智能化技术在面粉厂中的应用

左英秀，梁万礼，冯 强

1.中粮东海粮油工业(张家港)有限公司 (张家港 215634) 2.无锡中粮工程科技有限公司 (无锡 214035)

智能化技术在粮食行业中的典型应用是智能化粮库。通过安装在粮库内的温度、湿度、水分传感器，采集粮食的实时数据并进行分析，一旦粮食温度或水分达到设定值，将自动启动智能空调控温或智能通风系统，直到粮情恢复到正常范围。粮虫监测系统还可以与智能环流熏蒸、智能气调储藏等系统连锁使用。粮食加工行业与粮食储藏行业相比工艺要复杂的多，很多环节还依赖于人为操作和人为经验判断，因此粮食加工行业尚未实现完全智能化。但智能化技术在某些工段已经得到了很好的应用，技术也已经非常成熟；某些工段上的应用才刚刚起步，还处于试验阶段，实际使用过程中故障率还很高。相信随着故障原因的总结分析和经验的日益积累，目前还不成熟的应用也会日臻完善。下面就智能化技术在面粉厂中的应用做一个介绍和总结。

1 从模拟屏到PLC逻辑控制

在PLC推广应用之前，面粉厂的设备启停控制都是在模拟屏上实现的，开机时按照工艺流程从后往前逐台开启相关的设备，停机时从前往后逐台关闭设备。此种管理模式对操作人员的要求较高，要求操作人员熟练掌握整个生产流程，且具有丰富的生产经验。一旦启停顺序发生错误就可能导致整个生产系统出现故障，甚至导致设备损坏。

如今，以工控机、PLC为核心的自动管理和控制系统已经成为面粉企业的标配。现代面粉厂各个工段的启停和设备运行状态都可以在一台计算机上实现控制和呈现，可以实现一键启停，提高生产运行的安全性和可靠性。当某台设备发生故障时，系统会发出报警，并根据预设程序自动实现关联设备的停止。点击鼠标还可以查询到故障设备的位号、功率、工艺位置等信息，为设备的维修提供了极大的方便。

此外，PLC还可以实现设备的延时启动。例如，振动筛、高方筛等筛理设备断电后由于惯性会继续处于运转状态，需要一定时间后才会完全静止，而此类设备在完全静止前是不允许再启动的，否则会引起共振，造成设备的损坏。通过PLC控制就可以强行设置其断电后一定时间内不可再启动，有效防止误操作造成的设备损坏和危险事件的发生。

再比如，通讯技术在面粉厂中的应用，计算机采集各个关键点的数据，经过计算和处理后自动生成生产报表，出粉率、电耗等生产指标可以实时呈现，免去了繁琐的计算过程。通过外接打印机，还可以实现报表的打印输出。

2 后处理自动配粉系统

随着专用粉和预拌粉的走俏，现代面粉厂基本都设计有自动配粉系统。面粉行业的自动配粉系统由饲料行业的配料系统演变而来。得益于PLC技术的开发和称重系统、变频技术的应用，现代配粉系统能够实现各种目标物料的精准搭配，配粉员只需要根据研发配方，在电脑上输入参数就可以自动实现物料出仓、称重、放料、混合、压运进仓整个配粉流程，配粉过程还可以动态图形显示。图1是现代面粉厂典型配粉流程图，整个自动系统主要由仓底振动卸料器、喂料绞龙、配料秤、微量添加机、混合机和压运系统组成。配粉开始的指令发出后，系统先检测相关设备的运行状态，如混合机放料门是否关闭到位，配料秤的称重仪表是否显示空料等。所有反馈信号正常后，变频绞龙按照设定的比例顺序供料。大秤、小秤、微量秤可以同时喂料，待喂料完成后检查混合机的放料门是否关闭到位，如果关闭到位，则系统按照大秤、小秤、微量秤的顺序开始放料，称重仪表示数归零后，放料门关闭，继续进行下一批次的称重；如果检测到混合机的放料门未关闭到位，秤体不会放料，直到接收到关闭到位信号。

图1 现代面粉厂典型配粉流程图

与以往的人工配粉相比，自动配粉系统极大提高了工作效率，降低了劳动强度，同时保证称量更加精确，减少了人为误差，不同批次产品之间的质量更加稳定。另外，整个自动配粉系统处于封闭状态，降低了异物进入系统的风险，减少了外界环境对产品的污染。

3 面粉和麸皮的全自动打包

现在面粉厂的成品和副产品打包多数还是采用人工打包的方式，人工套袋、人工缝包，工作环境差，粉尘大，危害操作人员的身心健康，有些老厂还是24 h跟班打包，工人劳动强度大，岗位人员流动性大，新员工较多，安全风险也随之增加。近几年，全自动打包机已经出现在面粉企业中。面粉全自动包装机对面粉以及麸皮进行自动上袋、自动称量、自动包装、自动折边缝口、自动喷码、自动输送的全自动包装过程，真正实现了无人操作，大大的提高了生产效率，实现规模经济效益，其打包产量也比人工的大。同时，全自动打包机可以实现跟班打包，有效减少了面粉仓容，降低了建设投资。虽然，目前面粉全自动打包技术还不是很成熟，仍处于试错阶段，也没有得到大范围的推广应用。但随着不断的总结和改进，相信全自动打包技术在面粉行业中的应用也是指日可待。

4 全自动码垛系统

全自动码垛系统是一种仿真操作，在三维空间内完成规定的作业操作，包括抓取和放置系统，能从一个或多个作业点抓取目标，然后放置在预定的地点[1]。

面粉打包后经过金属检测、检斤、整形等工序进入码垛工作区，码垛机根据设定的程序将进入工作区的面袋抓取放在指定的托盘上。一个托盘码垛完成后自动输出，新的托盘由辊道输送机自动送至预定位置。全自动码垛机的使用可以大大减少劳动工人的数量，降低劳动强度，由于码垛整齐，可以最大限度节约空间，方便仓库管理，使堆垛现场井然有序，有助于提升企业形象。同时降低了面粉倒垛风险，排除了安全隐患。

5 智能化立体仓库

面粉智能化立体仓库是仓储物流中出现的新概念。利用智能化立体仓库设备可实现仓库高层合理化、存取智能化、操作简便化，属于当前技术水平较高的形式[2]。其主要由高层货架、巷道堆垛机、出入库输送设备、自动控制与管理系统组成[3]。

出于安全考虑和叉车举升高度的限制，传统面粉仓库的堆垛极限为3层，还要留有叉车行驶通道。面粉智能化立体仓库可以提高空间利用率，节约库容，其空间利用率与其规划紧密相连，一般来说，智能化立体仓库的空间利用率为传统仓库的2～5倍。智能化仓库不再依赖于叉车运输，减少了叉车操作工，降低企业运营成本。

此外，面粉智能化仓库还便于形成先进的物流体系，提高企业物流管理水平。智能化仓库采用先进的智能化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库内按需要自动存取，而且可以与仓库以外的生产环节进行有机的连接，并通过计算机管理系统和智能化物料搬运设备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节。

6 自动装车系统

自动装车系统是机、电一体化高新技术产品，自动装车机可以满足不同方式的装车需要，按照要求的编组方式和层数，完成对产品的装车。自动装车系统适用于面粉厂袋装面粉装车环节，它可以缩短装车时间、降低劳动强度、减少货品损伤、提高作业安全保障，从而实现袋装面粉从出库到装车过程的自动化对接。自动装车系统要与上述的智能化仓库配合使用。自动装车系统在面粉企业中的应用尚属空白，但其作为今后的发展潮流和趋势是不容置疑的。

7 结 语

《粮食行业科技创新发展“十三五”规划》指出，当前世界范围内的科技革命加速推进，新一代信息通信、新材料、智能制造等新科技变革在粮食领域蓄势待发，全球粮食供求形势复杂变化，深刻影响国内粮食产业发展。现代科技与粮食产业经济发展深度融合，成为推动粮食产业经济转型升级发展的强劲驱动力。相信随着云计算、大数据、物联网等技术的快速发展和推广应用，面粉厂中的智能化程度也会越来越高。除了关键控制点需要配置操作人员外，其余都可以实现无人化操作。