磨粉機控制系統(tǒng)的發(fā)展及研究綜述

摘 要：文章全面系統(tǒng)地介紹了磨粉機控制系統(tǒng)技術的興起背景、發(fā)展過程及研究現(xiàn)狀。討論了磨粉機控制系統(tǒng)存在的問題。最后對磨粉機控制系統(tǒng)發(fā)展前景做了展望。

關鍵詞：磨粉機；控制系統(tǒng)；發(fā)展

1 研究的背景及意義

我國是以面食為主的國家，特別在北方地區(qū)面制品自古以來在人民的膳食結構中都占著重要地位。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平有了很大提高，對面粉的質(zhì)量和營養(yǎng)要求越來越高，通用面粉已經(jīng)不能滿足要求，專用粉和營養(yǎng)粉的市場占有率正在大幅度上升。提高產(chǎn)量的同時要盡快提升優(yōu)質(zhì)面粉的加工能力，這就需要依賴可靠的制粉加工設備。

在國際市場中，隨著經(jīng)濟全球化的大趨勢，進一步發(fā)展糧機市場也形成了較大的空間。具有工藝技術先進、設備精良、服務周到的面粉加工設備的需求量將逐年增大。

磨粉機是面粉加工的主要設備，它主要由料筒、喂料系統(tǒng)、研磨系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分組成。工作原理是處理干凈的小麥原料進入料筒，由喂料系統(tǒng)將原料均勻地送到研磨系統(tǒng)，研磨成粉狀。

目前，市場上磨粉機的機械機構已得到驗證，但其控制系統(tǒng)存在一些不足。因此設計一種可靠性高、價格能被市場接收的控制系統(tǒng)對磨粉機的發(fā)展是至關重要的。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

磨粉機的控制系統(tǒng)設計、制造已有上百年的歷史，隨著科學技術的不斷發(fā)展和設計改進，在下述方面不斷提高：（1）性能的全面和細致；（2）結構的精巧和緊湊；（3）機、電、氣相結合的自動化程度。因此能滿足制粉工業(yè)不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、發(fā)展新產(chǎn)品、生產(chǎn)穩(wěn)定和效果均勻一致的要求。設計資料是在長時期內(nèi)積累、篩選和發(fā)展形成的，各國和各個設計制造公司都是相互學習、改進和創(chuàng)新的。我國的設計制造工作正在向先進國家學習和趕超，所以設計資料主要是吸收國外磨粉機的長處加以研究分析后，取長補短，盡可能改創(chuàng)后用于新磨粉機的設計[1]。

2.1 國外研究動態(tài)

國外磨粉機的生產(chǎn)廠家主要有：瑞士BUHLER公司、意大利GBS公司及意大利OCRIM公司。

瑞士BUHLER公司：該公司主要生產(chǎn)MDDK型磨粉機，它的控制系統(tǒng)原理和上述FMFQJ型磨粉機相似，傳感器為機械式料位傳感器，控制方式為氣動控制。但該公司設備制造精良，其控制系統(tǒng)的使用效果較好。

意大利GBS公司：在磨粉機的控制系統(tǒng)積極采用新技術：如紅外式料位傳感器、研磨輥離合用步進電機驅(qū)動、可編程序控制器（PLC）、變頻電機調(diào)速喂料等。[2]

意大利OCRIM公司：在磨粉機的控制系統(tǒng)上采用電容式料位傳感器、可編程序控制器（PLC）、變頻電機調(diào)速喂料等技術。

2.2 國內(nèi)研究動態(tài)

國內(nèi)磨粉機的生產(chǎn)廠家主要有：BUHLER（無錫）公司、GBS糧食機械（北京）有限公司、張家口糧機廠、漢中糧機廠、始皇糧機廠、開封二糧機、天津理化院等。

除BUHLER（無錫）公司、SANGATI（北京）糧機廠外，其它廠家均為低檔產(chǎn)品，BUHLER（無錫）公司和GBS（北京）糧機廠的磨粉機在控制系統(tǒng)和其國外產(chǎn)品相似。

2.3 磨粉機控制系統(tǒng)的主要結構

磨粉機控制系統(tǒng)主要由料位傳感單元、控制單元、控制電路、喂料輥轉(zhuǎn)速檢測單元、喂料輥轉(zhuǎn)速控制單元、研磨輥離合軋單元、操作顯示及通信接口電路等組成。

控制系統(tǒng)的功能：傳感器感知進料筒內(nèi)物料有無和多少的料位信息；根據(jù)料位信息控制離合軋，并與喂料機構聯(lián)動；根據(jù)料位信息來自動控制喂料輥是否喂料及自動調(diào)節(jié)喂料轉(zhuǎn)速，在最大程度上保證物料流量連續(xù)、均勻[2]。

2.4 磨粉機控制系統(tǒng)的發(fā)展

磨粉機的控制方式，經(jīng)歷了手動控制、液壓控制、氣壓控制和電控四個階段。早期的磨粉機完全采用手動，操作工人通過目測，發(fā)現(xiàn)物料較多，該喂料時，扳下操作手柄，磨粉機開始喂料，磨輥同時合軋；發(fā)現(xiàn)料位較低時，合上手柄，磨輥離軋，同時喂料輥停止喂料。這種方式無法調(diào)節(jié)喂料量的大小，需要多人照看，且不能保證磨輥及時離合軋和喂料輥及時啟停，往往會造成空磨現(xiàn)象，大大減少了磨輥及軸承的壽命。氣壓控制的磨粉機可以調(diào)節(jié)料位高于某一個高度后自動喂料并合軋，低于某一個高度后停止喂料并離軋，但不能調(diào)節(jié)喂料輥的轉(zhuǎn)速。電控磨粉機可以根據(jù)進料的料位高低自動調(diào)節(jié)喂料輥的轉(zhuǎn)速，保證磨粉機在正常流量范圍內(nèi)既不會因物料喂料量太小而使進料管堵料，也不會因流量大而磨空，避免磨輥頻繁離合閘，顯著改善面粉質(zhì)量。

目前，手動控制、液壓控制的磨粉機已經(jīng)被淘汰，現(xiàn)在市場上主要采用氣壓控制和電控兩種形式，主流的磨粉機采用氣壓控制，占八成以上。

3 存在的問題

3.1 國際上存在的問題

目前，市場上磨粉機的控制系統(tǒng)主要采用氣壓控制FMFQJ型和電控FMFQ兩種形式。控制系統(tǒng)雖然得到了一些發(fā)展，但也存在一些不足：如FMFQJ型磨粉機的傳感器使用機械式料位器并使用杠桿機構傳遞信號，控制系統(tǒng)靈敏度受零件加工、裝配及調(diào)整等人為因素影響較大；FMFQ型磨粉機的控制系統(tǒng)使用電容式料位傳感器、可編程控制器（PLC）、變頻器、減速電機、電磁閥等電器元器件，雖然使用效果較好，但其電器元件成本太高，不易被市場接受。

3.2 國內(nèi)與國外的差距

國內(nèi)磨粉機控制系統(tǒng)和FMFQJ型磨粉機類似，主要是集中在功能的設計，新的材料考慮的少，電子技術沒有充分地應用，再加上加工裝備較落后，所以國內(nèi)磨粉機控制系統(tǒng)的水平和國外還有差距。

4 結束語

文章論述了磨粉機控制系統(tǒng)發(fā)展及研究的背景，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題。隨著科學技術的發(fā)展，磨粉機的控制系統(tǒng)會得到進一步的發(fā)展。

參考文獻

[1]顧堯臣.糧食加工設備工作原理、設計和應用[M].武漢：湖北科學技術出版社.

[2]馮永政，等.磨粉機多種喂料控制方式的實現(xiàn)[J].糧油加工與食品機械，2004（6）.

[3]謝俊，徐華中.基于DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)的設計與仿真研究[D].武漢：武漢理工大學，2008.

[4]朱玲，胡榮強.基于DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)研究[D].武漢：武漢理工大學，2010.

[5]王兆安，黃俊.電力電子技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000：151-153.

作者簡介：李倩（1975，12-），女，講師，碩士研究生學歷，研究方向：機械設計及理論。