智能化技術在面粉廠中的應用

左英秀，梁萬禮，馮 強

1.中糧東海糧油工業(張家港)有限公司 (張家港 215634) 2.無錫中糧工程科技有限公司 (無錫 214035)

智能化技術在糧食行業中的典型應用是智能化糧庫。通過安裝在糧庫內的溫度、濕度、水分傳感器，采集糧食的實時數據并進行分析，一旦糧食溫度或水分達到設定值，將自動啟動智能空調控溫或智能通風系統，直到糧情恢復到正常范圍。糧蟲監測系統還可以與智能環流熏蒸、智能氣調儲藏等系統連鎖使用。糧食加工行業與糧食儲藏行業相比工藝要復雜的多，很多環節還依賴于人為操作和人為經驗判斷，因此糧食加工行業尚未實現完全智能化。但智能化技術在某些工段已經得到了很好的應用，技術也已經非常成熟；某些工段上的應用才剛剛起步，還處于試驗階段，實際使用過程中故障率還很高。相信隨著故障原因的總結分析和經驗的日益積累，目前還不成熟的應用也會日臻完善。下面就智能化技術在面粉廠中的應用做一個介紹和總結。

1 從模擬屏到PLC邏輯控制

在PLC推廣應用之前，面粉廠的設備啟?？刂贫际窃谀M屏上實現的，開機時按照工藝流程從后往前逐臺開啟相關的設備，停機時從前往后逐臺關閉設備。此種管理模式對操作人員的要求較高，要求操作人員熟練掌握整個生產流程，且具有豐富的生產經驗。一旦啟停順序發生錯誤就可能導致整個生產系統出現故障，甚至導致設備損壞。

如今，以工控機、PLC為核心的自動管理和控制系統已經成為面粉企業的標配?，F代面粉廠各個工段的啟停和設備運行狀態都可以在一臺計算機上實現控制和呈現，可以實現一鍵啟停，提高生產運行的安全性和可靠性。當某臺設備發生故障時，系統會發出報警，并根據預設程序自動實現關聯設備的停止。點擊鼠標還可以查詢到故障設備的位號、功率、工藝位置等信息，為設備的維修提供了極大的方便。

此外，PLC還可以實現設備的延時啟動。例如，振動篩、高方篩等篩理設備斷電后由于慣性會繼續處于運轉狀態，需要一定時間后才會完全靜止，而此類設備在完全靜止前是不允許再啟動的，否則會引起共振，造成設備的損壞。通過PLC控制就可以強行設置其斷電后一定時間內不可再啟動，有效防止誤操作造成的設備損壞和危險事件的發生。

再比如，通訊技術在面粉廠中的應用，計算機采集各個關鍵點的數據，經過計算和處理后自動生成生產報表，出粉率、電耗等生產指標可以實時呈現，免去了繁瑣的計算過程。通過外接打印機，還可以實現報表的打印輸出。

2 后處理自動配粉系統

隨著專用粉和預拌粉的走俏，現代面粉廠基本都設計有自動配粉系統。面粉行業的自動配粉系統由飼料行業的配料系統演變而來。得益于PLC技術的開發和稱重系統、變頻技術的應用，現代配粉系統能夠實現各種目標物料的精準搭配，配粉員只需要根據研發配方，在電腦上輸入參數就可以自動實現物料出倉、稱重、放料、混合、壓運進倉整個配粉流程，配粉過程還可以動態圖形顯示。圖1是現代面粉廠典型配粉流程圖，整個自動系統主要由倉底振動卸料器、喂料絞龍、配料秤、微量添加機、混合機和壓運系統組成。配粉開始的指令發出后，系統先檢測相關設備的運行狀態，如混合機放料門是否關閉到位，配料秤的稱重儀表是否顯示空料等。所有反饋信號正常后，變頻絞龍按照設定的比例順序供料。大秤、小秤、微量秤可以同時喂料，待喂料完成后檢查混合機的放料門是否關閉到位，如果關閉到位，則系統按照大秤、小秤、微量秤的順序開始放料，稱重儀表示數歸零后，放料門關閉，繼續進行下一批次的稱重；如果檢測到混合機的放料門未關閉到位，秤體不會放料，直到接收到關閉到位信號。

圖1 現代面粉廠典型配粉流程圖

與以往的人工配粉相比，自動配粉系統極大提高了工作效率，降低了勞動強度，同時保證稱量更加精確，減少了人為誤差，不同批次產品之間的質量更加穩定。另外，整個自動配粉系統處于封閉狀態，降低了異物進入系統的風險，減少了外界環境對產品的污染。

3 面粉和麩皮的全自動打包

現在面粉廠的成品和副產品打包多數還是采用人工打包的方式，人工套袋、人工縫包，工作環境差，粉塵大，危害操作人員的身心健康，有些老廠還是24 h跟班打包，工人勞動強度大，崗位人員流動性大，新員工較多，安全風險也隨之增加。近幾年，全自動打包機已經出現在面粉企業中。面粉全自動包裝機對面粉以及麩皮進行自動上袋、自動稱量、自動包裝、自動折邊縫口、自動噴碼、自動輸送的全自動包裝過程，真正實現了無人操作，大大的提高了生產效率，實現規模經濟效益，其打包產量也比人工的大。同時，全自動打包機可以實現跟班打包，有效減少了面粉倉容，降低了建設投資。雖然，目前面粉全自動打包技術還不是很成熟，仍處于試錯階段，也沒有得到大范圍的推廣應用。但隨著不斷的總結和改進，相信全自動打包技術在面粉行業中的應用也是指日可待。

4 全自動碼垛系統

全自動碼垛系統是一種仿真操作，在三維空間內完成規定的作業操作，包括抓取和放置系統，能從一個或多個作業點抓取目標，然后放置在預定的地點[1]。

面粉打包后經過金屬檢測、檢斤、整形等工序進入碼垛工作區，碼垛機根據設定的程序將進入工作區的面袋抓取放在指定的托盤上。一個托盤碼垛完成后自動輸出，新的托盤由輥道輸送機自動送至預定位置。全自動碼垛機的使用可以大大減少勞動工人的數量，降低勞動強度，由于碼垛整齊，可以最大限度節約空間，方便倉庫管理，使堆垛現場井然有序，有助于提升企業形象。同時降低了面粉倒垛風險，排除了安全隱患。

5 智能化立體倉庫

面粉智能化立體倉庫是倉儲物流中出現的新概念。利用智能化立體倉庫設備可實現倉庫高層合理化、存取智能化、操作簡便化，屬于當前技術水平較高的形式[2]。其主要由高層貨架、巷道堆垛機、出入庫輸送設備、自動控制與管理系統組成[3]。

出于安全考慮和叉車舉升高度的限制，傳統面粉倉庫的堆垛極限為3層，還要留有叉車行駛通道。面粉智能化立體倉庫可以提高空間利用率，節約庫容，其空間利用率與其規劃緊密相連，一般來說，智能化立體倉庫的空間利用率為傳統倉庫的2～5倍。智能化倉庫不再依賴于叉車運輸，減少了叉車操作工，降低企業運營成本。

此外，面粉智能化倉庫還便于形成先進的物流體系，提高企業物流管理水平。智能化倉庫采用先進的智能化物料搬運設備，不僅能使貨物在倉庫內按需要自動存取，而且可以與倉庫以外的生產環節進行有機的連接，并通過計算機管理系統和智能化物料搬運設備使倉庫成為企業生產物流中的一個重要環節。

6 自動裝車系統

自動裝車系統是機、電一體化高新技術產品，自動裝車機可以滿足不同方式的裝車需要，按照要求的編組方式和層數，完成對產品的裝車。自動裝車系統適用于面粉廠袋裝面粉裝車環節，它可以縮短裝車時間、降低勞動強度、減少貨品損傷、提高作業安全保障，從而實現袋裝面粉從出庫到裝車過程的自動化對接。自動裝車系統要與上述的智能化倉庫配合使用。自動裝車系統在面粉企業中的應用尚屬空白，但其作為今后的發展潮流和趨勢是不容置疑的。

7 結 語

《糧食行業科技創新發展“十三五”規劃》指出，當前世界范圍內的科技革命加速推進，新一代信息通信、新材料、智能制造等新科技變革在糧食領域蓄勢待發，全球糧食供求形勢復雜變化，深刻影響國內糧食產業發展?，F代科技與糧食產業經濟發展深度融合，成為推動糧食產業經濟轉型升級發展的強勁驅動力。相信隨著云計算、大數據、物聯網等技術的快速發展和推廣應用，面粉廠中的智能化程度也會越來越高。除了關鍵控制點需要配置操作人員外，其余都可以實現無人化操作。