粮食烘干机自动控制系统设计本科论文(编辑修改稿)

粮食烘干机自动控制系统设计本科论文(编辑修改稿)内容摘要：

总线形或星形拓扑结构，曼彻斯特编码方式，遵循开放的 TCP/IP协议和。 SC Ⅱ采用1∶ 1冗余的工业以太网， TCP/IP的传输协议辅以实时的网络故障诊断。 其特点是可靠性高、纠错能力强、通信效率高。 通讯速率为 10Mbps。 SC Ⅱ真正实现了控制系统的开放性和互连性。 通过配置交换器 (SWITCH)，操作站之间的网络速 度江苏科技大学本科生毕业设计（论文） 6 能提升至 100Mbps，而且可以接多个 SC Ⅱ子网，形成一种组合结构。 每个 SC Ⅱ网理论上最多可带 1024个节点，最远可达 10,000米。 目前已实现的网络可带载15个控制站和 32个其它站。 集散控制简介 集散控制系统（ Distributed Control System DCS），是一种以微处理器为基础的分散型综合控制系统。 DCS综合了计算机技术，网络通讯技术、自动控制技术、冗余及自诊断技术等先进技术，采用多层分级的结构形式，适应现代化生产的控制与管理需求，目前已成为工业过程控制的 主流系统。 由于 DCS系统的通用性和复杂性，系统的许多功能及匹配参数需要根据具体场合有用户决定。 例如：系统采集什么样的信号、采用何种控制方案、怎样控制、操作时需显示什么数据、如何操作等等。 另外，为适应各种特定的需要，集散系统备有丰富的 I/O卡件、各种控制模块及多种操作平台，用户一般根据自身的要求选择硬件设备，有关系统的硬件设备的配置情况也需要用户提供给系统。 当系统需要与另外系统进行数据通讯时，用户还需要将系统所采用的协议、使用的端口告诉控制系统。 以上需要用户为系统设定各项参数的操作即所谓的“系统组态”。 SUPCON DCS的组态工作通过组态软件 SCKey来完成。 该软件用户界面友好，操作方便，充分支持各种控制方案。 SCKey组态软件将帮助工程师有序且系统地完成“系统组态”这一复杂工作。 SCKey 组态软件特点 SUPCON DCS系统的 SCKey组态软件是一个全面支持该系统各类控制方案的组态软件平台。 该软件是运用面向对象（ OOP）技术和对象链接与嵌入（ OLE2）技术，基于中文 Windows系列操作系统开发的 32为应用软件。 SCKey组态软件通过简明的下拉菜单和弹出式对话框建立友好的人机对话界面，并大 量采用 Windows的标准控件，是操作保持了一致性，易学易用。 该软件采用分类的树状结构管理组态信息，使用户能清晰把握系统的组态状况。 另外， SCKey组态软件还提供了强大的在线帮助功能，当用户在组态过程中遇到了问题，只须按 F1键或选择菜单中的帮助项，就可以随时得到帮助提示。 江苏科技大学本科生毕业设计（论文） 7 第三章 烘干机简介 粮食的干燥原理 所谓粮食烘干，就是通过某些特定的方法，将粮食中多余的水分排出，保留适当的少量的水分最终以达到安全存储粮食的目的。 粮食烘干的过程就是使粮食中排出的多余的水变成水蒸汽，然后再利用粮食周围的干燥介质（ 本课题采用的干燥介质是干燥的空气）所吸收，最终达到粮食干燥的目的。 干燥的总体过程可以归纳为两种基本过程：（ 1）干燥过程中粮食内部的水分在被加热之后沿毛细管扩散的粮食外壳的表面（ 2）粮食外壳表面的水分再被干燥介质带走。 但是，如果仅仅是在常温下区干燥粮食，水分挥发的会非常慢。 所以，为了加快粮食的干燥速率，就需要做一些辅助措施。 最基本的就是增加粮食和干燥介质的温度，增加干燥介质的相对流动速度等。 本课题中，谷物干燥机在工作时，粮食经过四个不同的阶段（即两个干燥段与两个冷却段），经过的路程相对较长，热风在鼓风机的作用 下，吹进干燥段对粮食进行干燥，带走大部分水分。 在冷却段，温度相对较低，在进一步干燥粮食的基础上也会降低粮食的温度，使其温度更接近常温，以便于保存。 以此就可以平稳高效地完成整个干燥过程。 粮食的干燥条件 粮食烘干条件，就是指对干燥过程有影响的各种主要因素的总和，例如：干燥介质的温度、干燥速度、干燥时间等。 粮食干燥的主要目的，就是为了降低粮食水分的含量，使粮食在储存过程中，有较好的稳定性。 粮食在干燥后不应降低粮食的固有品质，而应尽可能地改善粮食的不同用途的品质、食用品质和加工工艺品质。 粮食在干燥过程中 ，由于需要及时去除水分，往往采用较高温度的干燥方法，既要在短时间内，较经济地进行干燥作业，又要保证粮食品质不发生劣变，这就要选用合理的干燥条件。 所谓合理的干燥条件，是指影响干燥过程的各种主要参数 (干燥介质的温度、速度、湿度等 )的合理组合。 选择干燥条件，主要依据粮食的种类、成熟度、原始水分和不同用途等，综合分析并有侧重地选择。 不同干燥方法，不同的粮食烘干机，不同的粮食品种，则需不同的干燥条件，以尽可能减少烘干对粮食品质的不良影响。 江苏科技大学本科生毕业设计（论文） 8 干燥设备的分类 粮食干燥设备的类型多种多样，但基本原理都是利用干燥介质 的热能，使粮食中的水分蒸发，达到干燥降水的目的。 按干燥设备的产量来分，可分为大型、中型和小型干燥机；按干燥对象种类来分，可以分为专用型和多用型干燥机；按加热方式分，可分为对流式、传导式与辐射式；按干燥介质的温度分，可分为高温、常温和低温干燥机；按空气与粮食的相对运动分，可分为顺流式、逆流式、横流式和混流式干燥机；按可否移动分，可分为固定式和移动式干燥机；按干燥容器内气压来分，可分为常压干燥机和真空干燥机等。 江苏科技大学本科生毕业设计（论文） 9 第四章 系统组态设计 众所周知，粮食烘干机是农业生产中的一种常见设备。 对于粮食烘干机，干燥介质的 温度、流量以及两层厚度将直接影响最终粮食烘干的结果。 当干燥介质的温度、流量不符合烘干条件时，会使烘干后的粮食达不到既定的标准甚至出现废粮造成浪费。 因此，对粮食烘干机干燥介质的温度、流量都需要严加控制。 本课题主要设计粮食烘干机框架，对其基本工作原理进行研究、仿真、模拟。 其基本框架如图 41 所示。 图 41 粮食烘干机基本框架 整理硬件及 I/O 信息，分配测点 根据前期设计的粮食烘干机的总体框架，其 I/O组态中的 I/O点分配如表 41。 表 41 I/O 测试点详细分配 位号 描述 量程 备注 W101 谷物初始水分检测 0— 100% 4— 20 mA W1021 干燥段 2谷物水分检测 0— 100% 4— 20 mA W103 出口谷物水分检测 0— 100% 4— 20 mA T101 干燥段 1入口风温度 0— 100℃ K型热电偶 T103 冷却段 1入口风温度 0— 100℃ K型热电偶 P101 干燥段 1入口风压力 0— 100Pa 4— 20 mA P102 冷却段 1入口风压力 0— 100Pa 4— 20 mA Fa101 储存仓 1调节阀 0— 100% 4— 20 mA Fa102 储存仓 2调节阀 0— 100% 4— 20 mA Fa103 冷却段空气调节阀 0— 100% 4— 20 mA C101 储存仓 1粮食储量 0— 100% 4— 20 mA 含水分粮食 储存仓 2（单回路控制） 烘干设备主体（两个单回路控制，一个串级控制） 储存仓 1（手操器控制回路） 粮食初步筛选（除杂） 干燥粮食 江苏科技大学本科生毕业设计（论文） 10 C102 储存仓 2粮食储量 0— 100% 4— 20 mA N104 传送机 4电机转速检测 0— 4000n/min 电压 1— 5V NL101 冷却段鼓风机转速检测 0— 4000n/min 电压 1— 5V KON101 泵开关指示 开关量输入（干触点） KOF101 泵操作指示 开关量输出（干触点 ） TJ101 传送机 4电机转速调节 输出 420mA CJC101 储存仓 1调节回路 输出 420mA CJC101 储存仓 2调节回路 输出 420mA WNC101 传送机 4转速调节内环 输出 420mA WNC101 传送机 4转速调节外环 输出 420mA LFTJ101 冷却段入口风温度调节 输出 420mA LFTJ102 冷却段入口风压力调节 输出 420mA 表中 I/O接口分为模入量、摸出量、开关量输入与开关量输出。 其卡件配置是根据 JX300组态 软件内部硬件模拟部分配置的。 机柜机笼卡件布置图如图 42所示。 表 42 机柜机笼卡件布置图 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 冗余 冗余 冗余 冗余 S P 3 1 3 S P 3 1 3 S P 3 1 3 S P 3 1 3 S P 3 1 4 S P 3 1 4 S P 3 1 4 S P 0 0 0 S P 3 1 3 S P 3 1 3 S P 3 2 2 S P 3 2 2 S P 3 2 2 S P 0 0 0 S P 3 6 2 S P 3 6 3 具体的卡件及通道布置图如表 43所示。 江苏科技大学本科生毕业设计（论文） 11 表 43 具体卡件配置 序号 卡件型号 卡件通道 00 01 02 03 04 测点分配图 00 SP313 W101 W1021 W103 备用 备用 02 SP313 C101 C102 P101 P102 备用 04 SP314 T101 备用 备用 备用 备用 05 SP314 T103 备用 备用 备用 备用 06 SP314 N104 备用 备用 备用 备用 08 SP313 Fa101 Fa102 Fa103 备用 备用 10 SP322 CJ101 CJ102 TJ101 备用 备用 12 SP322 LFJ101 LFJ102 备用 备用 备用 14 SP362 KOF101 备用 备用 备用 备用 15 SP363 KON101 备用 备用 备用 备用 由上面的卡件布置图和测点分配清单，基于 JX300组态软件包的组态工作就可以顺理成章的进行了。 建立组态文件 正式开始进行组态的时候，首先需要新 建一个组态文件，将系统的配置信息集中、完整的体现在组态文件中。 新建组态文件的时候需要指定文件的存放路径及文件名。 新建组态文件的时候，系统会生成（文件名） .sck的组态文件，同时，在同一个目录下系统会自动生成一个和组态文件同名的文件夹。 如图 42所示。 图 42 组态文件与同行文件夹 该文件夹下面包含着一些小文件夹，如图 43所示。 江苏科技大学本科生毕业设计（论文） 12 图 43 小文件夹 这些小文件夹具体的名称和作用如下： control：存放图形化组态文件； flow:存放流程图文件； lang：存放 SCX语言文件； report： 存放报表文件； run：存放运行文件，如 *.scc、 *.sco等文件； temp:存放临时文件。 在组态中，所绘制的流程图、制作的报表、编写的程序等都需要正确的寻访在相应的文件夹中。 主机设置与操作站设计 主机设置是对系统各主控制卡与操作站在系统中的位置进行组态。 本课题粮食烘干机的组态结果如图 44所示。 图 44 主机设置 操作站组态。