基于plc的粮食烘干机系统设计与实现_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于plc的粮食烘干机系统设计与实现_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

场控制或者远距离监控。 PLC控制系统的设计、调试周期短 由于 PLC 是通过程序来控制系统，因此设计人员可以在实验室进行设计和修改程序，并且可以在实验室进行系统的模拟运行和调试。 不必亲临现场，使现场工作量大为减少。 这与继电器控制系统靠费时费力的调整控制电路的接线来改变控制功能相比有了十足的进步。 体积小、重量轻、能耗低 PLC内部电路主要采用半导体集成电路，具有结构紧凑、体积小、重量轻、能耗低等特点 [4]，而且 PLC所具有的强抗干扰性和适应性，使得它成为机电一体化的理想装置。 粮食烘干机的选择 概述 粮食干燥是农业生产中重要的步骤，也是农业生产中的 关键环节，是实现粮食生产全程机械化的重要组成部分。 粮食干燥机械化技术是以机械为主要手段，采用相应的工艺和技术措施，人为地控制温度、湿度等因素，在不损害粮食品质的前提下，降低粮食中含水量，使其达到国家安全贮存标准的干燥技术。 粮食干燥是粮食收获后的一个重要环节，因为收获是为了减少田间落粒损失，因此人们都会注意适时收获，而适时收获的粮食其水分较大。 如不及时干燥会造成粮食霉烂变质。 据统计，我国每年收获的粮食中由于干燥不及时而造成的霉烂损失达 500－ 1000万吨，估计占全年粮食总产量的 %－ 3%，可见粮食干燥是 一个农业生产中不容忽视的问题。 虽然我国粮食烘干机械有近 30多年的发展历史，但技术含量偏低，产量偏少，烘干技术不成熟，烘干机种类少，耗能高，自动化水平偏低，缺乏适合个体户、种粮大户以及以村为单位使用的中小型多功能烘干机械等缺点大大限制了我国农业的发展。 全国现有 2万多台粮食烘干机，每年烘干的粮食不足全国总产量的 1％左右，与世界发达国家机械粮食烘干占总产量的 95％左右相比，我国粮食烘干机械发展远远不能适应于粮食生产发展需要 粮食烘干技术 干燥粮食的方法有日晒干燥和机械化干燥。 日晒干燥是我国几千年来采 用的老方沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文 5 法。 机械化干燥是通过专业干燥机对粮食进行机械自动化干燥。 现代人在马路上晒谷不但危害交通，也污染粮食；用晒谷场晒谷，又浪费宝贵的土地资源。 人工晒谷耗费大量人力，成本高，稻谷质量无法掌控。 遇到梅雨天就无法晒谷，无法将收成掌握在自己手中，很不科学。 我国粮食产区特别是南方地区，稻麦收获期常常出现阴雨梅雨天气。 农民最担心粮食收获期遇上阴雨霉雨天气，因为这种天候收获的粮食含水率都是非常高，造成湿谷来不及晒干或无法达到安全水份，因而产生霉变发芽。 湿谷没有抢鲜干燥，除了经济上的损失，粮食会产生黄曲霉，黄曲霉的毒 性非常强，可引起肝的癌变 ,严重危害人民的健康。 所有粮食只要含水率过高，都有可能会产生黄曲霉。 如果可以马上进行干燥，就能抢救粮食免于霉变发芽，杜绝黄曲霉产生，所以抢鲜将粮食干燥到安全的含水率是储粮安全的首要条件。 由于人工晒谷的局限性，无法解决及时干燥粮食和保证粮食高质量的问题，难以面对国内对粮食质量的需求及国外市场的竞争。 据估计我国农户收割后及储粮损失率在8%~10%，每年损失粮食超过 150亿公斤，损失高达 300600亿元。 相对于人工晒谷，机械化干燥不但不怕阴雨天，整个干燥过程的质量都是科学化自动监控的。 全面推广干燥机械化，配合低温均匀干燥的技术，生产出的优质米就可高价外销世界各地，创收外汇。 不但不用担心进口大米的竞争，还可享受出口优质大米带来的收益 [5]。 现今欧、美、日等发达国家都全面采用干燥机械化，粮食质量都很高，所以粮食干燥机械化是必走之路。 而机械化烘干技术主要分为以下几种： 对流干燥法 对流干燥法作为最常用的粮食干燥方法，它是将加热的空气或气流与冷空气的混合气以对流的方式接触物料，从而进行 热 交换。 蒸发出来的水分则被干燥介质（空气等）带走。 这种方法的主要特点是干燥介质的温度和湿度容易被控制，可避 免物料发生过热现象（过干燥）而降低其品质。 国内外企业中，上海的三久公司和日本的金子公司生产的干燥设备大多是采用对流干燥方法 [6]。 吸收干燥法 吸收干燥法是利用常温接触的干燥工艺进行干燥的方法。 它一般采用两种方法，一是湿的粮食和谷糠（含水率 2%3%）进行混合贮存，实现对湿谷的干燥；另一种方法是湿谷和干谷（含干率为 12%14%）进行混合贮存，然后再对粮食进行通风，实现对粮食的干燥。 吸收干燥法的优点明显，用这种方法进行干燥时不需要粮食临时贮藏设备及配备大型风机，不用加热粮食，而且，每一次接触干燥，湿谷中 的水分向谷糠中转移的过沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文 6 程大约需 6小时左右完成，节省了干燥时间。 仓式干燥法 这种干燥方法是一种经济、有效地处理各种高水分粮食的科学手段。 它不仅可以改善工作条件，克服外界环境的制约，同时具有设备简单、投资少、可与现有仓储机械通风系统联网配套使用，干燥粮食品质好，处理费用低等优点。 联合作业干燥法 联合作业干燥法是把传统的干燥方法进行纵使考虑，联合作业进行干燥的方法。 这种方法是通过控制粮食的干燥速度和通风的气流的速度进行干燥。 美国福特斯公司采用烘干 ——通风干燥法对粮食进行干燥。 用顺流 ——逆流组合干燥方法 对粮食进行干燥在德国广泛应用。 微波干燥法 微波干燥的原理是通过微波与物质相互作用而产生热效应。 一些微波在所谓吸收性介质中传播时，其大部分能量呗介质吸收而产生热量，即具有明显的热效应，这类吸收性介质最宜用于微波加热。 水能强烈地吸收微波。 含水物质一般都是吸收性介质，都可以用微波来加热 红外干燥法 它是利用物料吸收有一定穿透性的远红外线使内部自身发热、湿度升高导致失水，具有保质、干燥快和节能等特点。 但由于远红外干燥作业靠较高温度的远红外辐射板辐身大量远红外线来工作，整个干燥室必存在温度和物料失水的不一致 ，易导致箱体内各处温度分布、物料水分含量差异进行研究，其结论将对远红外干燥设计、干燥工艺参数选择具有指导意义。 由于本设计只是一个初步设计，因此选择最常用的对流干燥技术。 粮食烘干机的组成 粮食干燥设备有很多种，他们的原理和操作方法各不相同，用途也有所差异。 这里只介绍两种应用不同方式进行粮食干燥的干燥机。 箱式通风干燥机 箱式通风干燥机，属于静置式干燥机。 它由燃烧室和干燥室组成。 其中，燃烧室包括控制箱，热风机，油箱。 干燥室包括热风室，网板，箱板。 箱式通风干燥机结构简单，价格相对比较低，并且 操作简单，是一种通用型的干燥机。 适合用来干燥粮食的种子和沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文 7 各种颗粒状物品，如花生，辣椒，蒜头，咖啡等 [7]。 循环式干燥机 循环式干燥机，是日本、东南亚以及我国最广泛使用的干燥机。 循环干燥机主要由大漏斗，热风机，油箱，电脑水份计，升降机，排风机，仓库层，出谷管组成。 为了能够实现循环控制，因此选择循环干燥机。 沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文 8 2 自动控制系统设计 粮食烘干工艺流程 图 工艺流程图 说明：高水分粮食通过进料斗进入后，由水分检测仪进行 检测，如果水分检测仪检测粮食没有达标，则提升机启动，通过上绞龙使粮食进入到干燥室进行烘干，再通过排粮轮和下绞龙来到检测处，再次检测，如果还不达标，则继续循环干燥，如果达标则排粮管打开，进行打包储存，流程结束 [8]。 系统硬件设备 PLC的基本组成 根据结构形式不同， PLC可分为组合式（也称模块式）和整体式（也称箱体式）两类。 整体式结构的 PLC是将中央处理单元（ CPU）、存储器、输入 \输出单元、电源、通信端口、 I/O 扩展端口等组装在一个箱体内构成主机。 另外，还有独立的 I\O 扩展单元等与 主机配合使用。 由于整体式 PLC 的结构紧凑、体积小。 因此本次试验采用这种结构的 PLC。 高水份粮食 进料斗 提升机 上绞龙 干燥室 排粮轮 下绞龙 排粮管 打包储藏 达标 不达标 沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文 9 图 整体式 PLC的组成示意图 ⑴ CPU是 PLC的核心部件，能指挥 PLC按照预先编号的程序完成各种任务。 起作用有以下几点： ① 接收、存储由编程工具输入的用户程序和数据，并可通过显示器显示出程序的内容和存储地址。 ② 检查、校验用户程序。 ③ 接收、调用现场信息。 ④ 执行用户程序。 ⑤ 故障诊断。 ⑵ 存储器可以分为 3种：系统程序存储器、用 户程序存储器、工作程序存储器。 ⑶ 输入 /输出单元是 PLC 与外部设备连接的窗口。 按照输入端电源类型的不同，开关量输入单元可分为直流输入电源和交流输入单元。 按输出电路所用开关器件的不同，PLC 的开关量输出单元可分为晶体管输出单元、双向晶闸管输出单元和继电器输出单元。 ⑷ PLC中一般配有开关式稳定电源为内部电路供电。 开关电源的输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高抗干扰性能好。 ⑸ 一般 PLC都有扩展端口。 主机可以通过扩展端口连接 I/O扩展单元来增加 I/O点电源 中央处理单元 （ PLC） 输 入 单 元 输 出 单 元 存储器 系统程序 存储器 用户程序存储器 用户 输入 设备 用户 输出 设备 外设端口 I/O 扩展 端口 主机 I/O扩展单元 特殊功能单元 编程器 打印机上位机算器 PLC 可编程终端 PT 沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文 10 数，也可以通过扩展端口连接各种特殊功能单元以扩展 PLC 的功 能。 而通过外部设备端口， PLC可与各种外部设备连接。 ⑹ 常用的特殊功能单元有 A/D单元、 D/A单元、高速计数器单元、位置控制单元、PID控制单元、温度控制单元、各种通信单元等。 系统。