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1、远红外烘干系统的设计自动化0503 张韡u 远红外烘干的发展 u 系统模型的建立与整体构造 u 软硬件的设计 u 使用模糊PID实现对系统的控制 u 结论与展望论文整体思路一、远红外烘干的发展加热元件烘箱二、系统模型的建立与整体构造通常系统可以用以下模型定性的描述：式中：X-烘干炉内温升(指炉内温度与室温温差)K-放大系数0-纯滞后时间t-加热时间T-时间系数V-控制电压 通过拉斯变换得出烘干炉的数学模型：式中 K一被控对象的静态增益T一被控对象的时间常数一被控对象的纯滞后时间1.数学模型烘干炉的飞升曲线2.整体构造烘箱的整体构造包括：箱体 、控制柜、输气管、加热板 。 工作的流程为：启动清扫
2、 预热（包括电预热和气预 热）运行三、系统软硬件的设计1、电气控制柜l热电偶模块 l清扫定时器 l高温保护装置 lPLC及触摸屏（1）热电偶模块Z1H1-Z1H6为6个热电 偶，分别从6块加热 板的后端引出，经热 电偶接口502TC从 OUT1-OUT6端送入 PLC，此图显示的为 一块热电偶接口，整 套系统共有两块此装 置，采集12块加热板 的温度值，当加热板 的温度达到343时 ，预热结束，可以进 行正常的烘干。（3）高温限制模块（2）电子定时器在热电偶模块的右边为一定时器， 在烘箱预热前，会有一个对炉膛内 部的杂物清扫的过程，为5分钟。此 定时器用来对清扫时间的定时。吹 扫时间到达时，3
3、43PT时间继电器闭 合，电路导通，可以执行后面的步 骤。定时器的右边是高温限制器， 此温度限制器的作用是在温度 超过400时，自动切断电路， 起保护作用，高温限制器的接 线图如图。 3端和4端接一热电偶，此热电 偶位于烘箱的顶部，循环风机 的旁边。此热电偶的作用是用 来测量烘箱内的当前温度。在 此仪表的面板上可以设置高限 温度，一旦发生温度超过高限 的状况，会由控制器给出信号 ，切断电路。(4)PLC及触摸屏PLC接线图数字量输入模块接线图2、加热板工作原理与接线加热板构造A.密封板 B.分散管 C.铝板 D.隔热垫 E.电热器 F.催化剂垫 G.铁丝网加热板接线图3、输气管的构造与接线安装
4、输气管的构造A.高低压限 制开关 B.电磁阀 C.执行电机高压与低压限制 电磁阀温度控制器4、吹扫电机和循环风机的接线安装在烘箱的顶部，装有两台电机。一台用于加热板预热前对烘 箱内的杂物进行吹扫，另一台为循环风机，在预热和烘干的 过程中用于使箱内的温度均匀。5、软件部分的设计四、模糊PID及仿真1、控制器的设计模糊控制器系统框图设计流程规则表EEC NBNMNSZOPSPMPB NBPBPBPMPMPSZOZO NMPBPBPMPSPSZONS NSPMPMPMPSZONSNS ZOPMPMPSZONSNMNM PSPSPSZONSNSNMNM PMPSZONSNMNMNMNB PBZOZON
5、MNMNMNBNBKp模糊规则表EEC NBNMNSZOPSPMPB NBNBNBNMNMNSZOZO NMNBNBNMNSNSZOZO NSNBNMNSNSZOPSPS ZONMNMNSZOPSPMPM PSNMNSZOPSPSPMPB PMZOZOPSPSPMPBPB PBZOZOPSPMPMPBPBEEC NBNMNSZOPSPMPB NBPSNSNBNBNBNMPS NMPSNSNBNMNMNSZO NSZONSNMNMNSNSZO ZOZONSNSNSNSNSZO PSZOZOZOZOZOZOZO PMPBNSPSPSPSPSPB PBPBPMPMPMPSPSPBKi模糊规则表Kd模
6、糊规则表控制器的结构E的隶属函数EC的隶属函数输出的隶属函数2、对系统的仿真在MATLAB的simulink环境下设计系统的仿真框图模糊PID常规PID仿真结果常规PID模糊PID五、运行状况、结论与展望1、运行状况主画面控制区画面2、总结本系统是在CIS加热板的基础上设计的一套烘干控制系统，此系统不同于 以往的各种烘干系统，选用了和普通红外加热器不同的加热元件，加热过程 中无污染，升温快，效率高，物体表面烘干均匀。且对热能的利用率高。由 于是温度控制系统，存在一定的滞后性，所以在实际应用中我们加入了PID算 法，提高系统性能。同时，由于此系统用到了甲烷这种可燃气体，所以对系 统的安全性能也有了较高的要求，于是，我们在系统中加入了各项的报警保 护措施。从实际应用来看，此系统是一套相当成熟的，能够广泛应用于工业 生产的装置，具有很大的实际应用价值。3、展望此系统对于温度的控制采用了常规PID的算法，为了改善其性能，本文讨 论了一种模糊自整定PID的控制策略，从实验仿真结果来看，性能有了较好的 改善。不过由于实验仿真与实际应用还存在较大的差距，且也会受现场一些 条件的限制和干扰，所以，能否真正用于工业生产还有待大量的实验的研究 。 针对以上所述的不足之处，在今后，我们会从改进算法这一角度寻找突破口 ，争取在此基础上进一步提高烘箱性能，并将此推广到工业烘干的各个领域 。
