安装有温度控制系统的茶叶滚筒杀青机的整体结构（如图1）主要包括滚筒、电加热装置、电机、传动装置、拨板、滚筒壁、主支架、料斗和出料口，前中后3个热电阻的安装支架和控制柜等。工作过程主要是杀青机工作在设定温度值下，滚筒两端分别支撑在主动托辊和辅助托辊上，驱动装置通过主动托辊驱动滚筒旋转，茶叶由于离心力所产生的与滚筒内壁之间的摩擦力被提升到一定高度，然后向斜上方抛出，落到滚筒内壁的另一侧，内部的螺旋形拨板起到辅助翻转的作用，如此循环往复。由于滚筒倾斜一定的角度，茶叶在滚筒内做回转运动的同时还沿着滚筒的轴向推移，当移动到滚筒的出料端时，从出料口落下，进而完成杀青全过程。
1控制系统结构设计
控制系统的构成如图2所示，主要包括西门子S7-200PLC（CPU226CN），模拟量输入模块EM231CN，SMART700IE触摸屏，PT100铂热电阻，SBWZ-2280导轨式温度变送器，FDR3-D48402三相固态继电器，PS207电源模块等。工作过程是通过触摸屏输入所需杀青温度值，按下启动按钮，启动系统工作。3个温度变送器分别接收安装在滚筒内前、中、后端的3个测温元件PT100的输出信号，经过稳压滤波、运算放大、非线性校正等处理，转换成与温度成线性关系的0～10V电压信号输出。模拟量输入模块EM231CN接收3个温度变送器输出的0～10V电压信号并将其转换为0～32000的整数分别存于AIW0、AIW2和AIW4(AIW0、AIW2和AIW4为模拟量输入模块EM231CN中的3个寄存器)中。CPU读取存于AIW0、AIW2和AIW4中的数据并取平均值，一方面将所得平均值进行运算得出实时温度并显示在触摸屏；另一方面，将该平均值作为PID控制的回路输入，进行PID运算，不断改写回路输出的占空比，改变固态继电器的导通与断开时间，使滚筒杀青机的温度稳定在所输入的杀青温度值。
2控制系统的算法与参数整定
2.1控制系统的算法
本控制系统采用经典的PID控制算法。工作原理为：由于来自外界的各种扰动不断产生，要想达到现场控制对象值保持恒定的目的，控制作用就必须不断进行。若扰动出现使得现场控制对象值(即被调参数)发生变化，现场检测元件就会将这种变化记录并传送给PID控制器，改变过程变量值，经变送器送至PID控制器的输入端，并与其给定值(简称sp值)进行比较得到偏差值(简称e值)，调节器按此偏差并以预先设定的整定参数控制规律发出控制信号，使被调参数发生改变，并趋向于给定值(sp值)，以达到控制的目的。
2.2参数整定
本控制系统采用扩充响应曲线法与凑试法对PID参数进行整定。由于如果预设的初始值与理想参数相差甚远，将会给以后的参数整定带来很大的困难，所以首先采用扩充响应曲线法初步确定KC、TI、TD和TS4个参数。
3结论
本文所述茶叶滚筒杀青机温度控制系统，采用西门子S7-200PLC与SMART700IE触摸屏等器件结合基于PID控制原理的温度控制方法，设计了滚筒杀青机的温度控制系统，使滚筒杀青机的杀青温度可稳定在任意设定值，使用者通过触摸屏可观测现场工况并且可随时根据现场杀青效果设定杀青温度。系统简单灵活，抗干扰能力强，避免了温度波动和人为因素对杀青质量所造成的不良影响，操作性能良好，工作稳定且能显著提高茶叶的加工品质、节约茶叶的加工成本，具有良好的应用前景。
作者：葛良志 曹成茂 吴正敏 单位：安徽农业大学工学院
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