基于lc在普洱茶發(fā)酵車間的應用與

計算機科學技術論文：基于PLC在普洱茶發(fā)酵車間的應用分析與研究摘要多數中小普洱茶廠在傳統(tǒng)自然發(fā)酵過程中存在靠經驗判斷、衛(wèi)生程度差、品質不穩(wěn)定及勞動強度大等問題,用現代科學的分析檢測方法探尋普洱茶發(fā)酵的規(guī)律,為普洱茶發(fā)酵過程的標準化、規(guī)范化、自動化提供示范。普洱茶發(fā)酵自動化設備由PLC主控設備、傳感器(溫濕度傳感器)、變送器、計算機處理系統(tǒng)(人機界面顯示)、智能化加溫和加濕設備等構成,其特征在于將PLC控制及檢測技術與普洱茶渥堆發(fā)酵工藝相結合,通過控制柜中的PLC連接普洱茶發(fā)酵現場的傳感器,利用傳感器檢測發(fā)酵箱中普洱茶的溫度濕度,通過信號線反饋到PLC控制系統(tǒng)上,對箱體內普洱茶發(fā)酵變化過程實時監(jiān)控,采集數據傳輸給PLC主控設備和計算機處理系統(tǒng),由計算機進行處理,實現普洱茶發(fā)酵的數字化控制;調整溫度濕度達到普洱茶最佳發(fā)酵環(huán)境。關鍵詞普洱茶;PLC;發(fā)酵;應用分析;研究目前,普洱茶發(fā)酵生產基本上采用傳統(tǒng)的渥堆方式,依靠環(huán)境微生物自然感染進行,受季節(jié)和環(huán)境條件的影響很大,參與發(fā)酵的微生物種類不明、雜菌多、發(fā)酵過程不穩(wěn)定,難以控制與規(guī)范,導致產品質量不穩(wěn)定,難以實現規(guī)范化生產[1]。普洱茶加工過程中環(huán)境因素(溫度、濕度、空氣、pH值等)的自動控制及檢測對品質形成的影響是基礎性科學問題,為安全、優(yōu)質普洱茶生產提供重要理論依據。該研究的目的是突破普洱茶發(fā)酵的一些傳統(tǒng)方法的瓶頸,利用自動檢測及自動控制系統(tǒng),對發(fā)酵車間影響普洱茶品質形成的車間內環(huán)境、渥堆內溫濕度、環(huán)境空氣流通交換等參數實時自動監(jiān)測、采集分析和數據處理,結合化學分析和品質鑒定,尋求他們相互間的變化規(guī)律,建立數學模型,不斷調整及優(yōu)化普洱茶發(fā)酵過程中的相關參數,為普洱茶發(fā)酵過程中有益微生物的生長創(chuàng)造適宜的外部和內部環(huán)境條件。實現普洱茶發(fā)酵過程的定向可控,縮短普洱茶發(fā)酵周期,為實現云南普洱茶清潔化、規(guī)?；白詣踊a提供技術支撐。研究結果將提升普洱茶產業(yè)效益,為行業(yè)規(guī)范化生產提供理論依據,從而實現以科技創(chuàng)新為動力的普洱茶產業(yè),對確保普洱茶產業(yè)健康持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。1控制檢測設備技術路線1.1檢測控制整體布局系統(tǒng)終端與監(jiān)控中心利用現有的PLC控制和現場總線技術,掛接按控制要求安放的各種傳感器,并控制執(zhí)行設備。其余部分安裝于發(fā)酵車間,整個裝置構成一組PLC分布式I/O結構,PLC主站與模塊型I/O從站之間的通信通過現場總線完成。系統(tǒng)主站接收主站控制面板命令和2號從站傳感器數據,對這些數據進行分析、判斷、運算,點亮主站指示燈并向1號從站發(fā)出控制指令。采用西門子S7-300可編程控制器的中央處理單元,配以2塊數字量輸入模塊和1塊數字量輸出模塊,共同組成系統(tǒng)主站。2塊數字量輸入模塊用以接收從控制面板發(fā)送來的各種手動信號,數字量輸出模塊用來給控制面板上的指示燈和各種顯示屏提供直流24V電壓。系統(tǒng)主站與主站控制面板安裝于主控制臺,主控制臺置于監(jiān)控室內[2-5]。其構建路線如圖1所示。1.2電器控制系統(tǒng)的建模電阻R、電感L和電容器C是電路中的3個基本組件,常見的基本電路有無源網絡電路和有源網絡電路,其數學模型的建立主要是依據電路的基本定律。圖2為RLC無源網絡電路。設輸入端電壓ui(t)為系統(tǒng)的輸入量,電容器C兩端電壓uo(t)為系統(tǒng)的輸出量,L為電路中所有電感元件的等效電感,R為電路中的等效電阻,C為電路中的等效電容。根據基爾霍夫定律可寫出微分方程設定模擬信號輸入(A/D)部分4個信道的工作模式,每各信道各有4種模式,可獨立設定。出廠設定值為H0000。CR#2-CR#5:內容值用來設定進行拉氏變換,可得出傳遞函數:1.3PLCI/O模塊驅動程序的設計普通工業(yè)計算機的外圍設備不包括I/O模塊,它其實是屬于PLC的一部分,如果要使普通工業(yè)計算機與這些模塊進行通訊,就必須設計軟件來模擬這些模塊與PLC的CPU模塊進行通訊。由此設計驅動程序(圖4),其中(1)是輸入模塊驅動程序框圖,(2)是輸出模塊驅動程序框圖,(3)是輸入模塊驅動程序框圖,(4)是輸出模塊驅動程序框圖[6-7]。2模擬量轉換2.1模擬模塊的設置模擬輸入/輸出混合模塊包括可接受外部4點輸入(電壓或電流),將其轉化為12位數字信號。將輸出部分接收的主機2組12位數字信號轉換為兩路模擬輸出(電壓或電流),有49個16位控制寄存器CR(ControlledRegister),可以通過主機PLC通訊讀寫模塊內的數據,輸入/輸出(電壓或電流)及其量程均可通過控制寄存器設置,只有設置正確模擬模塊才能正常工作,CR#1:b0-bl1內容值用來信道CHI~CH4訊號的平均次數設定,可設定范圍K1~K4096。CR#12~CR#15:內容值為信道OHI~CH4輸入信號現在值顯示~CR#16、CR#17、CR#28、CR#29保留。2.2調整A/D、D/A轉換特性曲線由于工業(yè)現場傳感器種類繁多,信號傳輸方式和量程也有多種標準,作為DVP-06×A為通用模擬量模塊,在使用前必須對控制寄存器進行編程,也就是調整特性曲線[8]。模式0:增益=5V(1000LSB)、偏置=0V(0LSB)。模式1:增益=6V(1200LSB)、偏置=2V(400LSB)。增益是當數字輸出值為1000時的電壓輸入值。設定范圍:-4~+20V(-800~+4000LSB)。偏置是當數字輸出值為0時的電壓輸入值。設定范圍-5~+5V(-1000~+1000LSB)。增益~偏置的范圍需在+1~+15V(+200~+3000LSB)。模式2:增益=20mA(1000LSB)、偏置=4mA(200LSB)。模式3:增益=20mA(1000LSB)、偏置=0mA(0LSB)。對于該系統(tǒng)采用變送器為4~20mA,所以編程為模式2,增益=20mA(1000LSB)、偏置=4mA(200LSB)[9]。具體輸入調整特性曲線見圖5。調系統(tǒng)輸出控制信號,所以輸出曲線也要調整,輸出編程為模式0:增益=5V(2000LSS)、偏置=0V(0LSB)。模式1:增益=6V(2400LSS)、偏置=2V(800LSS)。增益是當數字輸入值為K2000時的電壓輸出值,設定范圍-4~+20V。偏置是當數字輸入值為K0時的電壓輸出值。模式2:增益=12mA(2400LSB)、偏置=4mA(800LSS)。模式3:增益=10mA(2000LSB)、偏置=0mA(0LSB)。該系統(tǒng)控制空調控制系統(tǒng)需要0~10V,所以編程為模式0。具體調整特性曲線見圖6[10]。3實時測量和數據處理伶按規(guī)煌定要嬌求,但將硬瀉件設這備前幣后順沿序連信接好掏之前認先分找段檢咽查并驅調試拜它們滔能正爭常工演作。白例如劣傳感隆器的吼熱端刻應放異在測皮試把點上播放大暗器調蔑零,金A/疊D轉走換器蜜口地醬址內肥容能核寫入葵和讀療出,昨輸入段采集妙數據榨的程竿序,達輸入跡5駐V以牙下的宏直流他信號蠟(先賢去除帶傳感醉器和悼放大構器)燭給A炭/D析并連恰續(xù)變簽化檢聯(lián)查A頃/D攔轉換壤器、舒主機哲和微粉打系獄統(tǒng)能眠否正框常工脾作。煉然后魚再查反傳感解器信樂號被溜放大辭的情濁況。消建立尼系統(tǒng)斜工作殼的數盯學模質型,獵其原裂因是速傳感淺器產螺品性兆能的罷分散鋒性,礙隨著覺時間陰的推亡移和底使用王條件丹的不叨同,貞其性弓能也青會有自變化猛,再產加上清整個構系統(tǒng)淋連接脊以后浩,當察把來轟自傳慘感器抹的信祖號視枕為輸飾入,褲打印般結果減作為海輸出透時,慈也會穗有試伸驗誤起差。廚根據桿進行慨的測恢量經渾過B顯AS三IC禁統(tǒng)計仆處理提程序荷(圖喜7)捉的處學理,拐達到孔極顯哨著的巧水平逐,數扔學模珍型:筋T=被A+湖B×食D+錯C×護D2伍(2夠)治式中葉,T句表示罩溫濕頭度,洲A、爐B和份C都優(yōu)表示縣常系竟數都頂有特坦定數鎖值,廁D表折示打巾印輸薪出數穿字量旋[1鋒1]拾。資4鼓結語染把該梨控制搭設備勿應運簽到普織洱茶吳發(fā)酵輕過程兇,利偉用傳縣感器良監(jiān)測未車間衡環(huán)境據溫度告、車癢間環(huán)魯境濕方度、爐茶葉大溫度銀和茶火葉含姓水率堆,通沃過P傻LC飽將檢奶測到卡的數摟據反禿饋到棄工用毯計算襲機上摩,把戚普洱蜜茶放輩在不飄同的每溫度徒、濕卵度、刷pH灣值的旋環(huán)境臺中發(fā)脾酵,瞧最終滔得出邁最佳勻的發(fā)裝酵數屬據,帳利用束這套描控制耐設備翼對發(fā)預酵過念程實俘現自們動監(jiān)拐測、莫自動且控制比檢測決、數喘據采娛集、遷整理愚、比跨較分罩析及聽改進私,對增所生廊產的痰普洱陪茶進僻行科猶學鑒醬定,買確保府最佳賢品質枝標準玩的普燥洱茶泉。絞參考括文獻戀[1鄭]周標紅杰回,李羞家華匹,甘值月明么,等繁.普漸洱茶假渥堆庫過程拴化學進成分摩變化滿與品摸質形俱成的繪關系和[J沾].憶茶苑善,2旗00殊4(確1)示:6畝-8起.家[2壘]王哲毅斌戚,郭策海林奏.P頂LC竄在供酸水控洗制系昏統(tǒng)中絮的應罰用[惠J]溉.科還技情束報開幣發(fā)與叢經濟殘,2談00誤3(哈8)窩:1繪52慶-1喪53窄.嶺[3譽]詹畫素華敞,王嘩君儒顆.P績LC喊在熱冠泵自道動控色制系悼統(tǒng)中脈的應理用[米J]衡.集恢美大話學學宗報:夕自然巴科學受版,巨20漸01詳(3姐):雖23括3-劣23少7.善[4爸]張魯元義宅,趙存慶生吹.一奔種改忌進的俗PI幼D控征制方雁法[閃J]謎.太他原理集工大銹學學駱報,濤19抵91高(3舅):鍬97余-1楚00勞[5浩]徐爆春風看,王燃庭有賠.基命于P川IC趙單片東機的史谷物豪容重輛測量母系統(tǒng)活設計浴[J灘].濁機電牲產品漸開發(fā)孫與創(chuàng)叉新,共20爐07頌(5趣):壘11掉7-態(tài)11拜8.死[6德]陳謀梅,遲楊琳松琳,乏李鑫窯,等即.直觸流調鋼速系子統(tǒng)的符模糊勒/P刻ID糊速度拿控制餓器設套計[由J]脆.電據氣傳宅動自獻動化下,2糊00邀8(曲2)引:3宮1-赴33陵.退[7燈]梁批學賢熄.抗妨生素們發(fā)酵義過程莊計算滲機控宗制技忠術新拼發(fā)展夜[J清].寒中國召醫(yī)藥蠶技術預與市彈場,映20鞋02際(6閣):殖29顯-3沿1.恐[8險]吳弊小花掘,曹努薇,譽陳吉歲芳.烤提高灘A/帆D轉廣換速競度的香方法桑[J茂].甘機電良產品遷開發(fā)療與創(chuàng)鳳新,塑20員04袍(3唐):處68阻-7時0.駁[9逼]馬災春華挪.基姿于P俗LC房的溫