开题报告-基于PLC的茶叶揉捻机自动控制系统设计

毕业论文（设计）开题报告分院：电子信息工程学院题目基于PLC的茶叶揉捻机自动控制系统设计学生姓名指导教师选题背景（含国内外相关研究综述及评价）与意义茶叶揉捻机是茶叶生产中的的一种主要机器。传统制茶以手工进行揉茶，且依茶叶粗细，分粗揉与复揉二次，尤其针对梗枝部分特别着重二次复揉。现代制茶则多以机械式盘式揉茶机处理，而后再人力进行部分加工或挑拣。揉捻机特征主要包括：一卷布杆，设于揉捻机之盖板上，卷布杆中间设有两缺口，以便收缩茶叶布质袋内之茶叶体积；莲花座，包括有多个具弧度之莲花片，莲花片背后设有连杆，其两端以绞链方式与连杆固定环及支杆组合，支杆之另一端与支杆固定环亦以绞链方式结合，连杆固定环底下连结一心轴；传动组，包含有传动螺杆，设于莲花座之二侧，传动螺杆上设有螺帽，两螺帽之间搭接一推板，推板上方设有一推板固定环，并螺固为一体，推板固定环与支杆固定环内装设一止推轴承，两传动螺杆上设有齿轮，配合链条及惰轮，可同步传动两传动螺杆；利用两组独立之传动结构带动心轴使莲花座旋转及带动传动组之传动螺杆作正、逆向之旋转令推板上下移动使莲花座之莲花片作开、合之动作并将茶叶收缩、揉捻。茶叶原产于中国，后逐步传播于世界，当前世界上有５０多个国家种茶和产茶，１６０多个国家饮茶。它们的种茶和茶叶加工技术以及饮茶习俗，均系从我国直接或间接传去。早在唐代的公元８１５年，茶树种植技术就由我国传到日本，绿茶蒸青加工技术也同时传去，被同本人一致延用至今，并在此基础上不断改进完善，研制出一整套蒸青煎茶加工技术，还实现了现代化的生产线加工。１９世纪上半叶，中国茶树种植和条形红茶加工技术先后传到印度尼西亚、印度、斯罩兰卡和苏联（今独联体诸国）。这些国家在茶树种植初期均应用从我国传去的技术和方法，进行茶树栽培管理和茶叶加工，甚至直接从中国聘请茶叶技师传授茶叶种植和加工技术。在此基础上，这些种茶国家经过不断的实践和研究，尤其是通过对机制茶叶的开发（如揉捻机和烘干机等茶叶加工机械的发明），至１９世纪后半叶红茶加工方法开始从条形茶向着切碎红茶方向发展。由于这种茶为碎颗粒形状，内含成分在冲泡时容易溶出，在茶汤中加入牛乳后风味和汤色不会变淡，很适合西方人的饮用习惯，很快风行世界。红碎茶自出现以来，经历了盘式揉切机、转子揉切机和ＣＴＣ等阶段的揉切技术改进，品质更为优异。２０世纪中后期，茶树种植和红碎茶加工技术传入非洲等地（如肯尼亚等产茶国），红碎茶生产采用了最先进的ＣＴＣ加工技术，茶厂及其生产线设计尤为先进，加工出的红碎茶品质良好，在世界茶叶市场上具有很高的信誉。２０世纪５０年代以来，尤其是进入８０年代以来，我国的茶叶加工技术快速向着机械方向发展，各茶类的制茶机械相继研制与开发成功，并逐步应用于生产。到目前为此，我国的大宗茶已有９０％实现了机械化加工，名优茶也有５０％以上的加工实现了机械化。近年来，在制茶机械自动控制方面也有所突破，如以继电器为基础控制元件的自动控制技术在匀堆拼配设备中应用；机电控制系统在揉捻机上的应用；１９８７年通过部级鉴定的“计算机控制茶叶烘干机，’及在乌龙茶做青工艺中的应用；圆电脑控制型龙井茶炒制机的研制成功等，ｕ。这些研究成果对我国茶叶机械的自动化和连续化必将起劲推动作用。我国制茶机械化作业技术虽然取得了长足的发展，但制茶机械的自动化和连续化程度仍然较低，与食品工业的机械化相比却存在着较大的差距。食品工业生产技术的发展过程大体要经历五个阶段，即机械化阶段、初级自动化阶段、自动控制阶段、数据化阶段、高级自动化阶段（无人化阶段）。目前国内食品加工技术已处于第四阶段，国外茶叶加工已进人第三、第四阶段，如日本蒸青茶生产线和英国ＣＴＣ生产线。而我国的制茶技术总体上仍处于第一阶段，个别单机或生产线处于第二阶段，与国外相比尚存在巨大的差距。１９９４年８月，中央决定，在“九五”期间，国家安排专款用于引进国际先进农业科学技术，每年实施一批项目。引进技术所需用于消化、吸收和推广的经费，中央单位承担的项目由中央财政解决，地方单位承担的项目由地方财政配套。这就是９４８项目。最近，国务院再次决定，在“十一五”期间，中央财政每年将投资２亿元，继续执行“９４８”计划。由中国农业科学院茶叶研究所承担的农业部９４８滚动项目《茶叶标准化生产关键技术引进、消化与创新研究》于２００６年Ｊ下式启动。【，１该项目称：“我国的茶叶加工技术水平与装备多年以来没有重大改进，总体上还处于传统农副产品初级加工，加工的机械化、自动化程度低，质量管理与品质控制仅凭人工经验和常规的审评与理化检验来保证，与全程清洁化生产、机械化加工和自动化控制的世界先进水平差距甚远。针对我国不同茶叶生产过程的特色和上述主要问题，引进一批世界先进水平的种植和加工技术、理念、设备和装置等，在消化吸收的基础上，结合必要的创新研究，整合过去几十年来提出的成熟技术成果，力求改善加工设备的自动化和智能化程度，提升加工的工艺水平，提出我国绿茶（名优绿茶、大宗绿茶）、ＣＴＣ红茶和乌龙茶的标准化加工工艺参数，研制出茶叶加工关键设备的自动控制装置和生产线自动控制系统，研制出茶叶加工智能化专家咨询系统。本课题是该滚动项目的一部分，其技术目标是实现６ＣＲ一５５型茶叶揉捻机的工作压力、时间、转速和上、下叶的自动控制。2.选题的主要任务及目标选题的主要任务有以下几点：（1）对可编程控制器的概述（2）介绍茶叶揉捻机的结构与原理（3）茶叶揉捻机自动控制系统的硬件设计与实现（4）茶叶揉捻机自动控制系统的软件设计与实现（5）对设计出来的梯形图程序进行调试与仿真选题目标：设计一种茶叶揉捻机的PLC控制系统，该系统采用PLC为控制核心，使生产线从上料到最后一步工序都可以实现无人操作，耗能低，对技术层次要求低。3.选题研究的主要内容与方法选题研究的主要内容：首先根据茶叶揉捻机的工作流程确定了控制要求，然后进行了硬件设计和软件设计。其中硬件设计包括PLC选型、I/O分配表和I/O外部接线图；软件设计包括梯形图程序设计。最后对设计出来的梯形图程序进行调试与仿真。课题研究的方法：文献研究4.研究条件和可能存在的问题研究条件：（1）商丘学院图书馆具有比较丰富的文献资料；（2）电信学院配有经验丰富的指导教师；（3）本人具有较为坚实的理论基础和专业知识。可能存在的问题：实际设计经验不足，需要及时地、经常地向导师和相关专家请教，以保证按时完成设计任务。5.参考文献[1]朱仁学.国内制茶机械的现状及对策[J].2003.[2]陈宗愚.中国茶经.[3]李小平,喻道远,李培根,龚自明,袁中华.

滚筒式茶叶揉捻机的试验研究[J].农机化研究.2002(03)[4]过婉珍,孙小平.

临安市茶叶揉捻机发展史(一)[J].茶叶机械杂志.2002(01)[5]过婉珍,姜定祥,孙小平,童一飞.

临安市茶叶揉捻机发展史(二)[J].茶叶机械杂志.2002(02)[6]过婉珍,孙小平,姜定祥,童一飞.

临安市茶叶揉捻机发展史(三)[J].茶叶机械杂志.2002(03)[7]陈兆凤.

浙茶绿265茶叶揉捻机的经济分析[J].贵州茶叶.1997(02)[8]夏狄刚.

茶叶揉捻机的加压程控新装置[J].中国茶叶.1986(06)[9]夏狄刚.

揉捻机加压机构的改进设计[J].中国茶叶.1987(06)[10]赵春芳.

基于PLC的茶叶揉捻机自动控制系统的研究[D].浙江工业大学2009[11]胡学林.可编程控制器应用技术[M].北京：高等教育出版社.2001.[12]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S7-300PLC[M].[13]廖常初.S7-300\400PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社.2009.96.拟解决的主要问题和预期的结果拟解决的主要问题：预期的结果：7.论文（设计）进度计划（1）学生选题