CN113519646A - 一种茶叶自动加工系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及茶叶加工技术领域，公开了一种茶叶自动加工系统及方法，包括鲜叶储青单元、杀青单元、冷却单元、理条单元、称重单元、揉捻单元、解块单元、烘干单元、提香单元、风选单元和包装单元，各单元通过传送带和振动输送方式顺序连接，还包括主控制器、触摸屏、变频器和DCS集散控制系统，主控制器与DCS集散控制系统通过485通讯网络连接，主控制器分别与触摸屏、传感器、变频器和电机连接，变频器设在电机上。本发明通过DCS集散控制系统和PLC控制系统，结合茶叶的工艺要求、特点和制茶机械的性能，开发出全自动的茶叶加工生产线，提高了茶叶的生产质量及生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及茶叶加工技术领域，尤其涉及了一种茶叶自动加工系统及方法。
背景技术
随着茶叶需求量的逐渐增加，从而给制茶工艺、制茶机械也提出了更高标准，要求储青、杀青、冷却、理条、称重、揉捻、解块、烘干、提香、风选和包装等各个环节都能进行连续自动化作业。现有的茶叶加工生产线自动化水平低，所使用的控制系统不能满足茶叶生产质量和生产效率的要求。
如申请号CN202110264067.6公开了一种茶叶连续化加工生产线，包括依次连接的杀青理条机、保温传送装置、压制成型装置和定型烘干装置；所述压制成型装置包括压制成型机架，转动安装在压制成型机架上的一组沿同一方向转动的下压辊，与下压辊配合对茶叶进行压制的上压辊组，还设置有控制上压辊组与下压辊压制间隙的压力调节结构；所述定型烘干装置包括下回转输送带，上回转输送带，所述下回转输送带的下方设置有保温箱体，在保温箱体的两端还设置有鼓风机。上述专利通过杀青理条机、保温传送装置、压制成型装置和定型烘干装置的配合连接，完成茶叶的杀青、压制和烘干，但是上述茶叶生产过程自动控制程度不高，各阶段茶叶生产质量和生产效率不高。
发明内容
本发明针对现有技术中茶叶生产质量和效率低的缺点，提供了一种茶叶自动加工系统及方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种茶叶自动加工系统，包括鲜叶储青单元、杀青单元、冷却单元、理条单元、称重单元、揉捻单元、解块单元、烘干单元、提香单元、风选单元和包装单元，各单元通过传送带和振动输送方式顺序连接，还包括主控制器、触摸屏、变频器和DCS集散控制系统，主控制器与DCS集散控制系统通过485通讯网络连接；
鲜叶储青单元、杀青单元、冷却单元、理条单元、称重单元、揉捻单元、解块单元、烘干单元、提香单元、风选单元和包装单元内均设有传感器和电机，主控制器分别与触摸屏、传感器、变频器和电机连接，变频器设在电机上，传感器感应各个单元的工作信号，并将信号输入主控制器，主控制器控制电机的运转并输出信号给变频器改变电机的工作速率。控制系统结合茶叶的工艺要求，将电气控制设计成DCS控制模式，上位机采用工控机，下位机通过PLC作为控制器，用485通讯网络连接，使茶叶在加工过程中不落地连续化生产。
作为优选，鲜叶储青单元内设有报警指示灯、工况指示灯、送风电机、布料电机、出料传送电机和光电检测系统，通过主控制器控制，数字设定鲜叶储存高度，自动定时通风降温加湿，对进出料过程进行光电检测，使鲜叶存放均匀，自动跟踪杀青单元的速度出料，控制产品质量，经过杀青单元、冷却单元、理条单元、称重单元后进入揉捻单元。
作为优选，揉捻单元包括机架，机架顶部设有投料称量机和移动行车，机架中部设有机组，机组包括至少3个进料斗和至少3个揉捻机，机架底部设有出料装置，投料称量机和移动行车在进料斗的上方，进料斗在揉捻机的上方，出料装置设在揉捻机的下方。
作为优选，投料称量机设在移动行车上，进料斗上连接有进料气缸，进料气缸设在机架上，机架上还设有2个导轨，进料斗通过进料气缸推动在导轨上移动，投料称量机、移动行车、揉捻机和进料气缸通过主控制器控制，揉捻机定点停车后，再将进料斗通过进料气缸移动到设定位置，茶叶可以准确进入揉捻机。投料称量机具有自动投料、自动称量的优点。
作为优选，揉捻机包括揉桶、压盖、立柱、减速电机和揉捻盘，立柱上设有立柱座，立柱内设有丝杆，减速电机连接有锥齿轮,锥齿轮与丝杆连接，锥齿轮上设有锥齿轮座，立柱上设有加压臂，丝杆上设有螺母，螺母与加压臂连接，加压臂上设有压力杆，压力杆与压盖连接，压力杆上套设有弹簧，压盖通过压力杆在揉桶内上下移动，揉桶底部与揉捻盘连接。减速电机通过锥齿轮带动丝杆传动使螺母上下运动，加压臂、压力杆和压盖随螺母一起上下运动，套在压力杆外的弹簧对压盖在上下运动时起调整作用。
作为优选，揉捻盘底部开设有出茶门，出茶门连接有出茶气缸，出料装置内设有振动机，振动机设在出茶门下方，减速电机、出茶气缸和振动机通过主控制器控制自动揉捻、自动卸料和自动送料至下道工序。
作为优选，主控制器采用PLC控制器，触摸屏的型号采用MT6100iH。
一种茶叶加工方法，包括一种茶叶自动加工系统，还包括以下步骤：
将主控制器与DCS集散控制系统通过485通讯网络连接；
将生产线通过传送带和振动输送方式顺序连接；
将主控制器分别与触摸屏、传感器、变频器和电机连接；
启动电源，在触摸屏上进行操作，各个单元开始工作，将鲜叶送入鲜叶储青单元，茶叶进入自动加工流程。
作为优选，生产线包括鲜叶储青单元、杀青单元、冷却单元、理条单元、称重单元、揉捻单元、解块单元、烘干单元、提香单元、风选单元和包装单元，各单元通过传送带和振动输送方式顺序连接。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：将电气控制设计成DCS控制模式，上位机采用工控机，下位机用PLC作为控制器，将鲜叶储青机、杀青机、冷却机、理条机、称重机、揉捻机、解块机、烘干机、提香机、风选机和包装机连接起来，组成全自动的茶叶加工生产线，通过PLC控制系统与DCS集散控制系统将各个设备的软硬件连接到一起，使茶叶在加工过程中不落地连续化生产。本发明通过DCS集散控制系统和PLC控制系统，结合茶叶的工艺要求、特点和制茶机械的性能，开发出全自动的茶叶加工生产线，提高了茶叶的生产质量及生产效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的工作原理示意图。
图3是鲜叶储青单元的结构示意图。
图4是机架的结构示意图。
图5是机架的侧视图。
图6是图5中A的局部放大图。
图7是揉桶和立柱的结构示意图。
图8是图7中B的局部放大图。
以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，1—鲜叶储青单元、2—杀青单元、3—冷却单元、4—理条单元、5—称重单元、6—揉捻单元、7—解块单元、8—烘干单元、9—提香单元、10—风选单元、11—包装单元、12—主控制器、13—触摸屏、14—变频器、15—DCS集散控制系统、17—传感器、18—电机、19—报警指示灯、20—工况指示灯、21—送风电机、22—布料电机、23—出料传送电机、24—光电检测系统、25—机架、26—投料称量机、27—移动行车、28—进料斗、29—揉捻机、30—出料装置、31—进料气缸、32—导轨、33—揉桶、34—压盖、35—立柱、36—减速电机、37—揉捻盘、38—压力杆、39—出茶门、40—出茶气缸、41—立柱座、42—丝杆、43—振动机、44—锥齿轮、45—锥齿轮座、46—加压臂、47—螺母、48—弹簧。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种茶叶自动加工系统，如图1-8所示，包括鲜叶储青单元1、杀青单元2、冷却单元3、理条单元4、称重单元5、揉捻单元6、解块单元7、烘干单元8、提香单元9、风选单元10和包装单元11，各单元通过传送带和振动输送方式顺序连接，还包括主控制器12、触摸屏13、变频器14和DCS集散控制系统15，主控制器12与DCS集散控制系统15通过485通讯网络连接；
鲜叶储青单元1、杀青单元2、冷却单元3、理条单元4、称重单元5、揉捻单元6、解块单元7、烘干单元8、提香单元9、风选单元10和包装单元11内均设有传感器17和电机18，主控制器12分别与触摸屏13、传感器17、变频器14和电机18连接，变频器14设在电机18上，传感器17感应各个单元的工作信号，并将信号输入主控制器12，主控制器12控制电机18的运转并输出信号给变频器14改变电机18的工作速率。控制系统结合茶叶的工艺要求，将电气控制设计成DCS控制模式，上位机采用工控机，下位机通过PLC作为控制器，用485通讯网络连接，使茶叶在加工过程中不落地连续化生产。
鲜叶储青单元1内设有报警指示灯19、工况指示灯20、送风电机21、布料电机22、出料传送电机23和光电检测系统24，通过主控制器12控制，数字设定鲜叶储存高度，自动定时通风降温加湿，对进出料过程进行光电检测，使鲜叶存放均匀，自动跟踪杀青单元2的速度出料，控制产品质量，经过杀青单元2、冷却单元3、理条单元4、称重单元5后进入揉捻单元6。
揉捻单元6包括机架25，机架25顶部设有投料称量机26和移动行车27，机架25中部设有机组，机组包括10个进料斗28和10个揉捻机29，机架25底部设有出料装置30，投料称量机26和移动行车27在进料斗28的上方，进料斗28在揉捻机29的上方，出料装置30设在揉捻机28的下方。
投料称量机26设在移动行车27上，进料斗28上连接有进料气缸31，进料气缸31设在机架25上，机架25上还设有2个导轨32，进料斗28通过进料气缸31推动在导轨32上移动，投料称量机26、移动行车27、揉捻机29和进料气缸31通过主控制器12控制，揉捻机29定点停车后，再将进料斗28通过进料气缸31移动到设定位置，茶叶可以准确进入揉捻机29。投料称量机26具有自动投料、自动称量的优点。
揉捻机29包括揉桶33、压盖34、立柱35、减速电机36和揉捻盘37，立柱35上设有立柱座41，立柱35内设有丝杆42，减速电机36连接有锥齿轮44,锥齿轮44与丝杆42连接，锥齿轮44上设有锥齿轮座45，立柱35上设有加压臂46，丝杆42上设有螺母47，螺母47与加压臂46连接，加压臂46上设有压力杆38，压力杆38与压盖34连接，压力杆38上套设有弹簧48，压盖34通过压力杆38在揉桶33内上下移动，揉桶33底部与揉捻盘37连接。减速电机36通过锥齿轮44带动丝杆42传动使螺母47上下运动，加压臂46、压力杆38和压盖34随螺母47一起上下运动，套在压力杆38外的弹簧48对压盖34在上下运动时起调整作用。
揉捻盘37底部开设有出茶门39，出茶门39连接有出茶气缸40，出料装置30内设有振动机43，振动机43设在出茶门39下方，减速电机36、出茶气缸40和振动机43通过主控制器12控制自动揉捻、自动卸料和自动送料至下道工序。
主控制器12采用PLC控制器，触摸屏13的型号采用MT6100iH。
工作原理：将电气控制设计成DCS控制模式，上位机采用工控机，下位机用PLC作为控制器，将鲜叶储青机、杀青机、冷却机、理条机、称重机、揉捻机、解块机、烘干机、提香机、风选机和包装机连接起来，组成全自动的茶叶加工生产线，通过PLC控制系统与DCS集散控制系统将各个设备的软硬件连接到一起，使茶叶在加工过程中不落地连续化生产。本发明通过DCS集散控制系统和PLC控制系统，结合茶叶的工艺要求、特点和制茶机械的性能，开发出全自动的茶叶加工生产线，提高了茶叶的生产质量及生产效率。
实施例2
一种茶叶自动加工系统，如图1-2所示，包括鲜叶储青单元1、杀青单元2、冷却单元3、理条单元4、称重单元5、揉捻单元6、解块单元7、烘干单元8、提香单元9、风选单元10和包装单元11，各单元通过传送带和振动输送方式顺序连接，还包括主控制器12、触摸屏13、变频器14和DCS集散控制系统15，主控制器12与DCS集散控制系统15通过485通讯网络连接；
鲜叶储青单元1、杀青单元2、冷却单元3、理条单元4、称重单元5、揉捻单元6、解块单元7、烘干单元8、提香单元9、风选单元10和包装单元11内均设有传感器17和电机18，主控制器12分别与触摸屏13、传感器17、变频器14和电机18连接，变频器14设在电机18上，传感器17感应各个单元的工作信号，并将信号输入主控制器12，主控制器12控制电机18的运转并输出信号给变频器14改变电机18的工作速率。控制系统结合茶叶的工艺要求，将电气控制设计成DCS控制模式，上位机采用工控机，下位机通过PLC作为控制器，用485通讯网络连接，使茶叶在加工过程中不落地连续化生产。
实施例3
一种茶叶自动加工系统，如图1-3所示，包括鲜叶储青单元1、杀青单元2、冷却单元3、理条单元4、称重单元5、揉捻单元6、解块单元7、烘干单元8、提香单元9、风选单元10和包装单元11，各单元通过传送带和振动输送方式顺序连接，还包括主控制器12、触摸屏13、变频器14和DCS集散控制系统15，主控制器12与DCS集散控制系统15通过485通讯网络连接；
鲜叶储青单元1、杀青单元2、冷却单元3、理条单元4、称重单元5、揉捻单元6、解块单元7、烘干单元8、提香单元9、风选单元10和包装单元11内均设有传感器17和电机18，主控制器12分别与触摸屏13、传感器17、变频器14和电机18连接，变频器14设在电机18上，传感器17感应各个单元的工作信号，并将信号输入主控制器12，主控制器12控制电机18的运转并输出信号给变频器14改变电机18的工作速率。控制系统结合茶叶的工艺要求，将电气控制设计成DCS控制模式，上位机采用工控机，下位机通过PLC作为控制器，用485通讯网络连接，使茶叶在加工过程中不落地连续化生产。
鲜叶储青单元1内设有报警指示灯19、工况指示灯20、送风电机21、布料电机22、出料传送电机23和光电检测系统24，通过主控制器12控制，数字设定鲜叶储存高度，自动定时通风降温加湿，对进出料过程进行光电检测，使鲜叶存放均匀，自动跟踪杀青单元2的速度出料，控制产品质量，经过杀青单元2、冷却单元3、理条单元4、称重单元5后进入揉捻单元6。
Claims (9)
1.一种茶叶自动加工系统，包括鲜叶储青单元（1）、杀青单元（2）、冷却单元（3）、理条单元（4）、称重单元（5）、揉捻单元（6）、解块单元（7）、烘干单元（8）、提香单元（9）、风选单元（10）和包装单元（11），各单元通过传送带和振动输送方式顺序连接，其特征在于：还包括主控制器（12）、触摸屏（13）、变频器（14）和DCS集散控制系统（15），主控制器（12）与DCS集散控制系统（15）通过485通讯网络连接；
鲜叶储青单元（1）、杀青单元（2）、冷却单元（3）、理条单元（4）、称重单元（5）、揉捻单元（6）、解块单元（7）、烘干单元（8）、提香单元（9）、风选单元（10）和包装单元（11）内均设有传感器（17）和电机（18），主控制器（12）分别与触摸屏（13）、传感器（17）、变频器（14）和电机（18）连接，变频器（14）设在电机（18）上，传感器（17）感应各个单元的工作信号，并将信号输入主控制器（12），主控制器（12）控制电机（18）的运转并输出信号给变频器（14）改变电机（18）的工作速率。
2.根据权利要求1所述的一种茶叶自动加工系统，其特征在于：鲜叶储青单元（1）内设有报警指示灯（19）、工况指示灯（20）、送风电机（21）、布料电机（22）、出料传送电机（23）和光电检测系统（24），通过主控制器（12）控制，数字设定鲜叶储存高度，自动定时通风降温加湿，对进出料过程进行光电检测，使鲜叶存放均匀，自动跟踪杀青单元（2）的速度出料，控制产品质量，经过杀青单元（2）、冷却单元（3）、理条单元（4）、称重单元（5）后进入揉捻单元（6）。
3.根据权利要求2所述的一种茶叶自动加工系统，其特征在于：揉捻单元（6）包括机架（25），机架（25）顶部设有投料称量机（26）和移动行车（27），机架（25）中部设有机组，机组包括至少3个进料斗（28）和至少3个揉捻机（29），机架（25）底部设有出料装置（30），投料称量机（26）和移动行车（27）在进料斗（28）的上方，进料斗（28）在揉捻机（29）的上方，出料装置（30）设在揉捻机（28）的下方。
4.根据权利要求3所述的一种茶叶自动加工系统，其特征在于：投料称量机（26）设在移动行车（27）上，进料斗（28）上连接有进料气缸（31），进料气缸（31）设在机架（25）上，机架（25）上还设有2个导轨（32），进料斗（28）通过进料气缸（31）推动在导轨（32）上移动，投料称量机（26）、移动行车（27）、揉捻机（29）和进料气缸（31）通过主控制器（12）控制，揉捻机（29）定点停车后，再将进料斗（28）通过进料气缸（31）移动到设定位置，茶叶可以准确进入揉捻机（29）。
5.根据权利要求4所述的一种茶叶自动加工系统，其特征在于：揉捻机（29）包括揉桶（33）、压盖（34）、立柱（35）、减速电机（36）和揉捻盘（37），立柱（35）上设有立柱座（41），立柱（35）内设有丝杆（42），减速电机（36）连接有锥齿轮（44）,锥齿轮（44）与丝杆（42）连接，锥齿轮（44）上设有锥齿轮座（45），立柱（35）上设有加压臂（46），丝杆（42）上设有螺母（47），螺母（47）与加压臂（46）连接，加压臂（46）上设有压力杆（38），压力杆（38）与压盖（34）连接，压力杆（38）上套设有弹簧（48），压盖（34）通过压力杆（38）在揉桶（33）内上下移动，揉桶（33）底部与揉捻盘（37）连接。
6.根据权利要求5所述的一种茶叶自动加工系统，其特征在于：揉捻盘（37）底部开设有出茶门（39），出茶门（39）连接有出茶气缸（40），出料装置（30）内设有振动机（43），振动机（43）设在出茶门（39）下方，减速电机（36）、出茶气缸（40）和振动机（43）通过主控制器（12）控制自动揉捻、自动卸料和自动送料至下道工序。
7.根据权利要求1所述的一种茶叶自动加工系统，其特征在于：主控制器（12）采用PLC控制器，触摸屏（13）的型号采用MT6100iH。
8.一种茶叶加工方法，其特征在于：包括权利要求1-7任一所述的一种茶叶自动加工系统，还包括以下步骤：
将主控制器（12）与DCS集散控制系统（15）通过485通讯网络连接；
将生产线通过传送带和振动输送方式顺序连接；
将主控制器（12）分别与触摸屏（13）、传感器（17）、变频器（14）和电机（18）连接；
启动电源，在触摸屏（13）上进行操作，各个单元开始工作，将鲜叶送入鲜叶储青单元（1），茶叶进入自动加工流程。
9.根据权利要求8所述的一种茶叶加工方法，其特征在于：生产线包括鲜叶储青单元（1）、杀青单元（2）、冷却单元（3）、理条单元（4）、称重单元（5）、揉捻单元（6）、解块单元（7）、烘干单元（8）、提香单元（9）、风选单元（10）和包装单元（11），各单元通过传送带和振动输送方式顺序连接。
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2021
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