【正文】 圖 411 單回路原理圖 PV MV 手操器 受控對(duì)象 SV + DV MV 受控對(duì)象 單回路控制器器 手動(dòng)值 控制參數(shù) — PV 江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 412 單回路組態(tài) 單回 路 PID控制是最常見的控制算法，在絕大多數(shù)情況下，它已經(jīng)可以滿足生產(chǎn)控制要求，但是在某些場合，這種簡單的算法可能會(huì)不合要求。在本課題糧食烘干機(jī)中對(duì)于糧食最終的含水量一部分是通過其在烘干設(shè)備中的停留時(shí)間來決定的，換句話說是通過控制傳送機(jī) 4的電機(jī)轉(zhuǎn)速來控制其在烘干設(shè)備中的停留時(shí)間。串級(jí)回路原理圖如圖 413所示，組態(tài)狀況如圖 414所示。操作站的組 態(tài)主要包括操作小組的組態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)操作畫面的制作、流程圖的繪制、報(bào)表制作自定義鍵組態(tài)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)兩個(gè)操作站上運(yùn)行不同的操作小組，從而滿足現(xiàn)場應(yīng)用需要。 圖 415 操作小組組態(tài) 江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)畫面組態(tài)是指對(duì)系統(tǒng)已定義格式的標(biāo)準(zhǔn)操作畫面進(jìn)行組態(tài)。 趨勢畫面共有兩頁，顯示各個(gè)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)畫面。 圖 416 趨勢畫面組態(tài)結(jié)果 分組畫面共有四頁，分別為烘干機(jī)水分檢測分組、烘干機(jī)溫度檢測分組、電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測分組與回路分組。 圖 417 分組畫面組態(tài) 一覽畫面用于總覽各個(gè)部分實(shí)時(shí)狀況，組態(tài)結(jié)果如圖 418所示。其組態(tài)結(jié)果如圖 419 所示。 JX300X 系統(tǒng)有 專門的流程圖制作軟件來進(jìn)行工藝流程圖的繪制。本課題糧食烘干機(jī)共繪制江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 流程圖 3 幅，分別是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖，見圖 420； 本課題糧食烘干機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要完成對(duì)烘干機(jī) 總體結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計(jì)，仿真系統(tǒng)的運(yùn)行。 首先，運(yùn)輸車將糧食運(yùn)送到指定地點(diǎn)后，通過傳送機(jī)將糧食運(yùn)送至升降機(jī)，升降機(jī)再將糧食升至篩選倉。被成功篩選處理后的糧食再被下放到下一傳送帶，經(jīng)傳送帶運(yùn)送至下一升降機(jī)，再經(jīng)升降機(jī)升至儲(chǔ)存?zhèn)} 1。 糧食在傳送帶上勻速經(jīng)過烘干設(shè)備，烘干主體分為四個(gè)階段：烘干段 烘干段 冷卻段 1 和冷卻段 2。將其分為兩個(gè)階段是為了使烘干段跨度適當(dāng)加大，以達(dá)到充分烘干糧食的目的。最后經(jīng)過烘干的糧食再被放到儲(chǔ)存?zhèn)} 2里，以便運(yùn)輸或最終的進(jìn)倉儲(chǔ)存。 圖 421 儲(chǔ)存?zhèn)} 1控制調(diào)節(jié) 江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 對(duì)儲(chǔ)存?zhèn)}的調(diào)節(jié)采用的手操器 控制，通過人工的方法對(duì)出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。儲(chǔ)存?zhèn)}設(shè)置儲(chǔ)存量為 0%100%，當(dāng)儲(chǔ)存?zhèn)}糧食儲(chǔ)量在 10%90%之間時(shí)屬于儲(chǔ)存?zhèn)}正常儲(chǔ)量，此時(shí)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度為 50%,正常工作。工作人員根據(jù)報(bào)警情況檢查設(shè)備以及糧食儲(chǔ)量。若報(bào)警由糧食儲(chǔ)量過高引發(fā)，即儲(chǔ)量大于 90%而觸發(fā)，工作人員就將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度調(diào)為 100，就是將調(diào)節(jié)閥開至最大。此處，為了不使系統(tǒng)在報(bào)警線附近擺動(dòng)重復(fù)報(bào)警、消除報(bào)警的狀態(tài)，特設(shè)置了報(bào)警死區(qū)，以防止報(bào)警與消除報(bào)警的頻繁發(fā)生。 圖 422 烘干段流程控制 對(duì)于糧食烘干機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)來說，最重要的就是烘干設(shè)施。在干燥段，設(shè)置溫度傳感器與壓力傳感器，檢測熱風(fēng)的溫度與壓力。 江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 表 44 各種糧食的允許受熱溫度 糧食品種 玉米 小麥 大麥 燕麥 稻谷 大豆 花生 高粱 糧食允許受熱溫度 （℃） 飼料糧 82 82 82 82 82 種子糧 商品糧 由將要烘干的糧食來設(shè)置空氣加熱與溫度調(diào)節(jié) 裝置來達(dá)到適宜的溫度，然后熱空氣通過鼓風(fēng)機(jī)向上方輸送。壓力傳感器會(huì)檢測干燥段入口處熱風(fēng)的壓力。這樣干燥段的熱風(fēng)壓力就可以保持基本固定不變。在冷卻段構(gòu)成了兩個(gè)單回路控制方案。冷卻段是通過加入冷空氣與干燥段鼓風(fēng)機(jī)吹過來的熱風(fēng) 相混合使空氣的溫度有個(gè)適當(dāng)?shù)臏p少來降低空氣的溫度。此處的兩個(gè)單回路控制分別是冷卻段入口風(fēng)溫度調(diào)節(jié)回路與冷卻段入口風(fēng)壓力調(diào)節(jié)回路。如果風(fēng)溫度不符合烘干原則或有偏差，則其偏差信號(hào)會(huì)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作來調(diào)節(jié)冷卻段入口風(fēng)溫度。如果風(fēng)壓力不符合烘干原則或有偏差，則系統(tǒng)會(huì)通過偏差信號(hào)來控 制冷卻段的鼓風(fēng)機(jī)來調(diào)節(jié)冷卻段入口風(fēng)壓力。組成了一個(gè)串級(jí)控制回路。干燥段 2 水分檢測屬于內(nèi)環(huán)，出口水分檢測屬于外環(huán)。實(shí)際控制中，在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)基本保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 當(dāng)傳感器檢測到糧食水分與 14177。在干燥段 2設(shè)置一個(gè)糧食水分傳感器檢測設(shè)備作內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)，是為了及時(shí)對(duì)糧食水分進(jìn)行分析，如果糧食水分跟理論計(jì)算有偏差，則可以直接對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。串級(jí)控制可以使系統(tǒng)快速響應(yīng)，以達(dá)到更好的控制效果。在監(jiān)控畫面中，用戶可以很清楚的看到組態(tài)中各個(gè)物理量的實(shí)時(shí)變化，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，以及調(diào)節(jié)系統(tǒng) PID 參數(shù)來控制參數(shù)量，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制、分析，得到結(jié)果。用戶進(jìn)入 JX300X 組態(tài)軟件的監(jiān)控軟件窗口時(shí)，需要勾選仿真運(yùn)行選項(xiàng)，需要找到組態(tài)文件中的 .IDX 文件來運(yùn)行，需要登錄賬號(hào)來選擇用戶的操作級(jí)別以更好的進(jìn)行監(jiān)控和控制。在連接了實(shí)際設(shè)備后（比如開關(guān)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、水箱等設(shè)備），監(jiān)控軟件就可以實(shí)時(shí)顯示設(shè)備的開關(guān)以及工作狀況。 系統(tǒng)總貌畫面包括各個(gè)模擬量的監(jiān)測和回路分組、趨勢畫面、一覽畫面以及流程圖畫面的入口。在總貌畫面上可以很方便的進(jìn)入各個(gè)需要監(jiān)測的畫面，大大簡化了操作步驟，是監(jiān)控操作 簡單易行，真正體現(xiàn)了 JX300X 組態(tài)軟件的強(qiáng)大與方便。 51 系統(tǒng)總貌畫面 系統(tǒng)控制分組實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面分析 江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 系統(tǒng)的分組實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面如圖 52所示。他們分別顯示本課題中水分與糧食儲(chǔ)量位號(hào)的變化趨勢、烘干機(jī)溫度傳感器檢測的溫度變化趨勢、電機(jī)轉(zhuǎn)速變化趨勢以及回路控制量的變化趨勢。在調(diào)整畫面里，可以設(shè)置該位號(hào)物理量的手動(dòng)或者自動(dòng)選擇，可以設(shè)置是否需要報(bào)警裝置，可以設(shè)置報(bào)警范圍等操作。 圖 52系統(tǒng)控制分組實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面 系統(tǒng)監(jiān)控趨勢圖分析 本課題中根據(jù)需要監(jiān)測的位號(hào)數(shù)目，共設(shè)置了兩幅趨勢圖來顯示各個(gè)監(jiān)測量 圖 53 系統(tǒng)趨勢監(jiān)控畫面 江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 的實(shí)時(shí)變化趨勢。通過翻頁選項(xiàng)可以在兩張趨勢圖之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，方便用戶觀測。 系統(tǒng)流程圖監(jiān)控圖分析 本課題中共繪制了 3幅流程圖，分別是：烘干機(jī)流程圖、儲(chǔ)存?zhèn)} 1儲(chǔ)量調(diào) 節(jié)流程圖、烘干段詳細(xì)流程圖。對(duì)于某一位號(hào)，采取單擊方式，可以進(jìn)入其儀表操作界面，進(jìn)行下一步的操作或設(shè)置。 圖 54流程圖監(jiān)控畫面 系統(tǒng)一覽監(jiān)控圖分析 數(shù)據(jù)一覽組態(tài)圖中包括了所有組態(tài)過的模入量，可以直觀 的反應(yīng)其數(shù)值的變化，便于讀取。 江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 55 一覽監(jiān)控畫面 本課題經(jīng)過組態(tài)仿真運(yùn)行之后，最后對(duì)儲(chǔ)存?zhèn)}部分進(jìn)行現(xiàn)場模擬。以此了解 PID 控制，了解單回路控制的控制過程。使兩主機(jī)協(xié)調(diào)成功。選擇手動(dòng)還是自動(dòng)控制。當(dāng)選擇自動(dòng)時(shí)，可以通過設(shè)定給定值來使系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，以達(dá)到想要的效果。效果圖如圖 57 所示。下圖中回路 LIC_1 中的測量值與給定值基本相同，此時(shí)進(jìn)倉流量與出倉流量也基本持平，已達(dá)最終的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，效果如圖 58 所示。 圖 59 P=30 I=0 D=0 （ 2）圖 59 中，糧倉儲(chǔ)量沒有最終穩(wěn)定，需再加積分減少其結(jié)果偏差。 圖 510 P=30 I=1 D=0 江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 （ 3） 圖 510中調(diào)節(jié)周期偏長，衰減比不好，需將 I 調(diào)小，當(dāng) P=30， I=，D=0 時(shí)，可以得到相對(duì)較小的調(diào)節(jié)周期與較好的衰減比。 圖 511 P=30， I=， D=0 本次現(xiàn)場模擬中，由于微分對(duì)調(diào)節(jié)效果影響不明顯所以不予調(diào)節(jié)。通過一段時(shí)間的調(diào)節(jié)，糧倉儲(chǔ)量緩慢上升經(jīng)過小范圍的波動(dòng)最終達(dá)到既定水平，糧食進(jìn)倉流量先以較快速度增長，再保持較大的進(jìn)倉量，等達(dá)到糧倉儲(chǔ)量設(shè)定值后，糧食進(jìn)倉流量趨于平緩，最終于糧食出倉流量趨于一致，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。在江蘇省以及全國的一些農(nóng)村地區(qū)，谷物收獲后的含水率相對(duì)較高，自然晾曬損失率也較高，造成了一定程度的浪費(fèi)， 而且最后得到的糧食品質(zhì)相對(duì)較差。本課題針對(duì)糧食烘干機(jī)的工作原理、烘干理念，在 JX300X組態(tài)軟件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了糧食烘干機(jī)的總體框架，并對(duì)其進(jìn)行理論分析、研究，最終做出一個(gè)糧食烘干機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。在烘干機(jī)的基礎(chǔ)上，本課題主要著力在其自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。 %的范圍左右。試驗(yàn)結(jié)果顯示，可以像軟件仿真的結(jié)果一樣達(dá)到對(duì)糧食儲(chǔ)存?zhèn)}的糧食儲(chǔ)量的有效控制。參數(shù)調(diào)節(jié)與結(jié)果分析方面簡單易行，便于用戶理解與操作。在我的 畢業(yè)設(shè)計(jì)遇到各種難以預(yù)料的困惑的時(shí)候，是徐老師積累多年的豐富的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，淵博似海的專業(yè)知識(shí)做了我迷茫中的指向標(biāo)，幫助我找對(duì)方向。畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中的定期交流讓我了解自己所處的狀態(tài)，明確自己的下一目標(biāo)，規(guī)劃自己的進(jìn)程，使我能更有計(jì)劃的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在我大學(xué)四年里為我授業(yè)解惑，使我夯實(shí)專業(yè)知識(shí)，尤其是做畢業(yè)設(shè)計(jì)主要用到的集散控 制系統(tǒng)與過程控制基礎(chǔ)等領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)，使我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)才能有所想、有所成果。 感謝我的家人、同學(xué)、朋友和所有支持我、幫助我和對(duì)我寄予無限厚望的人，我定會(huì)加倍努力，絕對(duì)不會(huì)讓你們失望！ 江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 參考文獻(xiàn) [1] 劉冬梅等 . 谷物干燥特性試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置 [J]. 農(nóng)機(jī)化研究， 20xx,（ 1） :2527 [2] 張清華等 . 谷物干燥品質(zhì)控制技術(shù) [J]. 農(nóng)機(jī)化研究， 20xx，（ 1）： 4549 [3] 姜學(xué)軍 . 計(jì) 算機(jī)控制技術(shù) . 清華大學(xué)出版社， 20xx:3342 [4] 劉春山等 . 糧食烘干試驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)與研究 [J]. 佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào) (自然版 )， 20xx:5767 [5] 潘永湘 楊延西 趙躍 . 過程控制與自動(dòng)化儀表 . 機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx（ 5）： 177188 [6] 王常力 羅安 . 集散控制系統(tǒng)選型與應(yīng)用 . 北京：清華大學(xué)出版社， 20xx:5769 [7] 張新薇 陳旭東等 . 集散系統(tǒng)及系統(tǒng)開放 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx:89100 [8] 周澤魁 . 控制儀表與計(jì)算機(jī)控制裝置 . 北京：化學(xué)工業(yè) 出版社， 20xx:4053 [9] 王再英 劉淮霞 陳毅靜 . 過程控制系統(tǒng)與儀表 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx:89101 [10] 任麗靜 周哲民 . 集散控制系統(tǒng)組態(tài)調(diào)試與維護(hù) . 化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx，（ 2）： 7789 [11] 張?jiān)?. 集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場總線 . 機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx，（ 7）： 156178 [12] 鄭大鐘 . 線性系統(tǒng)理論 . 北京：清華大學(xué)出版社， 20xx:2560 [13] 戴忠達(dá) . 自動(dòng)控制理論基礎(chǔ) . 北京：清華大學(xué)出版社， 1991： 7890 [14] 陳啟宗 . 線性系統(tǒng)理論與設(shè)計(jì) . 北京：清華大學(xué)出版社， 1998:167190 [15] 顧繩谷 . 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx:5576 [16] 劉競成 . 交流調(diào)速系統(tǒng) . 上海：上海交通大學(xué)出版社， 1984:3489 [17] 汪國梁 . 電機(jī)學(xué) . 北京：機(jī)械工業(yè)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,1981:5368