智能配料监测系统

智能配料监测系统

技术领域：

本发明涉及应用于食品加工、化工原料生产、饲料生产等配料技 术领域，具体涉及一种智能配料监测系统。

背景技术：

目前，在食品加工、化工原料生产、饲料生产等配料相关行业中， 大部分中小型企业的生产过程依靠人工手段进行配料及配料监管，其 工作流程为：配料人员根据配料单人工计算各个原料重量，选择合适 的容器和称重设备进行配料，配料过程中一旦出现原料过量，为了保 证产品质量，人工计算及控制将会变得极其繁琐。该生产模式存在产 品质量参差不齐、精度控制难度大、工作效率低下、生产程序繁琐无 序、配料过程记录管理混乱和配料资源浪费严重等问题。这些中小型 企业属于劳动密集型企业，目前的生产方式严重制约其发展，生产管 理的智能化、规范化，有序化是解决问题的关键以及企业的发展方向。

另一方面，大型配料企业使用的是全自动配料装置，现有的技术， 采用电子皮带秤或者重力式配料系统，其工作原理为：采用工控机作 为核心控制设备，由可编程控制器输出口控制相应设备的继电器或接 触器，并接收各工况条件，工控机执行按工艺要求所编制的程序，实 时采集称重仪表输入情况，控制皮带、阀门、混料罐等相应设备动作， 完成配料过程。

上述装置实现了配料生产的自动化，一方面解决了部分企业在配 料过程中存在的问题，但另一方面，该装置也带来了很高的硬件成本， 对原料也提出了更加苛刻的要求，增加了配料过程的复杂度，正是这 些因素，导致了该项技术并没有在中小型企业中得到广泛应用。

目前中小型企业配料生产过程中存在的产品质量无客观保障，原 料比例无精确测量，原料库存无数据管理，配料过程无严格监督，配 料操作无实时记录的“五无”生产难题，而且大型的自动化配料系统 由于其高昂的成本、复杂的操作、苛刻的要求不适合中小型企业的需 求。

发明内容：

本发明的目的是提供智能配料监测系统，它以工控机为控制核 心，能够精确计算生产原料重量，由高精度重量传感器采集原料实际 重量，实现加料过程的智能控制，并实时记录配料数据；其结构简单， 操作便捷，成本低廉，适合中小型企业的实际需求。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明智能配料监测系统主要 由三个部分组成：第一部分为高精度重量传感器和数据采集线组成， 高精度重量传感器完成重量到电压的高精度转换；数据采集线完成电 压信号的数据采集和传输。

第二部分是系统核心组成部分，由重量信息接收模块、智能配 料算法模块及人机交互模块组成，重量信息接收模块包含1～3个 RS232串口数据接收模块，它是由数据延长线和串口转USB模块组成； 智能配料算法模块主要负责读取并计算配料信息、控制配料生产流 程、监测并记录配料过程、处理并报告配料过程中的错误操作；人机 交互模块由显示单元和刷卡键盘组成，显示单元指示配料人员完成整 个配料过程，显示配料过程所有信息，包括配料进度、系统工作状态、 配料人员信息、配料用时用量等；刷卡键盘用于配料人员获取操作权 限，并输入各个配料的有效信息，开始配料操作的流程。

第三部分由U盾和加密U盘组成。U盾采用全球唯一的序列号 与工控机绑定，实现配料控制系统的加密；加密U盘存放配料需要的 配料人员名单、配料单、员工操作记录、员工配料错误记录、原料用 量记录以及系统参数，完成客户资料管理及存储。

本发明包含两种工作模式：单秤模式和多秤模式。单秤模式主 要在用户精度要求不高的情况下使用，最高精度可达1％；多秤模式 则主要在用户精度要求较高的情况下使用，综合秤的量程、精度以及 原料重量选择合适的秤，满足高精度的要求，最高精度可达0.3％。

它的系统工作流程为：1、准备阶段：搭建系统需要的硬件平台， 包括秤、数据采集线、工控机、加密U盘和U盾和刷卡键盘。2、参 数设置阶段：启动系统，配料人员刷卡获取操作权限，成功获取权限 之后输入本次配料需要的配料单ID号、配料精度及配料总重量。根 据设置的配料参数，系统计算出的最优配料方案，配料人员准备本次 配料需要的容器和原料。3、配料阶段：配料人员根据系统操作提示 及配料进度条添加当前原料，系统会根据当前原料添加情况实时更新 系统操作步骤及未完成原料的目标重量，直到完成配料单所有原料的 添加。4、配料信息核查阶段：系统显示出本次配料所有原料的目标 重量、实配重量、配料达到的精度及配料错误信息和用时。

本发明具有以下有益效果：

1、采用智能识别算法选取最优配料方案，省去繁琐的计算，提 高工作效率；

2、实现了配料的精确化管理，精确的配料过程控制，提高配料 精度；

3、系统配料精度可设置，精度优于0.3％；

4、物料投放过量时系统能够自动计算并提示有效的补救操作；

5、实时记录配料信息及步骤，意外断电等异常情况后仍能继续 完成配料；

6、详细的物料使用记录，方便企业库存管理及制定采购计划；

7、全程记录员工的整个操作过程，便于工程统计与分析，方便 企业管理及绩效考核；

8、系统性价比高，满足中小型企业的实际需要。

具体实施方式：

本具体实施方式采用以下技术方案：智能配料监测系统主要由 三个部分组成：第一部分为高精度重量传感器和数据采集线组成，高 精度重量传感器完成重量到电压的高精度转换；数据采集线完成电压 信号的数据采集和传输。

第二部分是系统核心组成部分，由重量信息接收模块、智能配 料算法模块及人机交互模块组成，重量信息接收模块包含1～3个 RS232串口数据接收模块，它是由数据延长线和串口转USB模块组成； 智能配料算法模块主要负责读取并计算配料信息、控制配料生产流 程、监测并记录配料过程、处理并报告配料过程中的错误操作；人机 交互模块由显示单元和刷卡键盘组成，显示单元指示配料人员完成整 个配料过程，显示配料过程所有信息，包括配料进度、系统工作状态、 配料人员信息、配料用时用量等；刷卡键盘用于配料人员获取操作权 阴，并输入各个配料的有效信息，开始配料操作的流程。

第三部分由U盾和加密U盘组成。U盾采用全球唯一的序列号 与工控机绑定，实现配料控制系统的加密；加密U盘存放配料需要的 配料人员名单、配料单、员工操作记录、员工配料错误记录、原料用 量记录以及系统参数，完成客户资料管理及存储。

本发明包含两种工作模式：单秤模式和多秤模式。单秤模式主 要在用户精度要求不高的情况下使用，最高精度可达1％；多秤模式 则主要在用户精度要求较高的情况下使用，综合秤的量程、精度以及 原料重量选择合适的秤，满足高精度的要求，最高精度可达0.3％。

它的系统工作流程为：1、准备阶段：搭建系统需要的硬件平台， 包括秤、数据采集线、工控机、加密U盘和U盾和刷卡键盘。2、参 数设置阶段：启动系统，配料人员刷卡获取操作权限，成功获取权限 之后输入本次配料需要的配料单ID号、配料精空及配料总重量。根 据设置的配料参数，系统计算出的最优配料方案，配料人员准备本次 配料需要的容器和原料。3、配料阶段：配料人员根据系统操作提示 及配料进度条添加当前原料，系统会根据当前原料添加情况实时更新 系统操作步骤及未完成原料的目标重量，直到完成配料单所有原料的 添加。4、配料信息核查阶段：系统显示出本次配料所有原料的目标 重量、实配重量、配料达到的精度及配料错误信息和用时。

本发明具有以下有益效果：

1、采用智能识别算法选取最优配料方案，省去繁琐的计算，提 高工作效率；

2、实现了配料的精确化管理，精确的配料过程控制，提高配料 精度；

3、系统配料精度可设置，精度优于0.3％；

4、物料投放过量时系统能够自动计算并提示有效的补救操作；

5、实时记录配料信息及步骤，意外断电等异常情况后仍能继续 完成配料；

6、详细的物料使用记录，方便企业库存管理及制定采购计划；

7、全程记录员工的整个操作过程，便于工程统计与分析，方便 企业管理及绩效考核；

8、系统性价比高，满足中小型企业的实际需要。