普洱茶渥堆生产中的PLC自动化技术分析

张　辉，赵英华，曲恩超（河北交通职业技术学院，河北石家庄050035）



普洱茶渥堆生产中的PLC自动化技术分析

张辉，赵英华，曲恩超
（河北交通职业技术学院，河北石家庄050035）

摘要：普洱茶作为我国云南特有的一种茶叶，具有悠久的历史，普洱茶自身具有特殊的品质和功效[1]，在近些年消费群体大量增加，客观上要求提高普洱茶生产加工质量。当前的普洱生产加工中，还存在着一些加工设备简陋。生产技术落后的问题，导致普洱生产加工的效率和质量下降，其中普洱茶渥堆发酵过程是生产加工的重要环节，在当前科学技术的广泛普及应用下，PLC自动化技术可以对传统的渥堆发酵过程起到改进优化的效用，促进生产加工效率的提高，本文从PLC自动化技术的工作原理和依据，对其在普洱茶渥堆生产中的应用进行了分析论述。

关键词：普洱茶；渥堆生产；PLC自动化技术；应用

张辉（1981-），男，河北泊头人，研究生，讲师，研究方向：应用电子、自动化。

赵英华（1982-），男，河北高碑店人，研究生，讲师，研究方向：交通运输。

曲恩超（1979-），男，河北泊头人，研究生，讲师，研究方向：环境工程、自动化。

近几年随着市场化经济的繁荣，对普洱茶的饮用标准有了更高的要求，这就需要生产制作厂商加大自身的创新建设，不断的完善生产发酵程序[1]，对生产加工的环境进行严格的控制，与时俱进，及时采用先进的自动化技术，实现普洱生产加工的自动化和清洁化，大大提高生产的效率和质量，确保普洱茶的制作标准与市场客观要求相符合，满足人们饮茶的多样化需求。PLC自动化技术作为一种先进的生产技术，它在普洱茶的生产发酵过程中是具有重要的现实意义的。

1　PLC自动化技术的应用

针对于当前普洱茶生产发酵过程中存在的问题，我们可以利用S-7300、湿度传感器、温度传感器、pH值传感器、加湿设备以及加温设备等作为下位机，把WINCC和PC机作为相对应的上位机，在两者的共同作用下可以对普洱茶在生产发酵过程中的温度、湿度、pH值等的重要参数数据进行实时的采集和储存[2]，给下一环节的控制措施提供参考作用，由于普洱茶生产发酵过程中，对各个环节的环境要求较为严格，因此，就需要对这一过程中的温度、湿度、通风状况等要素进行合理的控制管理，保证渥堆发酵的条件合适。

1.1系统总体设计和控制内容的综述

在PLC自动化技术作用下，要想给普洱茶的生产发酵过程提供一个正常、适宜的有利于微生物生长的环境，就需要对它的生长环境中各种环境因素由控制系统来进行控制，一般也就是对环境的温度、湿度等进行控制。那么据此本文中以S-7300和各个检测以及控制设备作为下位机，以PC机和其他组态软件作为上位机[2]，来实现对各个参数的自动检测和控制，进而获得完整的数据信息，在此基础上对普洱茶生产发酵的环境起到改善作用，保证普洱茶渥堆发酵过程的部分自动化实现。对于其控制内容和要求可以如下阐述：

首先，设备操作的指导以及事故现场的分析方法，因为普洱茶渥堆生产发酵的现场情况是通过一系列监测数据进行实时反映的。一旦这其中某些数据超出了预设值，那么控制系统就要及时的发出警报信号并进行相应的控制动作，警报信号可以由声音和指示灯同时显现，在警报信号发生的同时还可以提供与警报相关的文字、数据等的信息，这些信息要由专门的普洱茶生产发酵技术人员进行合理的分析和处理，同时对于上位机来说，还需要具备操作记录打印、警报原因打印以及相关数据信息的自动存入和调出等的功能，这样以便于发酵技术人员可以顺利的参考和后期精确的分析处理，进而得到最优最合理的控制参数。

其次，在进行生产发酵的过程中，需要对其进行整体的管控，基于操作的便利性和控制系统的故障不会对正常生产带来不利影响，这个系统的自身是具有自动控制模式和手动控制模式两种模式的，这样的话，就会给技术人员的工作开展带来极大的便利，提高了生产现场发酵技术人员的可操作性。

第三，由于普洱茶生产渥堆发酵的现场环境与其他的不同，具有独特性，在进行茶叶翻堆的过程中会产生大量的粉尘尘末，这些粉尘大都是普头茸毛和细小灰尘构成，这些粉尘一般是吸附在传感器或者是其他设备的表面上，会对设备的反映精度造成很大影响，而且普洱茶渥堆生产的现场具有高温、高湿和酸性的特点，发酵生产的环境较为恶劣[3]，对于这种状况，控制系统的部分关键模块会采用标准化的部件，而且这些部件都具有热插拔的功能，这一功能主要是从现场工人的素质水平来考虑的，便于随时更换使用。

2　控制系统的设计和实现

上述分析可知，普洱茶发酵自动控制系统是由两个部分组成的，即上述提到的上位机和下位机两个部分，涉及到的设备主要有PLC、传感器以及一系列被控制的设备等，上位机的构成主体主要是PC机，下位机则是采用西门子S-7300可编程控制器并由两块数字量输入模块和一块数字量输出模块共同构成。两块数字量输入模块主要的作用是，可以接收从控制面板发送来的各种手动信号，数字量输出模块的作用是用来给控制面板上的各个指示灯和各种显示屏提供直流24V电压，并且在提供电压的同时还可以基于操作方便和可靠性方面的考虑，在设计中把控制系统的各个功能进行分离[3]，也就是说它的下位机可以脱离上位机实现独立的对控制系统进行控制，在执行保护、控制以及数据的采集方面，对这些操作，上位机可以根据自身所具有的特点执行显示、储存等的相关操作。

2.1下位机的配置分析

本文分析的自动化控制系统是基于上述所采用的特定机械设备来说的，因此，本文中普洱茶渥堆发酵的自动化生产控制系统的下位机的核心控制部件都是西门子公司所生产的S-7300系列可编程控制器315-2DP作为核心CPU的。而且这个S-7300从其自身结构构成来看，它的结构构成是由多个模块部分组成的，模块之间是相互作用相互联系的，各个不同模块之间的组合方式是多种多样的，这种方式可以大大提高控制系统的设计灵活性。

在普洱茶渥堆生产发酵的过程中，它的现场分布有各路传感器的采集线路，对信号的输出线路进行合理的控制，这样是有利于控制系统各个模块的后期升级的。它可以根据普洱茶生产加工的实际流程，为其自动化发酵系统设置一个控制柜，而且在这个控制柜中还安装了一个CPU315-2DP以及各个其他采集控制模块，在这个控制柜的内部可以设置一个扩展机架，并且预留一个大约10％的I/O点来直接的作为这个控制系统后期的改进备用。

由于现代科学技术的进步，使得现代普洱茶生产加工过程变得更为有序化和流程化，那么在PLC自动化技术的应用下，依据普洱茶自动化发酵车间的基本控制要求，对不同的模块功能进行合理的编排，整个程序一般来说，都是通过手动运行、自动运行、自动加温、加湿以及自动排风等不同功能来组成逻辑控制[4]。这些功能是自动化技术应用的基本体现，大大减少了人工的投入，有利于系统工作效率的提高，在OBI程序循坏组织的模块中，会对各个功能进行合理的调用，采用结构化的编程确保程序结构是清晰明了的，这样便于后期的理解、分析，一旦控制的要求发生了变化，那么只需要对涉及到的相关功能进行必要的修改就可以了，而且这种修改是不会影响到其他功能的正常发挥的。

2.2上位机的系统组成分析

在普洱茶渥堆发酵生产的过程中，自动化系统的上位机是由西门子视窗控制中心SIMATIC WinCC6.0来充当的。WINCC是西门子公司与微软公司共同合作所研制的一种最新的软件技术，它在严格意义上来说属于是一种模块化的结构，具备灵活的扩展方式，是一种开发程度很高的系统。那么这个上位机设备由其自身的特点，它和S-7300315-2DP之间的合作可以组成一个过程控制系统，这个系统中的所有硬件都是在以SIMATIC为基础的硬件平台实现的，而且其他所有的软件也会全都集成在西门子的STEP7下，他们之间是有一个统一的软件平台的，这就使得它的软件和硬件构成之间可以有效的结合起来，从而实现了仪器控制和电器控制的一体化，也就进一步充分的体现了全集自动化的基本特点，它在网络的构成上实行的是最标准的总线技术和工业以太网技术，从而保证了系统应用范围的宽广，如果我们单单的从它的实际作用发挥和未来发展状态来看，它是一种不仅适用于现在、而且也适合于未来的一个具有开放性特点的过程，它的系统也具有可视化的特点。

相对于特殊化的显示器来说，在普通的显示器上可以把所有需要监控的画面进行一个有机的整合，使之统一于一个界面之内，有利于监控人员进行现场直接的监控，同时自动化技术以其自动操作的特点，可以为普洱茶渥堆发酵生产的上位机组成系统具备数据归档功能，除此之外，还包括历史数据查询和调出的功能[5]。这样的设置不仅可以为发酵技术人员的日常数据分析提供便利，使其可以总结经验进行定性，并最终把最好的茶品服务于客户。除了这个方面的基本功能外，普洱茶渥堆发酵生产中，它的不同批次之间所翻堆的堆温历史温度曲线可以以更直观形象的方式综合体现出普洱茶发酵生产的不同时间段之前普洱茶所呈现的实际状态，这样可以给发酵技术人员提供便利，使其可以进行实时的监控。

3　总　结

随着现代人们生活水平的不断提高，人们对于普洱茶的品茶需求量逐渐增加，这对于普洱茶的生产加工方来说，就需要根据市场化的基本特点，把握需求的特点并根据自身的实际，加强自身的完善，采用先进的PLC自动化技术，对普洱茶生产加工的各个环节进行优化改进，特别是发酵生产环节，对其发酵的环境进行合理的控制，确保各个要素的合理有序，进而确保了普洱茶生产的高质高量，使其更好的满足实际所需。

参考文献

[1]刘红波，黄云战.普洱茶加工装备现代化的发展现状及开发对策研究[J].安徽农业科学，2012，40（15）:8773-8775.

[2]吴晓强，黄云战，周红杰，赵永洁.PLC在普洱茶渥堆生产自动化中的应用[J].内蒙古民族大学学报（自然科学版），2012，27（03）:288-292.

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