温度始终符合预期，避免不同情况下锅底加热温度过大或过小而带来的能源浪费或烹饪效果不佳，实现工业煮饭机煮饭的效率性与便捷性。此外，本发明采用天然气自动调节阀代替手动广式球阀的系统结构，使天然气的调节更为稳定和高效，以此进行快速的锅底加热温度调节，确保了米饭的烹饪质量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工业煮饭机控制系统，其特征在于，包括识别装置、温度传感器、PLC模块、煮饭机模块、天然气调节阀、传输装置，其中：

所述识别装置，与所述PLC模块电连接，用于获取待烹饪大米的品种参数，并将所述品种参数传输至所述PLC模块；

所述温度传感器，与所述PLC模块电连接，用于测量所述煮饭机模块的锅底加热温度，并将所述锅底加热温度传输至所述PLC模块；

所述PLC模块，分别与所述识别装置、所述温度传感器、所述煮饭机模块、所述天然气调节阀以及所述传输装置电连接，用于根据所述品种参数，确定对应的大米品种，并确定所述大米品种对应的米饭烹饪温度参考曲线；还用于根据所述锅底加热温度和所述米饭烹饪温度参考曲线，控制传输装置运输煮饭锅至煮饭机模块的速度；还用于根据所述锅底加热温度和所述米饭烹饪温度参考曲线，利用PID模糊控制算法控制天然气调节阀的开度，以对所述锅底加热温度进行闭环调节；

所述煮饭机模块，包括多个煮饭设备，所述多个煮饭设备在所述PLC模块的控制下进行大米清洗、大米填充、米饭烹饪、米饭的扒松和煮饭锅的清洗。

2.根据权利要求1所述的工业煮饭机控制系统，其特征在于，所述PLC模块还用于根据所述米饭烹饪温度参考曲线，确定第一温度；还用于根据所述锅底加热温度、所述米饭烹饪温度参考曲线，分别确定实际功率和期望功率；还用于根据所述实际功率和所述期望功率，确定第二温度；还用于根据所述第一温度和所述第二温度进行加权求和，确定期望温度。

3.根据权利要求1所述的工业煮饭机控制系统，其特征在于，所述多个煮饭设备包括洗米设备、填充设备、烹饪设备以及扒松清洗设备，其中，所述洗米设备，用于在所述PLC模块的控制下进行大米的清洗和输送；所述填充设备，用于在所述PLC模块的控制下进行大米和水的配比；所述烹饪设备，用于在所述PLC模块的控制下进行米饭的烹饪；所述扒松清洗设备，用于在所述PLC模块的控制下进行米饭的扒松和煮饭锅的清洗。

4.根据权利要求3所述的工业煮饭机控制系统，其特征在于，所述工业煮饭机控制系统还包括触摸屏和变频器，所述触摸屏与所述PLC模块电连接，用于将用户的触摸指令信号传输至所述PLC模块，并在所述PLC模块的控制下进行显示人机交互界面；所述变频器与所述PLC模块电连接，用于在所述PLC模块的控制下进行变频调节，以调节所述煮饭机模块烹饪的加热时间以及所述传输装置传输所述煮饭锅的速度。

5.根据权利要求4所述的工业煮饭机控制系统，其特征在于，所述PLC模块包括数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块以及模拟量输出模块，其中：

所述数字量输入模块，分别与所述触摸屏、所述洗米设备的开关、所述填充设备的开关、所述烹饪设备的开关以及所述扒松清洗设备的开关电连接；

所述数字量输出模块，分别与所述洗米设备的运行装置、所述填充设备的运行装置、所述烹饪设备的运行装置以及所述扒松清洗设备运行装置电连接；

所述模拟量输入模块，分别与所述温度传感器、所述天然气调节阀电连接；

所述模拟量输出模块，分别与所述天然气调节阀、所述变频器电连接。

6.一种工业煮饭机控制方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的工业煮饭机控制系统，所述工业煮饭机控制方法包括：

获取待烹饪大米的品种参数；

根据所述品种参数，确定对应的大米品种，并确定所述大米品种对应的米饭烹饪温度参考曲线；

实时监测锅底加热温度，确定各个时刻的所述锅底加热温度和对应的期望温度之间的温度误差，其中，所述期望温度根据所述米饭烹饪温度参考曲线而确定；

根据所述温度误差，控制传输装置运输煮饭锅至煮饭机模块的速度；

根据所述温度误差，利用PID模糊控制算法控制天然气调节阀的开度，以对所述锅底加热温度进行闭环调节。

7.根据权利要求6所述的工业煮饭机控制方法，其特征在于，所述期望温度的确定包括：

根据所述米饭烹饪温度参考曲线，确定第一温度；

根据所述锅底加热温度、所述米饭烹饪温度参考曲线，分别确定实际功率和期望功率；

根据所述实际功率和所述期望功率，确定第二温度；

根据所述第一温度和所述第二温度进行加权求和，确定所述期望温度。

8.根据权利要求6所述的工业煮饭机控制方法，其特征在于，所述工业煮饭机控制方法还包括：

根据所述大米品种，确定对应的洗米参数；

当检测到洗米设备的开关信号，则控制洗米电机、洗米水泵以及第一供水电磁阀启动；

根据所述洗米参数，控制米仓电动球阀的开闭；

根据所述大米品种，确定对应的注米时间、注水时间，其中，所述注米时间和所述注水时间用于进行大米和水的配比；

当检测到煮饭锅到达填充设备的第一行程开关处，则根据所述注米时间参数控制电动球阀、注米电磁阀进行定量大米填充；

当检测到所述煮饭锅离开填充设备的第一行程开关处且到达第二供水电磁阀，则根据所述注水时间参数，控制所述第二供水电磁阀进行定量供水。

9.根据权利要求6所述的工业煮饭机控制方法，其特征在于，所述根据所述温度误差，控制传输装置运输煮饭锅至煮饭机模块的速度包括：

根据所述大米品种，确定对应的运行速度设定值；

通过模拟量运算，将所述运行速度设定值转化为速度模拟量信号；

根据所述温度误差和所述速度模拟量信号，控制所述传输装置的电机的运行转速。

10.根据权利要求6所述的工业煮饭机控制方法，其特征在于，所述工业煮饭机控制方法还包括：

当检测到扒松设备的电源开关闭合，则控制扒松电机和皮带输送电机运转；

当检测到所述煮饭锅触碰到翻转行程开关，则控制扒松翻转电磁阀通电，并驱动旋转气缸运动；

当检测到所述煮饭锅在翻转过程中触碰到所述扒松设备的提升行程开关，控制所述扒松翻转电磁阀关闭，以实现所述煮饭锅的翻转倒饭、复位的功能；

当检测到所述煮饭锅输送至保温箱中，则控制清洗电机和清洗水泵的启停，以完成对所述煮饭锅的清洗。

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