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洛陽理工學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 填表時間：2010年3月15日 （指導教師填表） 學生姓名 路紅亮 專業(yè)班級 Z070207 指導教師 李素芳 課題 類型 工程設計 題目 基于PLC的谷物烘干機設計 主要研究 目標 (或研 究內(nèi)容) 用PLC燃油循環(huán)式谷物烘干機進行自動控制，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。當谷物水分達到設定值后，會自動排糧。設計的側(cè)重點是程序軟件方面的內(nèi)容。 課題要求、主要任務及數(shù)量（指圖紙規(guī)格、張數(shù)，說明書頁數(shù)、論文字數(shù)等） 1．要求在老師的指導下，獨立完成設計PLC谷物烘干自動控制裝置。 2．要求獨立完成程序控制的工作量，畫出相應的接線圖，設計符合控制要求的梯形圖，畢業(yè)設計論文字數(shù)為5000—8000字左右。 3. 翻譯一篇本專業(yè)外文文獻（5000~10000個以上印刷符號），并附譯文。 4. 查閱15篇以上與題目相關的文獻。 5．其余要求按?洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文）工作管理規(guī)定?中的有關規(guī)定。 進度 計劃 5 ~ 7周：查閱資料，熟悉設計內(nèi)容，擬訂設計方案。 8~14周：進行總體、部件等設計，并完成設計圖紙的繪制。 15~16周：修改完善設計，翻譯資料，寫說明書，準備答辯。 主要參 考文獻 《PLC應用技術(shù)》 《常用編程控制器原理及其應用》 《可編程控制器原理及應用實例》 《PLC編程理論算法及技巧理》 《可編程控制器技術(shù)及應用》 《可編程控制器原理與應用》 指導教師簽字： 教研室主任簽字： 年 月 日 目　錄 前　言 1 第1章 谷物烘干機概述 2 1.1 國外谷物烘干機發(fā)展狀況 2 1.2 我國谷物烘干機發(fā)展狀況 2 第2章 PLC的簡介 4 2.1 PLC的應用現(xiàn)狀 4 2.2 PLC的基本組成及各部分的作用 4 2.2.1 PLC的基本組成 4 2.2.2 PLC各部分的作用 5 2.2.3 PLC的工作原理 6 2.2.4 PLC的工作過程 7 第3章 谷物烘干機機構(gòu)及其烘干原理 10 3.1 烘干機干燥工藝與流程 10 3.2 谷物烘干機主要結(jié)構(gòu)與烘干原理 10 3.2.1谷物烘干機的結(jié)構(gòu) 10 3.2.2谷物烘干機工作原理 11 第4章 谷物烘干機控制系統(tǒng)設計 13 4.1系統(tǒng)的總體設計 13 4.1.1 設計要求 13 4.1.2 總體設計方案 13 4.2控制系統(tǒng)的硬件設計 14 4.2.1選型 14 4.2.2 模擬量輸入模塊選擇 16 4.2.3電容谷物水分傳感器介紹 17 4.3 控制系統(tǒng)軟件設計 19 4.3.1烘干機系統(tǒng)程序框圖 19 4.3.2 程序梯形圖 20 結(jié)　論 23 謝 辭 24 參考文獻 25 附　錄 26 外文資料翻譯 33 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 基于PLC的谷物烘干機設計 摘 要 隨著科技的發(fā)展，PLC的開發(fā)與應用把各國的工業(yè)推向了自動化、智能化。強大的抗干擾能力使它在工業(yè)方面取代了微型計算機，方便的軟件編程使它代替了繼電器的繁雜連線，靈活、方便，效率高。 本論文介紹的是谷物烘干機自動控制工作的程序設計。本次的設計，我們是用三菱的FX2N PLC來完成的，在控制系統(tǒng)中我們引用PLC，論述可編程序控制器 P LC對谷物烘干機自動控制；主要介紹谷物烘干工藝流程，PLC控制系統(tǒng)的設計、梯形圖、程序編制等。 本論文分硬件設計和軟件設計兩個方面。硬件設計包括PLC型號的選用，常用元件的選取，外部接線的設計。軟件設計主要介紹了用梯形圖對相應要求的自動控制進行編程。使谷物烘干機工作安全可靠，設置、操作簡單，提高了生產(chǎn)效率。 關鍵詞：PLC，谷物烘干機，自動控制，工藝流程圖 PLC-BASED GRAIN DRYER DESIGN ABSTRACT With the development of science and technology, the development and application of PLC to the country's industrial automation and intelligence. Strong anti-interference ability to make it in the industrial sector, instead of micro computer software programming made him instead of relays, multifarious flexibly and conveniently, high efficiency. This paper is on the work of the automatic control Grain Drying programming. The design, we are the Mitsubishi FX 2 N PLC to complete the, the control system, we have used PLC on programmable controller PLC Automatic control of grain drying of the grain drying process on the PLC control system, the design, programming and echelon. This paper in hardware design and software design. hardware design including PLC models of selection, commonly used components of the selection of the external interface design. software designed to introduce the echelon of the corresponding figure for the automatic control program. The Grain Drying work safety and reliability of settings, simple operation, and improve the health and strict efficiency. KEY WORDS: PLC, grain drier, automatic control, process flow diagram 1 目　錄 前　言 1 第1章 谷物烘干機概述 2 1.1 國外谷物烘干機發(fā)展狀況 2 1.2 我國谷物烘干機發(fā)展狀況 2 第2章 PLC的簡介 4 2.1 PLC的應用現(xiàn)狀 4 2.2 PLC的基本組成及各部分的作用 4 2.2.1 PLC的基本組成 4 2.2.2 PLC各部分的作用 5 2.2.3 PLC的工作原理 6 2.2.4 PLC的工作過程 7 第3章 谷物烘干機機構(gòu)及其烘干原理 10 3.1 烘干機干燥工藝與流程 10 3.2 谷物烘干機主要結(jié)構(gòu)與烘干原理 10 3.2.1谷物烘干機的結(jié)構(gòu) 10 3.2.2谷物烘干機工作原理 11 第4章 谷物烘干機控制系統(tǒng)設計 13 4.1系統(tǒng)的總體設計 13 4.1.1 設計要求 13 4.1.2 總體設計方案 13 4.2控制系統(tǒng)的硬件設計 14 4.2.1選型 14 4.2.2 模擬量輸入模塊選擇 16 4.2.3電容谷物水分傳感器介紹 17 4.3 控制系統(tǒng)軟件設計 19 4.3.1烘干機系統(tǒng)程序框圖 19 4.3.2 程序梯形圖 20 結(jié)　論 23 謝 辭 24 參考文獻 25 附　錄 26 外文資料翻譯 27 前　言 谷物干燥機械是谷物干燥必不可少的機具，而且越來越被人們重視，并于近年來得到迅速發(fā)展。目前，我國農(nóng)村擁有各類型谷物干燥設備可達萬余臺，全國糧食部門有各種大型干燥機約兩千余臺，干操濕糧能力上百億公斤。其形式主要有流化床式、噴動床式、滾筒式、塔式等。我國農(nóng)墾系統(tǒng)幾年來陸續(xù)從國外引進了一些谷物于燥設備。主要機型有美國的“貝力克”、英國的“本托爾”、丹麥的“ 西勃利亞外”、加衣大的“ 斯托莫”和“握太克”等。此外，近幾年國內(nèi)外又出現(xiàn)了“順逆流干澡機”和“干濕糧混合干燥機”。前者如我國山西溪縣種子公司引進的美國布朗特公司的二級順流干燥機，后者如東北農(nóng)業(yè)大學、黑龍江八一農(nóng)墾大學與密山市烘干設備廠合作生產(chǎn)的系列谷物干澡機，采用了干濕糧混合干燥工藝和機理設計制造而成，上面所述的干燥機基本代表了我國干燥機械的現(xiàn)狀。 近年來，PLC的崛起對谷物烘干機技術(shù)的發(fā)展起到了很大的幫助，它是一種新型自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有性價比高，可靠性高，編程簡單，使用方便等優(yōu)點。近年來發(fā)展很快，功能越來越完善，已成為現(xiàn)在工業(yè)自動化的三大支柱之一。 我國谷物干操技術(shù)發(fā)展較快，高等院校和研究部門所研究出的新型干燥工藝逐步應用于生產(chǎn)，在減少糧食損失方面發(fā)揮了巨大作用. 本文主要探討用PLC對燃油循環(huán)式谷物烘干機進行自動控制，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。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 第1章 谷物烘干機概述 1.1 國外谷物烘干機發(fā)展狀況 國外谷物烘干機起步于40年代，其中最具有代表性的是美國，前蘇聯(lián)和日本生產(chǎn)的烘干機。目前，國外谷物烘干機向高質(zhì)、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、降低成本、電腦控制和環(huán)保方向發(fā)展，同時不斷開發(fā)新工藝、新機型、新能源，在烘干質(zhì)量上也得到重視。在美國主要的機型中、小型低溫烘干倉及大、中型高溫烘干機，以柴油和液化氣為熱源，采用直接加熱烘干，設備中一般具有：料位控制，風溫控制及出糧水分控制系統(tǒng)。在獨聯(lián)體，大都形成了工廠化生產(chǎn)，有較完善的自控系統(tǒng)，其烘干機型以大、中型居多為高溫烘干式。較普遍應用于干、濕糧混合加熱烘干工藝，具有一次降水幅度大、節(jié)能和烘干質(zhì)量好的優(yōu)點。烘干中采用熱源是柴油和煤油，為直接加熱烘干。日本烘干機型有：小型固定床式谷物烘干機，中、小型循環(huán)式谷物烘干機及大型谷物烘干機等，采用的熱源是柴油和煤油，少量采用稻殼為燃料。在各烘干設備中大都裝有較完善的自動控制系統(tǒng)。目前日本烘干機的發(fā)展正向節(jié)約能源、提高質(zhì)量、降低噪音和環(huán)保的方向發(fā)展，遠紅外和太陽能攪拌通風設備代表了發(fā)展方向。 1.2 我國谷物烘干機發(fā)展狀況 為了減少谷物霉變的損失，自50年代以來，全國各地農(nóng)機、農(nóng)業(yè)和糧食部門都積極開展對谷物干燥機的研制工作，取得了一定的成績，但發(fā)展幾度反復，速度比較緩慢。特別80年代初，于農(nóng)村經(jīng)濟體制改革，物干燥機的發(fā)展走入低谷，原有谷物干燥機生產(chǎn)企業(yè)因無市場而轉(zhuǎn)向生產(chǎn)工業(yè)用干燥設備。因此，谷物干燥機的技術(shù)開發(fā)投入大大縮減。進入90年代，隨著糧食問題的突出以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由粗放型向效益型轉(zhuǎn)變，糧食干燥技術(shù)應用的熱潮又一次在北方掀起，于北方地區(qū)糧食生產(chǎn)規(guī)模相對較大，大中型谷物干燥設備發(fā)展較快，東北地區(qū)生產(chǎn)廠家就有20多家，此也帶動了南方地區(qū)干燥機生產(chǎn)的發(fā)展，烘干水稻為主的干燥機相繼出現(xiàn)，稻干燥技術(shù)的研究也提到了議事日程上來，目前，全國谷物烘干機生產(chǎn)廠家達50多家。 但是，于我國谷物干燥機的研制起步晚，目前的情況來說，存在以下幾方面的問題: 1. 規(guī)模小。在50多個生產(chǎn)廠家中，形成規(guī)模的20家左右，且生產(chǎn)批量都不大。 2. 技術(shù)含量偏低，熟的機型不多。由于谷物干燥機涉及谷物種類、干燥工藝、生產(chǎn)能力、能源種類及測控技術(shù)等多方面的因素，所以，同國外谷物干燥設備相比技術(shù)還比較落后，大中型干燥設備用先進測控技術(shù)的還不多。我國現(xiàn)有谷物干燥設備應用能源主要是煤和柴油，利用微波能、太陽能的設備還處在實驗開發(fā)階段。 3. 種類少。大型和小型機都不多，我國目前產(chǎn)的大型機生產(chǎn)能力均不超過 15 t/ h (降水 5 %)；另一方面，我國千百萬的個體農(nóng)戶是糧食生產(chǎn)的主力軍，但適合農(nóng)戶的移動方便、操作簡單、投資少的小型機很少，我國南方地區(qū)水稻干燥問題突出，但目前適于水稻干燥的機型較少，產(chǎn)品不夠成熟。何因地制宜地研制出大中小型結(jié)構(gòu)先進、性能優(yōu)良、高效節(jié)能和造價適宜的谷物干燥設備，還有待于進一步努力。 第2章 PLC的簡介 2.1 PLC的應用現(xiàn)狀 可編程控制器是一種基于計算機程序進行順序控制的邏輯器，它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、體積小、價格適宜等特點。目前國外有200多廠家生產(chǎn)300多種PLC產(chǎn)品，國內(nèi)約30家?，F(xiàn)已形成了完整的工業(yè)控制器產(chǎn)品系列，成為工業(yè)控制領域中占主導地位的基礎自動化設備。PLC既能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)又具有擴展各種輸入輸出模塊，如A/D模塊、熱電偶熱電阻模塊，構(gòu)成多功能控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代PLC集成度高、功能強、抗干擾能力強、組態(tài)靈活、工作穩(wěn)定。 由于PLC工作安全可靠，控制精度高，操作方便，成本低廉，尤其是測溫點數(shù)多，擴充十分方便，因此在干燥溫控系統(tǒng)中的應用也越來越廣；而且PLC在糧食工業(yè)的現(xiàn)代化改造中發(fā)揮著越來越重要的作用。PLC已運用于大型糧食輸送、大型糧食中轉(zhuǎn)倉庫監(jiān)控和糧食包裝機等系統(tǒng)的自動控制中。 2.2 PLC的基本組成及各部分的作用 2.2.1 PLC的基本組成 PLC是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機系統(tǒng)基本相同按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可以分成組合式和整體式兩類。 組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能I/O單元、通訊單元等分別做成相應的電路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過底板上上的總線相連系。裝有CPU單元的底板叫CPU底板，其他稱為擴展底板。CPU底板與擴展底板通過電纜連接距離一般不超過十米。 整體式PLC是將中央處理單元、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通訊端口組成一體，構(gòu)成主機。另外，還有獨立的I/O擴展單元與主機配合使用。主機中CPU是PLC核心，I/O單元是連接CPU與現(xiàn)場設備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機等外部設備的連接。無論哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都可以根據(jù)需要進行配置與組合。 2.2.2 PLC各部分的作用 1. 中央處理器（CPU） CPU在PLC中作用相當于人體神經(jīng)中樞，它是PLC的運算、控制中心。它按照系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成以下任務： （1） 接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)； （2） 診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯誤； （3） 用掃描的方式接收輸入信號，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來； （4） PLC進入運行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進行解釋和執(zhí)行，完成程序中執(zhí)行的各種操作； （5） 將用戶程序的行結(jié)果送至輸出端。 現(xiàn)代PLC使用的CPU主要有以下幾種： （1） 通用微處理器，如8080、8088、Z80A、8085等。通用微處理器價格便宜，通用性強，還可以借用微機成熟的實時操作系統(tǒng)、豐富的軟硬件資源； （2） 單片機，如8051等。單片機由于集成度高、體積小、價格低和可擴充性好，很適合在小型PLC上使用，也廣泛地用于PLC的智能I/O模塊； （3） 位片式微處理器，如AMD2900系列等。位片式微處理器是獨立于微型機的另一分支。它主要追求運算速度快，它以4位為一片。用幾個位片級聯(lián)，可以組成任意字長的微處理器。改變微程序存儲器的內(nèi)容，可以改變計算機的指令系統(tǒng)。位片式結(jié)構(gòu)可以使用多個微處理器，將控制任務劃分為若干個可以并行處理的部分，幾個微處理器同時進行處理。這種高運算速度與可以適應用戶需要的指令系統(tǒng)相結(jié)合，很適合于以順序掃描方式工作PLC使用。 2. 存儲器 根據(jù)存儲器在系統(tǒng)中的作用，可以把它們分為以下2種： （1） 系統(tǒng)程序存儲器：和各種計算機一樣，PLC也有其固定的監(jiān)控程序、解釋程序，它們決定了PLC的功能，稱為系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序存儲器就是用來存放這部分程序的。系統(tǒng)程序是不能由用戶更改的，故所使用的存儲器為只讀存儲器ROM或EPROM。 （2） 用戶程序存儲器：用戶根據(jù)控制功能要求而編制的應用程序稱為用戶程序，用戶程序存放在用戶程序存儲器中。由于用戶程序需要經(jīng)常改動、調(diào)試，故用戶程序存儲器多為可隨時讀寫的RAM。由于MRA掉電會丟失數(shù)據(jù)，因此使用RAM作用戶程序存儲器的PLC，都有后備電池（鋰電池）保護RAM，以免電源掉電時，丟失用戶程序。當用戶程序調(diào)試修改完畢，不希望被隨意改動時，可將用戶程序?qū)懭隕PROM。目前較先進的PLC（如歐姆龍公司的CPMIA型PLC）采用快閃存儲器作用戶程序存儲器，快閃存儲器可隨時讀寫，掉電時數(shù)據(jù)不會丟失，不需用后備電池保護。根據(jù)需要，部分數(shù)據(jù)在停電時用后備電池維持其當前值，在停電時可以保持數(shù)據(jù)的存儲器區(qū)域稱為數(shù)據(jù)保持區(qū)。 3. I/O單元 I/O單元也稱為I/O模塊。PLC通過I/O單元與工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場相聯(lián)系。輸入單元接收操作指令和現(xiàn)場的狀態(tài)信息，加控制按鈕、操作開關和限位開關、光電管、繼電器觸點、行程開關、接近開關等信號，并通過輸入電路的濾波、光電隔離利電平轉(zhuǎn)換等將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出單元將CPU送出的弱電控制信號通過輸出電路的光電隔離和功率放大等轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動接觸器、電磁閥、電磁鐵等執(zhí)行元件。 2.2.3 PLC的工作原理 PLC 采用的是周期性循環(huán)掃描的方式，PLC是一種存儲程序控制器，用戶首先根據(jù)具體要求編制好程序，然后輸入用戶程序存儲器中。用戶程序有若干條指令組成，指令在存儲器中按步序號順序排列，PLC工作時CPU對用戶程序逐條掃描，直到用戶程序結(jié)束，然后又返回第一條指令，開始新的一輪掃描，在掃描的過程中還要完成對輸入信號的采集和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。如圖2-1 所示： 輸入端 輸入采樣 第一條指令 第二條指令 最后一條指令 · · 輸出刷新 輸出端 圖2-1 PLC循環(huán)掃描過程示意圖 2.2.4 PLC的工作過程 PLC的工作過程可分為輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理三個階段。PLC工作過程是按這三個階段進行周期性循環(huán)掃描的，示意圖如圖2-2所示: 圖2-2 PLC工作過程示意圖 1．輸入處理階段 PLC在輸入處理階段，首先按順序采樣所有的輸入端子，并將所有的輸入點的狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中各對應的輸入映像寄存器，即輸入刷新。隨即關閉輸入端口，接著進行程序執(zhí)行階段，即使輸入狀態(tài)有變化輸入寄存器的內(nèi)容也不會變。輸入信號變化了狀態(tài)只能在下一個掃描周期輸入處理階段被讀入。 2. 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段PLC對用戶程序順序掃描，在掃描每一條指令時所需要的輸入狀態(tài)可以從輸入映像寄存器中讀入，從元件映像寄存器中讀入當前的輸出狀態(tài)然后按程序進行相應的邏輯運算，運算結(jié)果再存入元件映像寄存器，所以對每個元件來說，元件映像寄存器中的內(nèi)容會隨著程序執(zhí)行過程而改變。 3．輸出處理階段 當所有指令執(zhí)行完畢，元件映像寄存器中所有的輸出繼電器的狀態(tài)在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，并通過一定的方式輸出驅(qū)動外部負載。 經(jīng)過三個階段，完成一個掃描周期。對于我們所介紹的F2系列PLC就是這種集中采樣、集中輸出的掃描工作方式，由于在每個掃描周期中，只對輸入狀態(tài)采樣一次，對輸出刷新一次，在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應速度，即存在著輸入數(shù)出的滯后現(xiàn)象。但這樣從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，系統(tǒng)的可靠性增強。一般的PLC，如我們所用的F2系列的響應延遲只有幾毫秒、幾十毫秒，這對一般的工業(yè)系統(tǒng)來說都是無關緊要的。 第3章 谷物烘干機機構(gòu)及其烘干原理 3.1 烘干機干燥工藝與流程 采用較低的熱風溫度烘干谷物，加熱與緩蘇在同一機體內(nèi)進行，采用較短的加熱時間和較長的緩蘇時間處理倉內(nèi)谷物，加熱緩蘇不斷循環(huán)直至達到所要求的最終水份為止工藝流程如圖3-1所示： 圖3-1循環(huán)式谷物烘干機工藝流程 3.2 谷物烘干機主要結(jié)構(gòu)與烘干原理 3.2.1谷物烘干機的結(jié)構(gòu) 谷物烘干機主要由熱風爐、提升機構(gòu)和傳輸機構(gòu)及烘干主機組成，以下是各個主要部分的結(jié)構(gòu)介紹。 1．熱風爐 熱風爐部分主要由點火變壓器、燃油控制開關以及通風機組成。在烘干的時候，先啟動風機來吹散爐膛內(nèi)可燃性氣體，防止點火時候發(fā)生爆炸，接著點火變壓器通電產(chǎn)生高壓點火花，同時打開燃油控制開關及電磁閥進行點火，點火成功以后引風機便將熱風吹入烘干倉，熱風的溫度由電磁閥的開度來控制。 2．傳輸機構(gòu) 傳輸機構(gòu)通常采用斗式提升機、上絞龍、下絞龍以及排糧輪組成。提升機采用纖維尼龍復合斗并且用薄型皮帶傳動，由電機拖動。上下絞龍都采用寬刃剛性絞龍，也由電機拖動。 3．主機 主機上部分為緩蘇段，下部分為干燥段。在干燥段內(nèi)，由8張平行排列的孔板將干燥段分成兩個熱風室、四個谷物通道和三個廢氣室。熱風室和廢氣室之間為谷物通道。 3.2.2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，再通過上攪龍將谷物送人干燥箱體直到裝滿。烘干時，排糧機構(gòu)不間斷地將干燥段底部的谷物排給下攪龍，攪龍將谷物送給提升機提升至上攪龍，再由上攪龍將谷物送人蘇緩倉，蘇緩倉的谷物在自重作用下，從上到下慢慢地移至四個干燥段，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)熱風爐間接加熱后的空氣，在離心式鼓風機作用下，被送人干燥段熱風室，熱風自熱風室連續(xù)橫向穿過干燥段的薄谷層，熱風流動的方向與谷物移動方向互呈交叉，熱風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。這樣周而復始地實現(xiàn)循環(huán)干燥，直至谷物含水量符合所要求的人倉標準為止。????????????????????? 谷物進人緩蘇段期間，不通風受熱，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。循環(huán)式谷物烘干機系統(tǒng)機簡圖如3-4所示： 圖3-4? 循環(huán)式谷物烘干機系統(tǒng)機簡圖 第4章 谷物烘干機控制系統(tǒng)設計 4.1系統(tǒng)的總體設計 4.1.1 設計要求 1．能夠自動完成谷物的進糧； 2．能夠在烘干機中實現(xiàn)自動循環(huán)烘干； 3．能夠自動出糧； 4．谷物達標后報警。 4.1.2 總體設計方案 總體設計方案如圖4-1所示： 圖4-1 總體設計示意圖 4.2控制系統(tǒng)的硬件設計 4.2.1選型 經(jīng)過對循環(huán)式烘干機烘干工藝和工作機構(gòu)的分析，對控制系統(tǒng)輸入、輸出點統(tǒng)計如表4-1所示： 表4-1 控制輸入點統(tǒng)計說明 序號 輸入信號名稱 輸入地址 輸出驅(qū)動作用 輸出地址 1 啟動按鈕SB1 X0 提升機啟動KM1 Y0 2 停車按鈕SB2 X1 上絞龍啟動KM2 Y1 3 急停按鈕SB3 X2 引風機啟動KM3 Y2 4 水分檢測 X3 鼓風機啟動KM4 Y3 5 排糧輪啟動KM5 Y4 6 油門通斷電磁閥YV1 Y5 7 點火變壓器 KM6 Y6 8 下絞龍啟動 KM7 Y7 9 排糧管啟動KM8 Y10 10 水份達標報警 Y11 由以上的表格可以看出，總共有4個開關量輸入點、10 個開關量輸出點，所以我門選用FX2N-32MR-001型號的三菱PLC，該型號的PLC I/O總數(shù)有32個，其中輸入端的類型為漏型，數(shù)目為16個，輸出端也有16個，輸出的類型為繼電器，如圖4-2所示： 圖4-2 I/O接線圖 為了便于操作人員的操作，我們設置出了循環(huán)式谷物烘干機控制系統(tǒng)的控制面板如圖4-3所示： 圖4-3控制面板圖 4.2.2 模擬量輸入模塊選擇 模擬量I/O模塊的主要功能是完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，一般都自帶CPU和存儲器，只要PLC一上電，PLC主控模塊就將控制字裝入其內(nèi)部存儲器中，模擬量I/O模塊就能獨立工作且與主控模塊共享存儲器，主控模塊只需用讀寫指令便可對定模擬量數(shù)的I/O點，可供用戶使用。 模擬量輸入模擬量I/O模塊進行操作。一般來講，模擬量子I/O模塊提供有一塊的功能是將PLC外部的模擬量轉(zhuǎn)換為PLC所需的數(shù)字量，以供給主控模塊進行數(shù)據(jù)處理和控制。本次采用的是與FX2N-32MR配套的模擬量I/O擴展單元FX2N-32ER。 模擬量輸入模擬量I/O模塊進行操作。一般來講，模擬量子I/O模塊提供有一塊的功能是將PLC外部的模擬量轉(zhuǎn)換為PLC所需的數(shù)字量，以供給主控模塊進行數(shù)據(jù)處理和控制。本次采用的是與FX2N-32MR配套的模擬量I/O擴展單元FX2N-32ER。 當PLC程序掃描執(zhí)行讀模擬量指令時，由程序指定的輸入通道中的模擬量就被采樣，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送至指定的存貯區(qū)域或寄存器。一個模擬量輸入單元一般只有一個A/D轉(zhuǎn)換器。但有了多路選擇器的依次切換，則可實現(xiàn)多路模擬信號處理。轉(zhuǎn)換后再經(jīng)光耦合器轉(zhuǎn)儲到它自身的內(nèi)存中。存貯后的數(shù)據(jù)，再經(jīng)PLC的I/O 總線接口，再PLC刷新時，被讀入到PLC內(nèi)部繼電器的相應通道中。如圖4-4所示： 圖4-4模擬量輸入模塊 4.2.3電容谷物水分傳感器介紹 在本設計中采用電容式傳感器作為測量器件。該傳感器是根據(jù)變介質(zhì)型電容式傳感器設計的。被測谷物放人電容式傳感器兩極板間時，由于谷物的含水量不同，從而使電容式傳感器的相對介電常數(shù)發(fā)生變化，即引起了電容值變化。在電容式傳感器一端施加一個正弦高頻激勵信號，則在其輸出端必然產(chǎn)生一個衰減響應，而且，激勵與響應信號是同頻的，只是相位發(fā)生了平移，通過測量相角即可求得電容與電導的比值，從而測出糧食的含水量。由于所測的糧食為顆粒形狀，其裝入容器中存在許多氣隙，因而其介電常數(shù)較小，但其傳感器的極板有效面積不能太小，因此本系統(tǒng)的電容式傳感器采用同軸的圓筒型電容式傳感器。采用圓筒型電容式傳感器的另一目的是它的電極是非對稱的，即內(nèi)極板被外極板所包絡，這樣可以十分有效地抑制人體感應。如圖4-4是一種用于檢測顆粒狀介質(zhì)水分的變介電常數(shù)式電容傳感器結(jié)構(gòu)圖。這種圓桶狀的電容傳感器輸出電容可由下式確定： （4-1） 式中： 是被測介質(zhì)的介電常數(shù)；是放入介質(zhì)前空氣的介電常數(shù)取1；D是傳感器的外桶內(nèi)徑；L是傳感器放入介質(zhì)的高度 圖4-4變介電常數(shù)式電容傳感器結(jié)構(gòu)圖 由于電容量C為放入介質(zhì)的介電常數(shù)的函數(shù)，而介電常數(shù)又隨介質(zhì)的水分含量變化而變化，因此只要能測出傳感器輸出的電容量的變化，也就可以的到介質(zhì)的水分含量。電容式水分傳感器多用于谷物、食鹽、塑料等顆粒狀的介質(zhì)水分檢測。 該傳感器的靈敏度為10mV/1%，從傳感器輸出端輸出的電壓用數(shù)字電壓表測量出來，測出的電壓就是被測谷物水分的含量。由于該傳感器模塊輸出的不是標準1～5V或者是4～20m A，為了與PLC模擬量輸入端相符合，我們采用兩線制毫伏信號變送芯片 XTR101，把電容式谷物水分傳感器輸出的毫伏信號轉(zhuǎn)換為標準的4～20 m A信號，便于PLC模擬信號的采集。 4.3 控制系統(tǒng)軟件設計 4.3.1烘干機系統(tǒng)程序框圖 烘干機工作系統(tǒng)程序框圖如4-5所示： 圖4-5系統(tǒng)控制流程框圖 4.3.2 程序梯形圖 1.程序梯形圖如圖4-6所示： 圖4-6程序梯形圖 結(jié)　論 本設計主要闡述燃油循環(huán)式谷物烘干機的自動控制，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；另外，設計使用了三菱FX2N-32MR-001型號PLC，設計了控制程序，使烘干機使用起來更加方便，快捷，提高了谷物烘干的自動化程度。 由于客觀條件的限制，在本設計中沒有將指令程序通過編程器送入PLC，并且還未進行系統(tǒng)模擬調(diào)試和完善程序。至于后面的硬件系統(tǒng)的安裝、對整個系統(tǒng)進行現(xiàn)場調(diào)試和安裝運行都無法完成。若以后條件允許，可以對以上設計進行進一步完善。 謝 辭 本文是在李素芳老師的悉心指導下完成的。導師為論文課題的研究提出了許多指導性的意見，為斷探索的科研作風，敏銳深邃的學術(shù)洞察力，孜孜不倦的敬業(yè)精神，給我論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導和幫助。李老師的嚴謹治學、不留下了深刻的印象，使我受益良多。在本文結(jié)束之際，特向我敬愛的導師李老師致以最崇高的敬禮和深深的感謝！ 經(jīng)過近段的努力，我順利的完成了我的畢業(yè)設計。這份畢業(yè)設計既是對過去三年所學知識的總結(jié)，又是對自己知識的提高的一次良機。 實踐是最好的老師。通過畢業(yè)設計，一方面可以發(fā)現(xiàn)自己的不足，糾正學習中的錯誤；另一方面又可以積累豐富的知識，吸取別人好的方法和經(jīng)驗，增強對復和學習打下堅實的基礎。 畢業(yè)設計雜問題的解決能力，摸索出一套解決綜合問題的方法，為自己以后的工作中既動腦、又動手，是一個理論與實際結(jié)合的過程。僅僅有理論是不夠的，更重要的是實踐經(jīng)驗。對設計方案的優(yōu)越化，也需要我們綜合各方面的因素考慮，尤其是實際，最后我還想向教育我、支持我的所有老師、給我巨大幫助的同學們表示最誠摯的謝意。 另外也非常感謝學校三年來對我的辛勤培養(yǎng)，在此祝所有的老師和同學們身體健康，萬事如意，也祝我的母校在今后的歲月里蓬勃發(fā)展，蒸蒸日上！ 24 參考文獻 [1]孫啟嘉.我國谷物千燥機械現(xiàn)狀及其發(fā)展方向，農(nóng)機化研究，1993，第 4期，3 4 - 3 8 [2]方程遠.工廠電氣控制技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2005，48-52 [3]黃云龍.可編程控制教程.北京：科學出版社，2003，65-68 [4]張進秋.可編程控制器原理與應用實例.北京：機械工業(yè)出版社，2004，28-33 [5]廖長初.FX系列PLC編程及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2006，26-31 [6] 王成芝、 汪春等.干濕谷物混合干燥工藝與機理研究及高效節(jié)能谷物干燥機開發(fā)，黑龍江糧油科技，1995，第3 期，11 - 1 5 [7]孫振強.可編程控制器原理及應用教程.北京 ：清華大學出版社，2005，55-58 [8]張萬忠.可編程控制器應用技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002，19-24 [9]施永.PLC技能操作[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2006，38-42 10]高勤.可編程控制器原理及應用[M] .北京：電子工業(yè)出版社，5-9，2006 [11]翟彩萍.PLC應用技術(shù)[M].中國勞動社會保障出版社，2006，15-20 [12]愈國亮.PLC原理與應用[M] .北京：清華大學出版社，2005，42-46 [13] 田恩多等.千濕糧混合干燥機的研究，農(nóng)機化研究， 1997 ，第3 期，55 - 5 8 [14]趙仁良.電力拖動控制線路與技能訓練[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2001，33-36 [15]李俊秀，趙黎明.可編程控制器應用技術(shù)實訓指導.北京：化學工業(yè)出版社，2002，24-29 [16]常斗南可.編程控制器·原理·應用·實驗．上海：機械工業(yè)出版社，2002.7. 65-84 33 附　錄 1. 系統(tǒng)接線圖：附圖A 2. 系統(tǒng)原理圖：附圖B 3. 梯形圖：附圖C 外文資料翻譯 5H A NEW GRAIN DRYER 20 RESEARCH AND DEVELOPMENT Abstract: This paper introduces the multi-stage drying process downstream development of a new grain dryer, with the production and actual use has proved that it has a large range of precipitation, low energy consumption, pollution-free food can be a variety of cereals, such as drying characteristics. Keywords: drying machine, downstream dry, dry process Cold regions of northern China, low temperatures throughout the year, the short frost-free period. Rice post-harvest natural drying time is limited, such as a direct result of the use of combine harvesters, so that the conditions for drying natural rice is even more difficult, more difficult to dry. Higher moisture corn harvest is generally 25% in about 40% of a high-moisture corn drying problem is the production of practical problems, the use of mechanical drying, which can effectively solve this problem. National rice production 164.7 million tons, annual output of 8.5 million tons in our province. Rice production areas, due to weather and air damp of rice dryer more pressing needs. Food grain drying after drying should be based on the use and types of varieties of food grains and environmental conditions, only the different water using different drying techniques, commonly used in China for several cross-flow, flow, mixed-flow, counter-current drying process, to a certain conditions, it should be said that there is director of the UN, much development and a large number of promotional point of view, the dry weight of food grain is first of all, energy conservation, improve quality and reduce post-bake the cost of production, in this principle, as far as possible, raise the dryer and the general practicality, combined years of practical experience in a design of a dryer performance. 1. Drying process and the structural characteristics 1.1 Process 5H-20-type grain dryer combination drying process is used mainly at low temperature for the northeastern region, high water-corn take into account the design of grain drying and models, by a number of heated rooms, ease Su rooms, cooling rooms and exclusive food agency composed of dry and wet food to the body with hoister section to fill the entire dryer after the drying, emissions from gas exports from, each level of the grain after drying off were the Soviet Union Room ease. After a few heated counter-current cooling relief from the Soviet Union was, and then silo. 1.2 Drying Mechanism 5H a grain dryer 20 using multi-stage drying process downstream, the so-called downstream drying process is a thermal medium flow direction and the same direction as the movement of grain, grain by both the role of self-respect, in the dryer with a top-down the flow of heat from the hot medium into the intake manifold. In the intake pipe, the heat medium in the effects of hydrostatic pressure, through the valley floor into the exhaust pipe emissions. This drying process can reduce the unit heat rate, even if higher air temperature, it would not pay too high temperature, and damage to food. Downstream use of multi-stage drying process is through multi-stage drying process, downstream, downstream generally dry paragraph 3-5, grain after grain storage and a warm-up, two down after drying for high moisture corn grain, the precipitation rate up to 6% -8%. This part of the water is basically non-binding surface of water and grain moisture. Into the last third-grade level, the grain gradually began to dry the internal combination of water, when to be completed by the precipitation rate of about 8% -9%, followed by the precipitation of grain will be dried into the deceleration phase. Drying in the downstream segment, the air temperature in the valley floor will be increased step by step, grains of water in the lower level at the same time, food temperature levels also rise, which in the process of drying air temperature and grain temperature curve can be clearly see that. With the increase in downstream dry level. Moisture gradient inside and outside the grain tablets increase in the level, each level for the next level, have created favorable conditions for drying. However, too many high-temperature flow, high temperature and the grain outer layer of grain to be evaporated, if continued high-temperature drying of grain quality will be damaged, so the dry cereal into the deceleration phase, should immediately relieve the Soviet Union. Precipitation of grain drying is the most difficult in the late dry, because the lower the grain moisture, the more the combination of internal grains of water, evaporation of the more difficult, that is, the greater the difficulty of drying, and dry cereal grain precipitation is the key to the slowdown occurred in the late dry stage. From the perspective of grain quality, grain moisture content the lower the ability to bear the higher air temperature, or the lower the grain moisture, the more the need for high-temperature dry hot air. Only this, the use of counter-current drying should be very ideal, but it can not guarantee a good quality grain after drying, mixed-flow drying process and able to meet this requirement well. This drying process can be guaranteed to meet after drying of grain storage requirements, but also a decrease of cooling when the temperature, the grain itself to reduce the thermal stress, a decrease of crack and so on. 1.3 Structural Features The machine adopts the multi-stage countercurrent dry cooling relief to the Soviet Union and the drying process, low temperature and high alpine region of the grain drying water has an extremely superior characteristics. 1. The use of building-block structure, intake, exhaust boxes are completed through the Horn, shape the structure and size of reasonable models can zoom in or out. 2. The use of machine insulation, while a higher temperature of the hot air, you can give full play to the heat source efficiency, drying of maize grain, the dry downstream reach 180 ℃ up to a 200 ℃, the thermal power units of productivity, low power consumption. 3. Generality, and apply to all kinds of dry cereal. 4. Dry good quality grain moisture even after drying, high-quality grain drying. 5. The work of a reliable, long service life. 2. H-20-type grain dryer of the application and performance In order to promote scientific research and applications, with the Army in Sichuan to develop farm and development of a highly efficient, energy-efficient a new grain dryer, in the actual manufacturing and farms in the military application of Sichuan. 3. Conclusion 1. You can use a higher air temperature. 2. A large range of precipitation. 3. The use of indirect heating, pollution-free food. 4. Low energy consumption. 5. Can be low-temperature season in open work. 6. Can be a variety of grain drying. 7. Low-cost, no more than 40 yuan / ton. 5H一20新型谷物烘干機的研制與開發(fā) 摘要：介紹了采用多級順流干燥工藝開發(fā)研制的一新型谷物干燥機，經(jīng)生產(chǎn)和實際使用證明，該機具有降水幅度大，耗能低，對糧食無污染，可以烘干多種谷物等特點。 關鍵詞：烘干機、順流、干燥工藝 我國北方地區(qū)，全年氣溫低，無霜期短。水稻收獲后自然晾曬時間有限如采用聯(lián)合收割機直接收獲，使稻谷自然晾曬的條件更加艱難，干燥更加困難。玉米收獲時水分更高，一般在25%一 40%左右，高水分玉米的干燥問題是生產(chǎn)中實際問題，采用機械干燥，可有效地解決這一問題。全國水稻年產(chǎn)量16470萬噸，我省年產(chǎn)量850萬噸。水稻生產(chǎn)區(qū)，由于霉雨天氣和空氣潮濕，對水稻干燥機的需求更為迫切。 糧食谷物的干燥應根據(jù)烘后的用途和糧食谷物類別品種及環(huán)境條件，始水分的不同，采用不同的干燥工藝，對于目前我國常用的幾種橫流、順流、混流、逆流干燥工藝，在一定條件下，應該說居有所長，遠發(fā)展和大量推廣上看，糧食谷物干燥的重首先是節(jié)能，提高烘后品質(zhì)和降低生產(chǎn)成本，在此原則下，盡可能提高干燥機的通用性和實用性，一合多年實際經(jīng)驗設計的一種性能優(yōu)良的干燥機。 1. 干燥工藝流程和結(jié)構(gòu)特點 1.1 工藝流程 5H一20型谷物烘干機是采用組合干燥工藝，主要針對東北地區(qū)低溫、高水分玉兼顧其他谷物的干燥而設計的機型,由多個加熱室、緩蘇室、冷卻室和排糧機構(gòu)組成，干燥時，濕糧用提升機送到機體上部的貯糧段，加滿整個烘干機后開始干燥，廢氣由廢氣出口排出，每級干燥后的谷物落人緩蘇室。經(jīng)過幾次加熱緩蘇