磨粉機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展及研究綜述

摘 要：文章全面系統(tǒng)地介紹了磨粉機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)的興起背景、發(fā)展過程及研究現(xiàn)狀。討論了磨粉機(jī)控制系統(tǒng)存在的問題。最后對(duì)磨粉機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展前景做了展望。

關(guān)鍵詞：磨粉機(jī)；控制系統(tǒng)；發(fā)展

1 研究的背景及意義

我國是以面食為主的國家，特別在北方地區(qū)面制品自古以來在人民的膳食結(jié)構(gòu)中都占著重要地位。隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平有了很大提高，對(duì)面粉的質(zhì)量和營養(yǎng)要求越來越高，通用面粉已經(jīng)不能滿足要求，專用粉和營養(yǎng)粉的市場占有率正在大幅度上升。提高產(chǎn)量的同時(shí)要盡快提升優(yōu)質(zhì)面粉的加工能力，這就需要依賴可靠的制粉加工設(shè)備。

在國際市場中，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的大趨勢，進(jìn)一步發(fā)展糧機(jī)市場也形成了較大的空間。具有工藝技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備精良、服務(wù)周到的面粉加工設(shè)備的需求量將逐年增大。

磨粉機(jī)是面粉加工的主要設(shè)備，它主要由料筒、喂料系統(tǒng)、研磨系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分組成。工作原理是處理干凈的小麥原料進(jìn)入料筒，由喂料系統(tǒng)將原料均勻地送到研磨系統(tǒng)，研磨成粉狀。

目前，市場上磨粉機(jī)的機(jī)械機(jī)構(gòu)已得到驗(yàn)證，但其控制系統(tǒng)存在一些不足。因此設(shè)計(jì)一種可靠性高、價(jià)格能被市場接收的控制系統(tǒng)對(duì)磨粉機(jī)的發(fā)展是至關(guān)重要的。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

磨粉機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造已有上百年的歷史，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和設(shè)計(jì)改進(jìn)，在下述方面不斷提高：（1）性能的全面和細(xì)致；（2）結(jié)構(gòu)的精巧和緊湊；（3）機(jī)、電、氣相結(jié)合的自動(dòng)化程度。因此能滿足制粉工業(yè)不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、發(fā)展新產(chǎn)品、生產(chǎn)穩(wěn)定和效果均勻一致的要求。設(shè)計(jì)資料是在長時(shí)期內(nèi)積累、篩選和發(fā)展形成的，各國和各個(gè)設(shè)計(jì)制造公司都是相互學(xué)習(xí)、改進(jìn)和創(chuàng)新的。我國的設(shè)計(jì)制造工作正在向先進(jìn)國家學(xué)習(xí)和趕超，所以設(shè)計(jì)資料主要是吸收國外磨粉機(jī)的長處加以研究分析后，取長補(bǔ)短，盡可能改創(chuàng)后用于新磨粉機(jī)的設(shè)計(jì)[1]。

2.1 國外研究動(dòng)態(tài)

國外磨粉機(jī)的生產(chǎn)廠家主要有：瑞士BUHLER公司、意大利GBS公司及意大利OCRIM公司。

瑞士BUHLER公司：該公司主要生產(chǎn)MDDK型磨粉機(jī)，它的控制系統(tǒng)原理和上述FMFQJ型磨粉機(jī)相似，傳感器為機(jī)械式料位傳感器，控制方式為氣動(dòng)控制。但該公司設(shè)備制造精良，其控制系統(tǒng)的使用效果較好。

意大利GBS公司：在磨粉機(jī)的控制系統(tǒng)積極采用新技術(shù)：如紅外式料位傳感器、研磨輥離合用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、可編程序控制器（PLC）、變頻電機(jī)調(diào)速喂料等。[2]

意大利OCRIM公司：在磨粉機(jī)的控制系統(tǒng)上采用電容式料位傳感器、可編程序控制器（PLC）、變頻電機(jī)調(diào)速喂料等技術(shù)。

2.2 國內(nèi)研究動(dòng)態(tài)

國內(nèi)磨粉機(jī)的生產(chǎn)廠家主要有：BUHLER（無錫）公司、GBS糧食機(jī)械（北京）有限公司、張家口糧機(jī)廠、漢中糧機(jī)廠、始皇糧機(jī)廠、開封二糧機(jī)、天津理化院等。

除BUHLER（無錫）公司、SANGATI（北京）糧機(jī)廠外，其它廠家均為低檔產(chǎn)品，BUHLER（無錫）公司和GBS（北京）糧機(jī)廠的磨粉機(jī)在控制系統(tǒng)和其國外產(chǎn)品相似。

2.3 磨粉機(jī)控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)

磨粉機(jī)控制系統(tǒng)主要由料位傳感單元、控制單元、控制電路、喂料輥轉(zhuǎn)速檢測單元、喂料輥轉(zhuǎn)速控制單元、研磨輥離合軋單元、操作顯示及通信接口電路等組成。

控制系統(tǒng)的功能：傳感器感知進(jìn)料筒內(nèi)物料有無和多少的料位信息；根據(jù)料位信息控制離合軋，并與喂料機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)；根據(jù)料位信息來自動(dòng)控制喂料輥是否喂料及自動(dòng)調(diào)節(jié)喂料轉(zhuǎn)速，在最大程度上保證物料流量連續(xù)、均勻[2]。

2.4 磨粉機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展

磨粉機(jī)的控制方式，經(jīng)歷了手動(dòng)控制、液壓控制、氣壓控制和電控四個(gè)階段。早期的磨粉機(jī)完全采用手動(dòng)，操作工人通過目測，發(fā)現(xiàn)物料較多，該喂料時(shí)，扳下操作手柄，磨粉機(jī)開始喂料，磨輥同時(shí)合軋；發(fā)現(xiàn)料位較低時(shí)，合上手柄，磨輥離軋，同時(shí)喂料輥停止喂料。這種方式無法調(diào)節(jié)喂料量的大小，需要多人照看，且不能保證磨輥及時(shí)離合軋和喂料輥及時(shí)啟停，往往會(huì)造成空磨現(xiàn)象，大大減少了磨輥及軸承的壽命。氣壓控制的磨粉機(jī)可以調(diào)節(jié)料位高于某一個(gè)高度后自動(dòng)喂料并合軋，低于某一個(gè)高度后停止喂料并離軋，但不能調(diào)節(jié)喂料輥的轉(zhuǎn)速。電控磨粉機(jī)可以根據(jù)進(jìn)料的料位高低自動(dòng)調(diào)節(jié)喂料輥的轉(zhuǎn)速，保證磨粉機(jī)在正常流量范圍內(nèi)既不會(huì)因物料喂料量太小而使進(jìn)料管堵料，也不會(huì)因流量大而磨空，避免磨輥頻繁離合閘，顯著改善面粉質(zhì)量。

目前，手動(dòng)控制、液壓控制的磨粉機(jī)已經(jīng)被淘汰，現(xiàn)在市場上主要采用氣壓控制和電控兩種形式，主流的磨粉機(jī)采用氣壓控制，占八成以上。

3 存在的問題

3.1 國際上存在的問題

目前，市場上磨粉機(jī)的控制系統(tǒng)主要采用氣壓控制FMFQJ型和電控FMFQ兩種形式。控制系統(tǒng)雖然得到了一些發(fā)展，但也存在一些不足：如FMFQJ型磨粉機(jī)的傳感器使用機(jī)械式料位器并使用杠桿機(jī)構(gòu)傳遞信號(hào)，控制系統(tǒng)靈敏度受零件加工、裝配及調(diào)整等人為因素影響較大；FMFQ型磨粉機(jī)的控制系統(tǒng)使用電容式料位傳感器、可編程控制器（PLC）、變頻器、減速電機(jī)、電磁閥等電器元器件，雖然使用效果較好，但其電器元件成本太高，不易被市場接受。

3.2 國內(nèi)與國外的差距

國內(nèi)磨粉機(jī)控制系統(tǒng)和FMFQJ型磨粉機(jī)類似，主要是集中在功能的設(shè)計(jì)，新的材料考慮的少，電子技術(shù)沒有充分地應(yīng)用，再加上加工裝備較落后，所以國內(nèi)磨粉機(jī)控制系統(tǒng)的水平和國外還有差距。

4 結(jié)束語

文章論述了磨粉機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展及研究的背景，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，磨粉機(jī)的控制系統(tǒng)會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]顧堯臣.糧食加工設(shè)備工作原理、設(shè)計(jì)和應(yīng)用[M].武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社.

[2]馮永政，等.磨粉機(jī)多種喂料控制方式的實(shí)現(xiàn)[J].糧油加工與食品機(jī)械，2004（6）.

[3]謝俊，徐華中.基于DSP的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2008.

[4]朱玲，胡榮強(qiáng).基于DSP的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2010.

[5]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：151-153.

作者簡介：李倩（1975，12-），女，講師，碩士研究生學(xué)歷，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論。