飼料配制的計算機屏上控制系統設計及應用

張欽鋒,蒙振海

(廣西城市職業大學,廣西崇左 532200)

飼料產業為養殖業的發展提供重要支撐，飼料產品直接關系著養殖業的品質。飼料企業生產多種類、充足的飼料，滿足養殖業的需求，促進相關產業的發展。傳統的飼料生產模式主要是簡單的電器控制，或者是手工作業生產，不能精確控制飼料配制數量，無法保證產品的質量，并且生產效率低下，制約飼料行業的發展。飼料行業需要提升自動化程度，提高生產效率和生產質量?，F代技術更新非?？欤暳掀髽I要合理的更新生產技術、生產設備，提升智能化生產水平。在改進飼料配制技術過程中生產監控十分重要，能科學控制飼料配料稱量，整體提高自動化控制水平，降低生產成本，提高效率和質量?，F代化飼料生產中，自動配料稱量系統是重要的生產手段，本文對飼料配制自動配料稱量系統進行探討，分析計算機屏上控制系統設計，實現快速、準確的計量，配制符合要求的飼料。

1 典型飼料生產工藝流程

在飼料生產過程中，飼料機械成套機電設備包括多個工段的相應機械設備，如制粒與擠壓、配料與混合、清理與粉碎、貯存與輸送等。另外有蒸汽系統、壓縮空氣系統、除塵系統、中央監控系統等。根據飼料組成成分及應用特點可以分為濃縮飼料生產線、混合飼料生產線、全價配合飼料生產線等（李光輝，2019）。提高飼料產品質量的重要手段之一就是改進生產工藝，優化生產加工流程。隨著飼料科技、動物營養的進步，在飼料加工中已應用一些比較先進的加工技術，提高飼料飼用價值。如果飼料加工處理不當，會影響營養價值，降低飼料品質，導致變質（倪瑞等，2019）。先進的飼料生產工藝有利于飼料工業和養殖業的發展。以配合飼料生產線為例，原料從接收與貯存到粉碎系統，然后是配料系統，混合系統，制粒系統，控制系統，供氣、除塵系統，最后進行成品計量和包裝系統。

2 飼料配料控制系統及稱量模式

目前，家禽牲畜普遍采用圈養方式，實現規模生產。規?；B殖需要大量的成品飼料。現代配合飼料的生產規模不斷擴大，從每小時2 t 到每小時30 t。配合飼料的原料有許多，如蛋白粉、豆粕、麥麩、玉米、菜籽粕、添加劑等。在生產過程中需要根據配方的規定，在最短時間內將一定質量的各種原料投入計量斗。這一工序對計量的要求很高，人力作業很難做到快速又準，并且可能出現人體危害（陳華等，2017）。飼料生產企業大多采用自動配料稱量系統，提升原料質量的智能化水平，從而提升生產效率。同時也可以降低生產成本，保證產品品質，減少粉塵對人體健康的危害。本次研究選取新型PCS-1000 型自動配料控制系統，能儲存近千種配料配方，控制20 多種配料稱量。經邏輯電路解碼，繼電器控制輸出控制手動加料，稱料斗的卸料，慢速加料等。可以外接打印機，同期打印物料消耗報告及各類生產報告。在飼料生產自動配料稱量系統中，自動配料控制器能滿足需求。

根據配合飼料生產線的實際情況，有兩種配料稱量模式，可以使用兩個計量斗稱量8 ～12 種飼料原料，在一個混合機內卸料。也可以使用一個計量斗，稱量12 ～16 種飼料原料，然后卸料。綜合飼料生產廠家的情況，每家生產廠的原料種數、生產配方有一定的差異。但總體上有類似的生產工藝、生產模式。大部分使用斗式提升機，提升原料到高處的螺旋輸送機。工藝生產流程大致類似（王小陽，2017）。原料稱量方式基本相同。經電控旋轉分配器，將原料向高層各個貯料倉分配輸送。按配方規定，根據配料控制器的指令，按照設定的質量和順序，螺旋輸送機會向各個貯料倉定量計量下料。完成配料后，卸料門由計量斗自動打開?；旌蠙C會儲存這些混合配料進行攪拌。同時根據規定注入油脂，均勻攪拌，送入壓料成型工序。在配制過程中，使用倒置圓錐體斗結構，計量斗容納1000 ～4000 kg 原料。

使用壓式受力的稱量傳感器，防止在受料時計量斗擺動，影響質量準確性。如果使用拉式受力的稱量傳感器，需要加裝萬向關節軸承在傳感器兩端上。并且要防止計量斗的水平晃動，需要將水平拉桿安置在計量斗中。在飼料配制過程中，計量的物料主要是松散的粉粒原料。在卸料過程中，由于計量斗的限制，原料會堆積成小丘，影響實際的容納質量。因此，在設計計量斗容積時，需要考慮能充分容納原料。根據顆粒大小、原料密度乘上1 個系數作為計量斗的容積（李惠，2019）。原料卸料時需能自由迅速下落，提高效率。計量斗卸料口的錐度是關鍵部位，需要合理設計，保證原料的速度和質量。如由于重力作用，干性原料在下落時可能形成漏斗狀、拱橋狀等在錐部部位，對下落干凈程度、正常流動速度造成不利影響。從而很難進行一次性的精確計量。綜合考慮實際經驗及理論計算結果，通常卸料口的錐角不超過60°。在設計時也要考慮內壁堆積堵塞問題。一些吸濕原料會影響卸料速度和計量精度。為消除堵塞問題，使計量斗達到最佳的工作狀態，可以在外加倉壁安裝振動器，設置在計量斗倉壁外即可。通過強迫震動避免堆積堵塞的問題。設置三角形破拱結構，用于卸料口上端，幫助加快原料下落。在飼料配制過程中，計量斗的上方通常有12 ～25 種原料，其中一些原料堵塞計量斗錐部。螺旋輸送機下料口的原料，出現較大的單位密度（李靈，2019）。需要在生產過程中精確計量，合理布置各個下料位置，避免在計量斗錐部堵塞。

3 飼料自動配料控制系統組成

3.1 整體框架 飼料自動配料控制系統整體框架如下。

3.2 稱質量傳感器 在飼料自動配料控制系統中，使用電阻應變式稱質量傳感器，符合飼料配料生產的實際狀況。根據金屬彈性體受力的彈性形變情況，所受力越大，變形力越大。電阻應變計集中于稱質量傳感器表面應力，組成惠斯頓測量電橋，賦于激勵電壓，使重力轉換成電壓信號。

3.3 稱質量儀表 自動配料稱質量儀表具有控制功能，實現智能化、自動化智能化。稱質量儀表的儀表等級是Ⅲ級。A/D 取樣速度為高于100 次/s。儀表內部分辨率為4×105。非線性修正范圍為0.01 ～0.1 F.S。輸入信號范圍為0.01 ～33 mV。貯存溫度：（25±55）℃。激勵電流：≥250 mA。激勵電壓DC ：15 V，1%。相對濕度：＜90%R.H。使用溫度：（0±40）℃。質量：＜4 kg。消耗功率：＜35 W。稱質量儀表的前面板不僅可以顯示資料數字，稱質量，并且可以設置時間。傳感器插座、電源插座在稱質量儀表后面板，同時有兩個繼電器輸出端子，一個BCD 輸出口，兩個RS232輸出口，能直接連接計算機或邏輯控制器。稱質量儀表的操作方便，功能齊全，且可靠性、穩定性比較高。稱質量傳感器中的電信號，由雙微處理器CPU 處理，經過模/ 數轉換。其ROM 容量、RAM 容量都達到8M。在大屏幕中，顯示輸出質量信號，包括飼料輸入配方的資料及配方質量。輸出數據信號連接控制信號，能自動化和智能化控制配料飼料的稱質量。

3.4 配料控制系統 強電執行元件、變頻控制器、可編程序控制器是配料控制系統的組成部分?？刂破鲀鹊倪壿嬛噶?，指示可編程控制器，控制變頻調速，調節飼料配制的加料速度。并可以根據指令實現高低限位報警，延時控制，手動添加輔助原料及開關斗、卸料閘門等。

飼料配料控制系統在工作時電子秤內是經過配料倉依次加料的飼料混合料。在傳感器中有重力作用。由此，在供橋電壓的激勵下，傳感器轉換載荷，使其成為電壓信號。經接線盒，將電壓信號向稱質量儀表中輸入，再次轉換成數字信號。從而向轉換成數字信號輸入，顯示最終結果。接口電路轉換稱質量信號，會送入可編程控制器（PLC）。根據選定的配方比例，PLC 將接收到的計量結果依次控制配料運作，直到達到配方的數值設定。符合要求后，PLC 會指令秤門打開放料。當完成放料后，秤門根據質量顯示自動關閉。開始下一輪的自動配料。在此過程中，打開放料后，會自動提示人工加料。直到所有飼料原料配料完成，混合機開始計時攪拌。設置規定的時間，在混合時間的50%時停止，然后打開噴油泵，噴入油脂。完成后，混合機繼續計時運作。直到規定時間將混合好的物料放至過渡倉。

飼料配制過程中需要更改參數、更改配方等操作。通過稱質量儀上的面板按鍵調校稱質量的準確度，根據需要設定參數。在計算機屏上可以自動操作、手動操作、更改參數、選擇配方等。對于外部設備的輸出信號，通常是各行程開關或料位計，由PLC 控制進行各種操作。PLC 系統負責配方的儲存、更改、配料的自動循環等。稱質量儀系統負責控制飼料的配料精度。

3.5 計算機屏上控制系統 在飼料企業生產控制室內，安裝計算機屏上控制系統，實現各種飼料配制操作。飼料生產工藝的全過程控制、監視等都由計算機屏上控制操作系統完成。通過計算機進行自動集中控制，手動集中控制，指示配料混合系統、粉碎系統、原料輸送系統等。同時在計算機屏上控制系統中能了解飼料生產設備的運行情況。

計算機屏上控制系統可以根據實際要求，任意設定飼料的加料次序。通常是先加大宗料，然后是量小的物料。設置油脂添加量、秤關門值、混合出料時間參數等，實現各種生產操作。并且可以進行手動調整，設定與修改配方、各種參數等。顯示配料檢驗單方式，保持斷電數據，校準按鍵質量?？蓪崿F12 ～25 種配料種類。最大稱量質量1000 ～4000 kg，存儲近千種配方。計算機屏上控制系統能進行配料報告、物料消耗報告、配方和物料控制數據表等的編印。該系統的報表編印功能比較完善，為飼料生產管理和決策提供參考。計算機屏上控制系統的報表編印功能、控制功能、多種配料功能，有利于現代化飼料企業的自動化生產。

4 結語

隨著市場競爭越來越激烈，飼料企業對生產成本、生產質量、生產效率提出更高的要求。飼料生產規模不斷擴大，現代市場需要飼料生產的自動化、智能化模式，充分利用計算機技術，滿足市場的需求。飼料自動配料控制系統包括配料控制器、稱質量儀表、稱質量傳感器等，具有多功能、智能化、全自動的特點，有利于促進飼料的生產。