小麥磨粉機系統硬件及操作原理
我國是世界小麥的主要生產地， 同時也是小麥加工機械的主要生產國， 小麥磨粉機是小麥加工必需的主要設備。隨著人們生活水平的提高， 對面粉的質量要求也不斷提高， 原來的小麥磨粉機氣動控制系統暴露出不足和缺點，如控制不靈敏， 流量不穩定， 都會導致面粉質量的不穩定。本設計采用西門子 S7-200CN- PLC 組態的小麥磨粉機控制系統， 徹底解決了氣動控制系統存在的問題， 充分保證了面粉質量。
一 控制對象和任務的描述
1.1 小麥磨粉機結構
目前市場上的大型小麥磨粉機都是復式結構， 即整機由獨立的兩部分組成， 斜對稱結構， 每部分主要由兩支磨輥、兩支喂料輥另加一些輔助機構組成。
（1） 進料部分即小麥或其它已被破碎的制粉過程中的小麥在制品， 進入小麥磨粉機的第一部分， 稱為觀察筒或進料箱。這部分一般由透明材料制成， 可以方便地觀察物料的流動情況， 便于操作工根據其料位的高低來適時調節小麥磨粉機； 進料箱從直觀的來說它就是物料進入小麥磨粉機的一個箱式結構。
（2） 喂料部分（ 或稱勻料部分） 是在進料箱下、磨輥上部， 一般由兩根直徑 !75 或 !80 的圓柱形輥體組成。根據每臺小麥磨粉機在整個制粉過程中所處工藝位置不同，設計有不同的轉速和速比，以便使物料在進入磨輥前分布更均勻， 以達到進入磨輥之間的物料厚薄均勻一致，從而保證產生一致的研磨效果。
（3） 研磨部分是指磨輥及一些輔助系統，如磨輥清理系統、磨輥擋板等， 磨輥本身的加工質量直接影響面粉質量和產量。
（4） 傳動部分是主傳動部分外邊的磨輥轉速比里邊的高， 因此習慣稱小麥磨粉機外邊的兩支磨輥為快輥， 里邊的兩支為慢輥； 兩支磨輥間要保證一個定的速比， 因此專一設計了一套磨輥間傳動機構來滿足此要求； 還有喂料輥間的傳動和喂料輥傳動，傳統的氣壓小麥磨粉機由快輥或慢輥通過傳動帶來傳動，本設計直接由電動機通過傳動帶來傳動喂料輥，以便可以方便地實現調速功能。
（5）控制部分是本設計的核心， 傳統的氣壓小麥磨粉機， 所有的功能控制由壓縮空氣通過各種閥類零件的有序組合來實現， 存在著控制不靈敏和需要配置氣源等弊病。
1.2 控制任務
1.2.1 小麥磨粉機工藝參數面粉加工是一個連續的生產過程， 小麥磨粉機在整個生產線上占有重要的地位。根據制粉工藝的需要，小麥磨粉機分為皮磨（B）， 心磨（M）， 渣磨（S）， 尾磨（T） 共4 個研磨系統。每個研磨系統的小麥磨粉機工藝配置不一樣， ①喂料輥表面的工藝參數不一樣； ②喂料門的位置不一樣； ③磨輥表面的性狀參數不一樣； ④小麥磨粉機工作時磨輥間隙不一樣， 即軋距大小不一樣。軋距就是兩根磨輥表面之間的最小距離； ⑤磨輥轉速不一樣； ⑥磨輥速比不一樣； ⑦喂料輥轉速不一樣； ⑧喂料輥速比也不一樣。這些與工藝位置有關的參數基本上由機械機構設計或機械零件設計來保證。個別參數需要控制系統提供控制參數， 如喂料輥轉速，磨輥間軋距等。
1.2.2 控制系統的控制任務與對象面粉生產是一個連續的生產過程， 要生產出高質量的面粉， 各種設備運行狀況要良好， 小麥磨粉機要運行穩定。小麥磨粉機有 3 種工作方式： 手動方式、自動方式和卸料方式。
①手動方式的磨輥一直以一固定的轉速處于合軋狀態旋轉， 喂料輥一直旋轉喂料， 旋轉速度可以隨時調整， 另外喂料量的多少也可以由料門的開啟大小調節。
②自動方式的磨輥一直以固定的速度旋轉， 磨輥是否合軋視喂料情況而定。理想況是一直有物料進入小麥磨粉機進料斗， 進料斗物料高度保持在一定的范圍內變化， 當然不變化最好， 即進入料斗多少物料喂出多少物料。喂料系統一直處于喂料工作狀態， 磨輥一直處于合軋研磨狀態。當進料斗內物料低于某一設定的低料位時， 喂料輥停止轉動， 停止喂料， 磨輥間軋距變大， 稱離軋狀態； 當物料高于某一設定的高料位時， 喂料輥以高速開始喂料。物料在低、高料位之間時喂料輥喂料量的大小即喂料輥旋轉速度的高低與物料高度成正比例關系， 磨輥軋距保持一定的穩定數值。
③卸料方式是當本小麥磨粉機出現故障或其他特殊情況需要， 本小麥磨粉機可不研磨，磨輥一直處于離軋狀態運行，喂料輥一直旋轉，目的是將小麥磨粉機上方的物料運到小麥磨粉機下方。
（1） 系統控制對象： ①磨輥電機的啟動和停止；②喂料輥電機的啟動、停止及速度控制； ③磨輥離合軋電機的正反轉以及定位。
（2） 控制系統采集的信號： ①磨輥主電機的電流； ②進料斗料位高度； ③磨下排料斗堵料； ④磨輥離合軋電機旋轉的位置。
二 控制系統硬件組態說明
2.1 控制系統硬件設計說明本控制系統核心 CPU 采用西門子 224XP,喂料輥調速采用西門子 420 變頻器， 進料斗傳感器采用德國 E+H 單桿電容式傳感器， 電流傳感器采用北京科海電流模塊。輸入設備采用西門子 K- PT178 觸摸屏， 可以直接控制磨輥主電機的啟動、停止； 手動、自動工作方式的切換； 離軋、合軋單獨動作的執行及總停機； 并可顯示磨輥主電機電流及吸收功率， 超額定電流報警等； 還可顯示喂料輥電機的轉速， 各種工作方式指示等。
控制系統硬件組成方框圖如圖 1 硬件組成方框所示。
2.2 控制系統輸入（I）， 輸出（O）點接線描述
（1） 磨輥主電機電流傳感器輸入、輸出信號： 入接 24V 電源， 輸出“D+”接 CPU 的“A+”.
（2） 料位傳感器輸入、輸出信號： 輸入電源“L+”接 CPU 提供的+12 V 電源， 輸出 “L- ”接 CPU 的“B+”.
（3） 變頻器端子“1”接 CPU 的“V”端子； 端子“2”接 CPU 的“M”端子； 端子“5”接 CPU 的“1L”,“2L”接電源（S8JC- 05024） 的 GND; 端子“8”接 CPU的“0.2”.
2.3 界面 K- PT 鍵盤圖標設計
（1） 界面 K-PT 設計 6 個功能鍵， 由左至右依次為： 主電機啟動、自動、手動、離合軋、卸料、主電機停。
（2）HMI 設備接口連接， “1”接口為接地端子，“2”為 電源插座， “3”為 RS485 接口， K- PT178 觸摸屏可以設計報警參數， 如堵料、過載等報警。
2.4 控制系統軟件程序框圖控制系統軟件程序框圖見圖 2.
三 控制系統的優點及應用前景
本控制系統安裝方便， 外形美觀， 控制精確， 便于整個面粉廠實現集中控制； 解決了目前氣壓控制不精確的問題， 不用單獨的氣源； 小麥磨粉機有干凈衛生、噪音小、環保節能等優點， 具有廣闊的市場前景。
