[發(fā)明專利]一種智能化茶葉生產(chǎn)線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710056657.3
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN107183227B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王玉亮;李云霞;劉賢喜;陳兆英;張開興;王洪波
• 申請（專利權(quán)）人: 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04;A23F3/06
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1.一種智能化茶葉生產(chǎn)線，其特征在于包括機械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)；

所述的機械系統(tǒng)包括殺青機、冷卻風(fēng)選機、揉捻裝置、循環(huán)殺二青機和循環(huán)炒干機；

所述的殺青機包括殺青機導(dǎo)料斗、殺青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒、殺青機固定外筒、殺青機燃?xì)饧訜釥t、殺青機驅(qū)動電機和殺青機機架；所述的殺青機固定外筒固定在機架上方；所述殺青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒可活動的嵌套在所述的殺青機外筒內(nèi)部，能相對于殺青機外筒轉(zhuǎn)動；所述殺青機驅(qū)動電機固定在所述的殺青機機架下方，殺青機驅(qū)動電機通過摩擦輪帶動所述的殺青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒轉(zhuǎn)動，由變頻器控制殺青機驅(qū)動電機調(diào)節(jié)殺青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒的轉(zhuǎn)速；所述的殺青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)料板；旋轉(zhuǎn)時導(dǎo)料板帶動茶葉鮮葉由進(jìn)料口向出料口移動；所述的殺青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒與所述的殺青機固定外筒之間設(shè)有殺青機輸熱口，殺青機輸熱口與現(xiàn)有燃?xì)鉄釥t的加熱出口連接，熱氣自殺青機輸熱口進(jìn)入殺青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒和殺青機固定外筒之間的空隙，給殺青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒加熱；所述的殺青機燃?xì)饧訜釥t可通過調(diào)節(jié)燃?xì)鉅t控制閥開度控制燃?xì)鉅t的加熱功率，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒的茶葉殺青溫度；殺青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒出料口位于冷卻輸送帶導(dǎo)料斗正上方，殺青茶葉自出料口落到冷卻輸送帶導(dǎo)料斗內(nèi)；

所述的冷卻風(fēng)選機包括冷卻風(fēng)扇、冷卻輸送帶和風(fēng)選裝置；所述的冷卻風(fēng)扇有多組，冷卻風(fēng)扇與所述的冷卻輸送帶平行布置且位于冷卻輸送帶上方；所述的冷卻輸送帶的末端是風(fēng)選裝置；

所述的風(fēng)選裝置包括風(fēng)選風(fēng)扇、廢料收集盤和風(fēng)選輸送機；所述的風(fēng)選輸送機末端連接分裝輸送機導(dǎo)料斗；

所述揉捻裝置包括分裝輸送機、四臺揉捻機和揉捻裝置出料輸送帶；所述的分裝輸送機包括四條輸送帶,從上至下分三層平行設(shè)置,第一、二層各設(shè)有一條輸送帶；第三層輸送帶下方左右兩側(cè)分別對稱設(shè)有兩條輸送帶；所述的兩條輸送帶兩端各設(shè)有一個出料口，共四個出料口；第一層輸送帶上的茶葉落到第二層輸送帶上，由第二層輸送帶兩端分別落至左右兩側(cè)的第三層的兩條輸送帶上；所述的四臺揉捻機，相互間獨立工作，分別對應(yīng)安裝在所述四個出料口的下方；所述的揉捻機包括加壓蓋、揉捻筒、揉捻盤、卸料盤、加壓蓋操作臂、揉捻操作臂、加壓蓋操作臂驅(qū)動電機和揉捻操作臂驅(qū)動電機；所述的加壓蓋加料時位于所述的揉捻筒的上方，工作時位于所述的揉捻筒內(nèi)，且位于所述的揉捻盤上方；所述的揉捻筒懸于所述的揉捻盤上方；所述揉捻盤表面沿其圓周方向設(shè)有數(shù)根弧形楞狀揉捻條，揉捻盤中央可活動的連接有卸料盤；所述的揉捻機操作臂一和揉捻機操作臂二環(huán)在揉捻筒上；揉捻操作臂驅(qū)動電機帶動揉捻機操作臂一和揉捻機操作臂二將揉捻筒移至冷卻輸送帶出料口下方；加壓蓋操作臂驅(qū)動電機帶動加壓蓋上升、螺旋外轉(zhuǎn)；主控單元通過控制變頻器，調(diào)節(jié)分裝輸送帶驅(qū)動電機控制分裝輸送帶的輸送方向，為四臺揉捻機投放茶葉；所述的揉捻筒中的位置傳感器采集筒內(nèi)茶葉的位置信息并傳送至主控單元的PLC處理器，并控制茶葉投放量，達(dá)到單個揉捻機揉捻茶葉設(shè)定量時結(jié)束進(jìn)料；進(jìn)料完成后，所述的加壓蓋操作臂驅(qū)動電機帶動所述的加壓蓋螺旋內(nèi)轉(zhuǎn)、下壓；所述的加壓蓋上的壓力傳感器采集揉捻力度信息并傳送至PLC處理器；所述的揉捻機操作臂一和揉捻機操作臂二在揉捻操作臂驅(qū)動電機的帶動下，旋轉(zhuǎn)揉捻筒在揉捻盤上進(jìn)行揉捻；所述的揉捻裝置出料輸送帶位于所述的四臺揉捻機卸料盤下部，且與循環(huán)殺二青機的進(jìn)料輸送帶的進(jìn)料斗相連；揉捻結(jié)束后卸料盤向下打開，將茶葉投入揉捻裝置出料輸送帶；

所述循環(huán)殺二青機包括殺二青機導(dǎo)料斗、殺二青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒、殺二青機固定外筒、殺二青機燃?xì)饧訜釥t、殺二青機驅(qū)動電機、殺二青機機架、殺二青機循環(huán)輸送帶和殺二青機出料斗；所述的殺二青機固定外筒固定在殺二青機機架上方；所述殺二青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒可活動的嵌套在殺二青機外筒內(nèi)部，能相對于殺二青機外筒轉(zhuǎn)動；所述的殺二青機驅(qū)動電機固定在所述的殺二青機機架下方，殺二青機驅(qū)動電機通過摩擦輪帶動所述的殺二青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒轉(zhuǎn)動，由變頻器控制殺二青機驅(qū)動電機以調(diào)節(jié)殺二青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒的轉(zhuǎn)速；所述的殺二青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)料板，殺二青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)時導(dǎo)料板帶動茶葉由進(jìn)料口向出料口移動；所述的殺二青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒與殺二青機固定外筒之間設(shè)有殺二青機輸熱口，殺二青機輸熱口與現(xiàn)有燃?xì)鉄釥t的加熱出口連接；通過調(diào)節(jié)殺二青機燃?xì)饧訜釥t的燃?xì)忾y開度控制燃?xì)鉄釥t的加熱功率，調(diào)節(jié)殺二青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒的茶葉殺二青溫度；殺二青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒出料口位于殺二青機出料斗正上方，殺二青后的茶葉自出料口落到殺二青機出料斗中；殺二青機導(dǎo)料斗和殺二青機出料斗之間通過殺二青機循環(huán)輸送帶連接，便于循環(huán)殺二青；

所述的循環(huán)炒干機包括炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒、炒干機固定外筒、炒干機風(fēng)扇、炒干機機架、炒干機燃?xì)饧訜釥t、炒干機驅(qū)動電機和炒干機筒體傾斜驅(qū)動電機；所述炒干機固定外筒固定在炒干機機架上方，炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒左側(cè)封閉且右側(cè)為進(jìn)出料口；所述炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒可活動的嵌套在炒干機外筒內(nèi)部，且可以相對于炒干機外筒轉(zhuǎn)動；所述的炒干機驅(qū)動電機和炒干機筒體傾斜驅(qū)動電機固定在所述的炒干機機架下方，炒干機驅(qū)動電機通過摩擦輪帶動所述的炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒轉(zhuǎn)動，由變頻器控制炒干機筒體傾斜驅(qū)動電機調(diào)節(jié)炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒的轉(zhuǎn)速；所述炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒為網(wǎng)狀，利于熱氣透入，所述炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒的內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)料板，工作時炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒水平放置，導(dǎo)料板帶動茶葉在內(nèi)筒中滾動炒干；進(jìn)料時炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒右側(cè)開口向上豎直放置，茶葉從頂部開口進(jìn)入內(nèi)筒，出料時炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒右側(cè)開口向下豎直放置，茶葉從底部開口流出；所述的炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒與炒干機固定外筒之間設(shè)有輸熱口，輸熱口與現(xiàn)有炒干機燃?xì)鉄釥t的加熱出口連接；通過調(diào)節(jié)炒干機燃?xì)鉄釥t控制閥開度控制炒干機燃?xì)鉄釥t的加熱功率，以調(diào)節(jié)炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒的茶葉炒干溫度；炒干機固定外筒左端設(shè)有炒干機風(fēng)扇，炒干機風(fēng)扇用于茶葉均勻受熱；

所述電氣控制系統(tǒng)包括主控單元、傳感器單元、供電單元、控制器單元和終端控制單元；上述單元集成安裝在電氣控制柜中；

所述的主控單元包括PLC處理器、模擬量輸入模塊、數(shù)據(jù)處理和服務(wù)模塊；所述的數(shù)據(jù)處理與服務(wù)單元包括數(shù)據(jù)處理操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫；所述數(shù)據(jù)庫中存儲有標(biāo)準(zhǔn)化實施數(shù)據(jù)、用戶自定義實施數(shù)據(jù)和智能化茶葉生產(chǎn)線現(xiàn)場實施記錄數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)化實施數(shù)據(jù)是根據(jù)茶鮮葉產(chǎn)地、生長期等實際因素設(shè)置的殺青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒轉(zhuǎn)速、殺青機的殺青溫度、冷卻輸送帶轉(zhuǎn)速、揉捻壓力、揉捻時長、殺二青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒轉(zhuǎn)速、殺二青機的殺二青溫度、循環(huán)殺二青時長、炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒轉(zhuǎn)速、炒干機的炒干溫度和炒干時長參數(shù)；數(shù)據(jù)庫中的用戶自定義實施數(shù)據(jù)是用戶根據(jù)智能化茶葉生產(chǎn)線的生產(chǎn)加工實際情況自行設(shè)定或調(diào)整后的一系列加工參數(shù)；數(shù)據(jù)庫中的智能化茶葉生產(chǎn)線現(xiàn)場實施記錄數(shù)據(jù)是茶葉實際加工過程中的智能化茶葉生產(chǎn)線各環(huán)節(jié)的實際工作參數(shù)；

所述的傳感器單元包括殺青機溫度傳感器、殺二青機溫度傳感器、炒干機溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器和位置傳感器；所述的殺青機溫度傳感器位于殺青機固定外筒與殺青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒之間的頂部，用于測量殺青機的殺青溫度；所述的殺二青機溫度傳感器位于殺二青機固定外筒與殺二青機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒之間的頂部，用于測量殺二青機的殺二青溫度；所述的炒干機溫度傳感器位于炒干機固定外筒與炒干機旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒之間的頂部，用于測量炒干機的炒干溫度；所述的濕度傳感器置于加工現(xiàn)場，用于測量加工現(xiàn)場的室內(nèi)濕度；所述的壓力傳感器位于揉捻機加壓蓋上，用于測量揉捻機的揉捻力度；所述的位置傳感器位于揉捻筒筒壁上，用于測量揉捻機的揉捻筒中的茶葉量；所述的殺青機溫度傳感器、殺二青機溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位置傳感器的輸出端分別與主控單元的模擬量輸入模塊連接；

所述的控制器單元包括變頻器組、燃?xì)鉅t控制閥組、輸送帶電機組、旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒電機組、揉捻操作臂電機組和風(fēng)扇電機組；所述的變頻器組置于電氣控制柜中，分別連接相應(yīng)的輸送帶電機組、旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒電機組、揉捻操作臂電機組、風(fēng)扇電機組；所述的燃?xì)鉅t控制閥安裝于燃?xì)饧訜釥t組的燃?xì)膺M(jìn)氣管道上，用于控制燃?xì)饧訜釥t組的輸出功率；

所述的終端控制單元包括觸摸屏、移動式工業(yè)級安卓平板和具有Win7操作系統(tǒng)的工控機；所述的觸摸屏通過網(wǎng)線連接PLC處理器，用于智能化茶葉生產(chǎn)線中各個環(huán)節(jié)的啟停控制及運行工作參數(shù)的顯示、調(diào)整；所述的移動式工業(yè)級安卓平板通過無線網(wǎng)絡(luò)與具有Win7操作系統(tǒng)的工控機連接，用于實時監(jiān)測和調(diào)整智能化茶葉生產(chǎn)線的工作參數(shù)；所述的具有Win7操作系統(tǒng)的工控機通過網(wǎng)線與PLC處理器連接，用于智能化茶葉生產(chǎn)線的工作參數(shù)的實時監(jiān)測、調(diào)整和記錄。

2.如權(quán)利要求1所述的一種智能化茶葉生產(chǎn)線的控制方法，其特征在于步驟如下：

1)通過網(wǎng)絡(luò)通訊方式在數(shù)據(jù)庫中下載相關(guān)的茶葉生產(chǎn)加工的標(biāo)準(zhǔn)化實施文件至具有Win7操作系統(tǒng)的工控機，并存儲在具有Win7操作系統(tǒng)的工控機的本地數(shù)據(jù)庫中；

2)智能化茶葉生產(chǎn)線工作前，具有Win7操作系統(tǒng)的工控機將本地數(shù)據(jù)庫中的加工參數(shù)下載至PLC處理器，在觸摸屏上實時顯示PLC處理器獲取的數(shù)據(jù)信息及各個環(huán)節(jié)的初始工作狀態(tài)，通過觸摸屏上控制界面對各個環(huán)節(jié)的啟停及運行狀態(tài)進(jìn)行控制，對其工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；

3)智能化茶葉生產(chǎn)線工作時，PLC處理器實時接收傳感器單元獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，控制當(dāng)前生產(chǎn)加工過程中殺青、冷卻風(fēng)選、揉捻、殺二青、炒干各個環(huán)節(jié)的工作參數(shù)，同時上傳至具有Win7操作系統(tǒng)的工控機，具有Win7操作系統(tǒng)的工控機將實時數(shù)據(jù)存至本地服務(wù)器，并上傳至主控單元；

4)用戶依據(jù)茶鮮葉的加工總量、茶鮮葉的品質(zhì)、燃?xì)饧訜釥t的溫度、室內(nèi)的濕度以及茶葉加工先例和經(jīng)驗，設(shè)置與之相適應(yīng)的加工參數(shù)，然后向控制器單元中發(fā)出控制命令，實現(xiàn)茶葉各個生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)機械設(shè)備的協(xié)調(diào)匹配，生產(chǎn)出符合用戶要求的高質(zhì)量茶葉。