谷物烘干機的PLC控制設(shè)計

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1、谷物烘干機的谷物烘干機的 PLC 控制設(shè)計控制設(shè)計二二一一一一年年五五 月月二二十十日日摘 要谷物烘干機是一種自動化程度要求較高的機電設(shè)備，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)作物烘干領(lǐng)域在工業(yè)控制領(lǐng)域，隨著電力電子技術(shù)、可編程序控制器與變頻技術(shù)的發(fā)展，以 PLC 控制為核心的電控技術(shù)在各類機械設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣，它將逐漸取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，上升為交流電氣控制的主流。PLC 作為谷物烘干機的核心控制器，其在工業(yè)過程控制中體現(xiàn)了強大功能。當(dāng)前，PLC 在國際市場上已成為最受歡迎的的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品。本篇論文論述可編程控制器 PLC 對谷物烘干機自動控制：主要介紹谷物烘干機工藝流程，PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計

2、、梯形圖、程序編制等。關(guān)鍵詞：PLC、谷物烘干機、自動控制ABSTRACTGrain drying machine is a high degree of automation required electromechanical equipment used in agricultural production, crops drying in the field of industrial control field, with the power electronics, programmable logic controller and variable frequency techn

3、ology, the PLC Control as the core of the electronic control devices in various types of machinery used more and more widely, it will gradually replace traditional relay control system, electrical control of the exchange rose to the mainstream. PLC as the core of grain dryer controllers in industria

4、l process control reflects the power. At present, PLC in the international market has become the most popular selling products for industrial control. This paper discusses the programmable logic controller PLC automatic control of grain dryers: grain dryer process introduced, PLC control system desi

5、gn, ladder, programming and so on.KEY WORDS: PLC, grain drying machine, automatic control目錄目錄摘摘 要要.IABSTRACT.II1 1 緒論緒論.11.1 本課題的研究意義.11.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.11.3 課題發(fā)展趨勢.22 2 PLCPLC 概述及基本原理概述及基本原理.42.1 PLC 西門子系統(tǒng)的介紹.42.2 PLC 的應(yīng)用.42.3 PLC 的特點及工作原理.53 3 谷物烘干機谷物烘干機.83.1 概述.83.2 國內(nèi)外先進谷物干燥技術(shù).83.3 干燥技術(shù)種類.93.4 谷物干燥機

6、的設(shè)備與組成.103.4.1 循環(huán)式干燥機構(gòu)造特點.113.4.2 谷物烘干機工作原理.113.5 谷物烘干機的控制要求.124 4 硬件設(shè)計硬件設(shè)計.144.1 PLC 與 CPU 型號的選擇.144.2 系統(tǒng)機型選擇與配置.174.3 主要參數(shù)計算.194.4 電源模塊.204.5 底板或機架.204.6 PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備.204.7 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng).205 5 自動控制系統(tǒng)設(shè)計自動控制系統(tǒng)設(shè)計.225.1 谷物烘干工藝流程.225.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計.235.2.1 流程圖.235.2.2 系統(tǒng)梯形圖設(shè)計.245.2.3 系統(tǒng) STL 語句.275.2.4 梯形圖與程序整理.29

7、總結(jié)總結(jié).31參考文獻參考文獻.32致謝致謝.331 緒論1.1 本課題的研究意義谷物收割后含水很高，要想讓谷物達到安全倉儲的條件（不霉變）必須把谷物的含水率降低到能夠進行倉儲的安全水分（即 12%為水稻倉儲的安全水分） 。水稻不同于其他糧食的干燥，水稻是一種熱敏性的作物，干燥速度過快或者參數(shù)選擇不當(dāng)容易產(chǎn)生爆腰。所謂爆腰就是谷物干燥后或冷卻后，顆粒表面產(chǎn)生微觀裂紋，這將直接影響水稻碾米時的碎米率，從而影響水稻的出米率，也直接影響到它的產(chǎn)量和經(jīng)濟價值，目前研制成功的很多谷物烘干機適用于稻谷、小麥、綠豆、高粱、黃豆等谷物。適合農(nóng)場、糧站、糧食商等，此類谷物烘干機以熱空氣作為干燥介質(zhì)，采用循環(huán)烘干

8、設(shè)計，節(jié)省能量。而且更配有自動溫度及水分檢測控制儀，以免有過烘的情況出現(xiàn)，保證谷物的質(zhì)量。隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進程的推進, 農(nóng)業(yè)機械化自動化水平不斷提高, 各種形式谷物烘干機源源不斷地推向市場。谷物烘干機的自動控制可用傳統(tǒng)的電器控制, 也可用單片機控制, 還可用 PLC 控制。谷物干燥同時也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的步驟，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)糧食生產(chǎn)全程機械化的重要組成部分。谷物干燥機械化技術(shù)是以機械為主要手段，采用相應(yīng)的工藝和技術(shù)措施，人為地控制溫度、濕度等因素，在不損害谷物品質(zhì)的前提下，降低谷物中含水量，使其達到國家安全貯存標(biāo)準(zhǔn)的干燥技術(shù)。本設(shè)計主要探討用對燃油循環(huán)式谷物烘干機進行自動控

9、制, 實現(xiàn)谷物烘干全過程即進糧、循環(huán)烘干、出糧的自動控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單, 運行穩(wěn)定可靠。1.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀對于高水分谷物烘干的PLC自動控制系統(tǒng)來說，主要是解決谷物的烘干過程問題，它普遍采用熱風(fēng)烘干系統(tǒng)。由于種種原因，將各種含水量不同的谷物混合在一起進行烘干的過程中，一方面會使烘干后的谷物所含水分可能低于規(guī)定值，從而帶來經(jīng)濟上的巨大損失；另一方面，又可能使烘干后的谷物所含水分局部或整體略高出規(guī)定值，這樣烘干后的谷物在其倉儲的過程中依然會產(chǎn)生霉變，從而造成經(jīng)濟效益的下降。PLC自動控制是一種基于語言規(guī)則、推理的高級控制技術(shù)，是智能控制領(lǐng)域最活躍、最重要的分支之一。當(dāng)今，PLC自動控制技

10、術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)學(xué)等諸多行業(yè)。然而，谷物烘干的基本目標(biāo)是保持烘干過程穩(wěn)定的前提下，以最低的烘干成本和能耗得到谷物最優(yōu)的烘干品質(zhì)。谷物烘干過程是典型的非線性、多變量、大滯后、參數(shù)關(guān)聯(lián)耦合的非穩(wěn)態(tài)傳熱傳質(zhì)過程，谷物本身又是一種復(fù)雜的生物化學(xué)物質(zhì)，為達到上述目標(biāo)，在烘干過程中必須不斷地調(diào)整烘干參數(shù)，對烘干機工作過程進行控制。烘干過程的自動控制是實現(xiàn)烘干機優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全作業(yè)的有效手段。實現(xiàn)烘干過程的自動控制，實現(xiàn)谷物烘干機的自動控制，對保證出機谷物水分均勻一致、烘干后谷物品質(zhì)、減輕操作人員勞動強度及充分發(fā)揮烘干機生產(chǎn)能力等具有重要意義。1.3 課題發(fā)展趨勢在21世紀(jì)的今天，谷

11、物烘干貯存是非常的重要，它的貯存是關(guān)系到國計民生的大事，其中谷物的烘干是一個極其重要的環(huán)節(jié)。為了促進谷物加工存儲企業(yè)的良性循環(huán)和持續(xù)發(fā)展，建立一個“優(yōu)質(zhì)、高效、持續(xù)”的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式為出發(fā)點，以應(yīng)用極為廣泛的人工智能技術(shù)PLC自動控制技術(shù)為核心，結(jié)合并充分考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的各種確定性和不確定性因素，在綜合了計算機技術(shù)、決策推理理論、現(xiàn)代生產(chǎn)管理等科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，研究和設(shè)計了PLC自動控制系統(tǒng)，來促進谷物加工存儲企業(yè)在未來的發(fā)展中能夠進一步提高經(jīng)濟效益，進一步優(yōu)化各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。谷物烘干過程自動控制問題的研究開始于20世紀(jì)60年代。當(dāng)時使用前饋控制、反饋控制、反饋-前饋控制和自適應(yīng)控制等傳

12、統(tǒng)控制方法。傳統(tǒng)控制理論采用差分方程或傳遞函數(shù)，把烘干過程系統(tǒng)的知識和已有的信息表達成解析式。但是在使用和設(shè)計本課題中的谷物烘干機機控制系統(tǒng)時會遇到很多困難，原因是：1. 谷物烘干過程是復(fù)雜的、時變的和非線性的；2. 某些烘干過程變量(如谷物品質(zhì)和色澤)是不能直接測量的，有些變量(如谷物水分含量)的測量可能是不連續(xù)、不精確、不完整或不可靠的；3. 烘干機的過程模型是對實際過程的近似，而且需要大量的計算時間；4. 幾乎不可能用一個適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛠肀硎鞠窈娓蛇^程這樣一個非線性、滯后、時變的復(fù)雜系統(tǒng)；5. 谷物烘干機的被控變量和控制變量之間存在交互效應(yīng)；6. 谷物烘干機的作業(yè)條件復(fù)雜，擾動變量的范圍寬，

13、難以調(diào)控。顯然，要克服上述困難需要對谷物烘干機的傳統(tǒng)控制方法不斷改進，同時要探索新的、更有效的控制方法。20世紀(jì)70 年代，電子行業(yè)的進步，尤其是計算機技術(shù)的發(fā)展使得現(xiàn)在所謂的先進控制的思想得以廣泛的傳播。先進控制的目標(biāo)就是為了解決那些采用常規(guī)控制效果不佳，甚至無法控制的復(fù)雜工業(yè)過程控制問題。近年來，現(xiàn)代控制和人工智能取得了長足的發(fā)展，為先進控制系統(tǒng)的實施奠定了強大的理論基礎(chǔ)；而控制計算機是集散控制系統(tǒng)（DCS）的普及，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突飛猛進，則為先進控制的應(yīng)用提供了強有力的硬件和軟件平臺?？傊?，工業(yè)發(fā)展的需要、控制理論和計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展強有力地推動了先進控制的發(fā)展。然而計算機技術(shù)的飛

14、速發(fā)展，人工智能控制理論也開始在烘干機控制中得到應(yīng)用，明顯改善了烘干機控制系統(tǒng)的性能。傳統(tǒng)控制方法由于大滯后和對谷物烘干過程的非線性聯(lián)系，不適于控制谷物烘干機。人工智能技術(shù)進步在工程領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，先進控制理論和控制方法應(yīng)用到谷物烘干過程的自動化控制中，控制方法不斷改進，控制效果提高。90年代后，過程控制己經(jīng)開始向智能化發(fā)展，智能控制理論日益與烘干技術(shù)結(jié)合在一起，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對烘干過程進行模型模擬和控制；專家系統(tǒng)應(yīng)用于谷物品質(zhì)預(yù)測、烘干過程控制和管理咨詢等方面。與控制理論、儀表、計算機、計算機通信與網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)密切相關(guān)的先進控制系統(tǒng)，具有以下特點：1. 先進控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)主要是基于模型的

15、控制策略，如:模型預(yù)測控制，這些控制策略充分利用工業(yè)過程輸入輸出有關(guān)信息建立系統(tǒng)模型，而不必依賴對反應(yīng)機理的深入研究。2. 先進控制系統(tǒng)通常用于處理復(fù)雜的多變是過程控制問題，如大時滯、多變量耦合、被控變最與控制變量存在著各種約束等。采用的先進控制策略是建立在常規(guī)單回路控制基礎(chǔ)之上的動態(tài)協(xié)調(diào)約束控制，可使控制系統(tǒng)適應(yīng)實際工業(yè)生產(chǎn)過程動態(tài)特性和操作要求。3. 先進控制系統(tǒng)的實現(xiàn)需要較高性能的計算機作為支持平臺。由于先進控制器控制算法的復(fù)雜性和計算機硬件兩方面因素的影響，復(fù)雜系統(tǒng)的先進控制算法通常是在上位機上實施的。隨著DCS功能的不斷增強和先進控制技術(shù)的發(fā)展，部分先進控制策略可以與基本控制回路一在

16、DCS上實現(xiàn)。后一種方式可有效她增強先進控制的可靠性、可操作性和可維護性。2 PLC 概述及基本原理2.1 PLC 西門子系統(tǒng)的介紹Programmable Logic Controller 簡稱為 PLC，即可編程控制器，是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。由定義可知，它是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生

17、產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的 PLC產(chǎn)品包括 LOGO，S7-200(CN)，S7-1200, S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI 人機界面，工業(yè)軟件等。西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強，可靠性更高。S7 系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7-200） ，小規(guī)模性能要求的 PLC（如 S7-300）和中、高性能要求的 PLC（如 S7-400）等。 2.2 PLC 的應(yīng)用近年來，隨著 PLC 成本的下降和功能大大增強，它也能解決復(fù)雜的計算和通信問題，應(yīng)用面也日益增大。目前，PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、

18、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保、娛樂等各行各業(yè)。PLC 的應(yīng)用范圍通常可分為五種類型，現(xiàn)具體說明如下。順序控制順序控制這是當(dāng)前 PLC 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC 應(yīng)用于單機控制、多機群控制、生產(chǎn)自動線控制，例如注塑機、印刷機械、訂書機械、切紙機械、組合機床、磨床、裝配生產(chǎn)線、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。運動控制運動控制PLC 制造商目前已提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。在多數(shù)情況下，PLC 把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，模塊移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。當(dāng)每個軸移動時，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保

19、運動平滑。過程控制過程控制PLC 能控制大量的物理參數(shù)，例如溫度、壓力、速度和流量。PID（Proportional Integral Derivative）模塊的提供使 PLC 具有了閉環(huán)控制的功能，即一個具有 PID 控制能力的 PLC 可用于過程控制。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理在機械加工中，出現(xiàn)了把支持順序控制的 PLC 和計算機數(shù)值控制（CNC）設(shè)備緊密結(jié)合的趨勢。著名的日本 FANUC 公司推出的 System10、System11 、System12 系列，已將 CNC 控制功能作為 PLC 的一部分。通信通信 為了適應(yīng)工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要，首先，必須發(fā)展 PLC 之間、PLC

20、和上級計算機之間的通信功能。作為實時控制系統(tǒng)，PLC 數(shù)據(jù)通信速率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電、故障時的對策等，日本富士電機公司開發(fā)的MICREX-F 系列就是一例。I/O 模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接構(gòu)成集中管理信息的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2.3 PLC 的特點及工作原理PLC 的特點的特點 高可靠性、抗干擾能力強1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。2）各輸入端均采用 R-C 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為 1020ms.3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。5）對采用的器件進行嚴(yán)格

21、的篩選。6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴大。7）大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高 豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 配套齊全、功能完善

22、、適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 系統(tǒng)的設(shè)計、工作量小、維護方便、容易改造 PLC 是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制

23、打開了方便之門。 體積小、重量輕、能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm ，重量小于 150g 耗電僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想設(shè)備。PLC 的的工工作作原原理理當(dāng) PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 (一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸

24、出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯

25、形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O 點。即使用I/O 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入

26、有些區(qū)別。 (三) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是 PLC 的真正輸出。 3 谷物烘干機3.1 概述在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，谷物干燥是重要的步驟，也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)糧食生產(chǎn)全程機械化的重要組成部分。谷物干燥機械化技術(shù)是以機械為主要手段，采用相應(yīng)的工藝和技術(shù)措施，人為地控制溫度、濕度等因素，在不損害其谷物品質(zhì)的前提下，降低谷物含水量，使其達到國家安全貯存標(biāo)準(zhǔn)的干燥技術(shù)。我國是世界上最大的糧食生產(chǎn)國和消費國，年總產(chǎn)糧食約 5 億 t。據(jù)統(tǒng)計，我國糧食收獲后

27、在脫粒、晾曬、貯存、運輸、加工、消費等過程中的損失高達18左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了聯(lián)合國糧農(nóng)組織規(guī)定的 5的標(biāo)準(zhǔn)。在這些損失中，每年因氣候原因，谷物來不及曬干或未達到安全水分造成霉變、發(fā)芽等損失的糧食高達 5，若按年產(chǎn) 5 億 t 糧食計算，相當(dāng)于 2500 萬 t 糧食，若每人每天食用 500g糧食，可供 6.8 萬人食用 1 年。這數(shù)字是驚人的，把收到手的谷物損失降低到最低點，從這一意義上說，谷物干燥的機械化比田間作業(yè)的機械化更為重要，它是谷物豐產(chǎn)、豐收的重要保障條件。3.2 國內(nèi)外先進谷物干燥技術(shù)日曬干燥和機械化干燥是谷物干燥常用的干燥方法。日曬干燥是我國延續(xù)了幾千年的老方法，而機械化干燥是通過

28、專業(yè)干燥機對谷物進行機械自動化干燥。在馬路上曬谷不但危害交通，也污染谷物；用曬谷場曬谷，又浪費寶貴的土地資源。人工曬谷耗費大量人力，成本高，稻谷質(zhì)量無法掌控。遇到梅雨天就無法曬谷，無法將掌握其收成，很不科學(xué)。我國糧食產(chǎn)區(qū)特別是南方地區(qū)，稻麥?zhǔn)斋@期常常出現(xiàn)陰雨梅雨天氣。農(nóng)民最擔(dān)心的就是谷物收獲期遇上陰雨霉雨天氣，因為這種天候收獲的谷物含水率都是非常高，造成濕谷來不及曬干或無法達到安全水份，因而產(chǎn)生霉變發(fā)芽。濕谷沒有及時干燥，除了經(jīng)濟上的損失外，谷物還會產(chǎn)生黃曲霉，黃曲霉的毒性非常強，可引起肝的癌變,嚴(yán)重危害人類健康。所以，谷物只要含水率過高，都有可能會產(chǎn)生黃曲霉。如果可以馬上進行干燥，就能搶救谷

29、物免于霉變發(fā)芽，杜絕黃曲霉產(chǎn)生，所以搶先將谷物干燥到安全的含水率是儲糧安全的首要條件。由于人工曬谷的局限性，無法解決及時干燥谷物和保證谷物高質(zhì)量的問題，難以面對國內(nèi)對谷物質(zhì)量的需求及國外市場的競爭。據(jù)估計我國農(nóng)戶收割后及儲糧損失率在8%10%，每年損失糧食超過150億公斤，損失高達300-600億元。相對于人工曬谷，機械化干燥不但不怕陰雨天，整個干燥過程的質(zhì)量都是科學(xué)化自動監(jiān)控的。全面推廣干燥機械化，配合低溫均勻干燥的技術(shù)，生產(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)米就可高價外銷世界各地，創(chuàng)收外匯。不但不用擔(dān)心進口大米的競爭，還可享受出口優(yōu)質(zhì)大米帶來的收益?，F(xiàn)今歐、美、日等發(fā)達國家都全面采用干燥機械化，谷物質(zhì)量都很高，所以

30、谷物干燥機械化是必走之路。3.3 干燥技術(shù)種類1、對流干燥法對流干燥法作為最常用的谷物干燥方法，它是將加熱的空氣或氣流與冷空氣的混合氣以對流的方式接觸物料，從而進行熱交換。蒸發(fā)出來的水分則被干燥介質(zhì)（空氣等）帶走。這種方法的主要特點是干燥介質(zhì)的溫度和濕度容易被控制，可避免物料發(fā)生過熱現(xiàn)象（過干燥）而降低其品質(zhì)。國內(nèi)外企業(yè)中，上海的三久公司和日本的金子公司生產(chǎn)的干燥設(shè)備大多是采用對流干燥方法。2、吸收干燥法吸收干燥法是利用常溫接觸的干燥工藝進行干燥的方法。它一般采用兩種方法，一是濕的谷物和谷糠（含水率2%-3%）進行混合貯存，實現(xiàn)對濕谷的干燥；另一種方法是濕谷和干谷（含干率為12%-14%）進行

31、混合貯存，然后再對谷物進行通風(fēng)，實現(xiàn)對谷物的干燥。吸收干燥法的優(yōu)點明顯，用這種方法進行干燥時不需要谷物臨時貯藏設(shè)備及配備大型風(fēng)機，不用加熱谷物，而且，每一次接觸干燥，濕谷中的水分向谷糠中轉(zhuǎn)移的過程大約需6小時左右完成，節(jié)省了干燥時間。3、倉式干燥法這種干燥方法是一種經(jīng)濟、有效地處理各種高水分谷物的科學(xué)手段。它不僅可以改善工作條件，克服外界環(huán)境的制約，同時具有設(shè)備簡單、投資少、可與現(xiàn)有倉儲機械通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)配套使用，干燥糧食品質(zhì)好，處理費用低等優(yōu)點。4、聯(lián)合作業(yè)干燥法聯(lián)合作業(yè)干燥法是把傳統(tǒng)的干燥方法進行綜合考慮，聯(lián)合作業(yè)進行干燥的方法。這種方法是通過控制谷物的干燥速度和通風(fēng)的氣流的速度進行干燥。美

32、國福特斯公司采用烘干通風(fēng)干燥法對谷物進行干燥。用順流逆流組合干燥方法對谷物進行干燥在德國廣泛應(yīng)用。5、微波干燥法如果物料的初始含水率很高，物料內(nèi)部的壓力非?？斓厣?，則水分可能在壓力梯度的作用下從物料中排除。微波干燥過程中，溫度梯度、傳熱和蒸汽壓遷移方向均一致，從而大大改善了干燥過程中的水分遷移條件，當(dāng)然要優(yōu)于常規(guī)干燥。同時由于壓力遷移動力的存在，使微波干燥具有由內(nèi)向外的干燥特點。即對物料整體而言，將是物料內(nèi)層首先干燥，這就克服了在常規(guī)干燥中因物料外層首先于干燥而形成硬殼板結(jié)阻礙內(nèi)部水分繼續(xù)外移的特點。6、紅外干燥法它是利用物料吸收有一定穿透性的遠(yuǎn)紅外線使內(nèi)部自身發(fā)熱、濕度升高導(dǎo)致失水，具有保

33、質(zhì)、干燥快和節(jié)能等特點。但由于遠(yuǎn)紅外干燥作業(yè)靠較高溫度的遠(yuǎn)紅外輻射板輻身大量遠(yuǎn)紅外線來工作，整個干燥室必存在溫度和物料失水的不一致，易導(dǎo)致箱體內(nèi)各處溫度分布、物料水分含量差異進行研究，其結(jié)論將對遠(yuǎn)紅外干燥設(shè)計、干燥工藝參數(shù)選擇具有指導(dǎo)意義。結(jié)論：考慮到谷物烘干后的品質(zhì)等綜合因素，本設(shè)計選擇對流干燥法，并與PLC自動控制技術(shù)兩相結(jié)合，干燥時，要特別注意稻谷的干燥，它屬于熱敏性作物，干燥過快或參數(shù)選擇不當(dāng)，就會出現(xiàn)爆腰，從而影響其最終的出米率，即產(chǎn)量和經(jīng)濟價值。3.4 谷物干燥機的設(shè)備與組成谷物干燥設(shè)備種類很多，他們的原理和操作方法也是各不相同，用途也有所差異。這里我們先來介紹兩種應(yīng)用不同方式進行

34、谷物干燥的干燥機。1、箱式通風(fēng)干燥機箱式通風(fēng)干燥機，屬于靜置式干燥機。它由燃燒室和干燥室組成。其中，燃燒室包括控制箱，熱風(fēng)機，油箱。干燥室包括熱風(fēng)室，網(wǎng)板，箱板。箱式通風(fēng)干燥機結(jié)構(gòu)簡單，價格相對比較低，并且操作簡單，是一種通用型的干燥機。適合用來干燥谷物的種子和各種顆粒狀物品，如花生，辣椒，蒜頭，咖啡等。2、循環(huán)式干燥機循環(huán)式干燥機，是日本、東南亞以及我國最廣泛使用的干燥機。循環(huán)干燥機主要由大漏斗，熱風(fēng)機，油箱，電腦水份計，升降機，排風(fēng)機，倉庫層，出谷管組成。結(jié)論：本設(shè)計選擇循環(huán)式干燥機，結(jié)構(gòu)和操作簡單，在我國使用較廣泛。3.4.1 循環(huán)式干燥機構(gòu)造特點提升機提升機采用大型提升機，可以最大限度

35、地錯段進排料時間，從而提高干燥機的工作效率。干燥部干燥部干燥部為篩網(wǎng)形構(gòu)造，橫流8層干燥層，干燥面積大而均勻，干燥效率高。 水分儀水分儀單粒水分儀，所測定的每粒谷物的水分值經(jīng)控制盤運算處理后，在顯示屏上顯示數(shù)字。在進行運算處理時，取樣中的未熟粒及干癟粒的測定值被自動剔除，可以精確地顯示谷物的水分值。根據(jù)谷物特性可進行品種設(shè)定；干燥過程中的水分，通過電子顯示屏可以在線確認(rèn)；干燥機自動停止后，在排糧前，一直顯示最終水分值；由于外界條件影響，當(dāng)顯示水分值與真實水分產(chǎn)生誤差時，可以通過水分修正旋鈕進行修正。 風(fēng)選分散機風(fēng)選分散機風(fēng)選分散機可在谷物循環(huán)過程中以風(fēng)選的方式除去谷物中的夾雜物，同時將谷物均勻

36、地分散在料倉內(nèi)。 生物質(zhì)燃燒爐生物質(zhì)燃燒爐( (也可作為煤炭燃燒爐也可作為煤炭燃燒爐) )以碾米工廠的廢棄物-稻殼為燃料，通過換熱器將潔凈空氣加熱，以潔凈的熱空氣為干燥介質(zhì)，實現(xiàn)零污染干燥。熱源為再利用的產(chǎn)業(yè)廢棄物，可以使干燥成本降到最低點。生物質(zhì)燃料的二氧化碳排放量可視為零，為保護地球，減少環(huán)境負(fù)荷做貢獻。3.4.2 谷物烘干機工作原理 裝糧時，料斗中的谷物通過提升機，將谷物提到主機倉頂，再通過上絞龍將谷物送入干燥箱體直到裝滿。烘干時，排糧機構(gòu)不間斷地將干燥段底部的谷物排給下絞龍，下絞龍將谷物送給提升機提升至上絞龍，再由上絞龍將谷物送人緩蘇倉，緩蘇倉的谷物在自重作用下，從上到下慢慢地移至四個

37、干燥段，谷物進入干燥段的瞬間至第二次進入干燥段的瞬間為一個循環(huán)。經(jīng)熱風(fēng)爐間接加熱后的空氣，在離心式引風(fēng)機作用下，被送入干燥段熱風(fēng)室，熱風(fēng)自熱風(fēng)室連續(xù)橫向穿過干燥段的薄谷層，熱風(fēng)流動的方向與谷物移動方向互呈交叉，熱風(fēng)氣流與谷物獲得較充分的接觸，使谷物加熱、升溫、降水，谷層干燥后的廢氣由廢氣室排出機外。這樣周而復(fù)始地實現(xiàn)循環(huán)干燥，直至谷物含水量符合所要求的入倉標(biāo)準(zhǔn)為止。 谷物進入緩蘇段期間，不通風(fēng)受熱，但這時的谷物剛離開干燥段，保持著一定的溫度，由于谷粒的表面和內(nèi)部存在溫差和濕差，促進谷粒內(nèi)部水份逐漸向外移動，逐漸趨勢于平衡，為下一個循環(huán)升溫、降水創(chuàng)造條件。3.5 谷物烘干機的控制要求1、干燥溫度

38、的控制 溫度超過 45且加溫速度過快將導(dǎo)致谷物爆腰。這是因為在干燥過程中谷粒的水分形成內(nèi)高外低的含水率梯度，使水分從內(nèi)向外移動。受熱的谷粒形成外高內(nèi)低的溫度梯度，溫度差使水分由外向內(nèi)移動，兩個方向相反的水分移動相互對抗，致使在谷粒表層附近出現(xiàn)一個水分移動的緩慢區(qū)，阻止水分迅速外移。谷粒表層水分很快失去而收縮，從而出現(xiàn)裂紋。 溫度達到 40時導(dǎo)致米質(zhì)變壞.含水率在 25以上的稻谷用 40 以上的高溫干燥時，谷粒氨基酸的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，新米的香味喪失，陳米的臭味大，食味明顯惡化。高溫干燥的稻谷必定口感差 。溫度超過 38將導(dǎo)致種子發(fā)芽率降低。高水分谷物在高溫干燥的初期，已處于種芽的誘發(fā)狀態(tài)。胚芽獲得

39、養(yǎng)料破胸露白，繼而發(fā)芽。隨著干燥過程的進行。這種狀態(tài)在干燥去水過程中消失，嫩芽被燒死 。所以用作種子的稻谷千萬不能用高溫?zé)犸L(fēng)干燥。溫度過低，不能將谷物烘干。因此在操作過程中要嚴(yán)格控制干燥溫度，每 1O分鐘檢測谷溫，現(xiàn)在比較先進的低溫烘干機設(shè)有谷溫傳感器，當(dāng)溫度過高就能自動控制。2、干燥速度的控制 實踐表明，谷物干燥速度過快會使爆腰率增加。一般每小時降水率不得高于1%，當(dāng)谷物含水率高于 22%的高水分區(qū)是，按定溫控制，低于 22的中低水分區(qū)時，采用干燥速度控制，減少因快速干燥引起的爆腰 。一般谷物烘干機的干燥速度分為快 、較快 、一般 、較慢 、慢等五級 。 3、干燥間隙的設(shè)定 干燥過程中，谷粒

40、表層先干燥，而谷粒中心部分水分來不及擴散，此時繼續(xù)通以熱風(fēng)，干燥效率則降低 ，此時如停止加熱 ( 稱“緩蘇” ) ，谷粒本身的熱量仍會使部分水分向外散發(fā)，同時谷粒的內(nèi)外水分在緩蘇期間逐漸拉平。因此，間隙干燥(加熱一緩蘇反復(fù)循環(huán)，直至達到中止水分)是稻谷干燥的最佳方案。實踐證明，加熱 15 分鐘左右后，停止加熱 45 分鐘再進行加熱的流程效果最好。4、谷物水分的控制 過度干燥是指谷物干燥過分，致使谷物含水率低于規(guī)定的安全貯存含水率。過度干燥不僅使稻谷食味變壞，碾米時出米率降低，還造成經(jīng)濟上的巨大損失。一般干燥到 15的含水率即可。較先進的低溫烘干機有自動水分計 ，當(dāng)測定值接近設(shè)定值時，燃燒爐自動

41、熄火并停機。 只有掌握正確的操作方法，烘出的谷物冷的、品質(zhì)好、發(fā)芽率高，且干燥速度快、省油、省電、成本低 。 4 硬件設(shè)計4.1 PLC 與 CPU 型號的選擇 PLC與其他微型計算機相比,更適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中運行,且數(shù)據(jù)處理功能大大增強, 具有強大的功能指令，編程也極為方便簡單編程指令具有模塊化功能,能夠解決就地編程、監(jiān)控、通訊等問題。PLC 的梯形圖語言清晰、直觀、可讀性強, 易于掌握。PLC具有豐富的功能指令，能實現(xiàn)加減乘除四則運算及數(shù)據(jù)傳送比較移位等功能，還具有實時時鐘指令，可方便的實現(xiàn)定時顯示?？煽啃愿?，豐富的I/O接口模塊，采用模塊化結(jié)構(gòu)，編程簡單易學(xué)，安裝簡單，維修方便。由于

42、西門子的PLC應(yīng)用廣泛且價格較便宜。本設(shè)計選用西門子S7-200系列。 CPU 在滿足控制要求的前提下選型時應(yīng)選最佳的性價比，一般可以從以下幾個方面考慮：1.I/O 點數(shù)估算 I/O 點數(shù)是 PLC 的一項重要指標(biāo)。合理選擇 I/O 點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求有可使系統(tǒng)總投資最低。PLC 的輸入輸出點總數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對象的模擬量、開關(guān)量、輸入/輸出設(shè)備狀況（包括模擬量、開關(guān)量、輸出類型）來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點。考慮到今后的擴充，一般應(yīng)估計的總點數(shù)再加上 15%20%的備用量。本設(shè)計所占用的 I/O 點數(shù)計算： 輸入信號：開始按鈕，需要 8 個輸入點；停止按鈕，需要

43、 1 個輸入點；以上共需要 9 個輸入信號點，考慮以后對系統(tǒng)的調(diào)整與擴充留有 20%的備用點，即用920%=1.8，取 2 個點，這樣共用 11 個輸入點。 輸出信號：控制提升機、上絞龍、風(fēng)機下絞龍、排糧輪、燃燒機、排糧管，共需要 6 個輸出點考慮以后對系統(tǒng)的調(diào)整與擴充留有 20%的備用點，即620%=1.2，取 2 個點，這樣共用 8 個輸出點。2、用戶存儲容量估算 用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如 I/O 點數(shù)、控制要求、運算處理量、量程結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O 點及有關(guān)功能器占用內(nèi)存大致如下：開關(guān)量輸入元件：1020B/點；開關(guān)量輸出元件：

44、510B/點；定時器/計數(shù)器：2B/個；模擬量：100150B/點；通信接口：一個接口一般需要 300B 以上；根據(jù)上面算出總字?jǐn)?shù)再加上 25%左右的備用量，就可以估算出程序所需要的內(nèi)存量，從而選擇合適的 PLC 內(nèi)存。本設(shè)計所需 CPU 內(nèi)存的計算：開關(guān)量輸入元件 9 點1020B/點90180B；開關(guān)量輸出元件：6 點510B/點3060B；模擬量：1 點100150B/點100150B； 系統(tǒng)中有由濕度傳感器輸入的一路模擬信號，所以選擇 CPU224XP 即可滿足控制要求。 本系統(tǒng)還有兩個 LED 顯示器，每個需要 8 個數(shù)字量輸入控制，可擴展兩個EM222。EM222 為 8 點數(shù)字輸

45、出模塊。 在這里我們將系統(tǒng)選擇為 CPU224（14 入/10 出繼電器輸出）一臺，加上一臺擴展模塊 EM222(4AI/IAO)。整個 PLC 系統(tǒng)的配置如圖 2.2 所示。 所有輸入點用 24V 電源公用一個公共點（0V 點） ，且無須外部提供 24V 電源。對繼電器輸出分別提供 4 個公共點，各個公共點間相互獨立，提供 4 個獨立的輸出通道，對應(yīng)有隔離要求的輸出控制。 CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底

46、板或機架槽數(shù)限制。3、I/O分配 PLC 對輸入/輸出定義號采用分別編號的原則進行定義號分配，輸入信號點用I 表示，輸出信號用 Q 表示，其中輸入從 I0 開始依次分配，見表 4.1，輸出從 Q0開始依次分配，見表 4.2。主機單元CPU224AC/DC 繼電器模擬量單元EM 2224AI/IAO圖5.1 CPU配置圖 編號輸入定義號輸入信號1I0.0進料按鈕2I0.1通風(fēng)循環(huán)按鈕3I0.2熱風(fēng)循環(huán)按鈕4I0.3急停按鈕5I0.4提升機，上絞龍啟動按鈕6I0.5風(fēng)機啟動否7I0.6下絞龍啟動否8I0.7排糧輪啟動否9I1.0谷物水分檢測10I1.111I1.2編號輸出定義號輸出信號1Q0.0提

47、升機，上絞龍啟動2Q0.1風(fēng)機啟動3Q0.2下絞龍啟動4Q0.3排糧輪啟動5Q0.4燃燒機（點火）啟動6Q0.5谷物水分達標(biāo)報警7Q0.68Q0.7表 4. 1 輸入信號分配表表 4. 2 輸出信號分配表4.2 系統(tǒng)機型選擇與配置系統(tǒng)選用 SM-16R PLC，其中 10 點 DC24V 輸出，6 點繼電器輸出，AC85V-264V 電源，如表 4.3 所示。ABFG+24V0VI1.1I1.0I0.7I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.0SM-16RAc1Ac2FGQ0.5Q0.4Q0.3C3Q0.2C2Q0.1C1Q0.0C0 所有輸入點用 24V 電源共用一個公共點（0

48、V 點） ，且無需外部提供 24V 電源。對繼電器分別提供 4 個公共點，公共點間相互獨立，提供 4 個獨立的輸出通道，對應(yīng)有隔離要求的輸出控制。每臺烘干機有 1 只水分檢測器，1 只數(shù)顯表?？偟妮斎朦c為開關(guān)量 9 點，模擬量 1 點，輸出點為開關(guān)量 6 點。其電路及接口如下：1.主控制電路圖 4.2 谷物烘干機主電路圖表 4.3 SM-16R 端子臺分配表2.系統(tǒng)控制電路3.PLC 外圍設(shè)備連接 圖 4.3 系統(tǒng)控制電路圖圖 4.4 外圍設(shè)備接口 4.PLC 控制系統(tǒng) I/O 端子接線圖 4.3 主要參數(shù)計算1) 斷路器 QS 為供電系統(tǒng)電源開關(guān)，其主回路控制對象為電感性負(fù)載交流電動機，斷路

49、器過電流脫扣值按電動機起動電流的 1.7 倍整定。烘干機有 2.2kW 負(fù)載電動機 7 臺，而且工藝要求 7 臺電動機單獨起動運行，因此可根據(jù) 2.2kW 電動機選擇自動開關(guān) QS 脫扣電流 IQS：IQS1.7IN，選用 IQS的斷路器。2) 熔斷器 FU 熔體額定電流 IFU。以曝氣風(fēng)機為例，IFU2IN，選用 IFU的熔體。其余熔體額定電流的選擇。3) 熱繼電器的選擇請參考有關(guān)技術(shù)手冊，負(fù)載額定電流的 1.2 倍。4)能耗制動參數(shù)計算制動電流 ID1.5IN 直流電壓 UDRID 整流變壓器二次側(cè)交流電流 I2 ID /0.9電壓 U2UD/0.9 整流變壓器容量 S= I2 U2圖 4

50、.5 PLC 控制系統(tǒng) I/O 端子接線圖4.4 電源模塊 PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC） ，直流電源（常用的為24VAC） 。 4.5 底板或機架 大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。 4.6 PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備 1、編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，

51、但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當(dāng)編程器。 2、人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機界面非常普及。 3、輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。 4.7 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網(wǎng)絡(luò)就是控制器的觀點說法。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC

52、與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。 PLC的通信，還未實現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，PLC各廠家均有采用。 對于一個自動化工程(特別是中大規(guī)?？刂葡到y(tǒng))來講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展；其次，針對不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機制的前提下進行；再次綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。

53、5 自動控制系統(tǒng)設(shè)計5.1 谷物烘干工藝流程 谷物烘干工藝要求：谷物烘干工藝要求： （1）谷物經(jīng)進料斗進入提升機，在此判斷其所含水分是否超標(biāo)。 （2）如果超標(biāo)，則經(jīng)上絞龍、調(diào)質(zhì)倉和干燥倉進行烘干處理，再經(jīng)排糧倉和下絞龍返回提升機。 （3）對于烘干后的谷物，再判斷其所含水分是否超標(biāo)。如果所含水分達標(biāo)，則排量管排出，進行打包，流程結(jié)束；如果所含水分仍未達標(biāo)，則進行循環(huán)烘干，直至達標(biāo)為止。 （4）烘干時，一般采用較低的熱風(fēng)溫度(50-60)烘干谷物(如果是烘干谷物種子則溫度不超過 40)，加熱與緩蘇在同一機體內(nèi)進行，采用較短的加熱時間(約 8 分鐘)和較長的緩蘇時間(約 l 小時)處理倉內(nèi)谷物。 高

54、水分谷物進料斗提升機排糧管上絞龍排糧輪下絞龍干燥倉調(diào)質(zhì)倉谷物水分達標(biāo)谷物水分不達標(biāo)圖 5.1 谷物烘干工藝流程打包5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計5.2.1 流程圖 根據(jù)谷物烘干機的工藝要求，系統(tǒng)主要有谷物水分檢測和燃燒機的控制。水分檢測每隔一定時間要進行一次, 將檢測到的谷物水分與給定值比較,如果檢測谷物水分不大于谷物水分給定值, 則控制燃燒機熄火, 反之則控制燃燒機點火燃燒。谷物烘干機的熱風(fēng)循環(huán)自動控制部分的程序框圖, 如圖 4.2 所示。 啟動上絞龍，提升機啟動下絞龍啟動結(jié)束不小于給定值燃燒機點火啟動燃燒機熄火啟動風(fēng)機啟動谷物水分給定值圖 5.2 熱風(fēng)循環(huán)自動控制部分程序框圖5.2.2 系統(tǒng)梯形圖設(shè)

55、計PLC 梯形圖是根據(jù)繼電器控制電路圖來設(shè)計的, 它與電氣原理圖相對應(yīng)。每個控制功能由一個或多個語句組成的用戶程序來執(zhí)行, 每條語句是規(guī)定 CPU 如何動作的指令,其作用和微機的指令一樣, 而且 PLC 的語句也是由操作碼和操作數(shù)組成的。PLC 是以掃描方式從左到右, 從上到下的順序執(zhí)行用戶程序, 掃描過程按梯形圖梯級順序執(zhí)行, 上一個梯級的結(jié)果是下一梯級的條件。一個工程問題可分解成多個相對獨立的小問題, 最后形成一個完整的系統(tǒng)，如圖 5.3，5.4 所示。圖 5.3 梯形圖圖 5.4 梯形圖續(xù)圖5.2.3 系統(tǒng) STL 語句圖 5.5 STL 語句5.2.4 梯形圖與程序整理I0.0M1.1

56、M0.0T33Q0.0M0.1M0.2T34M0.0T33I0.4M0.1M0.2M1.2T34I0.6M0.3M0.4M1.3Q0.1M0.3M0.4T35Q0.2M0.5M0.6T35I0.7M0.5M0.6M1.4T36Q0.3Q0.4T36T36T36Q0.5I1.0I1.0 圖 5.6 梯形圖圖 5.7 熱風(fēng)循環(huán)自動控制部分程序圖0000LDI0.00021=M0.40001OM0.00022TONT35,500002ANM1.10023LDT350003=M0.00024=Q0.20004TONT33,500025LDI0.70005LDT330026=M0.50006=Q0.00

57、027LDM0.50007LDI0.40028OM0.60008=M0.10029ANM1.40009LDM0.10030=M0.60010OM0.20031TONT36,500011ANM1.20032LDT360012=M0.20033=Q0.30013TONT34,500034LDT360014LDT340035AI1.00015=Q0.10036=Q0.40016LDI0.60037LDT360017=M0.30038ANI1.00018LDM0.30039=Q0.50019OM0.40040END0020ANM1.3總結(jié)這次谷物烘干機的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計歷時兩個月，在這整

58、整兩個月的日子里，可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次設(shè)計，進一步加深了對 PLC 的了解，讓我對它有了更加濃厚的興趣。特別是當(dāng)每一個子模塊編寫調(diào)試成功時，心里特別的開心。但是在編寫頂層文件的程序時，遇到了不少問題，特別是各元件之間的連接，以及信號的定義，總是有錯誤，在細(xì)心的檢查下，終于找出了錯誤和警告，排除困難后，程序編譯就通過了，心里終于舒了一口氣。在波形仿真時，也遇到了一點困難,想要的結(jié)果不能在波形上得到正確的顯示:在設(shè)定輸入的時鐘信號后，計時器開始計數(shù)，但是始終得不到想要的結(jié)果。后來，在多次的

59、調(diào)試之后，才發(fā)現(xiàn)是因為輸入的時鐘信號對于器件的延遲時間來說太長了。經(jīng)過屢次調(diào)試，終于找到了比較合適的輸入數(shù)值：時鐘周期設(shè)置在5秒左右比較合適。其次，在連接各個模塊的時候一定要注意各個輸入、輸出引腳分配，因為每個分配是不一樣的，分配不一樣，所得的結(jié)果就不一樣，在器件的選擇上也有一定的技巧，只有選擇了合適當(dāng)前電路所適合的器件，編譯才能得到完滿成功。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，在實驗過程

60、中難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。同時也確定了，PLC 烘干機自動控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電器控制和單片機控制比較, 具有穩(wěn)定、可靠、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單, 成本低等優(yōu)越性。完全適用于各種型號的燃油式谷物烘干機自動控制,具有廣闊應(yīng)用前景。總的來說，這次設(shè)計的谷物烘干機自動控制還是比較成功的，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的悉心的指導(dǎo)下，終于迎刃而解，有點小小的成就感，終于覺得平時所學(xué)的知識有了實用的價值，達到了理論與實際相結(jié)合的目的，不僅學(xué)到了不少知識，而且鍛煉了自己的能力，使自己對以后的路有了更加清楚的認(rèn)識，同時，對未

61、來有了更多的信心。參考文獻11 吳麗.電氣控制與 PLC 實用教程.鄭州：黃河水利出版社，2005.222 齊占慶.機床電氣控制技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，1999.1033 李樹雄.可編程序控制器原理及應(yīng)用教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2003.944 弭洪濤，王忠禮.PLC 應(yīng)用技術(shù).北京：科學(xué)出版社，200555 王衛(wèi)星等.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京：中國水利水電出版社，200266 張萬忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實例.北京：中國電力出版社，200577 張高熠，屈明富.PLC 指令與梯形圖速查手冊.北京：人民郵電出版社，2008.1188 金沙，鄭鳳翼。輕松看懂 PLC 控制系

62、統(tǒng)梯形圖.北京：中國電力出版社，200599 崔亞軍. 可編程控制器原理及程序設(shè)計M .北京：電子工業(yè)出版社， 1993，96164 1010齊從謙,王士蘭. PLC 技術(shù)及應(yīng)用M .北京：機械工業(yè)出版社，2000.1251551111程周. 可編程序控制器原理與應(yīng)用.北京：高等教育出版社，20031212王永華. 現(xiàn)代電器控制機 PLC 應(yīng)用技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20001313吳建強,姜三勇.可編程控制器原理及應(yīng)用.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20001414陳宇.可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧.華南理工大學(xué)出版社，2000. 1 1515王兆義.可編程序控制器教程.北京：機械工業(yè)出版

63、社，20011616張萬忠.電器與 PLC 控制技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，20021717陳立定，吳玉香，蘇開才.電氣控制與可編程控制器. 華南理工大學(xué)出版社，2001.21818路林吉，王堅，江龍康.可編程控制器原理及應(yīng)用. 清華大學(xué)出版社，20021919高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計.人民郵電出版社，2001.32020段然.可編程控制技術(shù)采樣機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.西北工業(yè)大學(xué)，2001. 3致謝經(jīng)過兩個多月的努力，畢業(yè)設(shè)計可以說是基本上完成了。當(dāng)我接到任務(wù)書時，心里還是比較茫然的，因為 PLC 這塊的內(nèi)容，我們只是簡單的了解過，不是很深入，對于我來說，應(yīng)該是一個新的知識領(lǐng)域。但是，幸

64、好有我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師文老師，為我講解了做這個設(shè)計的大致方向，也在專業(yè)知識上給予了我很大的幫助。最后，當(dāng)我們把畢業(yè)設(shè)計論文的初稿交給文老師查看時，各種問題就陸續(xù)而現(xiàn)，但文老師也是不厭其煩地為我們指出問題的所在，并為我們引導(dǎo)解決問題的正確方法。在檢查初稿時，還有一個很是嚴(yán)重的問題擺在我們面前，那就是做事的態(tài)度極為不端正，草草了事，不注重質(zhì)量，對于這個癥結(jié)，文老師也是煞費苦心地批評教育了我們，我們從中獲益匪淺，這對我們以后的生活和工作都有極大的幫助。所以，我借這畢業(yè)設(shè)計結(jié)束之際，感謝文老師，感謝您為我們畢業(yè)設(shè)計的悉心指導(dǎo)，感謝您教會了我態(tài)度端正踏實的做事原則。還有，在畢業(yè)論文行文過程中，也是遇到了許多的麻煩，周圍的同學(xué)和朋友也是熱心的幫助我，在此，感謝你們的關(guān)心和幫助，讓我畢業(yè)設(shè)計得以順利完成。再一次，謝謝，謝謝你們！