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)備簡陋。生產(chǎn)技術(shù)落后的問題，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)與市場客觀要求相符合，滿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)酵過程中存在的問題，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)酵過程提供一個(gè)正常、適宜的有利于微生物生長的環(huán)境，就需要對(duì)它的生長環(huán)境中各種環(huán)境因素由控制系統(tǒng)來進(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]，來實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)參數(shù)的自動(dòng)檢測和控制，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)場的分析方法，因?yàn)槠斩桎锥焉a(chǎn)發(fā)酵的現(xiàn)場情況是通過一系列監(jiān)測數(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，這些信息要由專門的普洱茶生產(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)來說，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，就會(huì)給技術(shù)人員的工作開展帶來極大的便利，提高了生產(chǎn)現(xiàn)場發(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)場工人的素質(zhì)水平來考慮的，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)送來的各種手動(dòng)信號(hào)，數(shù)字量輸出模塊的作用是用來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)備來說的，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)酵的過程中，它的現(xiàn)場分布有各路傳感器的采集線路，對(duì)信號(hào)的輸出線路進(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)程序一般來說，都是通過手動(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)的過程中，自動(dòng)化系統(tǒng)的上位機(jī)是由西門子視窗控制中心SIMATIC WinCC6.0來充當(dāng)?shù)摹INCC是西門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)格意義上來說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，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)揮和未來發(fā)展?fàn)顟B(tài)來看，它是一種不僅適用于現(xiàn)在、而且也適合于未來的一個(gè)具有開放性特點(diǎn)的過程，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說，在普通的顯示器上可以把所有需要監(jiān)控的畫面進(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。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)加工方來說，就需要根據(jù)市場化的基本特點(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，使其更好的滿足實(shí)際所需。

參考文獻(xiàn)

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