磨粉機控制系統的發展及研究綜述

摘 要：文章全面系統地介紹了磨粉機控制系統技術的興起背景、發展過程及研究現狀。討論了磨粉機控制系統存在的問題。最后對磨粉機控制系統發展前景做了展望。

關鍵詞：磨粉機；控制系統；發展

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。隨著國民經濟的不斷發展，人民生活水平有了很大提高，對面粉的質量和營養要求越來越高，通用面粉已經不能滿足要求，專用粉和營養粉的市場占有率正在大幅度上升。提高產量的同時要盡快提升優質面粉的加工能力，這就需要依賴可靠的制粉加工設備。

在國際市場中，隨著經濟全球化的大趨勢，進一步發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、研磨系統、控制系統等幾部分組成。工作原理是處理干凈的小麥原料進入料筒，由喂料系統將原料均勻地送到研磨系統，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對磨粉機的發展是至關重要的。

2 國內外研究現狀

磨粉機的控制系統設計、制造已有上百年的歷史，隨著科學技術的不斷發展和設計改進，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不斷提高產品質量、發展新產品、生產穩定和效果均勻一致的要求。設計資料是在長時期內積累、篩選和發展形成的，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，盡可能改創后用于新磨粉機的設計[1]。

2.1 國外研究動態

國外磨粉機的生產廠家主要有：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MDDK型磨粉機，它的控制系統原理和上述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，其控制系統的使用效果較好。

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

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

2.2 國內研究動態

國內磨粉機的生產廠家主要有：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品，BUHLER（無錫）公司和GBS（北京）糧機廠的磨粉機在控制系統和其國外產品相似。

2.3 磨粉機控制系統的主要結構

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

控制系統的功能：傳感器感知進料筒內物料有無和多少的料位信息；根據料位信息控制離合軋，并與喂料機構聯動；根據料位信息來自動控制喂料輥是否喂料及自動調節喂料轉速，在最大程度上保證物料流量連續、均勻[2]。

2.4 磨粉機控制系統的發展

磨粉機的控制方式，經歷了手動控制、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，發現物料較多，該喂料時，扳下操作手柄，磨粉機開始喂料，磨輥同時合軋；發現料位較低時，合上手柄，磨輥離軋，同時喂料輥停止喂料。這種方式無法調節喂料量的大小，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節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，但不能調節喂料輥的轉速。電控磨粉機可以根據進料的料位高低自動調節喂料輥的轉速，保證磨粉機在正常流量范圍內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，顯著改善面粉質量。

目前，手動控制、液壓控制的磨粉機已經被淘汰，現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主要采用氣壓控制FMFQJ型和電控FMFQ兩種形式。控制系統雖然得到了一些發展，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，控制系統靈敏度受零件加工、裝配及調整等人為因素影響較大；FMFQ型磨粉機的控制系統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 國內與國外的差距

國內磨粉機控制系統和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，所以國內磨粉機控制系統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發展及研究的背景，國內外研究現狀及存在的問題。隨著科學技術的發展，磨粉機的控制系統會得到進一步的發展。

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[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。