牧畜饲料加工过程中的自动化控制与管理研究

农钧麟 刘东海 韦禄民

摘要：伴随现代科学技术不断完善，人类逐渐在传统生产模式中，应用现代科学技术，帮助自身提升生产能力以及生产质量，提高自身所获取经济利益。畜牧业在喂养牲畜时，需要大量的饲料用以填饱牲畜，在生产饲料过程中，传统生产模式需要大量的工作人员被应用在生产过程中，無形之中造成人力资源浪费，因此将自动化控制与管理应用在牧畜饲料加工过程中，能够有效节省所占用的人力资源，并将极大程度上提升牧畜饲料加工效率，本文介绍饲料生产过程、国内外研究现状、自动化控制与管理研究内容以及牧畜饲料加工过程中存在问题，并提出牧畜饲料加工过程中的自动化控制与管理策略。

关键词：牧畜饲料;加工;自动化;现状;策略

引言：畜牧业属于当今社会中，有关民生的重点行业，同时也是属于部分民族赖以生存的行业。牧畜饲料在畜牧业中尤为重要，其质量的好坏以及数量的多少将直接影响到畜牧动物的数量以及整体质量。我国推行“退耕还林、退牧还草”等政策后，圈养牲畜的方式在畜牧业中迅速发展，相关联的定点圈养饲料无法通过野外的方式进行补充，由此刺激牧畜饲料加工行业大力发展，但是传统的加工方式已经无法满足当今畜牧业对饲料的需求，并且传统饲料加工浪费较多人力资源，极其限制饲料加工行业发展，因此需要在现有基础上对饲料加工进行改革，将自动化技术应用在饲料生产加工过程中，使其生产效率以及生产质量大大提升，减少人力资源浪费，促进企业经济可持续发展[1]。

一、饲料生产过程

牧畜饲料生产加工流程按照如下过程进行：先将原料进行清洗和粉碎、进行合理配比并充分混合、将原料通过机械设备制做成粒或饼、最后将所得到的成品进行包装等，每个过程全部拥有独特工艺流程。饲料生产将已经经历过清洗或粉碎原料分别放入对应的料仓内，由上下料位传感器将料仓满或空的所具备的信息通过现代信息技术传递到工作人员眼中。各种原料根据企业所掌握的独特配方，按照一定比例从配料绞笼输送至配料仓，将秤门开放，把一定具有一定配比的制作料输送至混合机，混合时间结束后打开混合机门，将饲料通过输送绞笼和提升机输送至制粒、制饼区，然后进行成品打包工作。原料的清洗、粉碎和成品包装过程，通常需要人工进行完工。配料与混合、制粒或制饼以及生产记录等过程属于自动化改造的主要目标[2]。

二、国内外研究现状

美国属于当今世界中具有包装机械发展历史较为悠久国家，已经在很多年以前完善包装机械体系，其品种和产量属于顶尖位置。日本包装机械拥有较为强悍的核心技术，第一，将计算机技术应用于包装机械领域，第二，在不断努力下开创伺服马达驱动的包装机械[3]。

中国包装行业能够得到快速发展，主要是因为拥有国内市场以及国外市场需要。但是其弱点也相对较为明显，企业规模较为弱小，缺少相应技术设备，无法得到充足资金。我国包装行业想要快速发展应当重视现今科技发展程度，稳固基础技术，同时向国外发达国家虚心吸收成功经验，取其精华去其糟粕，并对当前国际经济状况展开分析，努力开拓海外市场，实现可持续发展[4]。

三、自动化控制与管理研究内容

通过选择各种包装机械先进控制技术，选择使用PLC、HMI组态技术、传感器技术、RS485通信技术等，将智能化设备统一融合并进行智能控制方案，把原包装装置升级成为高效、经济、安全且有一定柔性的新型智能控制包装装置，实现智能化的自动包装控制过程和控制可视化[5]。

（1）实现智能控制装置模型，拟根据实践应用和研究，完成工艺过程优秀设计、机械结构重构设计、程序设计、组态设计等目标的优化后整体装置构建;为装置新工艺流程，融入新技术应用提供软硬件支持和研究基础。

（2）对象采集及组态研究使用包装工艺的多种参数标准，将采用多传感器对工艺对象所收集到的不同数据开展处理工作，对装置设计和组态，对控制系统进行设计，为后续基于数据、工艺系统流程试验奠定基础。对象采集主要采用不同种类的传感器，装置中研究应用到光电传感器、称重传感器等;采集对象均采用RS485通讯模式，开展收集及通讯模块的转换，进一步进行应用组态。

（3）电气控制系统的设计与触摸屏组态应用

通过装置包装过程各个参数或功能顺序的要求，以及结合实际采集参数的变化进行一系列相应的包装装置取、撑、放，填料、缝制、称重、输送控制，采用电气控制系统在触摸屏中进行组态层面展现，触摸屏还应连接变量（采集数据），以及各部设备运行过程的实时状态。

（4）实际（模拟）包装装置实践应用与研究先单联调试，系统综合调试; 采用模拟和实际工程量数据对比方法、传感器数据逐一比对校准、组态对象数据连接测试、1200PLC数据连接测试、取袋、装袋、输送带等控制系统单体测试、远程控制操作测试、最后进行联调试验。

四、牲畜饲料加工过程中存在的问题

（1）目前包装装置中的取袋、下料装袋、缝制和打码等操作环节非联动，电气设计缺少监控，原程序（部分）存在漏洞，部分环节仍然须人工参与完成，无法保证装置智能控制、确保稳定性[6]。

（2）原装置无可视化参数控制，无法实时监控生产过程中的各采集数据参数，确保实时数据准确无误。

（3）装置设计机械结构部分（存在缺陷）存在人工辅助，未应用新技术、新工艺支持其智能化，通过称重系统等检测计量，保证下料质量误范围趋于最小化。

五、畜牧饲料加工过程中自动化控制与管理策略

（一）研究方法

桂林力源生物饲料加工生产线产品包装装置自动控制技术方案。按照该方案，本测控装置由硬件和软件两个主要部分组成。硬件拟采用PLC/嵌入式系统平台对包装装置的自动取袋、下料装袋、缝制打码等各环节进行实时控制，并实现自动联动，从而实现过程自动化，同时实时采集装置运行过程参数，实现可视化监控。应用软件拟以PLC/嵌入式系统为核心，采用面向对象方法进行软件开发，系统软件留出应用软件的接口，方便其他生产厂家利用该装置软件开发具有个性化特色的工业测控产品。

（二）实验方案

桂林力源生物饲料加工生产线产品包装装置升级改造的实验方案是先实验室开发后现场测试，总体思路是先单体后联调，装置逐一综合调试。在实训室模拟现场环境，根据客户需求和实际情况完成项目软硬件的开发，并测试收集实验数据，在保证其可靠性和安全性的前提下，再与企业协调，进行现场安装调试，并反复测试和改进，使其能够满足自动控制和可视化监控的基本要求，同时保证装置运行的安全和稳定[7]。

（三）可行性分析

（1）項目是企业正在遇到实际问题，提出产品包装装置全自动化要求后，项目组成员就参与其中，在项目申请之前，成员已多次到桂林力源粮油食品集团有限公司生产现场调研，与一线的技术人员探讨处理的方式，现场技术人员提供很多有用的建议，这对项目的成功开展打下了基础。

（2）课题组成员具有多年的工业自动化技术开发经验，具备软件开发能力，采用的研究方法和技术路线可行，实验方案合理，学院实验室环境满足开发的软硬件条件，与合作企业沟通顺畅，帮助企业解决实际问题，企业愿意提供现场测试环境，因而，项目能按时按指标完成。

结论：综上所述，通过对农牧业生物饲料产品包装装置智能控制的实践应用与研究，对桂林力源食品集团有限公司农牧生物饲料生产线产品包装装置进行升级和改造，促进企业能够有效实行智能化的自动包装控制工作。本项目采用PLC和触摸屏等自动化设备相结合的自动控制方案，实现包装装置控制智能化，使企业整个产品生产线实现过程自动化生产过程，减少在生产过程中所产生的不必要的资源浪费。

参考文献：

[1]李树鹏，安朝阳，刘康泽，等.太行鸡自配饲料现状及建议[J].北方牧业，2021（21）：20+22.

[2]韩显忠.牧草种植与饲草饲料加工技术探讨[J].农家参谋，2021（20）：149-150.

[3]许宏扬，刘沛尧，张绍波，等.菌菇培养废弃物饲料化加工处理技术研究进展[J].饲料工业，2021，42（20）：55-59.

[4]郭昭君.浅谈秸秆饲料在农业生态资源中的应用现状与价值[J].中国饲料，2021（19）：133-136.

[5]段振山. 巧用饲料加工 促进高效养殖[N]. 农业科技报，2021-09-28（007）.

课题名称：农牧生物饲料生产过程的包装智能控制装置的优化研究与应用

课题编号：211105