牧畜飼料加工過程中的自動化控制與管理研究

農鈞麟 劉東海 韋祿民

摘要：伴隨現代科學技術不斷完善，人類逐漸在傳統生產模式中，應用現代科學技術，幫助自身提升生產能力以及生產質量，提高自身所獲取經濟利益。畜牧業在喂養牲畜時，需要大量的飼料用以填飽牲畜，在生產飼料過程中，傳統生產模式需要大量的工作人員被應用在生產過程中，無形之中造成人力資源浪費，因此將自動化控制與管理應用在牧畜飼料加工過程中，能夠有效節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，本文介紹飼料生產過程、國內外研究現狀、自動化控制與管理研究內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。

關鍵詞：牧畜飼料;加工;自動化;現狀;策略

引言：畜牧業屬于當今社會中，有關民生的重點行業，同時也是屬于部分民族賴以生存的行業。牧畜飼料在畜牧業中尤為重要，其質量的好壞以及數量的多少將直接影響到畜牧動物的數量以及整體質量。我國推行“退耕還林、退牧還草”等政策后，圈養牲畜的方式在畜牧業中迅速發展，相關聯的定點圈養飼料無法通過野外的方式進行補充，由此刺激牧畜飼料加工行業大力發展，但是傳統的加工方式已經無法滿足當今畜牧業對飼料的需求，并且傳統飼料加工浪費較多人力資源，極其限制飼料加工行業發展，因此需要在現有基礎上對飼料加工進行改革，將自動化技術應用在飼料生產加工過程中，使其生產效率以及生產質量大大提升，減少人力資源浪費，促進企業經濟可持續發展[1]。

一、飼料生產過程

牧畜飼料生產加工流程按照如下過程進行：先將原料進行清洗和粉碎、進行合理配比并充分混合、將原料通過機械設備制做成粒或餅、最后將所得到的成品進行包裝等，每個過程全部擁有獨特工藝流程。飼料生產將已經經歷過清洗或粉碎原料分別放入對應的料倉內，由上下料位傳感器將料倉滿或空的所具備的信息通過現代信息技術傳遞到工作人員眼中。各種原料根據企業所掌握的獨特配方，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，然后進行成品打包工作。原料的清洗、粉碎和成品包裝過程，通常需要人工進行完工。配料與混合、制粒或制餅以及生產記錄等過程屬于自動化改造的主要目標[2]。

二、國內外研究現狀

美國屬于當今世界中具有包裝機械發展歷史較為悠久國家，已經在很多年以前完善包裝機械體系，其品種和產量屬于頂尖位置。日本包裝機械擁有較為強悍的核心技術，第一，將計算機技術應用于包裝機械領域，第二，在不斷努力下開創伺服馬達驅動的包裝機械[3]。

中國包裝行業能夠得到快速發展，主要是因為擁有國內市場以及國外市場需要。但是其弱點也相對較為明顯，企業規模較為弱小，缺少相應技術設備，無法得到充足資金。我國包裝行業想要快速發展應當重視現今科技發展程度，穩固基礎技術，同時向國外發達國家虛心吸收成功經驗，取其精華去其糟粕，并對當前國際經濟狀況展開分析，努力開拓海外市場，實現可持續發展[4]。

三、自動化控制與管理研究內容

通過選擇各種包裝機械先進控制技術，選擇使用PLC、HMI組態技術、傳感器技術、RS485通信技術等，將智能化設備統一融合并進行智能控制方案，把原包裝裝置升級成為高效、經濟、安全且有一定柔性的新型智能控制包裝裝置，實現智能化的自動包裝控制過程和控制可視化[5]。

（1）實現智能控制裝置模型，擬根據實踐應用和研究，完成工藝過程優秀設計、機械結構重構設計、程序設計、組態設計等目標的優化后整體裝置構建;為裝置新工藝流程，融入新技術應用提供軟硬件支持和研究基礎。

（2）對象采集及組態研究使用包裝工藝的多種參數標準，將采用多傳感器對工藝對象所收集到的不同數據開展處理工作，對裝置設計和組態，對控制系統進行設計，為后續基于數據、工藝系統流程試驗奠定基礎。對象采集主要采用不同種類的傳感器，裝置中研究應用到光電傳感器、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換，進一步進行應用組態。

（3）電氣控制系統的設計與觸摸屏組態應用

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

（4）實際（模擬）包裝裝置實踐應用與研究先單聯調試，系統綜合調試; 采用模擬和實際工程量數據對比方法、傳感器數據逐一比對校準、組態對象數據連接測試、1200PLC數據連接測試、取袋、裝袋、輸送帶等控制系統單體測試、遠程控制操作測試、最后進行聯調試驗。

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節非聯動，電氣設計缺少監控，原程序（部分）存在漏洞，部分環節仍然須人工參與完成，無法保證裝置智能控制、確保穩定性[6]。

（2）原裝置無可視化參數控制，無法實時監控生產過程中的各采集數據參數，確保實時數據準確無誤。

（3）裝置設計機械結構部分（存在缺陷）存在人工輔助，未應用新技術、新工藝支持其智能化，通過稱重系統等檢測計量，保證下料質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線產品包裝裝置自動控制技術方案。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/嵌入式系統平臺對包裝裝置的自動取袋、下料裝袋、縫制打碼等各環節進行實時控制，并實現自動聯動，從而實現過程自動化，同時實時采集裝置運行過程參數，實現可視化監控。應用軟件擬以PLC/嵌入式系統為核心，采用面向對象方法進行軟件開發，系統軟件留出應用軟件的接口，方便其他生產廠家利用該裝置軟件開發具有個性化特色的工業測控產品。

（二）實驗方案

桂林力源生物飼料加工生產線產品包裝裝置升級改造的實驗方案是先實驗室開發后現場測試，總體思路是先單體后聯調，裝置逐一綜合調試。在實訓室模擬現場環境，根據客戶需求和實際情況完成項目軟硬件的開發，并測試收集實驗數據，在保證其可靠性和安全性的前提下，再與企業協調，進行現場安裝調試，并反復測試和改進，使其能夠滿足自動控制和可視化監控的基本要求，同時保證裝置運行的安全和穩定[7]。

（三）可行性分析

（1）項目是企業正在遇到實際問題，提出產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有限公司生產現場調研，與一線的技術人員探討處理的方式，現場技術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。

（2）課題組成員具有多年的工業自動化技術開發經驗，具備軟件開發能力，采用的研究方法和技術路線可行，實驗方案合理，學院實驗室環境滿足開發的軟硬件條件，與合作企業溝通順暢，幫助企業解決實際問題，企業愿意提供現場測試環境，因而，項目能按時按指標完成。

結論：綜上所述，通過對農牧業生物飼料產品包裝裝置智能控制的實踐應用與研究，對桂林力源食品集團有限公司農牧生物飼料生產線產品包裝裝置進行升級和改造，促進企業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備相結合的自動控制方案，實現包裝裝置控制智能化，使企業整個產品生產線實現過程自動化生產過程，減少在生產過程中所產生的不必要的資源浪費。

參考文獻：

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

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

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

[4]郭昭君.淺談秸稈飼料在農業生態資源中的應用現狀與價值[J].中國飼料，2021（19）：133-136.

[5]段振山. 巧用飼料加工 促進高效養殖[N]. 農業科技報，2021-09-28（007）.

課題名稱：農牧生物飼料生產過程的包裝智能控制裝置的優化研究與應用

課題編號：211105