移动式粮食干燥机论文

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1、论文作者： 论文指导老师： 论文类型： 应用形摘要我国是粮食大国，水分是粮食存储的关键的要素。因此粮食 的烘干成为一个非常重要的问题。本文主要研究基于 TMS320F2812上智能PID控制的粮食干燥机闭环自动控制系统， 本系统有分为全自动模式和半自动模式用来加热。温度和湿度传 感器采集信号。人机界面实时显示便于粮食存储。总而言之，智能型移动式粮食干燥机对温、湿度信号进行采 集，实时显示实现烘干系统及人机界面的设计，使其满足实际生 产过程中的 需要，在整个烘干过程中，自动化程度高，操作方 便、安全。关键词：TMS320F2812烘干机温度传感器第一章 绪论1.1 课题的来源和意义我国是一个农业

2、生产大国，农业是国民经济的基础，因此，在农 业生产过程中，对于粮食的合理烘干具有深刻意义。它关系到国家的 发展和人民生活水平的提高。在目前的情况下，由于粮食烘干技术水 平的落后，导致粮食的温湿度检测存在误差，这已成为制约粮食烘干 的重要不良因素。近年来，我国的粮食烘干机在技术上取得了很大的发展，特别在 温度和湿度控制等方面已达到国际先进水平，为粮食的合理贮藏做出 了积极贡献。但我们也应清醒地看到存在的制约因素，一次性投资大， 投资回收期较长。为了解决这些问题，确保贮粮安全，我们根据当前 测控水平，设计了一套方案，移动式智能型粮食干燥机自动控制系统。1.2 粮食烘干机发展概况国外粮食烘干机机械的

3、研究起步于20世纪 40年代，70年到80 年代谷物烘干机向高效、优质、节能、降低成本、电脑控制方向发展， 90 年以后谷物烘干机设备已经达到系列化、标准化。90 年代以来， 着农村改革的深入发展，农村经济和农业生产力水平有了较快的提 高，专业化、集约化的规模经营也有了新的发展。近年来，在谷物烘 干机过程的计算机摸拟方面取得了较大的进展，传统软件和专用软件 的不断开发，对谷物烘干机机械的设计和产品质量的改进起到了极其 重要的作用。粮食干燥机在美国、日本、独联体等国家应用比较普遍。在美国 主要的机型有中、小型低温干燥仓及大、中型高温干燥机，以柴油和 液化气为热源，采用直接加热干燥。设备中一般具有

4、：料位控制，温 度控制及出粮水分控制系统等。日本粮食干燥设备是从二战后发展起来的，主要发展适于干燥水 稻的中、小型设备。机型有：小型固定床式谷物干燥机，中、小型循 环式谷物干燥机及大型谷物干燥机等。采用的热源是柴油和煤油，少 量采用稻壳为燃料。在各干燥设备中大都装有较完善的自动控制系 统。在独联体，大都形成了工厂化生产，有较完善的自控系统，其谷 物干燥机型以大、中型居多，为高温干燥方式。较普遍地应用干、湿 粮混合加热干燥工艺（又称分流循环干燥工艺），具有一次降水幅度 大、节能和干燥质量好的优点。干燥中采用的热源是柴油和煤油，为 直接加热干燥。我国谷物烘干机机械的发展是从解放初期仿制日本、前苏联

5、等国 外的烘干机机开始的。由于当时谷物烘干机机械结构复杂、耗用钢材 多、造价高，不适合于农村的经济和体制状况，仅在国有农场、粮库 及集体企业使用。20世纪70 年代后期，有关科研单位开始开发研制 适合于我国国情的谷物烘干机机。80 年代后，我国农村经济体制开 始进行改革，研制的烘干机机械大多向多用化、小型化方向发展;逐 步装备起成套的谷物烘干机设备，并与仓储、加工等设施配套成龙， 成为我国谷物烘干机械的主要应用代表;同时，也引进了美国、加拿 大、日本和台湾等国家和地区谷物烘干机机械，一些大专院校及有关 科研单位也相继研制出了相应系列谷物烘干机设备，服务于国内粮食 系统。谷物烘干机技术的发展，逐

6、步使烘干机械走向成熟、完善，同 时也加快了农业现代化步伐。总之，粮食干燥技术的发展，逐步使烘干机械走向成熟、完善， 同时也使农业现代化加快了步伐，促进了生产力的发展和科技进步。 1.3移动式粮食干燥机的原理及工艺1.3.1干燥机的工作原理控制系统实时检测干燥仓入口热风温度和仓内粮食温度，将采集的风温与 给定温度进行比较，其偏差作为控制信号来决定燃烧器的启闭，使风温保持在适 当的范围之内。移动式粮食干燥机利用热风对流的形式进行烘干。在预 热段，粮食受热升温，粮食含水率变化小，干燥速度加快；烘干段， 在混流热风的作用下，粮食内部水分以气态或液态形式沿毛细管转移 到粮食表面，再由表面蒸发到干燥介质中

7、去；缓苏段，主要起到缓解 粮食直接接触干燥介质、间歇干燥的作用，热闷一段时间，平衡粮食 内外温湿，消除水分梯度，使粮粒内部水分逐渐外移，以免引起爆腰 或裂纹；冷却段，将粮食温度降到安全温度这时的粮食水分基本不变。1.3.2 主要结构本移动式粮食干燥机主要由热风系统，烘干仓和御粮系统组成。 柴油燃烧器，鼓风机和热风炉组成间接加热热风系统。采用控制器为 核心控制元件，全高清晰真彩的台达为人机界面。控制系统的空开、 交流接触器、热继电器等元件全采用德国施耐德生产的低压电气产 品。具有全自动逻辑控制、智能分析数据、各运行状态的准确显示、 故障自动报警和操作简单的功能，适用全国各地粮食干燥。达到高效、

8、便捷、安全、稳定的功效。移动式粮食干燥机主要由储粮段、预热段、烘干段、缓苏段、 冷却段、排粮段、机架组成，配套部分包括热风炉、提升机、相关风 网等。预热段、烘干段和冷却段内装置有角状盒，呈交替状并排排列。 工作时粮粒沿着角状盒的间隙 S 形曲线向下流动，在交替高、低温气 流的作用下，粮食干燥质量好，裂纹少。手动操作系统依靠各低压电气原件来实现操控。该系统包括按 钮、指示灯、空气开关、交流接触器、热继电器、变频器等，所有原 件均采用德国施耐德、欧姆龙、台达等知名电气生产厂家的低压电器 产品，保证系统安全、可靠、稳定的运行。半自动、全自动操作系统由触摸屏及控制模块等原件来实现操 控。该系统可以实现

9、全自动逻辑控制，智能分析数据，准确显示系统 的各运行状态，故障自动报警。系统操作简捷、方便，可全自动智能 操控系统。1.3.3 工艺特点(1) .采用混流式烘干工艺，对流热风烘干。从热风和粮食的相对 运动来看，相当于顺流、逆流交替作用。(2) .配套设备热风炉提供的热空气，干净无污染，确保了粮食的 卫生要求，保证粮食质量。(3) .配有自动控制系统，对热风温湿度、烘干终点水分实行自动 控制。1.3.4 工艺流程经清理后的粮食由提升机提升进入储粮段，再经预热段升温、预 热、烘干、缓苏，再烘干、缓苏的烘干降水过程后，然后对粮食进行 冷却降温，最后进入排粮段将粮食排出。预热段热风来源于第二烘干 段及

10、冷却段的热风循环，这样可以节约热能资源。烘干段与冷却段分 别由热风风机与冷风风机打入热风与冷风。溢流的粮食从储粮段的溢 流口经回流管回流到提升机。在整个烘干过程中，粮食自上而下均匀 流动，热风对流穿透粮层，完成热交换后经排风口排出。再加上自动 控制系统，整个工艺流程自动化程度高、操作方便、安全可靠。开机工艺流程示意图：V启动条件：燃烧器油箱液位处于正常位置（高于极低位置）燃烧没有故障锁定；热交换装置风门打开。热交换装置风门处安装一限位开关。当热交换装置风门关闭时，限位开关打开；当热交 换装置风门打开时，限位开关闭合。 热鼓风机轴承套润滑油液位正常。 燃烧炉膛温度参数设定正确。需要设定 “点火温

11、度”和“熄火温度”操作过程当以上条件满足后，在面板上按下“燃烧控制启动”按钮，燃烧器先启动。当炉温小于“点火温度”时，燃烧器开始燃烧。当炉温大于“熄火温度”时，燃烧器熄火。燃烧器 燃烧正常后，热鼓风机方能启动。此过程中，按下“燃烧控 制停止”按钮后，燃烧器先停止，热鼓风机延时大等于 30 分钟后停止。1.3.5 工艺要求热空气分布均匀，粮食受热一致，烘干粮食循环速度快且干燥均匀，实时显示粮食温湿度，可调粮食温湿度及干燥速度，热风目标温度为100C，大火启动温度为70C、停止温度为90C，小火启动温度为80C、停止温度为100C。此时需设置报警温度1的上限为0C、 下限为20C，报警温度2的上限

12、为10C、下限为30C。1.4 移动式粮食工作模式1、检修模式：即检修时按钮单独启停各个设备，没有联锁。2、半自动模式：即分段顺序按钮启停，各设备受联锁控制，负荷 参数手动调节。此操作便于空负荷调试干燥机。（ 一 ） 燃烧控制（包括启停燃烧器和热鼓风机）（二） 主机控制（包括启停主电机、引风机和冷却风机）（三） 上料控制（包括启停风选机和上料机）3、全自动模式：即设定好参数后，各设备按顺序互锁启停，负荷 自动调节。选择全自动模式时，操作人员先对照我们预先设置的干燥物类 （预先设置三种干燥物：谷类、麦类、豆类）的参数，进行选 择干燥物种，然后启动干燥机。此操作属于傻瓜型4 、主机的自动调节 主电

13、机根据预先设定的“干燥后理想达到的水分含量值”进行PID 调节。当实际干燥出的粮食水分含量越接近“干燥后理想达 到的水分含量值”，主电机就增大频率，提高转速。反之，减慢 转速上料机转速、冷却风机转速、鼓风机转速，达到最佳烘干效果。 其自动控制系统组成图如下：由于本系统采对电加热部分采用了微机控制系统，故具有较高的 控制操作性、提高了生产效率、改善了工作环境，并且会带来良好的 经济效益，因而会在各种粮食烘干中得到更为广泛的应用。并且，随 着“DSP”的快速发展，研究利用DSP会更加具有实践意义，也可以 说是有着更为广泛的应用前景1.5 本移动式粮食干燥机用于热风烘干的原因（1）.使用语言方法，可

14、不需要掌握过程的精确数学模型，而语言 方法却是一种很方便的近似。操作人员易于通过人的自然语言进 行人机界面联系。（2）.采用模糊控制，过程的动态响应品质优于常规 PID 控制，并对过程参数的变化具有较强的适应性。通常热风烘干机为 PID 控制算法，对于不同的粮食需要调节 的控制参数不一样，而且对于温度控制，往往为相对缓慢的变化， 如果采用 PID 算法，超调量很难控制且整个系统参数的计算和调 节的工作量非常巨大。鉴于模糊控制的独特优点，模糊逻辑可以 使电子计算机模拟人的直觉，并依据不确切的信息作出决定，这 是下一代工厂自动化系统的基础。模糊逻辑使用是主观的，面向 语言的知识，例如操作人员的专门

15、知识，而不是复杂的数学模型， 它基本上是以规划为基础的专家系统，工作起来速度非常快，而且模拟人的判断力效率非常高。因此，在移动式粮食干燥机中应用模糊控制具有充分的理论依据。第二章 方案论证现代工业生产过程中，过程控制是不可缺少的重要组成部分，为 了克服外界扰动，稳定生产，使其工况最优化，提高产品的质量产量； 为了提高劳动生产率，降低生产成本，节约能源，提高经济效益；为 了安全生产，改善劳动条件，保护环境卫生等，需在生产过程中对温 度，压力，流量，液位，湿度等等实现自动控制，要达到上述目的， 根据自动控制理论过程控制系统首先必须是稳定的，这是一个最基本 的要求，除了满足绝对稳定性外，系统还必须具有适当的稳定裕量； 其次系统应是一个衰减振荡过程，但过渡过时间要短余差要小等。在 工程上这些要求往往是互相矛盾的。因此在设计过程控制系统中，应 根据实际情况，分清主次，以保证满足最重要的质量指标要求。2.1 总体方案的论证2.1.1 单回路控制系统单回路控制系统是指只有一个测量变送器、一个调节器、一个调节阀连同被控过程，对一个被控参数进行控制的反馈闭环控制系统图 2-1 单回路控制系统框图由于单回路控制系统结构简单，