黑蒜加工設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

于 革，張治國(guó)，朱 浩

（黑龍江省科學(xué)院大慶分院，黑龍江 大慶 163319）

黑蒜加工設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

于 革，張治國(guó)，朱 浩

（黑龍江省科學(xué)院大慶分院，黑龍江 大慶 163319）

近幾年來(lái)，隨著黑蒜功能的臨床實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果被不斷證實(shí)，黑蒜食品逐漸受到眾多消費(fèi)者的青睞。在黑蒜加工生產(chǎn)過(guò)程中，穩(wěn)定的溫控系統(tǒng)對(duì)提高黑蒜口味及口感至關(guān)重要。但是在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生辛辣刺鼻的氣味，無(wú)法進(jìn)入生產(chǎn)車間，因此，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)在黑蒜生產(chǎn)中十分必要。

黑蒜；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制；溫度控制

1 黑蒜介紹

黑蒜又名黑大蒜、發(fā)酵黑蒜、黑蒜頭，是用新鮮的生蒜，帶皮放在高溫高濕的發(fā)酵箱里發(fā)酵60～90d，讓其發(fā)酵而制成的食品，它能夠保留生大蒜原有成分。此外，黑蒜中的微量元素含量較高，味道酸甜，無(wú)蒜味，具有抗酸化、抗氧化的功效，特別適合三高人群及癌癥患者。且味道酸甜，食后無(wú)蒜味，不上火，不會(huì)對(duì)胃產(chǎn)生刺激，是比較溫和的健康保健食品。

黑蒜具有超高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及“甜、軟、糯”的口感，正逐漸被人們認(rèn)識(shí)和認(rèn)可，正逐步走向人們的餐桌。食用后無(wú)蒜臭，是普通大蒜所不具備的。對(duì)糖尿病、高血壓、高血脂、癌等疾病亦有療效。

2 黑蒜功效

大蒜具有廣譜抗菌效果，不但可以直接滅殺各種有害細(xì)菌，還能抗擊各種病毒，由大蒜發(fā)酵后制成的黑蒜的活性成分能夠促使免疫細(xì)胞更加活躍，增加和增強(qiáng)免疫細(xì)胞的數(shù)量和抵抗能力，提高人體的抗病毒能力和免疫力。

黑蒜含有可以有效阻斷致癌物質(zhì)亞硝胺合成的成分，并含有豐富的硒，能夠強(qiáng)力抑制和滅殺癌細(xì)胞，經(jīng)驗(yàn)證黑蒜對(duì)多種癌癥有預(yù)防和抑制作用。

黑蒜還有一種別稱叫“血管清道夫”，能有效預(yù)防血管的內(nèi)壁沉積，而血管的內(nèi)壁沉積是心腦血管病的一大誘因，長(zhǎng)時(shí)間的血管內(nèi)壁沉積便會(huì)產(chǎn)生動(dòng)脈阻塞；血管彈性變差；使血液黏稠度過(guò)高，會(huì)引發(fā)中風(fēng)、心肌梗塞或心臟病等病癥。

黑蒜還可以修復(fù)胰臟細(xì)胞，恢復(fù)胰臟調(diào)節(jié)血糖能力，有效預(yù)防和控制高血壓、高血脂和高血糖；同時(shí)，黑蒜中含有的多種氨基酸能夠有效抑制脂肪肝和脂質(zhì)過(guò)氧化酶對(duì)肝臟細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷，保護(hù)現(xiàn)代人因生活節(jié)奏快壓力大而處于亞健康狀態(tài)的肝臟。

除此之外，黑蒜還有健腦益智、抗衰老及美容的功效，補(bǔ)腎及提高對(duì)病毒的免疫力，治療嚴(yán)重的冷虛癥及失眠癥等具有功效。

3 黑蒜的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

3.1 原料選取

原料對(duì)黑蒜的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)出是非常重要的。大蒜的品種類別較多，按顏色分，常見(jiàn)的有白皮蒜、紅皮蒜和紫皮蒜。按果瓣類別分為多瓣蒜和獨(dú)頭蒜，上述的大蒜都可當(dāng)作生產(chǎn)黑蒜的原料。在選取原料時(shí)，最好選擇圓滿充實(shí)的大蒜，注意大蒜外觀要求完整，不得有磕碰或破損的傷痕，這樣就可生產(chǎn)出精致飽滿的黑蒜，另外，大蒜在進(jìn)廠之前，需要進(jìn)行重金屬檢測(cè)、農(nóng)殘的檢測(cè)。

3.2 發(fā)酵工藝

發(fā)酵溫度控制對(duì)黑蒜的生產(chǎn)尤其重要，黑蒜的口感及色澤都與溫度控制緊密相關(guān)。黑蒜發(fā)酵溫度大體可分為高溫期、保溫期和祛濕烘干期和冷藏期等。高溫期對(duì)黑蒜的生產(chǎn)比較重要，高溫區(qū)的加工時(shí)間大約在8～10d，保溫期加工時(shí)間約在5～7d，祛濕烘干期加工時(shí)間在2～5d，主要取決于大蒜的水分含量。最后，將黑蒜放入冷庫(kù)內(nèi)2～3個(gè)月，這樣黑蒜的生產(chǎn)就已經(jīng)完成。黑蒜的發(fā)酵溫度控制要求在±1℃之內(nèi)，當(dāng)然溫度控制越精準(zhǔn)，生產(chǎn)出的黑蒜口感和色澤越佳。

4 黑蒜生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)

4.1 控制單元

采用PLC作為控制單元，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并且抗干擾能力強(qiáng)?？刂茊卧x用三菱FX3U系列PLC，處理速度達(dá)到了0.065us/基本指令。內(nèi)置了高達(dá)64K步的大容量RAM存儲(chǔ)器，大幅增加了內(nèi)部軟元件的數(shù)量，強(qiáng)化了指令的功能，提供了多達(dá)209條應(yīng)用指令，包括像與三菱變頻器通信的指令、CRC計(jì)算指令、產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)指令等。

4.2 溫度控制方式

溫度控制采用比例控制方式，系統(tǒng)采用多路溫度傳感器對(duì)比平均計(jì)算，進(jìn)行5s循環(huán)溫度加熱控制，比例控制以時(shí)間為單位，計(jì)算出需要加熱時(shí)間，根據(jù)系統(tǒng)自身特性進(jìn)行比例參數(shù)的設(shè)定。溫度傳感器要以變化較為靈敏的作為主控溫度，否則系統(tǒng)溫度將會(huì)過(guò)沖和過(guò)緩，影響整個(gè)系統(tǒng)的溫度控制精度，導(dǎo)致某個(gè)溫箱內(nèi)的溫度過(guò)高或過(guò)低，發(fā)生控制不住的局面。

4.3 風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢測(cè)及報(bào)警

風(fēng)機(jī)運(yùn)行檢測(cè)選用歐姆龍高速光電開(kāi)關(guān)作為檢測(cè)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 440r/min，風(fēng)機(jī)應(yīng)選用耐高溫電機(jī)，將PLC控制單元開(kāi)入點(diǎn)設(shè)置為高速計(jì)數(shù)模式，每當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，有一個(gè)開(kāi)入信號(hào)傳遞到PLC，PLC進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，計(jì)數(shù)不累加產(chǎn)生風(fēng)機(jī)故障報(bào)警。黑蒜設(shè)備屬高溫運(yùn)行設(shè)備，必須進(jìn)行風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，一旦風(fēng)機(jī)故障，溫箱內(nèi)的溫度會(huì)不均勻，加熱系統(tǒng)熱量不能及時(shí)傳遞，導(dǎo)致加熱管溫度過(guò)高等造成不必要的損失。

4.4 風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)的控制

黑蒜生產(chǎn)設(shè)備分為三個(gè)溫箱，每個(gè)溫箱相對(duì)是獨(dú)立的，并設(shè)有一個(gè)進(jìn)風(fēng)風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)，PLC控制單元根據(jù)各溫箱內(nèi)的溫度變化情況，實(shí)時(shí)檢測(cè)判斷各個(gè)溫箱內(nèi)的溫度差，下傳電機(jī)動(dòng)作指令，自動(dòng)調(diào)整風(fēng)門的步進(jìn)電機(jī)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各溫箱的進(jìn)風(fēng)量，從而保障溫箱的溫度達(dá)到相對(duì)平衡的狀態(tài)。

5 黑蒜生產(chǎn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

5.1 PLC數(shù)據(jù)上傳及組態(tài)軟件

PLC數(shù)據(jù)上傳到INTERNET，采用中間設(shè)備工業(yè)物聯(lián)終端，終端支持多種PLC、變頻器及智能儀表通信協(xié)議，可遠(yuǎn)程讀寫PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)及遠(yuǎn)程修改、下載程序，不需要設(shè)置固定IP地址，支持以太網(wǎng)或GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。終端與PLC數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)上傳到INTERNET網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳功能。物聯(lián)終端提供OPC軟件接口，組態(tài)軟件通過(guò)自帶OPC數(shù)據(jù)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將上傳的數(shù)據(jù)讀出來(lái)，實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)顯示和操作的功能。

5.2 上位機(jī)組態(tài)軟件功能

上位機(jī)組態(tài)軟件具有歷史記錄查詢、歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線、報(bào)警記錄等功能，歷史記錄可查詢每次黑蒜設(shè)備運(yùn)行時(shí)任意時(shí)段的溫度值，以確定生產(chǎn)工藝有無(wú)異常；歷史曲線可宏觀觀察溫度的變化，方便用戶對(duì)整個(gè)加工周期的查看；報(bào)警記錄查詢可對(duì)整個(gè)生產(chǎn)周期的歷史報(bào)警進(jìn)行查看，方便設(shè)備的維修和保養(yǎng)，對(duì)下次生產(chǎn)有著重要的作用。

6 結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái)，隨著黑蒜功能的臨床實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果的不斷證實(shí)，黑蒜及其加工產(chǎn)品正在以其獨(dú)特的功能和美妙的口感，風(fēng)靡韓國(guó)、日本等東南亞地區(qū)及美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家。具有成熟生產(chǎn)技術(shù)和工藝的黑蒜加工設(shè)備對(duì)大蒜產(chǎn)業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工和生物型健康食品行業(yè)的跨越式發(fā)展具有強(qiáng)大的推動(dòng)作用。

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Design and research on remote monitor and control system of black garlic manufacturing equipment

YU Ge，ZHANG Zhi-guo，ZHU Hao
（Daqing Branch of Heilongjiang Academy of Sciences，Daqing 163319，China）

In the last few years，black garlic is gradually accepted by numerous customers，owing to clinical trials on patients and scientific proof.Temperature control is critical during black garlic manufacturing process.Steady remote temperature control guarantees the quality of the black garlic，such as the taste and smell.Another reason for the remote control is the gas developed during the manufacturing halts personnel toenter the workshop.

Black garlic；Remote monitor and control；Temperature control

TP274

A

1674-8646（2016）16-0024-02

2016-07-02