【文章內(nèi)容簡介】 場控制或者遠(yuǎn)距離監(jiān)控。 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試周期短 由于 PLC 是通過程序來控制系統(tǒng)，因此設(shè)計人員可以在實驗室進(jìn)行設(shè)計和修改程序，并且可以在實驗室進(jìn)行系統(tǒng)的模擬運行和調(diào)試。不必親臨現(xiàn)場，使現(xiàn)場工作量大為減少。這與繼電器控制系統(tǒng)靠費時費力的調(diào)整控制電路的接線來改變控制功能相比有了十足的進(jìn)步。 體積小、重量輕、能耗低 PLC內(nèi)部電路主要采用半導(dǎo)體集成電路，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、能耗低等特點 [4]，而且 PLC所具有的強抗干擾性和適應(yīng)性，使得它成為機電一體化的理想裝置。 糧食烘干機的選擇 概述 糧食干燥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的步驟，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的 關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)糧食生產(chǎn)全程機械化的重要組成部分。糧食干燥機械化技術(shù)是以機械為主要手段，采用相應(yīng)的工藝和技術(shù)措施，人為地控制溫度、濕度等因素，在不損害糧食品質(zhì)的前提下，降低糧食中含水量，使其達(dá)到國家安全貯存標(biāo)準(zhǔn)的干燥技術(shù)。 糧食干燥是糧食收獲后的一個重要環(huán)節(jié)，因為收獲是為了減少田間落粒損失，因此人們都會注意適時收獲，而適時收獲的糧食其水分較大。如不及時干燥會造成糧食霉?fàn)€變質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計，我國每年收獲的糧食中由于干燥不及時而造成的霉?fàn)€損失達(dá) 500－ 1000萬噸，估計占全年糧食總產(chǎn)量的 %－ 3%，可見糧食干燥是 一個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不容忽視的問題。雖然我國糧食烘干機械有近 30多年的發(fā)展歷史，但技術(shù)含量偏低，產(chǎn)量偏少，烘干技術(shù)不成熟，烘干機種類少，耗能高，自動化水平偏低，缺乏適合個體戶、種糧大戶以及以村為單位使用的中小型多功能烘干機械等缺點大大限制了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。全國現(xiàn)有 2萬多臺糧食烘干機，每年烘干的糧食不足全國總產(chǎn)量的 1％左右，與世界發(fā)達(dá)國家機械糧食烘干占總產(chǎn)量的 95％左右相比，我國糧食烘干機械發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)于糧食生產(chǎn)發(fā)展需要 糧食烘干技術(shù) 干燥糧食的方法有日曬干燥和機械化干燥。日曬干燥是我國幾千年來采 用的老方沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 法。機械化干燥是通過專業(yè)干燥機對糧食進(jìn)行機械自動化干燥。 現(xiàn)代人在馬路上曬谷不但危害交通，也污染糧食；用曬谷場曬谷，又浪費寶貴的土地資源。人工曬谷耗費大量人力，成本高，稻谷質(zhì)量無法掌控。遇到梅雨天就無法曬谷，無法將收成掌握在自己手中，很不科學(xué)。我國糧食產(chǎn)區(qū)特別是南方地區(qū)，稻麥?zhǔn)斋@期常常出現(xiàn)陰雨梅雨天氣。農(nóng)民最擔(dān)心糧食收獲期遇上陰雨霉雨天氣，因為這種天候收獲的糧食含水率都是非常高，造成濕谷來不及曬干或無法達(dá)到安全水份，因而產(chǎn)生霉變發(fā)芽。 濕谷沒有搶鮮干燥，除了經(jīng)濟(jì)上的損失，糧食會產(chǎn)生黃曲霉，黃曲霉的毒 性非常強，可引起肝的癌變 ,嚴(yán)重危害人民的健康。所有糧食只要含水率過高，都有可能會產(chǎn)生黃曲霉。如果可以馬上進(jìn)行干燥，就能搶救糧食免于霉變發(fā)芽，杜絕黃曲霉產(chǎn)生，所以搶鮮將糧食干燥到安全的含水率是儲糧安全的首要條件。 由于人工曬谷的局限性，無法解決及時干燥糧食和保證糧食高質(zhì)量的問題，難以面對國內(nèi)對糧食質(zhì)量的需求及國外市場的競爭。據(jù)估計我國農(nóng)戶收割后及儲糧損失率在8%~10%，每年損失糧食超過 150億公斤，損失高達(dá) 300600億元。相對于人工曬谷，機械化干燥不但不怕陰雨天，整個干燥過程的質(zhì)量都是科學(xué)化自動監(jiān)控的。 全面推廣干燥機械化，配合低溫均勻干燥的技術(shù)，生產(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)米就可高價外銷世界各地，創(chuàng)收外匯。不但不用擔(dān)心進(jìn)口大米的競爭，還可享受出口優(yōu)質(zhì)大米帶來的收益 [5]。 現(xiàn)今歐、美、日等發(fā)達(dá)國家都全面采用干燥機械化，糧食質(zhì)量都很高，所以糧食干燥機械化是必走之路。而機械化烘干技術(shù)主要分為以下幾種： 對流干燥法 對流干燥法作為最常用的糧食干燥方法，它是將加熱的空氣或氣流與冷空氣的混合氣以對流的方式接觸物料，從而進(jìn)行 熱 交換。蒸發(fā)出來的水分則被干燥介質(zhì)（空氣等）帶走。這種方法的主要特點是干燥介質(zhì)的溫度和濕度容易被控制，可避 免物料發(fā)生過熱現(xiàn)象（過干燥）而降低其品質(zhì)。國內(nèi)外企業(yè)中，上海的三久公司和日本的金子公司生產(chǎn)的干燥設(shè)備大多是采用對流干燥方法 [6]。 吸收干燥法 吸收干燥法是利用常溫接觸的干燥工藝進(jìn)行干燥的方法。它一般采用兩種方法，一是濕的糧食和谷糠（含水率 2%3%）進(jìn)行混合貯存，實現(xiàn)對濕谷的干燥；另一種方法是濕谷和干谷（含干率為 12%14%）進(jìn)行混合貯存，然后再對糧食進(jìn)行通風(fēng)，實現(xiàn)對糧食的干燥。吸收干燥法的優(yōu)點明顯，用這種方法進(jìn)行干燥時不需要糧食臨時貯藏設(shè)備及配備大型風(fēng)機，不用加熱糧食，而且，每一次接觸干燥，濕谷中 的水分向谷糠中轉(zhuǎn)移的過沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 程大約需 6小時左右完成，節(jié)省了干燥時間。 倉式干燥法 這種干燥方法是一種經(jīng)濟(jì)、有效地處理各種高水分糧食的科學(xué)手段。它不僅可以改善工作條件，克服外界環(huán)境的制約，同時具有設(shè)備簡單、投資少、可與現(xiàn)有倉儲機械通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)配套使用，干燥糧食品質(zhì)好，處理費用低等優(yōu)點。 聯(lián)合作業(yè)干燥法 聯(lián)合作業(yè)干燥法是把傳統(tǒng)的干燥方法進(jìn)行縱使考慮，聯(lián)合作業(yè)進(jìn)行干燥的方法。這種方法是通過控制糧食的干燥速度和通風(fēng)的氣流的速度進(jìn)行干燥。美國福特斯公司采用烘干 ——通風(fēng)干燥法對糧食進(jìn)行干燥。用順流 ——逆流組合干燥方法 對糧食進(jìn)行干燥在德國廣泛應(yīng)用。 微波干燥法 微波干燥的原理是通過微波與物質(zhì)相互作用而產(chǎn)生熱效應(yīng)。一些微波在所謂吸收性介質(zhì)中傳播時，其大部分能量唄介質(zhì)吸收而產(chǎn)生熱量，即具有明顯的熱效應(yīng)，這類吸收性介質(zhì)最宜用于微波加熱。水能強烈地吸收微波。含水物質(zhì)一般都是吸收性介質(zhì)，都可以用微波來加熱 紅外干燥法 它是利用物料吸收有一定穿透性的遠(yuǎn)紅外線使內(nèi)部自身發(fā)熱、濕度升高導(dǎo)致失水，具有保質(zhì)、干燥快和節(jié)能等特點。但由于遠(yuǎn)紅外干燥作業(yè)靠較高溫度的遠(yuǎn)紅外輻射板輻身大量遠(yuǎn)紅外線來工作，整個干燥室必存在溫度和物料失水的不一致 ，易導(dǎo)致箱體內(nèi)各處溫度分布、物料水分含量差異進(jìn)行研究，其結(jié)論將對遠(yuǎn)紅外干燥設(shè)計、干燥工藝參數(shù)選擇具有指導(dǎo)意義。 由于本設(shè)計只是一個初步設(shè)計，因此選擇最常用的對流干燥技術(shù)。 糧食烘干機的組成 糧食干燥設(shè)備有很多種，他們的原理和操作方法各不相同，用途也有所差異。這里只介紹兩種應(yīng)用不同方式進(jìn)行糧食干燥的干燥機。 箱式通風(fēng)干燥機 箱式通風(fēng)干燥機，屬于靜置式干燥機。它由燃燒室和干燥室組成。其中，燃燒室包括控制箱，熱風(fēng)機，油箱。干燥室包括熱風(fēng)室，網(wǎng)板，箱板。箱式通風(fēng)干燥機結(jié)構(gòu)簡單，價格相對比較低，并且 操作簡單，是一種通用型的干燥機。適合用來干燥糧食的種子和沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 各種顆粒狀物品，如花生，辣椒，蒜頭，咖啡等 [7]。 循環(huán)式干燥機 循環(huán)式干燥機，是日本、東南亞以及我國最廣泛使用的干燥機。循環(huán)干燥機主要由大漏斗，熱風(fēng)機，油箱，電腦水份計，升降機，排風(fēng)機，倉庫層，出谷管組成。為了能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)控制，因此選擇循環(huán)干燥機 。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 2 自動控制系統(tǒng)設(shè)計 糧食烘干工藝流程 圖 工藝流程圖 說明：高水分糧食通過進(jìn)料斗進(jìn)入后，由水分檢測儀進(jìn)行 檢測，如果水分檢測儀檢測糧食沒有達(dá)標(biāo)，則提升機啟動，通過上絞龍使糧食進(jìn)入到干燥室進(jìn)行烘干，再通過排糧輪和下絞龍來到檢測處，再次檢測，如果還不達(dá)標(biāo)，則繼續(xù)循環(huán)干燥，如果達(dá)標(biāo)則排糧管打開，進(jìn)行打包儲存，流程結(jié)束 [8]。 系統(tǒng)硬件設(shè)備 PLC的基本組成 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同， PLC可分為組合式（也稱模塊式）和整體式（也稱箱體式）兩類。整體式結(jié)構(gòu)的 PLC是將中央處理單元（ CPU）、存儲器、輸入 \輸出單元、電源、通信端口、 I/O 擴展端口等組裝在一個箱體內(nèi)構(gòu)成主機。另外，還有獨立的 I\O 擴展單元等與 主機配合使用。由于整體式 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。因此本次試驗采用這種結(jié)構(gòu)的 PLC。 高水份糧食 進(jìn)料斗 提升機 上絞龍 干燥室 排糧輪 下絞龍 排糧管 打包儲藏 達(dá)標(biāo) 不達(dá)標(biāo) 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 圖 整體式 PLC的組成示意圖 ⑴ CPU是 PLC的核心部件，能指揮 PLC按照預(yù)先編號的程序完成各種任務(wù)。起作用有以下幾點： ① 接收、存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并可通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲地址。 ② 檢查、校驗用戶程序。 ③ 接收、調(diào)用現(xiàn)場信息。 ④ 執(zhí)行用戶程序。 ⑤ 故障診斷。 ⑵ 存儲器可以分為 3種：系統(tǒng)程序存儲器、用 戶程序存儲器、工作程序存儲器。 ⑶ 輸入 /輸出單元是 PLC 與外部設(shè)備連接的窗口。按照輸入端電源類型的不同，開關(guān)量輸入單元可分為直流輸入電源和交流輸入單元。按輸出電路所用開關(guān)器件的不同，PLC 的開關(guān)量輸出單元可分為晶體管輸出單元、雙向晶閘管輸出單元和繼電器輸出單元。 ⑷ PLC中一般配有開關(guān)式穩(wěn)定電源為內(nèi)部電路供電。開關(guān)電源的輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高抗干擾性能好。 ⑸ 一般 PLC都有擴展端口。主機可以通過擴展端口連接 I/O擴展單元來增加 I/O點電源 中央處理單元 （ PLC） 輸 入 單 元 輸 出 單 元 存儲器 系統(tǒng)程序 存儲器 用戶程序存儲器 用戶 輸入 設(shè)備 用戶 輸出 設(shè)備 外設(shè)端口 I/O 擴展 端口 主機 I/O擴展單元 特殊功能單元 編程器 打印機上位機算器 PLC 可編程終端 PT 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 數(shù)，也可以通過擴展端口連接各種特殊功能單元以擴展 PLC 的功 能。而通過外部設(shè)備端口， PLC可與各種外部設(shè)備連接。 ⑹ 常用的特殊功能單元有 A/D單元、 D/A單元、高速計數(shù)器單元、位置控制單元、PID控制單元、溫度控制單元、各種通信單元等。 系統(tǒng)