糧食烘干機自動控制系統設計本科論文-資料下載頁

【導讀】家黨中央的高度重視。糧食生產是國家發展的根基，萬民平安和諧發展的源頭。巨大的損失，所以解決糧食的烘干問題具有很大的意義。流程圖等的設置)、編譯、監控。通過控制糧食在烘干塔內的停留時間與干燥過程。出口處的糧食含水量達到14±%左右，以滿足國家糧食的儲存標準。過現場試驗，模擬儲存倉的單回路控制，來控制糧倉儲量以及糧食下放的流量。為基于JX-300X組態系統等相關試驗的參考依據。

　　

【正文】 一個糧食水分檢測傳感器作為外環調節。江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 23 當傳感器檢測到糧食水分與 14177。 %有偏差時，其 會根據偏差量對電機進行控制，產生動作，減緩或者加快電機的轉速，以調節糧食在烘干設備中的停留時間，從而調節糧食的烘干結果，使其盡量接近標準值。在干燥段 2設置一個糧食水分傳感器檢測設備作內環調節，是為了及時對糧食水分進行分析，如果糧食水分跟理論計算有偏差，則可以直接對電動機進行轉速調節。如果只是通過出口處的水分檢測來控制電機轉速，速度太慢，已經來不及對烘干過程進行及時控制。串級控制可以使系統快速響應，以達到更好的控制效果。 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 24 第五章 仿真與現場模擬調試 通過 JX300X 組態軟件的監控軟件窗口可以進入在 JX300X 組態軟件已組態的文件的實時監控狀態。在監控畫面中，用戶可以很清楚的看到組態中各個物理量的實時變化，可以進行參數設置，以及調節系統 PID 參數來控制參數量，對系統進行控制、分析，得到結果。在監控軟件中可以很方便的在各個窗口之間進行切換，體驗監控軟件的方便與強大。用戶進入 JX300X 組態軟件的監控軟件窗口時，需要勾選仿真運行選項，需要找到組態文件中的 .IDX 文件來運行，需要登錄賬號來選擇用戶的操作級別以更好的進行監控和控制。但是在未連接實際設備時，監控軟件窗口中不允許進行參數改動，不能設置手動或自動控制， 不能進行 PID參數設置等操作。在連接了實際設備后（比如開關、電動調節閥、水箱等設備），監控軟件就可以實時顯示設備的開關以及工作狀況。此時用戶就可以對監控窗口中的參數、手自動、 PID 參數等進行設置，仿照實際運行效果，更深入的了解實驗設計，更好的掌握軟件使用以及對設備實際運行情況由更好的理解。 系統總貌畫面包括各個模擬量的監測和回路分組、趨勢畫面、一覽畫面以及流程圖畫面的入口。本課題中只需一個總貌畫面。在總貌畫面上可以很方便的進入各個需要監測的畫面，大大簡化了操作步驟，是監控操作 簡單易行，真正體現了 JX300X 組態軟件的強大與方便。系統總貌畫面見圖 51。 51 系統總貌畫面 系統控制分組實時監控畫面分析 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 25 系統的分組實時監控畫面如圖 52所示。本課題共設置四個分組，分別為：烘干機水分檢測糧食儲量分組、烘干機溫度檢測分組、電機轉速檢測分組與回路分組。他們分別顯示本課題中水分與糧食儲量位號的變化趨勢、烘干機溫度傳感器檢測的溫度變化趨勢、電機轉速變化趨勢以及回路控制量的變化趨勢。在控制分組實時監控畫面里，用戶可以觀察到每個分組里各個監測點的實時狀況，并且可以通過點擊分組里 的位號條形圖來進入需要觀察、設置的位號的調整畫面，如圖 425。在調整畫面里，可以設置該位號物理量的手動或者自動選擇，可以設置是否需要報警裝置，可以設置報警范圍等操作。而且通過翻頁選項，可以很方便的切換到其他分組，并且可對其他分組的設置項進行需要的設置與操作。 圖 52系統控制分組實時監控畫面 系統監控趨勢圖分析 本課題中根據需要監測的位號數目，共設置了兩幅趨勢圖來顯示各個監測量 圖 53 系統趨勢監控畫面 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 26 的實時變化趨勢。由圖中可以看出每一位號代表的物理量在不同時間的數值，直觀、簡潔的表現了 參數的變化，便于用戶取樣分析。通過翻頁選項可以在兩張趨勢圖之間進行轉換，方便用戶觀測。系統監控組態畫面如圖 53 所示。 系統流程圖監控圖分析 本課題中共繪制了 3幅流程圖，分別是：烘干機流程圖、儲存倉 1儲量調 節流程圖、烘干段詳細流程圖。在流程圖中可以很直觀的看到各個監測物理量的數字變化。對于某一位號，采取單擊方式，可以進入其儀表操作界面，進行下一步的操作或設置。流程圖監控圖如圖 54 所示。 圖 54流程圖監控畫面 系統一覽監控圖分析 數據一覽組態圖中包括了所有組態過的模入量，可以直觀 的反應其數值的變化，便于讀取。一覽監控圖如圖 55 所示。 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 27 圖 55 一覽監控畫面 本課題經過組態仿真運行之后，最后對儲存倉部分進行現場模擬。本課題的現場模擬主要實現的是儲存倉各個組態量的監控、對糧食儲存倉儲量的控制、對儲存倉糧食下放流量的控制。以此了解 PID 控制，了解單回路控制的控制過程。 在進行組態仿真之后，編譯程序無誤，然后下載。使兩主機協調成功。效果如圖 56所示 圖 56下載成功效果圖 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 28 在控制分組監控畫面中，可以對回路進行控制設置。選擇手動還是自動控制。當選擇手動 時，可以通過調節控制量來改變各個監控量的變化。當選擇自動時，可以通過設定給定值來使系統自動調節，以達到想要的效果。本課題中 LIC_1回路中選擇自動，糧倉儲量給定值為 100mm， FIC_2 回路采用手動，設置電動調節閥開度為 45%。效果圖如圖 57 所示。 圖 57 手動自動調節 在監控畫面中 可以看到所組態量的實時變化以及各個回路的控制狀態。下圖中回路 LIC_1 中的測量值與給定值基本相同，此時進倉流量與出倉流量也基本持平，已達最終的動態平衡狀態，效果如圖 58 所示。 圖 58 流程圖監控圖 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 29 仿真曲線 （ 1）在調節該系統的 PID 控制參數時，首先調節控制變量 P 的數值，在比較控制效果之后，發現當 P=30 時（ I=0， D=0），曲線震蕩幅度不是太大，且衰減比例較好，效果如圖 59 所示。 圖 59 P=30 I=0 D=0 （ 2）圖 59 中，糧倉儲量沒有最終穩定，需再加積分減少其結果偏差。當 P=30，I=， D=0 時，結果使系統偏差為零，但是衰減比不是很好，且調節周期偏長，效果如圖 510 所示。 圖 510 P=30 I=1 D=0 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 30 （ 3） 圖 510中調節周期偏長，衰減比不好，需將 I 調小，當 P=30， I=，D=0 時，可以得到相對較小的調節周期與較好的衰減比。控制效果如圖 511 所示。 圖 511 P=30， I=， D=0 本次現場模擬中，由于微分對調節效果影響不明顯所以不予調節。本課題設置的兩個回路中 ， LIC_1回路為自動，設置給定值糧倉儲存量數值為 100mm， FIC_2回路為手動，設置糧食出倉處電動調節閥開度設為 45%。通過一段時間的調節，糧倉儲量緩慢上升經過小范圍的波動最終達到既定水平，糧食進倉流量先以較快速度增長，再保持較大的進倉量，等達到糧倉儲量設定值后，糧食進倉流量趨于平緩，最終于糧食出倉流量趨于一致，達到動態平衡狀態。 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 31 結 論 我國是糧食生產大國，收獲的糧食后及時干燥是至關重要的環節。在江蘇省以及全國的一些農村地區，谷物收獲后的含水率相對較高，自然晾曬損失率也較高，造成了一定程度的浪費， 而且最后得到的糧食品質相對較差。在中國的大部分農村地區，由于現在還是家庭聯產承包制度為主的農業制度，所以糧食烘干機械化還是沒有普及。本課題針對糧食烘干機的工作原理、烘干理念，在 JX300X組態軟件的基礎上，設計了糧食烘干機的總體框架，并對其進行理論分析、研究，最終做出一個糧食烘干機自動控制系統。本課題中的糧食烘干機自動控制系統主要是在 PID 控制的理論基礎上設計出的一個針對糧食水分采取控制的系統。在烘干機的基礎上，本課題主要著力在其自動控制系統的設計上。采用一個主要的串級控制與兩個輔助的單回路控制，使得糧食 在出口處的含水量可以近似地保持在14177。 %的范圍左右。在運用仿真軟件的基礎上，對糧食烘干機自動控制系統的原理充分理解，選取儲存倉糧食儲量的調節部分，進行現場試驗。試驗結果顯示，可以像軟件仿真的結果一樣達到對糧食儲存倉的糧食儲量的有效控制。 本課題在達到了控制效果的基礎上，設計的烘干機的結構較為簡單，成本較低。參數調節與結果分析方面簡單易行，便于用戶理解與操作。 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 32 致 謝 本課題糧食烘干機自動控制系統從最初的選題，中期的試驗過程以及最后畢業論文的撰寫等相關工作都是在徐紹芬老師的耐心指導下完成的。在我的 畢業設計遇到各種難以預料的困惑的時候，是徐老師積累多年的豐富的試驗經驗，淵博似海的專業知識做了我迷茫中的指向標，幫助我找對方向。在此基礎上，徐老師有著嚴謹求實的教學精神、孜孜不倦的科研態度、誨人不倦的修養素質，這些都讓我從中受益頗多。畢業設計過程中的定期交流讓我了解自己所處的狀態，明確自己的下一目標，規劃自己的進程，使我能更有計劃的完成畢業設計。衷心感謝徐老師在學習與實驗以及生活中的指導與關懷！ 感謝電信學院的每位盡心盡責的老師。在我大學四年里為我授業解惑，使我夯實專業知識，尤其是做畢業設計主要用到的集散控 制系統與過程控制基礎等領域的知識基礎，使我在做畢業設計才能有所想、有所成果。 感謝各位在我撰寫畢業論文期間給予我無限幫助以及在我做實驗的漫長過程中一起深入討論的各位同學。 感謝我的家人、同學、朋友和所有支持我、幫助我和對我寄予無限厚望的人，我定會加倍努力，絕對不會讓你們失望！ 江蘇科技大學本科生畢業設計（論文） 33 參考文獻 [1] 劉冬梅等 . 谷物干燥特性試驗的試驗裝置 [J]. 農機化研究， 20xx,（ 1） :2527 [2] 張清華等 . 谷物干燥品質控制技術 [J]. 農機化研究， 20xx，（ 1）： 4549 [3] 姜學軍 . 計 算機控制技術 . 清華大學出版社， 20xx:3342 [4] 劉春山等 . 糧食烘干試驗臺的開發與研究 [J]. 佳木斯大學學報 (自然版 )， 20xx:5767 [5] 潘永湘 楊延西 趙躍 . 過程控制與自動化儀表 . 機械工業出版社， 20xx（ 5）： 177188 [6] 王常力 羅安 . 集散控制系統選型與應用 . 北京：清華大學出版社， 20xx:5769 [7] 張新薇 陳旭東等 . 集散系統及系統開放 . 北京：機械工業出版社， 20xx:89100 [8] 周澤魁 . 控制儀表與計算機控制裝置 . 北京：化學工業 出版社， 20xx:4053 [9] 王再英 劉淮霞 陳毅靜 . 過程控制系統與儀表 . 北京：機械工業出版社， 20xx:89101 [10] 任麗靜 周哲民 . 集散控制系統組態調試與維護 . 化學工業出版社， 20xx，（ 2）： 7789 [11] 張岳 . 集散控制系統及現場總線 . 機械工業出版社， 20xx，（ 7）： 156178 [12] 鄭大鐘 . 線性系統理論 . 北京：清華大學出版社， 20xx:2560 [13] 戴忠達 . 自動控制理論基礎 . 北京：清華大學出版社， 1991： 7890 [14] 陳啟宗 . 線性系統理論與設計 . 北京：清華大學出版社， 1998:167190 [15] 顧繩谷 . 電機及拖動基礎 .北京：機械工業出版社， 20xx:5576 [16] 劉競成 . 交流調速系統 . 上海：上海交通大學出版社， 1984:3489 [17] 汪國梁 . 電機學 . 北京：機械工業出版社， 1988:2489 [18] Richard C Dorf,Robert H Bishop. Mordon Control Systerm(Ninth Edition). New Jersey:Pearson Education. Inc,20xx:155176 [19] Harmon Ray W. Advanced Process Control. NY:McGrawHill,1981:536