普洱茶渥堆生產(chǎn)中的PLC自動(dòng)化技術(shù)分析

張　輝，趙英華，曲恩超（河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北石家莊050035）

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普洱茶渥堆生產(chǎn)中的PLC自動(dòng)化技術(shù)分析

張輝，趙英華，曲恩超
（河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北石家莊050035）

摘要：普洱茶作為我國(guó)云南特有的一種茶葉，具有悠久的歷史，普洱茶自身具有特殊的品質(zhì)和功效[1]，在近些年消費(fèi)群體大量增加，客觀上要求提高普洱茶生產(chǎn)加工質(zhì)量。當(dāng)前的普洱生產(chǎn)加工中，還存在著一些加工設(shè)備簡(jiǎn)陋。生產(chǎn)技術(shù)落后的問(wèn)題，導(dǎo)致普洱生產(chǎn)加工的效率和質(zhì)量下降，其中普洱茶渥堆發(fā)酵過(guò)程是生產(chǎn)加工的重要環(huán)節(jié)，在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的廣泛普及應(yīng)用下，PLC自動(dòng)化技術(shù)可以對(duì)傳統(tǒng)的渥堆發(fā)酵過(guò)程起到改進(jìn)優(yōu)化的效用，促進(jìn)生產(chǎn)加工效率的提高，本文從PLC自動(dòng)化技術(shù)的工作原理和依據(jù)，對(duì)其在普洱茶渥堆生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析論述。

關(guān)鍵詞：普洱茶；渥堆生產(chǎn)；PLC自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用

張輝（1981-），男，河北泊頭人，研究生，講師，研究方向：應(yīng)用電子、自動(dòng)化。

趙英華（1982-），男，河北高碑店人，研究生，講師，研究方向：交通運(yùn)輸。

曲恩超（1979-），男，河北泊頭人，研究生，講師，研究方向：環(huán)境工程、自動(dòng)化。

近幾年隨著市場(chǎng)化經(jīng)濟(jì)的繁榮，對(duì)普洱茶的飲用標(biāo)準(zhǔn)有了更高的要求，這就需要生產(chǎn)制作廠商加大自身的創(chuàng)新建設(shè)，不斷的完善生產(chǎn)發(fā)酵程序[1]，對(duì)生產(chǎn)加工的環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的控制，與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)采用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)普洱生產(chǎn)加工的自動(dòng)化和清潔化，大大提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，確保普洱茶的制作標(biāo)準(zhǔn)與市場(chǎng)客觀要求相符合，滿(mǎn)足人們飲茶的多樣化需求。PLC自動(dòng)化技術(shù)作為一種先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，它在普洱茶的生產(chǎn)發(fā)酵過(guò)程中是具有重要的現(xiàn)實(shí)意義的。

1　PLC自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

針對(duì)于當(dāng)前普洱茶生產(chǎn)發(fā)酵過(guò)程中存在的問(wèn)題，我們可以利用S-7300、濕度傳感器、溫度傳感器、pH值傳感器、加濕設(shè)備以及加溫設(shè)備等作為下位機(jī)，把WINCC和PC機(jī)作為相對(duì)應(yīng)的上位機(jī)，在兩者的共同作用下可以對(duì)普洱茶在生產(chǎn)發(fā)酵過(guò)程中的溫度、濕度、pH值等的重要參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集和儲(chǔ)存[2]，給下一環(huán)節(jié)的控制措施提供參考作用，由于普洱茶生產(chǎn)發(fā)酵過(guò)程中，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的環(huán)境要求較為嚴(yán)格，因此，就需要對(duì)這一過(guò)程中的溫度、濕度、通風(fēng)狀況等要素進(jìn)行合理的控制管理，保證渥堆發(fā)酵的條件合適。

1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和控制內(nèi)容的綜述

在PLC自動(dòng)化技術(shù)作用下，要想給普洱茶的生產(chǎn)發(fā)酵過(guò)程提供一個(gè)正常、適宜的有利于微生物生長(zhǎng)的環(huán)境，就需要對(duì)它的生長(zhǎng)環(huán)境中各種環(huán)境因素由控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行控制，一般也就是對(duì)環(huán)境的溫度、濕度等進(jìn)行控制。那么據(jù)此本文中以S-7300和各個(gè)檢測(cè)以及控制設(shè)備作為下位機(jī)，以PC機(jī)和其他組態(tài)軟件作為上位機(jī)[2]，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)和控制，進(jìn)而獲得完整的數(shù)據(jù)信息，在此基礎(chǔ)上對(duì)普洱茶生產(chǎn)發(fā)酵的環(huán)境起到改善作用，保證普洱茶渥堆發(fā)酵過(guò)程的部分自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)。對(duì)于其控制內(nèi)容和要求可以如下闡述：

首先，設(shè)備操作的指導(dǎo)以及事故現(xiàn)場(chǎng)的分析方法，因?yàn)槠斩桎锥焉a(chǎn)發(fā)酵的現(xiàn)場(chǎng)情況是通過(guò)一系列監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)反映的。一旦這其中某些數(shù)據(jù)超出了預(yù)設(shè)值，那么控制系統(tǒng)就要及時(shí)的發(fā)出警報(bào)信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的控制動(dòng)作，警報(bào)信號(hào)可以由聲音和指示燈同時(shí)顯現(xiàn)，在警報(bào)信號(hào)發(fā)生的同時(shí)還可以提供與警報(bào)相關(guān)的文字、數(shù)據(jù)等的信息，這些信息要由專(zhuān)門(mén)的普洱茶生產(chǎn)發(fā)酵技術(shù)人員進(jìn)行合理的分析和處理，同時(shí)對(duì)于上位機(jī)來(lái)說(shuō)，還需要具備操作記錄打印、警報(bào)原因打印以及相關(guān)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)存入和調(diào)出等的功能，這樣以便于發(fā)酵技術(shù)人員可以順利的參考和后期精確的分析處理，進(jìn)而得到最優(yōu)最合理的控制參數(shù)。

其次，在進(jìn)行生產(chǎn)發(fā)酵的過(guò)程中，需要對(duì)其進(jìn)行整體的管控，基于操作的便利性和控制系統(tǒng)的故障不會(huì)對(duì)正常生產(chǎn)帶來(lái)不利影響，這個(gè)系統(tǒng)的自身是具有自動(dòng)控制模式和手動(dòng)控制模式兩種模式的，這樣的話(huà)，就會(huì)給技術(shù)人員的工作開(kāi)展帶來(lái)極大的便利，提高了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)酵技術(shù)人員的可操作性。

第三，由于普洱茶生產(chǎn)渥堆發(fā)酵的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與其他的不同，具有獨(dú)特性，在進(jìn)行茶葉翻堆的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵塵末，這些粉塵大都是普頭茸毛和細(xì)小灰塵構(gòu)成，這些粉塵一般是吸附在傳感器或者是其他設(shè)備的表面上，會(huì)對(duì)設(shè)備的反映精度造成很大影響，而且普洱茶渥堆生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)具有高溫、高濕和酸性的特點(diǎn)，發(fā)酵生產(chǎn)的環(huán)境較為惡劣[3]，對(duì)于這種狀況，控制系統(tǒng)的部分關(guān)鍵模塊會(huì)采用標(biāo)準(zhǔn)化的部件，而且這些部件都具有熱插拔的功能，這一功能主要是從現(xiàn)場(chǎng)工人的素質(zhì)水平來(lái)考慮的，便于隨時(shí)更換使用。

2　控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

上述分析可知，普洱茶發(fā)酵自動(dòng)控制系統(tǒng)是由兩個(gè)部分組成的，即上述提到的上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分，涉及到的設(shè)備主要有PLC、傳感器以及一系列被控制的設(shè)備等，上位機(jī)的構(gòu)成主體主要是PC機(jī)，下位機(jī)則是采用西門(mén)子S-7300可編程控制器并由兩塊數(shù)字量輸入模塊和一塊數(shù)字量輸出模塊共同構(gòu)成。兩塊數(shù)字量輸入模塊主要的作用是，可以接收從控制面板發(fā)送來(lái)的各種手動(dòng)信號(hào)，數(shù)字量輸出模塊的作用是用來(lái)給控制面板上的各個(gè)指示燈和各種顯示屏提供直流24V電壓，并且在提供電壓的同時(shí)還可以基于操作方便和可靠性方面的考慮，在設(shè)計(jì)中把控制系統(tǒng)的各個(gè)功能進(jìn)行分離[3]，也就是說(shuō)它的下位機(jī)可以脫離上位機(jī)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，在執(zhí)行保護(hù)、控制以及數(shù)據(jù)的采集方面，對(duì)這些操作，上位機(jī)可以根據(jù)自身所具有的特點(diǎn)執(zhí)行顯示、儲(chǔ)存等的相關(guān)操作。

2.1下位機(jī)的配置分析

本文分析的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是基于上述所采用的特定機(jī)械設(shè)備來(lái)說(shuō)的，因此，本文中普洱茶渥堆發(fā)酵的自動(dòng)化生產(chǎn)控制系統(tǒng)的下位機(jī)的核心控制部件都是西門(mén)子公司所生產(chǎn)的S-7300系列可編程控制器315-2DP作為核心CPU的。而且這個(gè)S-7300從其自身結(jié)構(gòu)構(gòu)成來(lái)看，它的結(jié)構(gòu)構(gòu)成是由多個(gè)模塊部分組成的，模塊之間是相互作用相互聯(lián)系的，各個(gè)不同模塊之間的組合方式是多種多樣的，這種方式可以大大提高控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)靈活性。

在普洱茶渥堆生產(chǎn)發(fā)酵的過(guò)程中，它的現(xiàn)場(chǎng)分布有各路傳感器的采集線(xiàn)路，對(duì)信號(hào)的輸出線(xiàn)路進(jìn)行合理的控制，這樣是有利于控制系統(tǒng)各個(gè)模塊的后期升級(jí)的。它可以根據(jù)普洱茶生產(chǎn)加工的實(shí)際流程，為其自動(dòng)化發(fā)酵系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)控制柜，而且在這個(gè)控制柜中還安裝了一個(gè)CPU315-2DP以及各個(gè)其他采集控制模塊，在這個(gè)控制柜的內(nèi)部可以設(shè)置一個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，并且預(yù)留一個(gè)大約10％的I/O點(diǎn)來(lái)直接的作為這個(gè)控制系統(tǒng)后期的改進(jìn)備用。

由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使得現(xiàn)代普洱茶生產(chǎn)加工過(guò)程變得更為有序化和流程化，那么在PLC自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用下，依據(jù)普洱茶自動(dòng)化發(fā)酵車(chē)間的基本控制要求，對(duì)不同的模塊功能進(jìn)行合理的編排，整個(gè)程序一般來(lái)說(shuō)，都是通過(guò)手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)加溫、加濕以及自動(dòng)排風(fēng)等不同功能來(lái)組成邏輯控制[4]。這些功能是自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的基本體現(xiàn)，大大減少了人工的投入，有利于系統(tǒng)工作效率的提高，在OBI程序循壞組織的模塊中，會(huì)對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行合理的調(diào)用，采用結(jié)構(gòu)化的編程確保程序結(jié)構(gòu)是清晰明了的，這樣便于后期的理解、分析，一旦控制的要求發(fā)生了變化，那么只需要對(duì)涉及到的相關(guān)功能進(jìn)行必要的修改就可以了，而且這種修改是不會(huì)影響到其他功能的正常發(fā)揮的。

2.2上位機(jī)的系統(tǒng)組成分析

在普洱茶渥堆發(fā)酵生產(chǎn)的過(guò)程中，自動(dòng)化系統(tǒng)的上位機(jī)是由西門(mén)子視窗控制中心SIMATIC WinCC6.0來(lái)充當(dāng)?shù)?。WINCC是西門(mén)子公司與微軟公司共同合作所研制的一種最新的軟件技術(shù)，它在嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)屬于是一種模塊化的結(jié)構(gòu)，具備靈活的擴(kuò)展方式，是一種開(kāi)發(fā)程度很高的系統(tǒng)。那么這個(gè)上位機(jī)設(shè)備由其自身的特點(diǎn)，它和S-7300315-2DP之間的合作可以組成一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)中的所有硬件都是在以SIMATIC為基礎(chǔ)的硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，而且其他所有的軟件也會(huì)全都集成在西門(mén)子的STEP7下，他們之間是有一個(gè)統(tǒng)一的軟件平臺(tái)的，這就使得它的軟件和硬件構(gòu)成之間可以有效的結(jié)合起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了儀器控制和電器控制的一體化，也就進(jìn)一步充分的體現(xiàn)了全集自動(dòng)化的基本特點(diǎn)，它在網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成上實(shí)行的是最標(biāo)準(zhǔn)的總線(xiàn)技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，從而保證了系統(tǒng)應(yīng)用范圍的寬廣，如果我們單單的從它的實(shí)際作用發(fā)揮和未來(lái)發(fā)展?fàn)顟B(tài)來(lái)看，它是一種不僅適用于現(xiàn)在、而且也適合于未來(lái)的一個(gè)具有開(kāi)放性特點(diǎn)的過(guò)程，它的系統(tǒng)也具有可視化的特點(diǎn)。

相對(duì)于特殊化的顯示器來(lái)說(shuō)，在普通的顯示器上可以把所有需要監(jiān)控的畫(huà)面進(jìn)行一個(gè)有機(jī)的整合，使之統(tǒng)一于一個(gè)界面之內(nèi)，有利于監(jiān)控人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直接的監(jiān)控，同時(shí)自動(dòng)化技術(shù)以其自動(dòng)操作的特點(diǎn)，可以為普洱茶渥堆發(fā)酵生產(chǎn)的上位機(jī)組成系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)歸檔功能，除此之外，還包括歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)和調(diào)出的功能[5]。這樣的設(shè)置不僅可以為發(fā)酵技術(shù)人員的日常數(shù)據(jù)分析提供便利，使其可以總結(jié)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定性，并最終把最好的茶品服務(wù)于客戶(hù)。除了這個(gè)方面的基本功能外，普洱茶渥堆發(fā)酵生產(chǎn)中，它的不同批次之間所翻堆的堆溫歷史溫度曲線(xiàn)可以以更直觀形象的方式綜合體現(xiàn)出普洱茶發(fā)酵生產(chǎn)的不同時(shí)間段之前普洱茶所呈現(xiàn)的實(shí)際狀態(tài)，這樣可以給發(fā)酵技術(shù)人員提供便利，使其可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。

3　總　結(jié)

隨著現(xiàn)代人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)于普洱茶的品茶需求量逐漸增加，這對(duì)于普洱茶的生產(chǎn)加工方來(lái)說(shuō)，就需要根據(jù)市場(chǎng)化的基本特點(diǎn)，把握需求的特點(diǎn)并根據(jù)自身的實(shí)際，加強(qiáng)自身的完善，采用先進(jìn)的PLC自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)普洱茶生產(chǎn)加工的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，特別是發(fā)酵生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)其發(fā)酵的環(huán)境進(jìn)行合理的控制，確保各個(gè)要素的合理有序，進(jìn)而確保了普洱茶生產(chǎn)的高質(zhì)高量，使其更好的滿(mǎn)足實(shí)際所需。

參考文獻(xiàn)

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[2]吳曉強(qiáng)，黃云戰(zhàn)，周紅杰，趙永潔.PLC在普洱茶渥堆生產(chǎn)自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，27（03）:288-292.

作者簡(jiǎn)介：