一種茶鮮葉分級機工作參數控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種茶鮮葉分級機工作參數控制系統(tǒng)及方法，屬于農業(yè)機械裝備領域。本發(fā)明系統(tǒng)包括控制單元、滾筒傾角檢測和調節(jié)單元、滾筒轉速檢測和調節(jié)單元、進料率檢測和調節(jié)單元。可以實現分級機工作參數的實時檢測和顯示，并根據待分級茶鮮葉的種類、采摘時期、采摘方式等茶鮮葉物料特性自動優(yōu)化分級機工作參數。本發(fā)明中能夠實現對滾筒傾角、滾筒轉速、茶鮮葉進料率的調節(jié)，從而提高茶鮮葉分級率和適應性，可應用于茶鮮葉分級。
【專利說明】
一種茶鮮葉分級機工作參數控制系統(tǒng)及方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于農業(yè)機械裝備領域，具體涉及茶鮮葉分級工作參數控制。
【背景技術】
[0002]茶鮮葉分級機是提高茶葉加工效益的重要裝備之一，將茶鮮葉分后再分別加工可以提尚茶葉成品的品質。
[0003]分級機工作參數包括滾筒傾角、滾筒轉速和茶鮮葉進料率。不同茶鮮葉的分級最優(yōu)工作參數組合不同，因此當茶鮮葉不同時需要對分級機工作參數進行調節(jié)。
[0004]現有一種滾筒式茶鮮葉分級機，篩網傾斜角為6.7°，滾筒轉速13r/min，其鮮葉分級產量低、分級率低。另一種鮮葉分級機，分級時轉速17r/min，傾斜角為9.5°，特別大的茶鮮葉從滾筒出料端分出來，但是第一級和第二級滾筒下方的茶鮮葉中尺寸相差很大，沒有達到分級的目的。以上茶鮮葉分級機的分級工作參數不能自動調節(jié)，人工調整時的調整時間較長，工作效率低、精度很難保證。很難滿足不同茶鮮葉的分級需求，適用性不強。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種茶鮮葉工作參數控制系統(tǒng)及方法，以實現對不同茶鮮葉分級機的滾筒傾角、滾筒轉速、進料率的自動優(yōu)化并調節(jié)，從而提高茶鮮葉的分級率、提高茶鮮葉分級機的適應性。
[0006]為了解決以上技術問題，本發(fā)明采用的具體技術方案如下:
一種茶鮮葉分級機工作參數控制系統(tǒng)，包括控制單元(I)、滾筒傾角檢測和調節(jié)單元
(2)、滾筒轉速檢測和調節(jié)單元(3)、進料率檢測和調節(jié)單元(4);
其特征在于:所述控制單元(I)包括觸摸屏(1-1)和PLC( 1-2);
所述滾筒傾角檢測和調節(jié)單元(2)包括拉線傳感器A(2-l)、拉線傳感器B(2-2)、數據采集模塊(2-3)、接觸器A(2-4)、接觸器B(2-5)和傾角電動機(2-6)，拉線傳感器A(2-l)、拉線傳感器B(2-2)分別安裝在分級機的進料端和出料端；
所述滾筒轉速檢測和調節(jié)單元(3)包括霍爾傳感器A(3-l)、變頻器A(3-2)、接觸器C(3-3)和滾筒電動機(3-4)，霍爾傳感器A(3-l)安裝在滾筒出料端的機架上，直接測量滾筒轉速；所述進料率檢測和調節(jié)單元(4)包括霍爾傳感器B(4-l)、變頻器B(4-2)、接觸器D(4-3)和進料電動機(4-4)，霍爾傳感器B(4-1)安裝進料機架上，直接測量進料電動機(4-4)的轉速；拉線傳感器A(2-l)、拉線傳感器B(2-2)與數據采集模塊(2-3)相連，數據采集模塊(2-3)通過RS-485通訊接口與PLC( 1-2)的通訊拓展模塊相連，霍爾傳感器A( 3-1)和霍爾傳感器B(4-l)與PLC(l-2)輸入端子相連，PLC(l-2)的輸出端子與變頻器A(3-2)、變頻器B(4-2)的輸出控制端子以及接觸器A (2-4),接觸器B (2-5),接觸器C (3-3)和接觸器D (4-3)的控制電路相連，接觸器A( 2-4)、接觸器B(2-5)的輸出端與傾角電動機(2-6)相連，接觸器C(3-3)和接觸器D( 4-3)的輸出端分別與變頻器A( 3-2)和變頻器B (4-2)相連，變頻器A( 3_2)和變頻器B (4-2)的輸出端分別與滾筒電動機(3-4)和進料電動機(4-4)相連； 所述觸摸屏(I)用于處理數據、顯示工作參數、優(yōu)化工作參數，并控制PLC(l-2)的輸出；所述PLC(l-2)與觸摸屏(1)、數據采集模塊(2-3)進行通訊，并采集霍爾傳感器A(3-l)、霍爾傳感器B(4-1)的輸出信號，最后控制接觸器A(2-4),接觸器B(2-5)、接觸器C(3-3)、接觸器D (4-3),變頻器A (3-2)和變頻器B (4-2)的輸出狀態(tài)。
[0007]所述滾筒電動機(3-4)和進料電動機(4-4)均為變頻調速電動機。
[0008]所述霍爾傳感器A(3_l)和霍爾傳感器B(4_l)均配合多個磁鐵使用，以提高檢測精度。
[0009]所述分級機最優(yōu)工作參數組合如下手采春茶鮮葉分級率最高參數組合為:滾筒傾角6°、進料率2 kg/min、滾筒轉速8 r/
min；
機采夏茶鮮葉分級率最高參數組合為:滾筒傾角6°、進料率1.5 kg/min、滾筒轉速16r/min0
[0010]一種茶鮮葉分級機工作參數控制系統(tǒng)方法，其特征在于包括以下步驟:
第一步，拉線傳感器A(2-l)、拉線傳感器B(2-2)采集的數據由數據采集模塊(2-3)采集，傳到控制單元(I)中，經過處理后得到滾筒傾角值，再與設置的滾筒傾角進行比較，由PLC (1-2)控制接觸器A (2-4)和接觸器B (2-5)的工作狀態(tài)，控制傾角電動機(2-6)正反轉，從而完成滾筒傾角的調整；
第二步，霍爾傳感器A( 3-1)檢測滾筒轉速并將輸出信號傳輸到控制單元(I)中，經過處理得到滾筒轉速，再與設置的滾筒轉速進行比較，由PLC(l-2)控制接觸器C(3-3)、變頻器A(3-2)的工作狀態(tài)，改變滾筒電動機(3-4)的轉速，從而完成滾筒轉速的調整；
第三步，霍爾傳感器B(4-l)檢測進料電動機(4-4)的轉速并傳到控制單元(I)中，經過處理得到茶鮮葉進料率，再與設置的進料率進行比較，由PLC(l-2)控制變頻器B(4-2)、接觸器D(4-3)的工作狀態(tài)，改變進料電動機(4-4)的進料轉速，從而完成進料率的調整；
所述工作參數包括滾筒傾角、滾筒轉速、進料率。
[0011 ]本發(fā)明的工作原理:本發(fā)明在茶鮮葉分級過程中，茶鮮葉在滾筒內的分級時間和接觸篩網的概率都與分級時的滾筒傾角、滾筒轉速進料率有關，而且不同種茶鮮葉分級的最優(yōu)參數組合不同。通過控制系統(tǒng)，可以優(yōu)化分級機工作參數，提高茶鮮葉的分級速率和分級機分級適應性。
[0012]本發(fā)明具有有益效果:本發(fā)明通過采用檢測設備對分級機進料端與出料端高度、滾筒電動機和進料電動機轉速進行實時檢測，數據經過處理后轉換為滾筒傾角、滾筒轉速和茶鮮葉進料率，并實時顯不;
本發(fā)明可從觸摸屏中獲取人工輸入的茶鮮葉種類、采茶期、采摘方式等信息，自動選擇最優(yōu)的分級機工作參數組合，并自動調節(jié)分級機工作參數，提高了茶鮮葉的分級率和分級機對不同茶鮮葉的適應性；
本發(fā)明通過采用觸摸屏和PLC為控制單元，并利用其內部可編程功能，減少了大量的按鈕和觸點個數，且編程更改方便，適用性好；
本發(fā)明傾角通過分級機進料端與出料端高度差換算得到，其安裝精度要求比傾角傳感器安裝要求更低，便于提高檢測精度；
本發(fā)明電動機的轉速用霍爾傳感器在固定周期內的脈沖數換算得到，其檢測元件成本比專用的速度編碼器成本更低，安裝更方便。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的組成
圖2是本發(fā)明中傳感器的安狀位置示意圖
圖中:I控制單元，2滾筒傾角檢測和調節(jié)單元，3滾筒轉速檢測和調節(jié)單元，4進料率檢測和調節(jié)單元，1-1觸摸屏，1-2PLC，2-1拉線傳感器A，2_2拉線傳感器B，2_3數據采集模塊，2-4接觸器A 2-5接觸器B 2-6傾角電動機3_1霍爾傳感器A 3_2變頻器A 3_3接觸器C 3-4滾筒電動機4-1霍爾傳感器B 4-2變頻器B 4_3接觸器D 4_4進料電動機。
【具體實施方式】
[0014]下面以茶鮮葉分級為例，結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細說明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明的結構包括控制單元1、滾筒傾角檢測和調節(jié)單元2、滾筒轉速檢測和調節(jié)單元3、進料率檢測和調節(jié)單元4 ；
本發(fā)明傾角調節(jié)過程中，拉線傳感器A2-1、拉線傳感器B2-2分別檢測分級機機架離地面的高度，其輸出模擬信號通過數據采集模塊2-3進行采集轉換為數字信號，再通過RS-485接口傳輸到PLC1-2，觸摸屏1-1通過串口通訊從PLC1-2中采集數據并通過內部宏程序進行處理計算轉換為角度，最后在觸摸屏1-1上顯示，與此同時，內部宏程序根據觸摸屏1-1上人工輸入的茶鮮葉信息自動選擇最優(yōu)的滾筒傾角，再與檢測的滾筒傾角進行比較，發(fā)出控制命令，控制接觸器A2-4和接觸器B2-5的輸出狀態(tài)，改變傾角電機2-6的動作，從而優(yōu)化分級滾筒機傾角；
本發(fā)明滾筒轉速調節(jié)過程中PLC1-2通過脈沖檢測指令對霍爾傳感器A3-1的信號密度進行檢測，并將其傳入觸摸屏1-1，通過內部宏程序處理后以角度形式顯示，與此同時，內部宏程序根據觸摸屏1-1上人工輸入的茶鮮葉信息自動選擇最優(yōu)的滾筒轉速，再與檢測的滾筒轉速進行比較，發(fā)出控制命令，指定變頻器A3-2、接觸器C3-3的輸出狀態(tài)，改變滾筒電動機3-4轉速，從而優(yōu)化分級機滾筒轉速；
本發(fā)明進料率調節(jié)過程中PLC1-2通過脈沖檢測指令對霍爾傳感器B4-1的信號密度進行檢測，并將其傳入觸摸屏1-1，通過內部宏程序處理后以進料率形式顯示，與此同時，內部宏程序根據觸摸屏1-1上人工輸入的茶鮮葉信息自動選擇最優(yōu)的進料率，再與檢測的進料率進行比較，發(fā)出控制命令，指定變頻器B4-2、接觸器D4-3的輸出狀態(tài)，改變進料率，從而優(yōu)化分級機進料率。
[0016]實施例一
手采春茶鮮葉的分級:在分級前根據茶鮮葉的尺寸給分級機配置合適的篩網。在觸摸屏上輸入茶鮮葉的種類:春茶、采摘期:4月、采摘方式:手采等茶鮮葉物料特性信息，控制系統(tǒng)將自動選擇最優(yōu)的工作參數組合，其滾筒傾角為6°、滾筒轉速為8 ^11^11、進料率為2.0kg/min;控制系統(tǒng)首先調節(jié)滾筒傾角，其次調節(jié)滾筒轉速，最后調節(jié)進料率。此種情況下的分級度為89%。
[0017]實施例二機采夏茶鮮葉的分級:在分級前根據茶鮮葉的尺寸給分級機配置合適的篩網。在觸摸屏上輸入茶鮮葉的種類:夏茶、采摘期:7月、采摘方式:機采等茶鮮葉物料特性信息，控制系統(tǒng)將自動選擇最優(yōu)的工作參數組合，其滾筒傾角為6°、滾筒轉速為16 r/min、進料率為1.5kg/min，控制系統(tǒng)首先調節(jié)滾筒傾角，其次調節(jié)滾筒轉速，最后調節(jié)進料率。此種情況下的分級率為75%。
[0018]本發(fā)明的能根據不同的茶鮮葉提供不同的分級參數組合保證了較高的分級率，提高了分級機的適應性。
[0019]需要注意的是，盡管說明書中以茶鮮葉為例對本發(fā)明的分級機控制系統(tǒng)進行了說明，但該分級機控制系統(tǒng)的用途并不局限于說明書中所述的情況，在實際使用中，也可以將上述分級機控制系統(tǒng)用于其它的場合。
【主權項】
1.一種茶鮮葉分級機工作參數控制系統(tǒng)，包括控制單元(I)、滾筒傾角檢測和調節(jié)單元(2)、滾筒轉速檢測和調節(jié)單元(3)、進料率檢測和調節(jié)單元(4);其特征在于: 所述控制單元(I)包括觸摸屏(1-1)和PLC( 1-2); 所述滾筒傾角檢測和調節(jié)單元(2)包括拉線傳感器A(2-l)、拉線傳感器B(2-2)、數據采集模塊(2-3)、接觸器A(2-4)、接觸器B(2-5)和傾角電動機(2-6)，拉線傳感器A(2-l)、拉線傳感器B(2-2)分別安裝在分級機的進料端和出料端； 所述滾筒轉速檢測和調節(jié)單元(3)包括霍爾傳感器A(3-l)、變頻器A(3-2)、接觸器C(3-3)和滾筒電動機(3-4)，霍爾傳感器A(3-l)安裝在滾筒出料端的機架上，直接測量滾筒轉速；所述進料率檢測和調節(jié)單元(4)包括霍爾傳感器B(4-l)、變頻器B(4-2)、接觸器D(4-3)和進料電動機(4-4)，霍爾傳感器B(4-1)安裝進料機架上，直接測量進料電動機(4-4)的轉速；拉線傳感器A(2-l)、拉線傳感器B(2-2)與數據采集模塊(2-3)相連，數據采集模塊(2-3)通過RS-485通訊接口與PLC( 1-2)的通訊拓展模塊相連，霍爾傳感器A( 3-1)和霍爾傳感器B(4-l)與PLC(l-2)輸入端子相連，PLC(l-2)的輸出端子與變頻器A(3-2)、變頻器B(4-2)的輸出控制端子以及接觸器A (2-4),接觸器B (2-5),接觸器C (3-3)和接觸器D (4-3)的控制電路相連，接觸器A( 2-4)、接觸器B(2-5)的輸出端與傾角電動機(2-6)相連，接觸器C(3-3)和接觸器D( 4-3)的輸出端分別與變頻器A( 3-2)和變頻器B (4-2)相連，變頻器A( 3_2)和變頻器B (4-2)的輸出端分別與滾筒電動機(3-4)和進料電動機(4-4)相連； 所述觸摸屏(I)用于處理數據、顯示工作參數、優(yōu)化工作參數，并控制PLC(l-2)的輸出； 所述PLC(l-2)與觸摸屏(1)、數據采集模塊(2-3)進行通訊，并采集霍爾傳感器A(3-l)、霍爾傳感器B(4-1)的輸出信號，最后控制接觸器A(2-4),接觸器B(2-5)、接觸器C(3-3)、接觸器D (4-3),變頻器A (3-2)和變頻器B (4-2)的輸出狀態(tài)。2.根據權利要求1所述的一種茶鮮葉分級機工作參數控制系統(tǒng)，其特征在于:所述滾筒電動機(3-4)和進料電動機(4-4)均為變頻調速電動機。3.根據權利要求1所述的一種茶鮮葉分級機工作參控制系統(tǒng)，其特征在于:所述霍爾傳感器A(3-l)和霍爾傳感器B(4-l)均配合多個磁鐵使用，以提高檢測精度。4.根據權利要求1所述的一種茶鮮葉分級機工作參數控制系統(tǒng)，其特征在于:所述分級機最優(yōu)工作參數組合如下 手采春茶鮮葉分級率最高參數組合為:滾筒傾角6°、進料率2 kg/min、滾筒轉速8 r/min； 機采夏茶鮮葉分級率最高參數組合為:滾筒傾角6°、進料率1.5 kg/min、滾筒轉速16r/min05.根據權利要求1所述的一種茶鮮葉分級機工作參數控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括以下步驟: 第一步，拉線傳感器A(2-l)、拉線傳感器B(2-2)采集的數據由數據采集模塊(2-3)采集，傳到控制單元(I)中，經過處理后得到滾筒傾角值，再與設置的滾筒傾角進行比較，由PLC (1-2)控制接觸器A (2-4)和接觸器B (2-5)的工作狀態(tài)，控制傾角電動機(2-6)正反轉，從而完成滾筒傾角的調整； 第二步，霍爾傳感器A(3-l)檢測滾筒轉速并將輸出信號傳輸到控制單元(I)中，經過處理得到滾筒轉速，再與設置的滾筒轉速進行比較，由PLC(l-2)控制接觸器C(3-3)、變頻器A(3-2)的工作狀態(tài)，改變滾筒電動機(3-4)的轉速，從而完成滾筒轉速的調整； 第三步，霍爾傳感器B(4-l)檢測進料電動機(4-4)的轉速并傳到控制單元(I)中，經過處理得到茶鮮葉進料率，再與設置的進料率進行比較，由PLC(l-2)控制變頻器B(4-2)、接觸器D(4-3)的工作狀態(tài)，改變進料電動機(4-4)的進料轉速，從而完成進料率的調整； 所述工作參數包括滾筒傾角、滾筒轉速、進料率。
【文檔編號】G05B19/05GK105892396SQ201610384647
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】胡永光, 李盎然, 李建鋼, 楊葉成, 田金濤, 江豐, 王升
【申請人】江蘇大學