糧食烘干機自動控制系統設計本科論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 總線形或星形拓撲結構，曼徹斯特編碼方式，遵循開放的 TCP/IP協議和 。 SC Ⅱ采用1∶ 1冗余的工業以太網， TCP/IP的傳輸協議輔以實時的網絡故障診斷。其特點是可靠性高、糾錯能力強、通信效率高。通訊速率為 10Mbps。 SC Ⅱ真正實現了控制系統的開放性和互連性。通過配置交換器 (SWITCH)，操作站之間的網絡速 度江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 6 能提升至 100Mbps，而且可以接多個 SC Ⅱ子網，形成一種組合結構。每個 SC Ⅱ網理論上最多可帶 1024個節點，最遠可達 10,000米。目前已實現的網絡可帶載15個控制站和 32個其它站。 集散控制簡介 集散控制系統（ Distributed Control System DCS），是一種以微處理器為基礎的分散型綜合控制系統。 DCS綜合了計算機技術，網絡通訊技術、自動控制技術、冗余及自診斷技術等先進技術，采用多層分級的結構形式，適應現代化生產的控制與管理需求，目前已成為工業過程控制的 主流系統。 由于 DCS系統的通用性和復雜性，系統的許多功能及匹配參數需要根據具體場合有用戶決定。例如：系統采集什么樣的信號、采用何種控制方案、怎樣控制、操作時需顯示什么數據、如何操作等等。另外，為適應各種特定的需要，集散系統備有豐富的 I/O卡件、各種控制模塊及多種操作平臺，用戶一般根據自身的要求選擇硬件設備，有關系統的硬件設備的配置情況也需要用戶提供給系統。當系統需要與另外系統進行數據通訊時，用戶還需要將系統所采用的協議、使用的端口告訴控制系統。以上需要用戶為系統設定各項參數的操作即所謂的“系統組態”。 SUPCON DCS的組態工作通過組態軟件 SCKey來完成。該軟件用戶界面友好，操作方便，充分支持各種控制方案。 SCKey組態軟件將幫助工程師有序且系統地完成“系統組態”這一復雜工作。 SCKey 組態軟件特點 SUPCON DCS系統的 SCKey組態軟件是一個全面支持該系統各類控制方案的組態軟件平臺。該軟件是運用面向對象（ OOP）技術和對象鏈接與嵌入（ OLE2）技術，基于中文 Windows系列操作系統開發的 32為應用軟件。 SCKey組態軟件通過簡明的下拉菜單和彈出式對話框建立友好的人機對話界面，并大 量采用 Windows的標準控件，是操作保持了一致性，易學易用。該軟件采用分類的樹狀結構管理組態信息，使用戶能清晰把握系統的組態狀況。另外， SCKey組態軟件還提供了強大的在線幫助功能，當用戶在組態過程中遇到了問題，只須按 F1鍵或選擇菜單中的幫助項，就可以隨時得到幫助提示。 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 7 第三章 烘干機簡介 糧食的干燥原理 所謂糧食烘干，就是通過某些特定的方法，將糧食中多余的水分排出，保留適當的少量的水分最終以達到安全存儲糧食的目的。糧食烘干的過程就是使糧食中排出的多余的水變成水蒸汽，然后再利用糧食周圍的干燥介質（ 本課題采用的干燥介質是干燥的空氣）所吸收，最終達到糧食干燥的目的。干燥的總體過程可以歸納為兩種基本過程：（ 1）干燥過程中糧食內部的水分在被加熱之后沿毛細管擴散的糧食外殼的表面（ 2）糧食外殼表面的水分再被干燥介質帶走。但是，如果僅僅是在常溫下區干燥糧食，水分揮發的會非常慢。所以，為了加快糧食的干燥速率，就需要做一些輔助措施。最基本的就是增加糧食和干燥介質的溫度，增加干燥介質的相對流動速度等。本課題中，谷物干燥機在工作時，糧食經過四個不同的階段（即兩個干燥段與兩個冷卻段），經過的路程相對較長，熱風在鼓風機的作用 下，吹進干燥段對糧食進行干燥，帶走大部分水分。在冷卻段，溫度相對較低，在進一步干燥糧食的基礎上也會降低糧食的溫度，使其溫度更接近常溫，以便于保存。以此就可以平穩高效地完成整個干燥過程。 糧食的干燥條件 糧食烘干條件，就是指對干燥過程有影響的各種主要因素的總和，例如：干燥介質的溫度、干燥速度、干燥時間等。糧食干燥的主要目的，就是為了降低糧食水分的含量，使糧食在儲存過程中，有較好的穩定性。糧食在干燥后不應降低糧食的固有品質，而應盡可能地改善糧食的不同用途的品質、食用品質和加工工藝品質。糧食在干燥過程中 ，由于需要及時去除水分，往往采用較高溫度的干燥方法，既要在短時間內，較經濟地進行干燥作業，又要保證糧食品質不發生劣變，這就要選用合理的干燥條件。所謂合理的干燥條件，是指影響干燥過程的各種主要參數 (干燥介質的溫度、速度、濕度等 )的合理組合。選擇干燥條件，主要依據糧食的種類、成熟度、原始水分和不同用途等，綜合分析并有側重地選擇。不同干燥方法，不同的糧食烘干機，不同的糧食品種，則需不同的干燥條件，以盡可能減少烘干對糧食品質的不良影響。 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 8 干燥設備的分類 糧食干燥設備的類型多種多樣，但基本原理都是利用干燥介質 的熱能，使糧食中的水分蒸發，達到干燥降水的目的。按干燥設備的產量來分，可分為大型、中型和小型干燥機；按干燥對象種類來分，可以分為專用型和多用型干燥機；按加熱方式分，可分為對流式、傳導式與輻射式；按干燥介質的溫度分，可分為高溫、常溫和低溫干燥機；按空氣與糧食的相對運動分，可分為順流式、逆流式、橫流式和混流式干燥機；按可否移動分，可分為固定式和移動式干燥機；按干燥容器內氣壓來分，可分為常壓干燥機和真空干燥機等。 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 9 第四章 系統組態設計 眾所周知，糧食烘干機是農業生產中的一種常見設備。對于糧食烘干機，干燥介質的 溫度、流量以及兩層厚度將直接影響最終糧食烘干的結果。當干燥介質的溫度、流量不符合烘干條件時，會使烘干后的糧食達不到既定的標準甚至出現廢糧造成浪費。因此，對糧食烘干機干燥介質的溫度、流量都需要嚴加控制。 本課題主要設計糧食烘干機框架，對其基本工作原理進行研究、仿真、模擬。 其基本框架如圖 41 所示。 圖 41 糧食烘干機基本框架 整理硬件及 I/O 信息，分配測點 根據前期設計的糧食烘干機的總體框架，其 I/O組態中的 I/O點分配如表 41。 表 41 I/O 測試點詳細分配 位號 描述 量程 備注 W101 谷物初始水分檢測 0— 100% 4— 20 mA W1021 干燥段 2谷物水分檢測 0— 100% 4— 20 mA W103 出口谷物水分檢測 0— 100% 4— 20 mA T101 干燥段 1入口風溫度 0— 100℃ K型熱電偶 T103 冷卻段 1入口風溫度 0— 100℃ K型熱電偶 P101 干燥段 1入口風壓力 0— 100Pa 4— 20 mA P102 冷卻段 1入口風壓力 0— 100Pa 4— 20 mA Fa101 儲存倉 1調節閥 0— 100% 4— 20 mA Fa102 儲存倉 2調節閥 0— 100% 4— 20 mA Fa103 冷卻段空氣調節閥 0— 100% 4— 20 mA C101 儲存倉 1糧食儲量 0— 100% 4— 20 mA 含水分糧食 儲存倉 2（單回路控制） 烘干設備主體（兩個單回路控制，一個串級控制） 儲存倉 1（手操器控制回路） 糧食初步篩選（除雜） 干燥糧食 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 10 C102 儲存倉 2糧食儲量 0— 100% 4— 20 mA N104 傳送機 4電機轉速檢測 0— 4000n/min 電壓 1— 5V NL101 冷卻段鼓風機轉速檢測 0— 4000n/min 電壓 1— 5V KON101 泵開關指示 開關量輸入（干觸點） KOF101 泵操作指示 開關量輸出（干觸點 ） TJ101 傳送機 4電機轉速調節 輸出 420mA CJC101 儲存倉 1調節回路 輸出 420mA CJC101 儲存倉 2調節回路 輸出 420mA WNC101 傳送機 4轉速調節內環 輸出 420mA WNC101 傳送機 4轉速調節外環 輸出 420mA LFTJ101 冷卻段入口風溫度調節 輸出 420mA LFTJ102 冷卻段入口風壓力調節 輸出 420mA 表中 I/O接口分為模入量、摸出量、開關量輸入與開關量輸出。其卡件配置是根據 JX300組態 軟件內部硬件模擬部分配置的。機柜機籠卡件布置圖如圖 42所示。 表 42 機柜機籠卡件布置圖 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 具體的卡件及通道布置圖如表 43所示。 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 11 表 43 具體卡件配置 序號 卡件型號 卡件通道 00 01 02 03 04 測點分配圖 00 SP313 W101 W1021 W103 備用 備用 02 SP313 C101 C102 P101 P102 備用 04 SP314 T101 備用 備用 備用 備用 05 SP314 T103 備用 備用 備用 備用 06 SP314 N104 備用 備用 備用 備用 08 SP313 Fa101 Fa102 Fa103 備用 備用 10 SP322 CJ101 CJ102 TJ101 備用 備用 12 SP322 LFJ101 LFJ102 備用 備用 備用 14 SP362 KOF101 備用 備用 備用 備用 15 SP363 KON101 備用 備用 備用 備用 由上面的卡件布置圖和測點分配清單，基于 JX300組態軟件包的組態工作就可以順理成章的進行了。 建立組態文件 正式開始進行組態的時候，首先需要新 建一個組態文件，將系統的配置信息集中、完整的體現在組態文件中。新建組態文件的時候需要指定文件的存放路徑及文件名。 新建組態文件的時候，系統會生成（文件名） .sck的組態文件，同時，在同一個目錄下系統會自動生成一個和組態文件同名的文件夾。如圖 42所示。 圖 42 組態文件與同行文件夾 該文件夾下面包含著一些小文件夾，如圖 43所示。 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 12 圖 43 小文件夾 這些小文件夾具體的名稱和作用如下： control：存放圖形化組態文件； flow:存放流程圖文件； lang：存放 SCX語言文件； report： 存放報表文件； run：存放運行文件，如 *.scc、 *.sco等文件； temp:存放臨時文件。 在組態中，所繪制的流程圖、制作的報表、編寫的程序等都需要正確的尋訪在相應的文件夾中。 主機設置與操作站設計 主機設置是對系統各主控制卡與操作站在系統中的位置進行組態。本課題糧食烘干機的組態結果如圖 44所示。 圖 44 主機設置 操作站組態