基于PLC控制的普洱茶自動加工技術分析

齊翠巧

（邢臺醫學高等?？茖W校學校，河北邢臺054000）

基于PLC控制的普洱茶自動加工技術分析

齊翠巧

（邢臺醫學高等?？茖W校學校，河北邢臺054000）

普洱茶的傳統加工生產中存在很多不足之處，本文設計了普洱茶的自動加工系統，該系統利用PLC作為控制系統，對普洱茶加工過程中的溫度、濕度、酸堿度等環境因素進行有效的檢測和控制，為普洱茶的各個生產環節提供最佳的環境條件，以確保普洱茶的優質生產。

PLC；普洱茶；自動加工

普洱茶的加工技術至今還停留在傳統的層面上，即渥堆發酵生產模式，通過環境中的微生物對其進行感染發酵。這種生產方式易受環境條件的影響和限制，發揮作用的微生物來歷不明、各類雜菌參與其中，不穩定因素太多，不能進行有效的控制以及實現規范化生產。本研究主要是對傳統的普洱茶制作工藝進行改進和創新，利用PLC技術實現其自動化生產。實現普洱茶生產的可控性，減少普洱茶的生產時間，降低其生產成本，向清潔化、規模化轉型，為普洱茶技術的發展提供參考。

1　普洱茶加工技術發展現狀

1.1云南茶葉生產加工現狀

云南是茶業大省，其茶園面積在全國位居第一，茶葉年產量18萬噸，全國排第二。但據調查發現，其加工設備大多來自于國外或其他省份，而且比較缺少先進的加工設備和加工技術。若要實現茶葉的優質加工，必須改進工藝和設備，這兩個方面制約著茶葉產業的快速發展。由于受歷史、地理等眾多因素的影響，大部分的普洱茶企業生產設備極其落后，手工作坊的標準極其不規范，較為落后的加工設備，難以保證普洱茶的優質生產，不能滿足時代的要求。因此，必須要對加工設備進行大力改進，縱觀當今云南茶產業的發展形勢，必須要在保障加工質量的前提下，最大限度的降低企業的加工成本，促進加工設備的優化升級，實現普洱茶的自動化生產，保障品質的穩定性。

1.2普洱茶加工工藝流程

普洱茶的生產加工程序主要包括以下幾個環節∶采摘、殺青、揉捻、晾曬、渥堆、晾曬、分類整理、蒸壓、成型、烘干和儲存。如今的普洱茶生產企業，大多采用這種工序。若要實現普洱茶的優質生產，烘干環節是重中之重，很多小規模的茶葉加工企業的烘干室，大多都是利用電阻絲加熱或者燃煤蒸氣來達到烘干的效果。這種加熱方式存在明顯的缺陷，那就是受熱不夠均勻。據調查表明，烘干環節浪費的時間愈短，產物就越不容易失活，而且其保質期也越長，因此，普洱茶的烘干設備的性能非常重要，必須滿足快捷性、高效性，其加熱溫度不必太高，要掌握好火候，如此才能實現普洱茶的優質生產。

1.3普洱茶自動化生產

伴隨著科學技術的進步，普洱茶的加工工藝也在與時俱進。近年來，我國無論是在加工工藝還是在加工設備上都取得了長足的進步，發明了很多新工藝，創造了新技術，為茶葉的自動化生產提供了條件。很多大規模的茶廠在自動化加工領域已經逐步發展成熟，基本上實現了茶的優質生產。但是，跟西方發達國家相比，我國的茶葉自動化加工技術仍然存在很大的不足，還有很大的發展空間。

2　基于P L C控制的普洱茶自動加工

針對普洱茶傳統加工技術中存在的缺點和不足，本文利用PLC作為控制系統，型號選擇西門子S-7300、利用各類傳感器對濕度、酸堿度等環境因子進行有效的監測和控制，其下位機選擇加濕、加溫等各種設備，上位機選擇PC機。通過這一系列的設備對普洱茶加工過程中的數據進行記錄和分析，為普洱茶的各個制作環節提供最佳的環境條件，以此才能保證普洱茶成品擁有最佳的質量保障，才能促進茶業的繁榮發展。普洱茶自動化加工技術如圖1所示。

2.1具體控制內容和系統整體設計

圖1　普洱茶自動加工技術流程圖

普洱茶的優質生產，必須保障良好的發酵環境，而良好的發酵環境需要為有益微生物提供一個適宜其生存的環境，這就需要利用控制系統，對環境中包括溫度、濕度、酸堿度等各種因子進行有效的控制。本論文利用PLC、PC機、WINCC等各種相關設備，對各種環境因子進行有效的控制，改進普洱茶制造工序中的發酵過程，從而為普洱茶的發酵提供良好的環境條件，實現普洱茶的自動化生產。具體控制要求如下：首先關于各種設備的操作方法必須有詳細地指導，出現事故時，要有超強的分析手段。普洱茶自動化生產的實施情況是由各類監測設備通過相關數據反映出來的，通過與這些數據的預設值相比較，如果相差太大，就會由控制系統信息示警，并控制其停止運作，示警的方式有兩種，一種是通過聲音示警，一種是通過指示燈示警，發出警報的時候，還要提供相應的數據、文字等，以供相關專業人員通過這些文字和數據分析出警報產生的原因，以及那個環節出現了問題，同時通過WINCC系統還應該有打印功能，將一系列相關的數據自動存檔，以供日后相關技術人員拿來作為參考，分析出最佳的系數，為更好的自動化生產提供參考依據。為了更加方便地操作和在自動化系統出現問題的時候仍然可以正常地進行生產，系統設立了兩大控制模式，分別是：手動控制和自動控制，人工的可操作性大大增強。普洱茶在進行加工生產的時候，由于要不斷的翻茶葉，所以會造成很多的粉塵，造成粉塵污染，構成這些粉塵的主要是一些茶葉的細小茸毛和空氣中的細小微塵，這些粉塵會對各類設備及控制系統的正常工作產生影響，導致這些設備的靈敏度和精度大大降低，而且會對工作人員的健康產生影響。普洱茶進行發酵的環境特點是：溫度高、濕度大，ph值略小于7，在如此惡劣的環境下，控制設備必須采用高性能的器件，這些器件必須要有耐高溫的性能，經得起熱插拔，熱插拔功能可以保證這些器件一旦出現損壞，不能正常工作的時候，可以隨時更換。

2.2系統的設計與實現

普洱茶發酵自動控制系統的構成主要是上位機和下位機。PC機構成其上位機，西門子S7-300屬于下位機，同時要有數字量輸入輸出模塊。輸入輸出各兩塊，兩塊輸入模塊用以接收各類手動信號，它們都來自于控制面板。兩塊輸出模塊主要為顯示屏和指示燈提供電壓，電壓大小為24v。與此同時，為了更加方便的進行操作和確保其可靠性，在設計的過程中，分解控制系統的功能，具體表現在下位機與上位機獨立工作，而不必相互依賴，下位機起著保護、控制的作用，上位機起著顯示、存儲的作用。

2.3下位機硬件配置及組態

普洱茶自動化加工控制系統的下位機所采用的核心部件是西門子S7-300系列的PLC，其CPU擁有很多的模塊，模塊之間能以不同的方式相互組合，因此，該系統的靈敏度格外高。

普洱茶自動化生產的現場設備中有很多的傳感器，傳感器中有很多的線路，包括控制信號的、輸入線路、輸出線路等。為了控制系統的將來優化升級和模式化的形成，需要在普洱茶控制系統中安裝控制柜，在控制柜中安裝采控模塊并在其中設立一個可擴展機架，并留下總I/O點的十分之一作備用，以便將來改進之用。以普洱茶發酵車間的控制條件為依據，編寫程序并設計各種功能模塊，整個程序的主要內容包括人工和自動控制、自動調節溫度、自動調節濕度、自動排風以及消毒殺菌等，充分調用各模塊的功能，促使編程結構化，清晰化，更容易理解和修改。

2.4上位機的系統的組態

普洱茶自動化控制系統采用西門子視窗控制中心，其簡稱為WINCC，并作為控制系統的上位機。WINCC軟件的研制成功是西門子公司和微軟公司一起攜手共同努力的成果。其作為一種模塊化結構，它的擴展方式極其靈活，不僅可以和S-7300完美配合成控制系統，整個控制系統的硬件組成都來自于SIMATIC的硬件平臺，而且整個系統的軟件組成也都基于西門子的STEP7，軟件和硬件都有統一的平臺，所以才能夠實現整個控制系統的軟件和硬件完美的結合在一起，達到儀器和電器控制的完美配合，這便是全集成自動化無法比擬的優良性。關于網絡配置方面，充分利用總線技術和工業以太網技術，這兩大技術的應用擴寬了系統的應用范圍，使其不僅滿足了現代的需要，而且符合未來的發展需要，通過將所有的監控錄像顯現在一般的顯示器上，如此一來，使得監控更加的清晰和直觀；賦予普洱茶自動化加工控制系統的上位機組態系統兩大功能，分別是數據存檔和自動查詢，這樣有利于相關專業人士可以更加方便的對歷史數據進行分析總結，逐漸積累經驗，逐漸實現普洱茶自動化生產的高效性以及品質的穩定性，最終使普洱茶愛好者享受到更加優質的服務。

3　結果與分析

本文通過兩次對普洱茶加工企業自動化生產過程進行詳細監控，繪制了不同發酵環境下溫度變化的曲線，并對此進行分析，可以得出結論，通過自動化加工技術改造繪制的曲線，普洱茶的發酵溫度持續上升，直至達到最理想的程度，并且可以一直在這個理想溫度附近上下波動，但變化幅度不大，出于這樣的溫度條件下，非常適宜于有益微生物的生長，對其活性的發揮和延續至關重要，至于曲線中較大范圍的變化是因為茶葉翻堆的緣故，這是必然會出現的情況，無論控制的多么完美，都無法避免，通過對濕度進行有效的控制，為有益微生物提供一個適宜其生存的濕度環境，可以使翻堆前后造成的數量變化和發酵環境的變化，都可以迅速的恢復到較為理想的狀態，實現了提高生產效率的目的。通過對比發現，發酵周期縮短了大概十五天，使普洱茶廠家的經濟效益得到顯著提高。

4　結語

把基于PLC控制的自動化加工技術應用到普洱茶的加工中，通過傳感器等各類設備對生產車間的溫度、濕度、酸堿度等環境因子進行有效的監控，利用PLC將各類傳感器傳送過來的數據通過計算機進行分析整理，找出最適宜普洱茶加工工藝的數據，創造最適宜的生產條件，從而實現普洱茶的優質加工，保障品質的穩定性，為顧客提供優質的服務。

［1］周紅杰，李家華，甘月明等.普洱茶渥堆過程化學成分變化與品質形成的關系［J］.茶苑，2004（1）：6-8.

［2］王毅斌，郭海林.PLC在供水控制系統中的應用［J］.科技情報開發與經濟，2003（8）：152-153.

［3］馬振綱，黃云戰，劉大鵬等.基于PLC在普洱茶發酵車間的應用分析與研究［J］.安徽農業科學，2010（19）：10276-10278.

［4］張正竹，李尚慶，吳衛國等.茶葉現代化加工技術和裝備的研究與推廣［J］.中國茶葉，2009（2）：4-6.

齊翠巧（1975-），女，河北邢臺人，本科，講師，研究方向：計算機。