牧畜飼料加工過程中的自動化控制與管理研究

農(nóng)鈞麟 劉東海 韋祿民

摘要：伴隨現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷完善，人類逐漸在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中，應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，幫助自身提升生產(chǎn)能力以及生產(chǎn)質(zhì)量，提高自身所獲取經(jīng)濟(jì)利益。畜牧業(yè)在喂養(yǎng)牲畜時，需要大量的飼料用以填飽牲畜，在生產(chǎn)飼料過程中，傳統(tǒng)生產(chǎn)模式需要大量的工作人員被應(yīng)用在生產(chǎn)過程中，無形之中造成人力資源浪費，因此將自動化控制與管理應(yīng)用在牧畜飼料加工過程中，能夠有效節(jié)省所占用的人力資源，并將極大程度上提升牧畜飼料加工效率，本文介紹飼料生產(chǎn)過程、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、自動化控制與管理研究內(nèi)容以及牧畜飼料加工過程中存在問題，并提出牧畜飼料加工過程中的自動化控制與管理策略。

關(guān)鍵詞：牧畜飼料;加工;自動化;現(xiàn)狀;策略

引言：畜牧業(yè)屬于當(dāng)今社會中，有關(guān)民生的重點行業(yè)，同時也是屬于部分民族賴以生存的行業(yè)。牧畜飼料在畜牧業(yè)中尤為重要，其質(zhì)量的好壞以及數(shù)量的多少將直接影響到畜牧動物的數(shù)量以及整體質(zhì)量。我國推行“退耕還林、退牧還草”等政策后，圈養(yǎng)牲畜的方式在畜牧業(yè)中迅速發(fā)展，相關(guān)聯(lián)的定點圈養(yǎng)飼料無法通過野外的方式進(jìn)行補充，由此刺激牧畜飼料加工行業(yè)大力發(fā)展，但是傳統(tǒng)的加工方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)今畜牧業(yè)對飼料的需求，并且傳統(tǒng)飼料加工浪費較多人力資源，極其限制飼料加工行業(yè)發(fā)展，因此需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對飼料加工進(jìn)行改革，將自動化技術(shù)應(yīng)用在飼料生產(chǎn)加工過程中，使其生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量大大提升，減少人力資源浪費，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[1]。

一、飼料生產(chǎn)過程

牧畜飼料生產(chǎn)加工流程按照如下過程進(jìn)行：先將原料進(jìn)行清洗和粉碎、進(jìn)行合理配比并充分混合、將原料通過機械設(shè)備制做成?；蝻?、最后將所得到的成品進(jìn)行包裝等，每個過程全部擁有獨特工藝流程。飼料生產(chǎn)將已經(jīng)經(jīng)歷過清洗或粉碎原料分別放入對應(yīng)的料倉內(nèi)，由上下料位傳感器將料倉滿或空的所具備的信息通過現(xiàn)代信息技術(shù)傳遞到工作人員眼中。各種原料根據(jù)企業(yè)所掌握的獨特配方，按照一定比例從配料絞籠輸送至配料倉，將秤門開放，把一定具有一定配比的制作料輸送至混合機，混合時間結(jié)束后打開混合機門，將飼料通過輸送絞籠和提升機輸送至制粒、制餅區(qū)，然后進(jìn)行成品打包工作。原料的清洗、粉碎和成品包裝過程，通常需要人工進(jìn)行完工。配料與混合、制?；蛑骑炓约吧a(chǎn)記錄等過程屬于自動化改造的主要目標(biāo)[2]。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國屬于當(dāng)今世界中具有包裝機械發(fā)展歷史較為悠久國家，已經(jīng)在很多年以前完善包裝機械體系，其品種和產(chǎn)量屬于頂尖位置。日本包裝機械擁有較為強悍的核心技術(shù)，第一，將計算機技術(shù)應(yīng)用于包裝機械領(lǐng)域，第二，在不斷努力下開創(chuàng)伺服馬達(dá)驅(qū)動的包裝機械[3]。

中國包裝行業(yè)能夠得到快速發(fā)展，主要是因為擁有國內(nèi)市場以及國外市場需要。但是其弱點也相對較為明顯，企業(yè)規(guī)模較為弱小，缺少相應(yīng)技術(shù)設(shè)備，無法得到充足資金。我國包裝行業(yè)想要快速發(fā)展應(yīng)當(dāng)重視現(xiàn)今科技發(fā)展程度，穩(wěn)固基礎(chǔ)技術(shù)，同時向國外發(fā)達(dá)國家虛心吸收成功經(jīng)驗，取其精華去其糟粕，并對當(dāng)前國際經(jīng)濟(jì)狀況展開分析，努力開拓海外市場，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[4]。

三、自動化控制與管理研究內(nèi)容

通過選擇各種包裝機械先進(jìn)控制技術(shù)，選擇使用PLC、HMI組態(tài)技術(shù)、傳感器技術(shù)、RS485通信技術(shù)等，將智能化設(shè)備統(tǒng)一融合并進(jìn)行智能控制方案，把原包裝裝置升級成為高效、經(jīng)濟(jì)、安全且有一定柔性的新型智能控制包裝裝置，實現(xiàn)智能化的自動包裝控制過程和控制可視化[5]。

（1）實現(xiàn)智能控制裝置模型，擬根據(jù)實踐應(yīng)用和研究，完成工藝過程優(yōu)秀設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)重構(gòu)設(shè)計、程序設(shè)計、組態(tài)設(shè)計等目標(biāo)的優(yōu)化后整體裝置構(gòu)建;為裝置新工藝流程，融入新技術(shù)應(yīng)用提供軟硬件支持和研究基礎(chǔ)。

（2）對象采集及組態(tài)研究使用包裝工藝的多種參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將采用多傳感器對工藝對象所收集到的不同數(shù)據(jù)開展處理工作，對裝置設(shè)計和組態(tài)，對控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，為后續(xù)基于數(shù)據(jù)、工藝系統(tǒng)流程試驗奠定基礎(chǔ)。對象采集主要采用不同種類的傳感器，裝置中研究應(yīng)用到光電傳感器、稱重傳感器等;采集對象均采用RS485通訊模式，開展收集及通訊模塊的轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步進(jìn)行應(yīng)用組態(tài)。

（3）電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計與觸摸屏組態(tài)應(yīng)用

通過裝置包裝過程各個參數(shù)或功能順序的要求，以及結(jié)合實際采集參數(shù)的變化進(jìn)行一系列相應(yīng)的包裝裝置取、撐、放，填料、縫制、稱重、輸送控制，采用電氣控制系統(tǒng)在觸摸屏中進(jìn)行組態(tài)層面展現(xiàn)，觸摸屏還應(yīng)連接變量（采集數(shù)據(jù)），以及各部設(shè)備運行過程的實時狀態(tài)。

（4）實際（模擬）包裝裝置實踐應(yīng)用與研究先單聯(lián)調(diào)試，系統(tǒng)綜合調(diào)試; 采用模擬和實際工程量數(shù)據(jù)對比方法、傳感器數(shù)據(jù)逐一比對校準(zhǔn)、組態(tài)對象數(shù)據(jù)連接測試、1200PLC數(shù)據(jù)連接測試、取袋、裝袋、輸送帶等控制系統(tǒng)單體測試、遠(yuǎn)程控制操作測試、最后進(jìn)行聯(lián)調(diào)試驗。

四、牲畜飼料加工過程中存在的問題

（1）目前包裝裝置中的取袋、下料裝袋、縫制和打碼等操作環(huán)節(jié)非聯(lián)動，電氣設(shè)計缺少監(jiān)控，原程序（部分）存在漏洞，部分環(huán)節(jié)仍然須人工參與完成，無法保證裝置智能控制、確保穩(wěn)定性[6]。

（2）原裝置無可視化參數(shù)控制，無法實時監(jiān)控生產(chǎn)過程中的各采集數(shù)據(jù)參數(shù)，確保實時數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

（3）裝置設(shè)計機械結(jié)構(gòu)部分（存在缺陷）存在人工輔助，未應(yīng)用新技術(shù)、新工藝支持其智能化，通過稱重系統(tǒng)等檢測計量，保證下料質(zhì)量誤范圍趨于最小化。

五、畜牧飼料加工過程中自動化控制與管理策略

（一）研究方法

桂林力源生物飼料加工生產(chǎn)線產(chǎn)品包裝裝置自動控制技術(shù)方案。按照該方案，本測控裝置由硬件和軟件兩個主要部分組成。硬件擬采用PLC/嵌入式系統(tǒng)平臺對包裝裝置的自動取袋、下料裝袋、縫制打碼等各環(huán)節(jié)進(jìn)行實時控制，并實現(xiàn)自動聯(lián)動，從而實現(xiàn)過程自動化，同時實時采集裝置運行過程參數(shù)，實現(xiàn)可視化監(jiān)控。應(yīng)用軟件擬以PLC/嵌入式系統(tǒng)為核心，采用面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行軟件開發(fā)，系統(tǒng)軟件留出應(yīng)用軟件的接口，方便其他生產(chǎn)廠家利用該裝置軟件開發(fā)具有個性化特色的工業(yè)測控產(chǎn)品。

（二）實驗方案

桂林力源生物飼料加工生產(chǎn)線產(chǎn)品包裝裝置升級改造的實驗方案是先實驗室開發(fā)后現(xiàn)場測試，總體思路是先單體后聯(lián)調(diào)，裝置逐一綜合調(diào)試。在實訓(xùn)室模擬現(xiàn)場環(huán)境，根據(jù)客戶需求和實際情況完成項目軟硬件的開發(fā)，并測試收集實驗數(shù)據(jù)，在保證其可靠性和安全性的前提下，再與企業(yè)協(xié)調(diào)，進(jìn)行現(xiàn)場安裝調(diào)試，并反復(fù)測試和改進(jìn)，使其能夠滿足自動控制和可視化監(jiān)控的基本要求，同時保證裝置運行的安全和穩(wěn)定[7]。

（三）可行性分析

（1）項目是企業(yè)正在遇到實際問題，提出產(chǎn)品包裝裝置全自動化要求后，項目組成員就參與其中，在項目申請之前，成員已多次到桂林力源糧油食品集團(tuán)有限公司生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)研，與一線的技術(shù)人員探討處理的方式，現(xiàn)場技術(shù)人員提供很多有用的建議，這對項目的成功開展打下了基礎(chǔ)。

（2）課題組成員具有多年的工業(yè)自動化技術(shù)開發(fā)經(jīng)驗，具備軟件開發(fā)能力，采用的研究方法和技術(shù)路線可行，實驗方案合理，學(xué)院實驗室環(huán)境滿足開發(fā)的軟硬件條件，與合作企業(yè)溝通順暢，幫助企業(yè)解決實際問題，企業(yè)愿意提供現(xiàn)場測試環(huán)境，因而，項目能按時按指標(biāo)完成。

結(jié)論：綜上所述，通過對農(nóng)牧業(yè)生物飼料產(chǎn)品包裝裝置智能控制的實踐應(yīng)用與研究，對桂林力源食品集團(tuán)有限公司農(nóng)牧生物飼料生產(chǎn)線產(chǎn)品包裝裝置進(jìn)行升級和改造，促進(jìn)企業(yè)能夠有效實行智能化的自動包裝控制工作。本項目采用PLC和觸摸屏等自動化設(shè)備相結(jié)合的自動控制方案，實現(xiàn)包裝裝置控制智能化，使企業(yè)整個產(chǎn)品生產(chǎn)線實現(xiàn)過程自動化生產(chǎn)過程，減少在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的不必要的資源浪費。

參考文獻(xiàn)：

[1]李樹鵬，安朝陽，劉康澤，等.太行雞自配飼料現(xiàn)狀及建議[J].北方牧業(yè)，2021（21）：20+22.

[2]韓顯忠.牧草種植與飼草飼料加工技術(shù)探討[J].農(nóng)家參謀，2021（20）：149-150.

[3]許宏揚，劉沛堯，張紹波，等.菌菇培養(yǎng)廢棄物飼料化加工處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].飼料工業(yè)，2021，42（20）：55-59.

[4]郭昭君.淺談秸稈飼料在農(nóng)業(yè)生態(tài)資源中的應(yīng)用現(xiàn)狀與價值[J].中國飼料，2021（19）：133-136.

[5]段振山. 巧用飼料加工 促進(jìn)高效養(yǎng)殖[N]. 農(nóng)業(yè)科技報，2021-09-28（007）.

課題名稱：農(nóng)牧生物飼料生產(chǎn)過程的包裝智能控制裝置的優(yōu)化研究與應(yīng)用

課題編號：211105