基于PLC控制的普洱茶自动加工技术分析

齐翠巧

（邢台医学高等专科学校学校，河北邢台054000）

基于PLC控制的普洱茶自动加工技术分析

齐翠巧

（邢台医学高等专科学校学校，河北邢台054000）

普洱茶的传统加工生产中存在很多不足之处，本文设计了普洱茶的自动加工系统，该系统利用PLC作为控制系统，对普洱茶加工过程中的温度、湿度、酸碱度等环境因素进行有效的检测和控制，为普洱茶的各个生产环节提供最佳的环境条件，以确保普洱茶的优质生产。

PLC；普洱茶；自动加工

普洱茶的加工技术至今还停留在传统的层面上，即渥堆发酵生产模式，通过环境中的微生物对其进行感染发酵。这种生产方式易受环境条件的影响和限制，发挥作用的微生物来历不明、各类杂菌参与其中，不稳定因素太多，不能进行有效的控制以及实现规范化生产。本研究主要是对传统的普洱茶制作工艺进行改进和创新，利用PLC技术实现其自动化生产。实现普洱茶生产的可控性，减少普洱茶的生产时间，降低其生产成本，向清洁化、规模化转型，为普洱茶技术的发展提供参考。

1　普洱茶加工技术发展现状

1.1云南茶叶生产加工现状

云南是茶业大省，其茶园面积在全国位居第一，茶叶年产量18万吨，全国排第二。但据调查发现，其加工设备大多来自于国外或其他省份，而且比较缺少先进的加工设备和加工技术。若要实现茶叶的优质加工，必须改进工艺和设备，这两个方面制约着茶叶产业的快速发展。由于受历史、地理等众多因素的影响，大部分的普洱茶企业生产设备极其落后，手工作坊的标准极其不规范，较为落后的加工设备，难以保证普洱茶的优质生产，不能满足时代的要求。因此，必须要对加工设备进行大力改进，纵观当今云南茶产业的发展形势，必须要在保障加工质量的前提下，最大限度的降低企业的加工成本，促进加工设备的优化升级，实现普洱茶的自动化生产，保障品质的稳定性。

1.2普洱茶加工工艺流程

普洱茶的生产加工程序主要包括以下几个环节∶采摘、杀青、揉捻、晾晒、渥堆、晾晒、分类整理、蒸压、成型、烘干和储存。如今的普洱茶生产企业，大多采用这种工序。若要实现普洱茶的优质生产，烘干环节是重中之重，很多小规模的茶叶加工企业的烘干室，大多都是利用电阻丝加热或者燃煤蒸气来达到烘干的效果。这种加热方式存在明显的缺陷，那就是受热不够均匀。据调查表明，烘干环节浪费的时间愈短，产物就越不容易失活，而且其保质期也越长，因此，普洱茶的烘干设备的性能非常重要，必须满足快捷性、高效性，其加热温度不必太高，要掌握好火候，如此才能实现普洱茶的优质生产。

1.3普洱茶自动化生产

伴随着科学技术的进步，普洱茶的加工工艺也在与时俱进。近年来，我国无论是在加工工艺还是在加工设备上都取得了长足的进步，发明了很多新工艺，创造了新技术，为茶叶的自动化生产提供了条件。很多大规模的茶厂在自动化加工领域已经逐步发展成熟，基本上实现了茶的优质生产。但是，跟西方发达国家相比，我国的茶叶自动化加工技术仍然存在很大的不足，还有很大的发展空间。

2　基于P L C控制的普洱茶自动加工

针对普洱茶传统加工技术中存在的缺点和不足，本文利用PLC作为控制系统，型号选择西门子S-7300、利用各类传感器对湿度、酸碱度等环境因子进行有效的监测和控制，其下位机选择加湿、加温等各种设备，上位机选择PC机。通过这一系列的设备对普洱茶加工过程中的数据进行记录和分析，为普洱茶的各个制作环节提供最佳的环境条件，以此才能保证普洱茶成品拥有最佳的质量保障，才能促进茶业的繁荣发展。普洱茶自动化加工技术如图1所示。

2.1具体控制内容和系统整体设计

图1　普洱茶自动加工技术流程图

普洱茶的优质生产，必须保障良好的发酵环境，而良好的发酵环境需要为有益微生物提供一个适宜其生存的环境，这就需要利用控制系统，对环境中包括温度、湿度、酸碱度等各种因子进行有效的控制。本论文利用PLC、PC机、WINCC等各种相关设备，对各种环境因子进行有效的控制，改进普洱茶制造工序中的发酵过程，从而为普洱茶的发酵提供良好的环境条件，实现普洱茶的自动化生产。具体控制要求如下：首先关于各种设备的操作方法必须有详细地指导，出现事故时，要有超强的分析手段。普洱茶自动化生产的实施情况是由各类监测设备通过相关数据反映出来的，通过与这些数据的预设值相比较，如果相差太大，就会由控制系统信息示警，并控制其停止运作，示警的方式有两种，一种是通过声音示警，一种是通过指示灯示警，发出警报的时候，还要提供相应的数据、文字等，以供相关专业人员通过这些文字和数据分析出警报产生的原因，以及那个环节出现了问题，同时通过WINCC系统还应该有打印功能，将一系列相关的数据自动存档，以供日后相关技术人员拿来作为参考，分析出最佳的系数，为更好的自动化生产提供参考依据。为了更加方便地操作和在自动化系统出现问题的时候仍然可以正常地进行生产，系统设立了两大控制模式，分别是：手动控制和自动控制，人工的可操作性大大增强。普洱茶在进行加工生产的时候，由于要不断的翻茶叶，所以会造成很多的粉尘，造成粉尘污染，构成这些粉尘的主要是一些茶叶的细小茸毛和空气中的细小微尘，这些粉尘会对各类设备及控制系统的正常工作产生影响，导致这些设备的灵敏度和精度大大降低，而且会对工作人员的健康产生影响。普洱茶进行发酵的环境特点是：温度高、湿度大，ph值略小于7，在如此恶劣的环境下，控制设备必须采用高性能的器件，这些器件必须要有耐高温的性能，经得起热插拔，热插拔功能可以保证这些器件一旦出现损坏，不能正常工作的时候，可以随时更换。

2.2系统的设计与实现

普洱茶发酵自动控制系统的构成主要是上位机和下位机。PC机构成其上位机，西门子S7-300属于下位机，同时要有数字量输入输出模块。输入输出各两块，两块输入模块用以接收各类手动信号，它们都来自于控制面板。两块输出模块主要为显示屏和指示灯提供电压，电压大小为24v。与此同时，为了更加方便的进行操作和确保其可靠性，在设计的过程中，分解控制系统的功能，具体表现在下位机与上位机独立工作，而不必相互依赖，下位机起着保护、控制的作用，上位机起着显示、存储的作用。

2.3下位机硬件配置及组态

普洱茶自动化加工控制系统的下位机所采用的核心部件是西门子S7-300系列的PLC，其CPU拥有很多的模块，模块之间能以不同的方式相互组合，因此，该系统的灵敏度格外高。

普洱茶自动化生产的现场设备中有很多的传感器，传感器中有很多的线路，包括控制信号的、输入线路、输出线路等。为了控制系统的将来优化升级和模式化的形成，需要在普洱茶控制系统中安装控制柜，在控制柜中安装采控模块并在其中设立一个可扩展机架，并留下总I/O点的十分之一作备用，以便将来改进之用。以普洱茶发酵车间的控制条件为依据，编写程序并设计各种功能模块，整个程序的主要内容包括人工和自动控制、自动调节温度、自动调节湿度、自动排风以及消毒杀菌等，充分调用各模块的功能，促使编程结构化，清晰化，更容易理解和修改。

2.4上位机的系统的组态

普洱茶自动化控制系统采用西门子视窗控制中心，其简称为WINCC，并作为控制系统的上位机。WINCC软件的研制成功是西门子公司和微软公司一起携手共同努力的成果。其作为一种模块化结构，它的扩展方式极其灵活，不仅可以和S-7300完美配合成控制系统，整个控制系统的硬件组成都来自于SIMATIC的硬件平台，而且整个系统的软件组成也都基于西门子的STEP7，软件和硬件都有统一的平台，所以才能够实现整个控制系统的软件和硬件完美的结合在一起，达到仪器和电器控制的完美配合，这便是全集成自动化无法比拟的优良性。关于网络配置方面，充分利用总线技术和工业以太网技术，这两大技术的应用扩宽了系统的应用范围，使其不仅满足了现代的需要，而且符合未来的发展需要，通过将所有的监控录像显现在一般的显示器上，如此一来，使得监控更加的清晰和直观；赋予普洱茶自动化加工控制系统的上位机组态系统两大功能，分别是数据存档和自动查询，这样有利于相关专业人士可以更加方便的对历史数据进行分析总结，逐渐积累经验，逐渐实现普洱茶自动化生产的高效性以及品质的稳定性，最终使普洱茶爱好者享受到更加优质的服务。

3　结果与分析

本文通过两次对普洱茶加工企业自动化生产过程进行详细监控，绘制了不同发酵环境下温度变化的曲线，并对此进行分析，可以得出结论，通过自动化加工技术改造绘制的曲线，普洱茶的发酵温度持续上升，直至达到最理想的程度，并且可以一直在这个理想温度附近上下波动，但变化幅度不大，出于这样的温度条件下，非常适宜于有益微生物的生长，对其活性的发挥和延续至关重要，至于曲线中较大范围的变化是因为茶叶翻堆的缘故，这是必然会出现的情况，无论控制的多么完美，都无法避免，通过对湿度进行有效的控制，为有益微生物提供一个适宜其生存的湿度环境，可以使翻堆前后造成的数量变化和发酵环境的变化，都可以迅速的恢复到较为理想的状态，实现了提高生产效率的目的。通过对比发现，发酵周期缩短了大概十五天，使普洱茶厂家的经济效益得到显著提高。

4　结语

把基于PLC控制的自动化加工技术应用到普洱茶的加工中，通过传感器等各类设备对生产车间的温度、湿度、酸碱度等环境因子进行有效的监控，利用PLC将各类传感器传送过来的数据通过计算机进行分析整理，找出最适宜普洱茶加工工艺的数据，创造最适宜的生产条件，从而实现普洱茶的优质加工，保障品质的稳定性，为顾客提供优质的服务。

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齐翠巧（1975-），女，河北邢台人，本科，讲师，研究方向：计算机。