本發(fā)明涉及稻谷加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動化碾米機組及控制方法。

背景技術(shù)：

碾米工序是稻谷加工工藝的重要工序，用以將糙米表面皮層部分或全部剝除,使之成為符合規(guī)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的成品大米。碾米機是稻谷加工領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備，糙米在碾白室內(nèi)除去糠層后由出米口排出，米糠則穿過米篩篩孔排出。出米率、碎米率、生產(chǎn)率、噸料電耗、軸承及成品溫升、整機噪聲等都是判斷碾米機性能的主要技術(shù)指標(biāo)，一般分兩次或三次碾白,以減少碎米、提高出米率和碾白精度。大米60％以上的營養(yǎng)素都積聚在10％的糠層和胚芽中，而這些豐富的營養(yǎng)素在加工過程中被碾脫成為副產(chǎn)物，因此，靈活控制碾米精度，防止過碾，有助于營養(yǎng)保留與節(jié)能降損。

現(xiàn)有的碾米機要通過人工現(xiàn)場控制，難以快速準(zhǔn)確地對碾米精度、糙出白率、米粒溫升、膳食纖維及維生素B1等營養(yǎng)素?fù)p失做出判斷，自動化程度較低，無法對輥筒轉(zhuǎn)速、進出口流量進行實時自動調(diào)節(jié)，生產(chǎn)不夠靈活。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中碾米機功能單一，且自動化程度低的缺陷，提供一種自動化碾米機組及控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種自動化碾米機組，包括控制裝置和依次連接的3臺碾米機，記作第一碾米機、第二碾米機和第三碾米機，其中每臺碾米機均包括進料門、碾米室、輥筒和出料門，進料門設(shè)置在碾米室的頂部，出料門設(shè)置在碾米室的底部，進料門和出料門的開度均可調(diào)節(jié)；輥筒設(shè)置在碾米室的內(nèi)部，輥筒的轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)；第一碾米機的出料門與第二碾米機的進料門相連，第二碾米機的出料門與第三碾米機的進料門相連；

該碾米機組還包括：設(shè)置在第一碾米機的進料門位置的第一檢測裝置，以及分別設(shè)置在3臺碾米機的出料門位置的第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置；3臺碾米機的進料門、輥筒和出料門，以及第一檢測裝置、第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置均與控制裝置相連；控制裝置用于根據(jù)第一檢測裝置、第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置獲取到的碾磨物的檢測數(shù)據(jù)，分別對各臺碾米機的進料門和出料門的開度以及輥筒的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。

進一步地，本發(fā)明的碾米機組還包括第一提升機、第二提升機和第三提升機；第一提升機與第一碾米機的進料門相連，第一碾米機的出料門通過第二提升機與第二碾米機的進料門相連，第二碾米機的出料門通過第三提升機與第三碾米機的進料門相連。

進一步地，本發(fā)明的3臺碾米機均包括執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)包括：變頻器、驅(qū)動電機、傳動裝置、進料門開度控制裝置和出料門開度控制裝置；其中，變頻器、驅(qū)動電機和傳動裝置均與輥筒相連，進料門開度控制裝置與進料門相連，出料門開度控制裝置與出料門相連。

進一步地，本發(fā)明的第一檢測裝置、第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置均包括：米粒外觀在線自動識別裝置、紅外光譜分析裝置、溫度檢測裝置和輥筒驅(qū)動電動機電流檢測裝置，用于對輥筒驅(qū)動電動機電流、米粒的留皮程度和留胚程度、營養(yǎng)素含量、米粒溫度數(shù)據(jù)進行實時檢測，并傳輸至控制裝置。

進一步地，本發(fā)明的控制裝置包括I/O模塊、中央處理器、觸摸屏和通信模塊，檢測數(shù)據(jù)通過I/O模塊傳輸至中央處理器，對檢測數(shù)據(jù)進行處理和分析后，中央處理器將控制指令通過通信模塊發(fā)送給各臺碾米機的執(zhí)行機構(gòu)。

進一步地，本發(fā)明的各臺碾米機均包括機架，碾米室安裝在機架上。

本發(fā)明提供一種自動化碾米機組的控制方法，包括以下步驟：

S1、待碾磨的米粒通過第一檢測裝置進入第一碾米機，第一檢測裝置將檢測到的米粒種類和檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給控制裝置，控制裝置根據(jù)存儲的歷史數(shù)據(jù)控制3臺碾米機的初始的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度進行碾磨工作，同時，控制裝置設(shè)置第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置的檢測營養(yǎng)素含量的閾值范圍和米粒的溫升閾值范圍；

S2、若第二檢測裝置檢測到的營養(yǎng)素含量或米粒溫升不滿足對應(yīng)的閾值范圍，控制裝置調(diào)節(jié)第一碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；

S3、若第三檢測裝置檢測到的營養(yǎng)素含量或米粒溫升不滿足對應(yīng)的閾值范圍，控制裝置優(yōu)先調(diào)節(jié)第二碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；若調(diào)節(jié)后的營養(yǎng)素含量或米粒溫升仍然不滿足對應(yīng)的閾值范圍，則繼續(xù)調(diào)節(jié)第一碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；

S4、若第四檢測裝置檢測到的營養(yǎng)素含量或米粒溫升不滿足對應(yīng)的閾值范圍，控制裝置優(yōu)先調(diào)節(jié)第三碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；若調(diào)節(jié)后的營養(yǎng)素含量或米粒溫升仍然不滿足對應(yīng)的閾值范圍，則繼續(xù)調(diào)節(jié)第二碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；若調(diào)節(jié)后的營養(yǎng)素含量或米粒溫升仍然不滿足對應(yīng)的閾值范圍，則繼續(xù)調(diào)節(jié)第一碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；

S5、若各個檢測裝置檢測到的的營養(yǎng)素含量或米粒溫升均滿足對應(yīng)的閾值范圍，3臺碾米機繼續(xù)進行碾磨工作，同時實時檢測各個檢測數(shù)據(jù)的變化。

進一步地，本發(fā)明的方法中3臺碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速控制范圍為300～500r/min。

進一步地，本發(fā)明的步驟S1中控制裝置設(shè)置第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置的檢測營養(yǎng)素含量的閾值范圍和米粒的溫升閾值范圍包括：

檢測到的營養(yǎng)素包括膳食纖維和維生素B1，通過第一檢測裝置檢測到膳食纖維和維生素B1的初始含量，通過第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置檢測到碾磨后的含量，根據(jù)碾磨后的含量除以初始含量得到碾磨后對應(yīng)的含量百分比；

第二檢測裝置：

膳食纖維的含量百分比為75％～1，維生素B1的含量百分比為70％～1；

米粒的溫升為0～3.5℃；

第三檢測裝置：

膳食纖維的含量百分比為55％～75％，維生素B1的含量百分比為55％～70％；

米粒的溫升為0～7℃；

第四檢測裝置：

膳食纖維的含量百分比為35％～55％，維生素B1的含量百分比為40％～55％；

米粒的溫升為0～10℃。

進一步地，本發(fā)明的方法中控制裝置調(diào)節(jié)各臺碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度的方法為：

若膳食纖維、維生素B1的含量高于設(shè)置的閾值范圍，米粒溫升低于設(shè)置的閾值范圍，則增大進料門和出料門的開度，并提高輥筒的轉(zhuǎn)速；

若膳食纖維、維生素B1的含量低于設(shè)置的閾值范圍，米粒溫升高于設(shè)置的閾值范圍，則減小進料門和出料門的開度，并降低輥筒的轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明的自動化碾米機組及控制方法，各道碾米機之間合理分配，自動調(diào)節(jié)，平衡生產(chǎn)；實現(xiàn)三機聯(lián)動，節(jié)省人工成本，操作便利；通過對大米品質(zhì)實時監(jiān)測，控制溫升范圍及膳食纖維、維生素B1等營養(yǎng)素含量，保留稻米營養(yǎng)成分，避免因過度加工造成營養(yǎng)損失及能源消耗；實時自動調(diào)至合適的碾白壓力，防止過碾，降低碎米率；不僅避免了人工識別精度低、主觀偏差大的問題，而且提高成品質(zhì)量，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例的進料門的控制機構(gòu)結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明實施例的出料門的控制機構(gòu)結(jié)構(gòu)框圖；

圖中：1.第一提升機；2.第一碾米機；3.第二提升機；4.第二碾米機；5.第三提升機；6.第三碾米機；7.控制裝置；8.第四檢測裝置；9.第三檢測裝置；10.第二檢測裝置；11.出料門；12.碾米室；13.輥筒；14.進料門；15.機架；16.第一檢測裝置。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明實施例的自動化碾米機組，包括控制裝置和依次連接的3臺碾米機，記作第一碾米機、第二碾米機和第三碾米機，其中每臺碾米機均包括進料門、碾米室、輥筒和出料門，進料門設(shè)置在碾米室的頂部，出料門設(shè)置在碾米室的底部，進料門和出料門的開度均可調(diào)節(jié)；輥筒設(shè)置在碾米室的內(nèi)部，輥筒的轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)；第一碾米機的出料門與第二碾米機的進料門相連，第二碾米機的出料門與第三碾米機的進料門相連；

該碾米機組還包括：設(shè)置在第一碾米機的進料門位置的第一檢測裝置，以及分別設(shè)置在3臺碾米機的出料門位置的第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置；3臺碾米機的進料門、輥筒和出料門，以及第一檢測裝置、第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置均與控制裝置相連；控制裝置用于根據(jù)第一檢測裝置、第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置獲取到的碾磨物的檢測數(shù)據(jù)，分別對各臺碾米機的進料門和出料門的開度以及輥筒的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。

該碾米機組還包括第一提升機、第二提升機和第三提升機；第一提升機與第一碾米機的進料門相連，第一碾米機的出料門通過第二提升機與第二碾米機的進料門相連，第二碾米機的出料門通過第三提升機與第三碾米機的進料門相連。

3臺碾米機均包括執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)包括：變頻器、驅(qū)動電機、傳動裝置、進料門開度控制裝置和出料門開度控制裝置；其中，變頻器、驅(qū)動電機和傳動裝置均與輥筒相連，進料門開度控制裝置與進料門相連，出料門開度控制裝置與出料門相連。

第一檢測裝置、第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置均包括：米粒外觀在線自動識別裝置、紅外光譜分析裝置、溫度檢測裝置和輥筒驅(qū)動電動機電流檢測裝置，用于對輥筒驅(qū)動電動機電流、米粒的留皮程度和留胚程度、營養(yǎng)素含量、米粒溫度數(shù)據(jù)進行實時檢測，并傳輸至控制裝置。

控制裝置包括I/O模塊、中央處理器、觸摸屏和通信模塊，檢測數(shù)據(jù)通過I/O模塊傳輸至中央處理器，對檢測數(shù)據(jù)進行處理和分析后，中央處理器將控制指令通過通信模塊發(fā)送給各臺碾米機的執(zhí)行機構(gòu)。各臺碾米機均包括機架，碾米室安裝在機架上。

本發(fā)明實施例的自動化碾米機組的控制方法，包括以下步驟：

S1、待碾磨的米粒通過第一檢測裝置進入第一碾米機，第一檢測裝置將檢測到的米粒種類和檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給控制裝置，控制裝置根據(jù)存儲的歷史數(shù)據(jù)控制3臺碾米機的初始的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度進行碾磨工作，同時，控制裝置設(shè)置第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置的檢測營養(yǎng)素含量的閾值范圍和米粒的溫升閾值范圍；

S2、若第二檢測裝置檢測到的營養(yǎng)素含量或米粒溫升不滿足對應(yīng)的閾值范圍，控制裝置調(diào)節(jié)第一碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；

S3、若第三檢測裝置檢測到的營養(yǎng)素含量或米粒溫升不滿足對應(yīng)的閾值范圍，控制裝置優(yōu)先調(diào)節(jié)第二碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；若調(diào)節(jié)后的營養(yǎng)素含量或米粒溫升仍然不滿足對應(yīng)的閾值范圍，則繼續(xù)調(diào)節(jié)第一碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；

S4、若第四檢測裝置檢測到的營養(yǎng)素含量或米粒溫升不滿足對應(yīng)的閾值范圍，控制裝置優(yōu)先調(diào)節(jié)第三碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；若調(diào)節(jié)后的營養(yǎng)素含量或米粒溫升仍然不滿足對應(yīng)的閾值范圍，則繼續(xù)調(diào)節(jié)第二碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；若調(diào)節(jié)后的營養(yǎng)素含量或米粒溫升仍然不滿足對應(yīng)的閾值范圍，則繼續(xù)調(diào)節(jié)第一碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度；

S5、若各個檢測裝置檢測到的的營養(yǎng)素含量或米粒溫升均滿足對應(yīng)的閾值范圍，3臺碾米機繼續(xù)進行碾磨工作，同時實時檢測各個檢測數(shù)據(jù)的變化。

該方法中3臺碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速控制范圍為300～500r/min。

步驟S1中控制裝置設(shè)置第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置的檢測營養(yǎng)素含量的閾值范圍和米粒的溫升閾值范圍包括：

檢測到的營養(yǎng)素包括膳食纖維和維生素B1，檢測裝置能夠檢測到米粒中含有的膳食纖維和維生素B1的質(zhì)量，通過第一檢測裝置時，檢測到膳食纖維和維生素B1的初始含量，通過第二檢測裝置、第三檢測裝置和第四檢測裝置時，分別檢測到碾磨后膳食纖維和維生素B1的含量，根據(jù)碾磨后的含量除以初始含量得到碾磨后對應(yīng)的含量百分比；

第二檢測裝置：

膳食纖維的含量百分比為75％～1，維生素B1的含量百分比為70％～1；

米粒的溫升為0～3.5℃；

第三檢測裝置：

膳食纖維的含量百分比為55％～75％，維生素B1的含量百分比為55％～70％；

米粒的溫升為0～7℃；

第四檢測裝置：

膳食纖維的含量百分比為35％～55％，維生素B1的含量百分比為40％～55％；

米粒的溫升為0～10℃。

該方法中控制裝置調(diào)節(jié)各臺碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速和進料門、出料門的開度的方法為：

膳食纖維與維生素B1含量成正比，二者跟米粒溫升成反比：膳食纖維、維生素B1含量偏高，則米粒皮層損失少，碾磨程度低，米粒溫升低。

若膳食纖維、維生素B1的含量高于設(shè)置的閾值范圍，米粒溫升低于設(shè)置的閾值范圍，則增大進料門和出料門的開度，并提高輥筒的轉(zhuǎn)速；

若膳食纖維、維生素B1的含量低于設(shè)置的閾值范圍，米粒溫升高于設(shè)置的閾值范圍，則減小進料門和出料門的開度，并降低輥筒的轉(zhuǎn)速；

在本發(fā)明的另一個具體實施例中，自動化碾米機組包括第一提升機1、第一檢測裝置16、第一碾米機2、第二檢測裝置10、第二提升機3、第二碾米機4、第三檢測裝置9、第三提升機5、第三碾米機6、第四檢測裝置8、控制裝置7；第一提升機1、第一碾米機2、第二提升機3、第二碾米機4、第三提升機5、第三碾米機6從左到右依次排列；第一、二、三碾米機，均包括機架15、碾米室12、執(zhí)行機構(gòu)；碾米室12由開度可控進料門14、碾白室(包括轉(zhuǎn)速可控輥筒13、外殼等)、開度可控出料門11等組成；第一檢測裝置連通于第一碾米機開度可控進料門14的上方；第二、三、四檢測裝置分別連通于第一、二、三碾米機開度可控出料門11的下方；控制裝置7與第一、二、三碾米機的開度可控進料門14、轉(zhuǎn)速可控輥筒13、開度可控出料門11，及第一、二、三、四檢測裝置相連接。

檢測裝置8、9、10、16均包括米粒外觀在線自動識別裝置、紅外光譜分析裝置和溫度檢測裝置，對輥筒驅(qū)動電動機電流、米粒的留皮程度和留胚程度、營養(yǎng)素含量(膳食纖維、維生素B1)、米粒的溫升和溫度等數(shù)據(jù)進行實時檢測，并傳輸至控制裝置；

控制裝置7由I/O模塊、中央處理器、觸摸屏、通信等組成，檢測數(shù)據(jù)通過I/O傳輸進入該控制裝置，由處理器運行設(shè)計的程序處理后，通過I/O輸出控制指令給執(zhí)行機構(gòu)。

執(zhí)行機構(gòu)由變頻器、驅(qū)動電機及傳動裝置、進料門及出料門開度控制裝置等組成，通過變頻器調(diào)節(jié)所述第一、二、三碾米機輥筒13轉(zhuǎn)速、料門開度控制裝置調(diào)整所述第一、二、三碾米機的進料門14、出料門11開度。

運行前，根據(jù)長期積累的操作經(jīng)驗，對檢測裝置的參數(shù)區(qū)間進行設(shè)定：以檢測裝置16的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，檢測裝置10、9、8的輥筒轉(zhuǎn)速均為300～500r/min；膳食纖維含量百分比分別為75％～1、55％～75％、35％～55％；維生素B1含量百分比分別為70％～1、55％～70％、40％～55％；米粒的溫升，分別為0～3.5℃、0～7℃、0～10℃。

運行時，物料經(jīng)第一檢測裝置16進入第一碾米機2，第二檢測裝置10測得輥筒驅(qū)動電動機電流低于設(shè)定區(qū)間，提示米粒的膳食纖維、維生素B1等營養(yǎng)素含量高于設(shè)定區(qū)間、米粒溫升低于設(shè)定區(qū)間，控制裝置7實時對第一碾米機2進行調(diào)整，通過執(zhí)行機構(gòu)增大進料門14至100％、增大出料門11，通過變頻器提高輥筒13轉(zhuǎn)速；物料進入第二碾米機4，第三檢測裝置9測得輥筒驅(qū)動電動機電流高于設(shè)定區(qū)間，提示米粒膳食纖維含量、維生素B1含量低于設(shè)定區(qū)間，米粒溫升高于設(shè)定區(qū)間，控制裝置7實時對第二碾米機4進行調(diào)整，通過執(zhí)行機構(gòu)減小進料門、減小出料門，通過變頻器降低輥筒轉(zhuǎn)速；物料進入第三碾米機6，第四檢測裝置8顯示輥筒驅(qū)動電動機電流在設(shè)定區(qū)間內(nèi)，控制裝置7維持第三碾米機6當(dāng)前加工狀態(tài)，繼續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

運行一段時間后，第三碾米機出口產(chǎn)品品質(zhì)異常，米粒膳食纖維含量、維生素B1含量低于第四檢測裝置設(shè)定區(qū)間，米粒溫升高于第四檢測裝置設(shè)定區(qū)間，控制裝置7實時對第三碾米機6進行調(diào)整，通過執(zhí)行機構(gòu)減小進料門、增大出料門，通過變頻器降低第三碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速；經(jīng)第三檢測裝置流出的產(chǎn)品，品質(zhì)依舊異常，米粒膳食纖維含量、維生素B1含量偏低、溫升偏高，控制裝置7及時對第二碾米機4進行調(diào)整，通過執(zhí)行機構(gòu)減小出料門、減小進料門，降低第二碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速；經(jīng)第二檢測裝置流出的產(chǎn)品品質(zhì)仍然異常，米粒膳食纖維含量、維生素B1含量偏低、溫升偏高，控制裝置7繼續(xù)對第一碾米機2進行調(diào)整，通過執(zhí)行機構(gòu)減小出料門、減小進料門，降低第一碾米機的輥筒轉(zhuǎn)速，直至產(chǎn)品符合檢測裝置的設(shè)定區(qū)間，維持穩(wěn)定生產(chǎn)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。