谷物烘干機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、PLC控制設(shè)計(jì)概括糧食烘干機(jī)是一種自動(dòng)化程度高的機(jī)電設(shè)備。用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作物干燥領(lǐng)域。在工業(yè)控制領(lǐng)域，隨著電力電子技術(shù)、可編程序控制器和變頻技術(shù)的發(fā)展，以PLC控制為核心的電子控制技術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中。它將逐步取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為交流電氣控制的主流。 PLC作為糧食烘干機(jī)的核心控制器，在工業(yè)過(guò)程控制中體現(xiàn)了強(qiáng)大的功能。目前， PLC已成為國(guó)際市場(chǎng)上最受歡迎的工控暢銷產(chǎn)品。本文討論了可編程控制器PLC對(duì)糧食烘干機(jī)的自動(dòng)控制：主要介紹了糧食烘干機(jī)的工藝流程、 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、梯形圖和程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞： PLC糧食烘干機(jī)自動(dòng)控制目錄 TOC o 1-3 f h z

2、u HYPERLINK l _Toc295470690 摘要 PAGEREF _Toc295470690 h 我 HYPERLINK l _Toc295470691 摘要 PAGEREF _Toc295470691 h 二 HYPERLINK l _Toc295470692 1簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc295470692 h 1 HYPERLINK l _Toc295470693 1.1本課題的研究意義 PAGEREF _Toc295470693 h 1 HYPERLINK l _Toc295470694 1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc295470694 h 1 HYPERL

3、INK l _Toc295470695 1.3學(xué)科發(fā)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc295470695 h 2 HYPERLINK l _Toc295470696 2 PLC概述及基本原理 PAGEREF _Toc295470696 h 4 HYPERLINK l _Toc295470697 2.1 PLC西門子系統(tǒng)介紹 PAGEREF _Toc295470697 h 4 HYPERLINK l _Toc295470698 2.2 PLC的應(yīng)用 PAGEREF _Toc295470698 h 4 HYPERLINK l _Toc295470699 2.3 PLC 5的特點(diǎn)及工作原理 PAGER

4、EF _Toc295470699 h HYPERLINK l _Toc295470700 3糧食烘干機(jī) PAGEREF _Toc295470700 h 8 HYPERLINK l _Toc295470701 3.1概述8 _ PAGEREF _Toc295470701 h HYPERLINK l _Toc295470702 3.2國(guó)外先進(jìn)的糧食干燥技術(shù) PAGEREF _Toc295470702 h 8 HYPERLINK l _Toc295470703 3.3干燥技術(shù)的 PAGEREF _Toc295470703 h 種類9 HYPERLINK l _Toc295470704 3.4糧食烘干

5、機(jī)設(shè)備及組成 PAGEREF _Toc295470704 h 10 HYPERLINK l _Toc295470705 3.4.1循環(huán)干燥機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) PAGEREF _Toc295470705 h 11 HYPERLINK l _Toc295470706 3.4.2糧食烘干機(jī)工作原理 PAGEREF _Toc295470706 h 11 HYPERLINK l _Toc295470707 3.5糧食烘干機(jī)控制要求 PAGEREF _Toc295470707 h 12 HYPERLINK l _Toc295470708 4硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295470708 h 14 HYPER

6、LINK l _Toc295470709 4.1 PLC和CPU型號(hào)的選擇 PAGEREF _Toc295470709 h 14 HYPERLINK l _Toc295470710 4.2系統(tǒng)選型與配置 PAGEREF _Toc295470710 h 17 HYPERLINK l _Toc295470711 4.3主要參數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc295470711 h 19 HYPERLINK l _Toc295470712 4.4電源 PAGEREF _Toc295470712 h 模塊20 _ HYPERLINK l _Toc295470713 4.5背板或機(jī)架 PAGEREF _T

7、oc295470713 h 20 HYPERLINK l _Toc295470714 4.6 PLC系統(tǒng)的其他 PAGEREF _Toc295470714 h 設(shè)備20 HYPERLINK l _Toc295470715 4.7 PLC通訊組網(wǎng) PAGEREF _Toc295470715 h 20 _ HYPERLINK l _Toc295470717 5自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295470717 h 22 HYPERLINK l _Toc295470718 5.1糧食干燥過(guò)程 PAGEREF _Toc295470718 h 22 HYPERLINK l _Toc295470

8、719 5.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295470719 h 23 HYPERLINK l _Toc295470720 5.2.1流程圖 PAGEREF _Toc295470720 h 23 HYPERLINK l _Toc295470721 5.2.2系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295470721 h 24 HYPERLINK l _Toc295470722 5.2.3系統(tǒng)STL語(yǔ)句 PAGEREF _Toc295470722 h 27 HYPERLINK l _Toc295470723 5.2.4梯形圖和程序安排 PAGEREF _Toc295470723 h 2

9、9 HYPERLINK l _Toc295470724 總結(jié) PAGEREF _Toc295470724 h 31 HYPERLINK l _Toc295470725 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc295470725 h 32 HYPERLINK l _Toc295470726 至 PAGEREF _Toc295470726 h 331 簡(jiǎn)介1.1 本課題的研究意義谷物收獲后，水分含量非常高。為使糧食達(dá)到安全貯藏條件（不發(fā)霉），必須將糧食水分降低到貯藏安全水分（即12%為大米貯藏安全水分）。大米不同于其他谷物的干燥。水稻是一種熱敏性作物。干燥速度過(guò)快或參數(shù)選擇不當(dāng)都容易導(dǎo)致爆裂。所謂爆腰，

10、是指谷物經(jīng)干燥或冷卻后表面出現(xiàn)的微觀裂紋，會(huì)直接影響大米碾米時(shí)的碎米率，從而影響大米的出米率，同時(shí)也直接影響其出米率。產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。許多研制成功的糧食烘干機(jī)適用于水稻、小麥、綠豆、高粱、大豆等谷物。適用于農(nóng)場(chǎng)、糧站、糧商等。這種糧食烘干機(jī)以熱風(fēng)為干燥介質(zhì)，采用循環(huán)干燥設(shè)計(jì)，節(jié)約能源。并配有溫度、水分自動(dòng)檢測(cè)控制儀，避免烘烤過(guò)度，保證糧食質(zhì)量。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化自動(dòng)化水平不斷提高，各種形式的糧食烘干機(jī)不斷推向市場(chǎng)。糧食烘干機(jī)的自動(dòng)控制可采用傳統(tǒng)電器控制、單片機(jī)控制、PLC控制。糧食烘干也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)糧食生產(chǎn)機(jī)械化的重要環(huán)節(jié)。糧食干燥機(jī)

11、械化技術(shù)以機(jī)械為主要手段，采取相應(yīng)的工藝和技術(shù)措施，人為控制溫度、濕度等因素，在不損害糧食質(zhì)量的情況下降低糧食中的水分，滿足國(guó)家安全貯藏要求。標(biāo)準(zhǔn)。干燥技術(shù)。本設(shè)計(jì)主要探討采用燃料循環(huán)糧食烘干機(jī)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)糧食烘干全過(guò)程的進(jìn)糧、循環(huán)烘干、出糧的自動(dòng)控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。1.2 國(guó)外該課題研究現(xiàn)狀對(duì)于高水分糧食烘干的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要解決糧食烘干過(guò)程的問(wèn)題，一般采用熱風(fēng)烘干系統(tǒng)。由于種種原因，在將各種水分含量不同的糧食混合在一起進(jìn)行烘干的過(guò)程中，一方面，烘干后的糧食水分可能低于規(guī)定值，從而帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失；一方面，干糧的水分可能部分或整體略高于規(guī)定值，使干糧在貯藏過(guò)程中

12、仍會(huì)發(fā)霉，造成經(jīng)濟(jì)效益下降。PLC自動(dòng)控制是一種基于語(yǔ)言規(guī)則和推理的先進(jìn)控制技術(shù)。它是智能控制領(lǐng)域最活躍、最重要的分支之一。如今，PLC自動(dòng)控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)藥等諸多行業(yè)。然而，糧食干燥的基本目標(biāo)是在保持干燥過(guò)程穩(wěn)定的前提下，以最低的干燥成本和能耗獲得最佳的糧食干燥質(zhì)量。糧食干燥過(guò)程是一個(gè)典型的非線性、多變量、大滯后、參數(shù)相關(guān)耦合的非穩(wěn)態(tài)傳熱傳質(zhì)過(guò)程。谷物本身是一種復(fù)雜的生化物質(zhì)。為了達(dá)到上述目的，在干燥過(guò)程中，必須不斷調(diào)整干燥參數(shù)來(lái)控制干燥機(jī)的工作過(guò)程。烘干過(guò)程的自動(dòng)控制是實(shí)現(xiàn)烘干機(jī)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全運(yùn)行的有效手段。實(shí)現(xiàn)烘干過(guò)程的自動(dòng)化控制和糧食烘干機(jī)的自動(dòng)化控制，

13、對(duì)保證糧食水分均勻、烘干后糧食質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要意義。充分發(fā)揮干燥機(jī)的生產(chǎn)能力。1.3 學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)21世紀(jì)的今天，糧食烘干和儲(chǔ)藏十分重要，其儲(chǔ)藏是事關(guān)國(guó)計(jì)民生的大事，其中糧食烘干是極其重要的一環(huán)。為促進(jìn)糧食加工倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)的良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展，出發(fā)點(diǎn)是建立“優(yōu)質(zhì)、高效、可持續(xù)”的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，以應(yīng)用最廣泛的人工智能技術(shù)PLC自動(dòng)控制技術(shù)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種確定性和不確定性因素為核心，綜合考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種確定性和不確定性因素，在綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、決策推理理論、現(xiàn)代生產(chǎn)管理等科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和研究。旨在促進(jìn)糧食加工和儲(chǔ)存。在企業(yè)未來(lái)的發(fā)展中，可以進(jìn)一

14、步提高經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步優(yōu)化各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。糧食干燥過(guò)程自動(dòng)控制的研究始于1960年代。當(dāng)時(shí)采用的是前饋控制、反饋控制、反饋-前饋控制和自適應(yīng)控制等傳統(tǒng)控制方法。傳統(tǒng)的控制理論使用差分方程或傳遞函數(shù)將干燥過(guò)程系統(tǒng)的知識(shí)和現(xiàn)有信息表達(dá)為解析公式。但本項(xiàng)目中糧食烘干機(jī)控制系統(tǒng)的使用和設(shè)計(jì)存在諸多困難，原因在于：1 、糧食干燥過(guò)程復(fù)雜、時(shí)變、非線性；2.一些干燥過(guò)程變量（如谷物質(zhì)量和顏色）不能直接測(cè)量，一些變量（如谷物水分）的測(cè)量可能不連續(xù)、不準(zhǔn)確、不完整或不可靠；3 、干燥機(jī)的工藝模型是對(duì)實(shí)際工藝的近似，需要大量的計(jì)算時(shí)間；4.用合適的模型來(lái)表示干燥過(guò)程這樣一個(gè)非線性、滯后、時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)幾乎是不

15、可能的；5 、糧食烘干機(jī)控制變量與控制變量存在交互作用；6 、糧食烘干機(jī)運(yùn)行工況復(fù)雜，擾動(dòng)變量周圍寬度難以控制。顯然，要克服上述困難，需要不斷改進(jìn)糧食烘干機(jī)的傳統(tǒng)控制方式，同時(shí)探索新的、更有效的控制方式。在1970 年代，電子工業(yè)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，使得現(xiàn)在所謂的高級(jí)控制的概念得以廣泛傳播。先進(jìn)控制的目標(biāo)是解決傳統(tǒng)控制無(wú)效甚至無(wú)法控制的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制問(wèn)題。近年來(lái)，現(xiàn)代控制和人工智能取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，為先進(jìn)控制系統(tǒng)的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；而控制計(jì)算機(jī)則是分布式控制系統(tǒng)（ DCS ）的普及，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展為先進(jìn)控制的應(yīng)用提供了強(qiáng)大的軟硬件平臺(tái)?？傊?，工業(yè)發(fā)展的需要、控制

16、理論的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，有力地推動(dòng)了先進(jìn)控制的發(fā)展。但是，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能控制理論也開(kāi)始應(yīng)用于烘干機(jī)控制，顯著提高了烘干機(jī)控制系統(tǒng)的性能。傳統(tǒng)的控制方法由于滯后較大且與谷物干燥過(guò)程的非線性聯(lián)系，不適合控制谷物干燥機(jī)。人工智能技術(shù)的進(jìn)步被廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域。將先進(jìn)的控制理論和控制方法應(yīng)用于糧食干燥過(guò)程的自動(dòng)控制?？刂品椒ú粩喔倪M(jìn)，控制效果不斷提高。 1990年代以后，過(guò)程控制開(kāi)始向智能化方向發(fā)展。智能控制理論越來(lái)越多地與干燥技術(shù)相結(jié)合，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)干燥過(guò)程進(jìn)行建模和控制；專家系統(tǒng)用于谷物質(zhì)量預(yù)測(cè)和干燥。過(guò)程控制和管理咨詢。與控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)

17、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)密切相關(guān)的先進(jìn)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：的理論基礎(chǔ)主要是基于模型的控制策略，如模型預(yù)測(cè)控制。這些控制策略充分利用工業(yè)過(guò)程的輸入和輸出信息來(lái)建立系統(tǒng)模型，而不依賴于對(duì)反應(yīng)機(jī)理的深入研究。2. 先進(jìn)控制系統(tǒng)通常用于處理復(fù)雜多變的過(guò)程控制問(wèn)題，如大時(shí)延、多變量耦合、受控變量與控制變量之間的各種約束等。采用的先進(jìn)控制策略是在常規(guī)單環(huán)控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)約束控制，使控制系統(tǒng)適應(yīng)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性和運(yùn)行要求。3 、先進(jìn)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要高性能計(jì)算機(jī)作為支撐平臺(tái)。由于高級(jí)控制器控制算法的復(fù)雜性和計(jì)算機(jī)硬件兩個(gè)因素的影響，復(fù)雜系統(tǒng)的高級(jí)控制算法通常在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)。隨著DCS功能的不斷增強(qiáng)

18、和先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展，一些先進(jìn)的控制策略可以與基本控制回路一起在DCS上實(shí)現(xiàn)。后一種方法可以有效提高先進(jìn)控制的可靠性、可操作性和可維護(hù)性。2 PLC概述及基本原理2.1 PLC西門子系統(tǒng)介紹Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC，是可編程控制器，是指基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。根據(jù)定義，它是一種以數(shù)字方式運(yùn)行的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境中使用而設(shè)計(jì)。它使用一種可編程存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬輸入/輸出控制各類機(jī)械?；蛏a(chǎn)過(guò)程。德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的 HYPERLINK

19、%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1173336.htm 可編程序控制器在中國(guó)也有廣泛的應(yīng)用，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200（CN）、S7-1200、S7-300、S7-400 、 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/3392413.htm 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、HMI人機(jī)界面、 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/4795151.htm 工業(yè)軟件

20、等。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化、具有網(wǎng)絡(luò)通訊能力、功能更強(qiáng)、可靠性更高。 S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200）、小型PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）。2.2 PLC的應(yīng)用近年來(lái)，隨著PLC成本的降低和功能的大大增強(qiáng)，它還可以解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問(wèn)題，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷增加。目前，PLC已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、礦山、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保、娛樂(lè)等行業(yè)。 PLC的應(yīng)用范圍通?？梢苑譃槲宸N，分別描述如下。順序控制這是目前PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，它取代了傳統(tǒng)的繼電器順序控制。 PLC應(yīng)用于注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)

21、、切紙機(jī)、組合機(jī)床、磨床、流水線、包裝線、電鍍等單機(jī)控制、多機(jī)群控、自動(dòng)化生產(chǎn)線控制線路和電梯控制。運(yùn)動(dòng)控制PLC制造商目前提供拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。在大多數(shù)情況下，PLC 向模塊致描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)，模塊將一個(gè)軸或多個(gè)軸移動(dòng)到目標(biāo)位置。隨著每個(gè)軸的移動(dòng)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。過(guò)程控制PLC可以控制大量的物理參數(shù)，例如溫度、壓力、速度和流量。 PID（Proportional Integral Derivative）模塊的提供使PLC具有閉環(huán)控制的功能，即具有PID控制能力的PLC可以用于過(guò)程控制。數(shù)據(jù)處理在加工中，有將PLC和支持順序控制

22、的計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）設(shè)備緊密結(jié)合的趨勢(shì)。日本著名公司FANUC推出的System10、System11、System12系列均采用了CNC控制功能作為PLC的一部分。溝通為了滿足工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要，首先必須開(kāi)發(fā)PLC之間、PLC與上位機(jī)之間的通信功能。 PLC作為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)通信速率要求較高，應(yīng)考慮停電和故障對(duì)策。日本富士電機(jī)公司開(kāi)發(fā)的MICREX-F系列就是一個(gè)例子。 I/O模塊根據(jù)其功能放置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分布式控制，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接形成分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)信息進(jìn)行集中管理。2.3 PLC的特點(diǎn)及工作原理PLC的特點(diǎn)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)1）所有I/O接口電路均采用光電

23、隔離，將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外部電路與PLC電路進(jìn)行電氣隔離。2）每個(gè)輸入端采用RC濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms。3) 各模塊采用屏蔽措施，防止輻射干擾。4) 采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。5) 嚴(yán)格篩選所采用的設(shè)備。6) 良好的自診斷功能。一旦電源或其他軟硬件出現(xiàn)異常，CPU會(huì)立即采取有效措施防止故障擴(kuò)大。7）大型PLC還可以使用雙CPU組成的冗余系統(tǒng)或三個(gè)CPU組成的表決系統(tǒng)，進(jìn)一步提高可靠性豐富的I/O接口模塊PLC用于不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，例如：AC或DC；開(kāi)關(guān)或模擬；電壓或電流；脈搏或電位；強(qiáng)或弱電流等。對(duì)應(yīng)的I/O模塊直接與工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備或設(shè)備相連，如：按鈕；行程開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)；傳感器和

24、發(fā)射器；電磁線圈；控制閥等此外，為了提高操作性能，還具有多種人機(jī)對(duì)話界面模塊；為了形成工業(yè)局域網(wǎng)，它還具有用于通信組網(wǎng)的各種接口模塊等。配套設(shè)施齊全、功能完善、適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列產(chǎn)品，可應(yīng)用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除邏輯處理功能外，大部分PLC都具備完善的數(shù)據(jù)計(jì)算能力，可應(yīng)用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。各種功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。再加上PLC通訊能力的增強(qiáng)和人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，利用PLC組成各種控制系統(tǒng)非常容易。系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，改造容易PLC是工礦企業(yè)的工業(yè)控制設(shè)備。其界面簡(jiǎn)潔，編程語(yǔ)言易于工程技術(shù)人員

25、接受。梯形語(yǔ)言的圖形符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人從事工業(yè)控制打開(kāi)了大門。體積小、重量輕、能耗低以超小型PLC為例，新生產(chǎn)的品種底部體積更小100mm，重量更輕，150g功耗僅為幾瓦。由于體積小，可方便地安裝在機(jī)械部分，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想裝置。PLC的工作原理PLC投入運(yùn)行時(shí)，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。完成以上三個(gè)階段稱為一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，PLC的CPU以一定的掃描速度反復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。(1) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC通過(guò)掃描順序讀取所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在I/O圖像區(qū)

26、的相應(yīng)單元中。輸入采樣結(jié)束后，進(jìn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O圖像區(qū)域中相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)發(fā)生變化。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，以保證輸入在任何情況下都能被讀取。(2) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是從上到下依次掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每個(gè)梯形圖時(shí)，總是先掃描梯形圖左側(cè)的觸點(diǎn)組成的控制電路，對(duì)觸點(diǎn)組成的控制電路按先左后右的順序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，先上后下。 ，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中邏輯線圈對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或刷新I/O圖像區(qū)輸出線圈對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者判斷是否執(zhí)行

27、指定的特殊功能指令。即在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有I/O映像區(qū)的輸入點(diǎn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)改變，而I/O映像區(qū)的其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)改變。否則系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)不會(huì)改變。數(shù)據(jù)可能會(huì)發(fā)生變化，上面列出的梯形圖的程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)影響所有使用這些線圈的梯形圖或下排數(shù)據(jù)；相反，下面列出的梯形圖將被刷新。邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能在下一個(gè)掃描周期之前對(duì)其上方排列的程序生效。在程序執(zhí)行過(guò)程中，如果使用立即I/O指令，可以直接訪問(wèn)I/O點(diǎn)。即使使用 I/O 指令，輸入過(guò)程映像寄存器的值也不會(huì)更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過(guò)程映像寄存器會(huì)立即更新，這有點(diǎn)不同于直接輸入。(3) 輸出刷新階段 當(dāng)

28、掃描用戶程序結(jié)束時(shí)，PLC 進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU根據(jù)I/O圖像區(qū)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，然后通過(guò)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。此時(shí)是PLC的真正輸出。3 糧食烘干機(jī)3.1概述在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，糧食烘干是重要步驟和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)糧食生產(chǎn)機(jī)械化的重要環(huán)節(jié)。糧食干燥機(jī)械化技術(shù)以機(jī)械為主要手段，采取相應(yīng)的工藝和技術(shù)措施，人為控制溫度、濕度等因素，在不損害糧食質(zhì)量的前提下，降低糧食水分含量，使其達(dá)到國(guó)家安全貯藏標(biāo)準(zhǔn)。 .干燥技術(shù)。我國(guó)是世界上最大的糧食生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，糧食年總產(chǎn)量約5億噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)糧食在收獲后的脫粒、烘干、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工和消費(fèi)等過(guò)程中的損失高達(dá)18%，遠(yuǎn)超過(guò)聯(lián)

29、合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織制定的5%標(biāo)準(zhǔn)。在這些損失中，高達(dá)5%的谷物因天氣原因霉變發(fā)芽，谷物未曬干或達(dá)不到安全水分。如果按年產(chǎn)5億噸糧食計(jì)算，相當(dāng)于2500萬(wàn)噸糧食。 ，如果每人每天食用500克谷物，6.8萬(wàn)人可以吃一年。這個(gè)數(shù)字是驚人的，將收到的糧食損失降至最低點(diǎn)。從這個(gè)意義上說(shuō)，糧食烘干機(jī)械化比田間作業(yè)機(jī)械化更重要。是糧食豐產(chǎn)豐收的重要保證。3.2國(guó)外先進(jìn)的糧食干燥技術(shù)日曬干燥和機(jī)械干燥是糧食干燥常用的干燥方法。曬干是我國(guó)流傳千年的古老方法，而機(jī)械化烘干則是通過(guò)專業(yè)的烘干機(jī)對(duì)糧食進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)烘干。在路上曬糧，不僅危害交通，而且污染糧食；用糧倉(cāng)曬糧浪費(fèi)了寶貴的土地資源。人工大米烘干耗費(fèi)大量人力，成

30、本高，大米質(zhì)量無(wú)法控制。雨季不能曬干糧食，不能掌握收成，是很不科學(xué)的。在我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)，特別是南方地區(qū)，稻麥?zhǔn)崭钇诮?jīng)常出現(xiàn)陰雨連綿的天氣。農(nóng)民最擔(dān)心的是糧食收割時(shí)的陰雨霉變天氣，因?yàn)樵谶@種天氣下收獲的糧食水分含量非常高，這使得潮濕的糧食無(wú)法干燥或達(dá)到安全的水分含量，從而導(dǎo)致霉變和發(fā)霉。發(fā)芽。潮濕的山谷沒(méi)有及時(shí)干燥。除了經(jīng)濟(jì)損失，谷物還會(huì)產(chǎn)生黃曲霉。黃曲霉劇毒，可引起肝癌，嚴(yán)重危害人體健康。因此，只要谷物的水分含量過(guò)高，就有可能出現(xiàn)黃曲霉。如能立即干燥，可防止糧食發(fā)霉、發(fā)芽，并可防止黃曲霉的產(chǎn)生。因此，將糧食烘干至安全含水率是糧食安全儲(chǔ)存的首要條件。由于人工糧食烘干的局限性，無(wú)法及時(shí)解決糧食烘干

31、問(wèn)題，保證糧食的高品質(zhì)，難以面對(duì)國(guó)家對(duì)糧食質(zhì)量的需求和國(guó)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。據(jù)測(cè)算，中國(guó)農(nóng)民在收獲和儲(chǔ)糧后的損失率為8%至10%，糧食每年損失超過(guò)150億公斤，損失高達(dá)300億至600億元。與人工烘干相比，機(jī)械化烘干不僅不怕下雨天，而且整個(gè)烘干過(guò)程的質(zhì)量都得到了科學(xué)、自動(dòng)化的監(jiān)控。隨著干燥機(jī)械化的全面推進(jìn)，結(jié)合低溫均勻干燥技術(shù)，生產(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)大米可以高價(jià)出口到世界各地，創(chuàng)匯。不僅不用擔(dān)心進(jìn)口大米的競(jìng)爭(zhēng)，還可以享受出口優(yōu)質(zhì)大米帶來(lái)的好處。如今，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已全面采用烘干機(jī)械化，糧食質(zhì)量非常高，因此糧食烘干機(jī)械化是必經(jīng)之路。3.3干燥技術(shù)類型1、對(duì)流干燥法對(duì)流干燥是谷物干燥最常用的方法。它是熱空氣

32、或氣流與冷空氣的混合物，以對(duì)流方式與物料接觸，從而進(jìn)行熱量交換。蒸發(fā)的水分被干燥介質(zhì)（空氣等）帶走。這種方法的主要特點(diǎn)是干燥介質(zhì)的溫度和濕度易于控制，可以防止物料過(guò)熱（過(guò)度干燥）而降低其質(zhì)量。在國(guó)外公司中，三九公司和日本黃金公司生產(chǎn)的干燥設(shè)備大多采用對(duì)流干燥方式。2、吸收干燥法吸收干燥法是在室溫下使用接觸干燥過(guò)程的干燥方法。一般采用兩種方式，一種是將濕糧與麩皮（含水率2%-3%）混合儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)濕糧的烘干；另一種方法是用濕糧和干糧（干糧含量為12%-14%）混合儲(chǔ)存，然后對(duì)糧食進(jìn)行曝氣，實(shí)現(xiàn)糧食的干燥。吸收干燥法的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。這種方法不需要臨時(shí)儲(chǔ)糧設(shè)備和大型風(fēng)扇，也不需要加熱谷物。此外，每

33、次接觸干燥將水分從濕谷物轉(zhuǎn)移到麩皮的過(guò)程大約需要 6 小時(shí)。左右完成，節(jié)省干燥時(shí)間。3、倉(cāng)庫(kù)烘干法這種干燥方法是一種經(jīng)濟(jì)高效地加工各種高水分谷物的科學(xué)手段。它不僅可以改善勞動(dòng)條件，克服外部環(huán)境的制約，而且具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、與現(xiàn)有倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、干糧品質(zhì)好、加工成本低等優(yōu)點(diǎn)。4、組合干燥法組合作業(yè)干燥法是將傳統(tǒng)干燥方法與干燥方法相結(jié)合的方法。這種方法是通過(guò)控制糧食的干燥速度和通風(fēng)氣流的速度來(lái)進(jìn)行干燥的。美國(guó)Fortes公司采用干燥-通風(fēng)干燥法對(duì)谷物進(jìn)行干燥。德國(guó)廣泛采用并流-逆流聯(lián)合干燥法干燥谷物。5、微波干燥法如果物料的初始含水量較高，物料段的壓力上升很快，在壓力梯度的作用下，水分可

34、能會(huì)從物料中去除。在微波干燥過(guò)程中，溫度梯度、傳熱和蒸氣壓遷移方向都是一致的，大大改善了干燥過(guò)程中的水分遷移條件，當(dāng)然比常規(guī)干燥要好。同時(shí)，由于壓力遷移力的存在，微波干燥具有從外干燥的特點(diǎn)。也就是說(shuō)，對(duì)于整個(gè)物料來(lái)說(shuō)，物料層先干燥，克服了物料外層先干燥形成硬殼的特點(diǎn)，防止水分繼續(xù)向外移動(dòng)。6、紅外線干燥法它利用材料吸收具有一定穿透性的遠(yuǎn)紅外線，使零件自身發(fā)熱，濕度升高造成失水。具有保質(zhì)、干燥快、節(jié)能等特點(diǎn)。但是，由于遠(yuǎn)紅外線烘干作業(yè)是依靠遠(yuǎn)紅外線輻射板在較高溫度下輻射出大量遠(yuǎn)紅外線，所以在整個(gè)過(guò)程中必然存在溫度與物料失水量的不一致。干燥室，容易導(dǎo)致整個(gè)箱體的溫度分布和物料含水量的差異。研究結(jié)論

35、對(duì)遠(yuǎn)紅外干燥的設(shè)計(jì)和干燥工藝參數(shù)的選擇具有指導(dǎo)意義。結(jié)論：綜合考慮干燥后谷物質(zhì)量等因素，本設(shè)計(jì)選擇對(duì)流干燥方式，并結(jié)合PLC自動(dòng)控制技術(shù)。烘干時(shí)，要特別注意大米的烘干。屬于熱敏作物，干燥過(guò)快。參數(shù)選擇不當(dāng)會(huì)造成爆腰，進(jìn)而影響其最終水稻產(chǎn)量，即產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。3.4糧食烘干機(jī)設(shè)備及組成糧食烘干設(shè)備的種類，其原理和操作方法也不同，用途也不同。在這里，我們首先介紹兩種使用不同方法進(jìn)行谷物干燥的烘干機(jī)。1、箱式通風(fēng)干燥機(jī)箱式通風(fēng)干燥機(jī)屬于靜態(tài)式干燥機(jī)。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(jī)和油箱。干燥室包括熱風(fēng)室、篩板和箱板。箱式通風(fēng)干燥機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)低廉，操作簡(jiǎn)單。它是一種通用

36、烘干機(jī)。適用于干燥糧食種子及各種顆粒狀物品，如花生、辣椒、大蒜、咖啡等。2、循環(huán)干燥機(jī)循環(huán)式干燥機(jī)是日本、東南亞和我國(guó)使用最廣泛的干燥機(jī)。循環(huán)干燥機(jī)主要由大漏斗、熱風(fēng)機(jī)、油箱、電腦水分儀、升降機(jī)、排風(fēng)機(jī)、倉(cāng)層、出糧管等組成。結(jié)論：本設(shè)計(jì)選用循環(huán)干燥機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，在我國(guó)廣泛使用。3.4.1循環(huán)干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提升采用大型提升機(jī)，可最大限度地提高不同區(qū)段的進(jìn)出料時(shí)間，從而提高烘干機(jī)的工作效率。干燥段干燥段為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，8層錯(cuò)流干燥，干燥面積大且均勻，干燥效率高。水分計(jì)單糧水分儀，每粒糧食的實(shí)測(cè)水分值經(jīng)控制面板處理后，數(shù)字顯示在顯示屏上。算術(shù)處理時(shí)，自動(dòng)剔除采樣中未成熟谷物和癟谷的實(shí)測(cè)值，準(zhǔn)

37、確顯示谷物的水分值?？筛鶕?jù)糧食特性設(shè)置品種；烘干過(guò)程中的水分可通過(guò)電子顯示屏在線確認(rèn)；烘干機(jī)自動(dòng)停機(jī)后，始終顯示出糧前的最終水分值；由于外界條件的影響，當(dāng)顯示的水分值與實(shí)際水分存在誤差時(shí)，可通過(guò)水分校正旋鈕進(jìn)行校正。風(fēng)分離分散器風(fēng)選分散機(jī)可在糧食循環(huán)過(guò)程中通過(guò)空氣分離去除糧食中的夾雜物，同時(shí)將糧倉(cāng)內(nèi)的糧食均勻分散。生物質(zhì)燃燒器（也可用作煤燃燒器）以碾米廠廢料稻殼為燃料，通過(guò)換熱器加熱清潔空氣，以清潔熱空氣為干燥介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)零污染干燥。熱源為回收的工業(yè)廢料，可最大限度地降低干燥成本。生物質(zhì)燃料的二氧化碳排放量為零，有利于保護(hù)地球，減輕環(huán)境負(fù)荷。3.4.2谷物烘干機(jī)的工作原理裝糧時(shí)，料斗中的谷物通過(guò)

38、提升機(jī)，將谷物提升到主倉(cāng)頂部，然后通過(guò)上層絞龍將谷物送入干燥箱，直至裝滿。烘干過(guò)程中，卸糧機(jī)構(gòu)不斷地將烘干段底部的谷物排出到下絞龍，下絞龍將谷物送至提升機(jī)提升至上絞龍，再由上絞龍將谷物送至下層絞龍。囤積、吊裝 在自重的作用下，糧食從上到下緩慢地移動(dòng)到四個(gè)烘干段。從糧食進(jìn)入烘干段到糧食第二次進(jìn)入烘干段為一個(gè)循環(huán)。由熱風(fēng)爐間接加熱的空氣在離心引風(fēng)機(jī)的作用下被送入干燥段的熱風(fēng)室。 ，熱空氣流與糧食得到更充分的接觸，使糧食受熱、升溫、下雨，糧食層干燥后的廢氣從排氣室排出。重復(fù)此循環(huán)以實(shí)現(xiàn)循環(huán)干燥，直到谷物的水分含量達(dá)到所需的筒倉(cāng)標(biāo)準(zhǔn)。糧食進(jìn)入慢速階段期間，沒(méi)有通風(fēng)和加熱，但糧食剛剛離開(kāi)干燥段，保持一定

39、的溫度。由于糧食表面與部分糧食之間的溫差和濕度差，糧食部分的水分逐漸向外移動(dòng)。 ，并逐漸趨于平衡，為下一輪變暖和降水創(chuàng)造條件。 HYPERLINK l _Toc32480 糧食烘干機(jī)控制要求1、干燥溫度的控制超過(guò)溫度45和加熱過(guò)快會(huì)導(dǎo)致谷物爆裂。這是因?yàn)樵诟稍镞^(guò)程中，谷物的水分形成了高低水分含量的梯度，使水分從外部移動(dòng)。受熱的谷物在外面形成高低溫度梯度。溫差使水從外面移動(dòng)，兩個(gè)相反的水運(yùn)動(dòng)相互對(duì)立，造成靠近糧食表面的水運(yùn)動(dòng)緩慢區(qū)，阻止水快速向外運(yùn)動(dòng)。糧食表面水分迅速流失和收縮，產(chǎn)生裂紋。溫度過(guò)高40，大米品質(zhì)變差。當(dāng)含水量超過(guò)25%的大米在25%以上40的高溫下烘干時(shí)，谷粒中的氨基酸結(jié)構(gòu)發(fā)生變

40、化，失去新米的香氣，大米的異味強(qiáng)，味道明顯變差。高溫烘干的大米一定口感差。高于 38C 的溫度將導(dǎo)致種子發(fā)芽率降低。在高溫干燥初期，高水分的籽粒已經(jīng)處于種芽誘導(dǎo)狀態(tài)。胚芽獲得營(yíng)養(yǎng)，使乳房破裂并變白，然后發(fā)芽。隨著干燥過(guò)程的進(jìn)行。這種狀態(tài)在干燥和脫水過(guò)程中消失，嫩芽被燒死。因此，用作種子的稻谷不能用高溫和熱風(fēng)干燥。溫度太低，無(wú)法烘干谷物。因此，操作過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制干燥溫度，每10分鐘檢測(cè)一次谷溫。現(xiàn)在比較先進(jìn)的低溫干燥機(jī)都裝有谷溫傳感器，溫度過(guò)高時(shí)可以自動(dòng)控制。2、干燥速度的控制實(shí)踐表明，谷物的干燥速度會(huì)增加爆裂率。一般每小時(shí)降水率不應(yīng)高于1%。高水區(qū)糧食含水率高于22%時(shí)，采用恒溫控制，中低水

41、區(qū)糧食含水率低于22%時(shí)，采用烘干速度控制，以降低造成的速度。通過(guò)快速干燥。爆腰。一般糧食烘干機(jī)的烘干速度分為快、快、一般、慢、慢五個(gè)等級(jí)。3、干燥間隙的設(shè)置在干燥過(guò)程中，谷物的表層首先被干燥，谷物中心的水分不能擴(kuò)散。此時(shí)，熱風(fēng)繼續(xù)流動(dòng)，干燥效率降低。此時(shí)，如果停止加熱（稱為“慢”），谷物本身的熱量仍會(huì)散發(fā)到外面，而在減速期間，谷物的外層水分會(huì)逐漸變平。因此，間隙干燥（緩慢重復(fù)循環(huán)加熱，直到水停止）是稻谷干燥的最佳解決方案。實(shí)踐證明，加熱15分鐘左右后，停止加熱45分鐘再加熱的過(guò)程是最好的。4、谷物水分的控制過(guò)度干燥是指谷物被干燥到谷物的水分含量低于規(guī)定的安全儲(chǔ)存水分含量。過(guò)度干燥不僅會(huì)破壞大

42、米的口感，降低碾米時(shí)的大米產(chǎn)量，還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。一般可干燥至含水率15%。更先進(jìn)的低溫干燥機(jī)具有自動(dòng)濕度計(jì)。當(dāng)測(cè)量值接近設(shè)定值時(shí)，燃燒爐會(huì)自動(dòng)關(guān)閉并停止。只有掌握正確的操作方法，烤出來(lái)的谷物才會(huì)冷、品質(zhì)好、發(fā)芽率高、干燥快、省油、省電、成本低。4 硬件設(shè)計(jì)4.1 PLC和CPU型號(hào)的選擇與其他微機(jī)相比，PLC更適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行，數(shù)據(jù)處理功能大大增強(qiáng)，功能指令強(qiáng)大，編程也極為方便。簡(jiǎn)單的編程指令具有模塊化功能，可解決本地編程、監(jiān)控、通訊等。PLC的梯形圖語(yǔ)言清晰、直觀、易讀易掌握。 PLC具有豐富的功能指令，可以實(shí)現(xiàn)加減乘除以及數(shù)據(jù)傳輸、比較、移位等功能。還具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令，可

43、輕松實(shí)現(xiàn)定時(shí)顯示。高可靠性，豐富的I/O接口模塊，模塊化結(jié)構(gòu)，易編程，易學(xué)，易安裝，易維護(hù)。因?yàn)槲鏖T子的PLC應(yīng)用廣泛，價(jià)格便宜。本設(shè)計(jì)選用西門子S7-200系列。在滿足控制要求的前提下，應(yīng)選擇性價(jià)比最優(yōu)的CPU。一般可以從以下幾個(gè)方面考慮：1. I/O點(diǎn)估計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一個(gè)重要指標(biāo)。合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)可以使系統(tǒng)滿足控制要求，最大限度地減少系統(tǒng)的總投資。 PLC的輸入輸出點(diǎn)的總數(shù)和類型應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象的模擬量、開(kāi)關(guān)量和輸入/輸出設(shè)備狀態(tài)（包括模擬量、開(kāi)關(guān)量和輸出類型）來(lái)確定。一般一個(gè)輸入輸出元件應(yīng)占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)。 .考慮到未來(lái)的擴(kuò)容，總點(diǎn)數(shù)一般應(yīng)估計(jì)加15%20%的儲(chǔ)備金。本設(shè)計(jì)占用

44、的I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算：輸入信號(hào)：?jiǎn)?dòng)按鈕，需要8個(gè)輸入點(diǎn)；停止按鈕，需要1個(gè)輸入點(diǎn)；以上一共需要9個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮到以后系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)展，預(yù)留20%的備用點(diǎn)，即920%=1.8，取2個(gè)點(diǎn)，所以共用11個(gè)輸入點(diǎn)。輸出信號(hào)：控制提升機(jī)、風(fēng)機(jī)上絞龍、下絞龍、出糧輪、燃燒器、出糧管?？偣残枰?6 個(gè)輸出點(diǎn)?？紤]到以后系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)展，預(yù)留20%的備用點(diǎn)，即620%=1.2，取2個(gè)點(diǎn)，共享8個(gè)輸出點(diǎn)。2. 用戶存儲(chǔ)容量估算用戶應(yīng)用程序占用的內(nèi)存量與I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、計(jì)算處理能力、范圍結(jié)構(gòu)等諸多因素有關(guān)，因此在編程前只能粗略估計(jì)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及相關(guān)函數(shù)占用的內(nèi)存大致如下：開(kāi)關(guān)量輸入元件：102

45、0B/點(diǎn)；開(kāi)關(guān)量輸出元件：510B/點(diǎn)；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2B/pc；模擬量：100150B/點(diǎn)；通訊接口：一個(gè)接口一般需要300B以上；根據(jù)上面計(jì)算的總字?jǐn)?shù)和25%左右的備用量，可以估算出程序所需的存量，選擇合適的PLC存儲(chǔ)。本設(shè)計(jì)所需的 CPU 內(nèi)存計(jì)算：開(kāi)關(guān)量輸入元件9點(diǎn)1020B/點(diǎn)90180B；開(kāi)關(guān)量輸出元件：6點(diǎn)510B/點(diǎn)3060B；模擬量：1點(diǎn)100150B/點(diǎn)100150B；系統(tǒng)中有一個(gè)濕度傳感器輸入的模擬信號(hào)，所以選擇CPU224XP來(lái)滿足控制要求。該系統(tǒng)還有兩個(gè) LED 顯示屏，每個(gè)顯示屏需要 8 個(gè)數(shù)字輸入控件，可以擴(kuò)展為兩個(gè) EM222。 EM222 是一個(gè) 8 點(diǎn)數(shù)字

46、輸出模塊。這里我們選擇系統(tǒng)為1個(gè)CPU224（14進(jìn)10出繼電器輸出），外加1個(gè)擴(kuò)展模塊EM222（4AI/IAO）。整個(gè)PLC系統(tǒng)的配置如圖2.2所示。主機(jī)單元CPU224AC/DC繼電器模擬量單元EM 2224AI/IAO圖5.1 CPU配置圖所有輸入點(diǎn)與 24V 電源共用一個(gè)公共點(diǎn)（0V 點(diǎn)），無(wú)需外部提供 24V 電源。繼電器輸出提供四個(gè)公共點(diǎn)，每個(gè)公共點(diǎn)相互獨(dú)立，并提供四個(gè)獨(dú)立的輸出通道，對(duì)應(yīng)有隔離要求的輸出控制。CPU速度和存儲(chǔ)容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定了PLC的工作速度、I / O數(shù)量和軟件容量等，因此限制了控制規(guī)模。根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格和數(shù)量。 I/O 模塊的數(shù)

47、量可多可少，但最大數(shù)量受限于 CPU 可以管理的基本配置能力，即背板或機(jī)架插槽的最大數(shù)量。3.I /O分配PLC按照分開(kāi)編號(hào)的原則分配輸入/輸出定義編號(hào)。輸入信號(hào)點(diǎn)用I表示，輸出信號(hào)用Q表示。輸入從I0開(kāi)始依次賦值，見(jiàn)表4.1，輸出從Q0開(kāi)始依次賦值，見(jiàn)表4.2。表4. 1 輸入信號(hào)分配表編號(hào)輸入定義號(hào)輸入信號(hào)1I0.0進(jìn)紙按鈕2I0.1通風(fēng)循環(huán)按鈕3I0.2熱風(fēng)循環(huán)按鈕4I0.3緊急按鈕5I0.4提升機(jī)，上螺旋鉆啟動(dòng)按鈕6I0.5風(fēng)扇是否啟動(dòng)7I0.6下螺旋鉆是否啟動(dòng)8I0.7谷輪是否啟動(dòng)9I1.0谷物水分檢測(cè)10I1.111I1.2表4. 2 輸出信號(hào)分配表編號(hào)輸出定義號(hào)輸出信號(hào)1Q0.0

48、提升機(jī)，上部螺旋鉆啟動(dòng)2Q0.1風(fēng)扇啟動(dòng)3Q0.2下螺旋鉆開(kāi)始4Q0.3糧輪啟動(dòng)5Q0.4燃燒器（點(diǎn)火）啟動(dòng)6Q0.5糧食水分達(dá)標(biāo)報(bào)警7Q0.68Q0.74.2 系統(tǒng)選型與配置系統(tǒng)選用SM-16R PLC，10點(diǎn)DC24V輸出，6點(diǎn)繼電器輸出，AC85V-264V供電，如表4.3所示。一個(gè)乙FG+24V0VI1.1I1.0I0.7I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.0SM-16R交流1Ac2FGQ0.5Q0.4Q0.3C3Q0.2C2Q0.1C1Q0.0C0表4.3 SM-16R端子臺(tái)分配表所有輸入點(diǎn)與 24V 電源共用一個(gè)公共點(diǎn)（0V 點(diǎn)），無(wú)需外接 24V 電源。繼電器提

49、供四個(gè)公共點(diǎn)，公共點(diǎn)相互獨(dú)立，提供四個(gè)獨(dú)立的輸出通道，對(duì)應(yīng)有隔離要求的輸出控制。每個(gè)干燥器有 1 個(gè)水分檢測(cè)器和 1 個(gè)數(shù)字顯示器。總輸入點(diǎn)數(shù)為 9 個(gè)數(shù)字點(diǎn)、1 個(gè)模擬點(diǎn)和 6 個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)。其電路及接口如下：主控電路圖4.2 谷物烘干機(jī)主電路圖2.系統(tǒng)控制電路圖4.3 系統(tǒng)控制電路圖3.PLC外圍設(shè)備連接圖4.4 外圍設(shè)備接口4、PLC控制系統(tǒng)I/O端子接線圖圖4.5 PLC控制系統(tǒng)I/O端子接線圖4.3 主要參數(shù)計(jì)算1) 斷路器QS是供電系統(tǒng)的電源開(kāi)關(guān)。主電路控制對(duì)象為感性負(fù)載交流電動(dòng)機(jī)。斷路器的過(guò)電流脫扣值設(shè)置為電機(jī)啟動(dòng)電流的 1.7 倍。烘干機(jī)有7臺(tái)2.2kW負(fù)載電機(jī)，該過(guò)程需要7臺(tái)

50、電機(jī)獨(dú)立啟動(dòng)和運(yùn)行，所以自動(dòng)切換QS跳閘電流I Q S可根據(jù)2.2kW電機(jī)選擇：I QS = ，選擇1.7INI QS的斷路器。2) 熔斷器 FU 熔體額定電流I FU 。以曝氣風(fēng)機(jī)為例，如果I FU ，則選擇2INI FU的熔體。剩余熔體額定電流的選擇。3）熱繼電器的選型請(qǐng)參考相關(guān)技術(shù)手冊(cè)，負(fù)載額定電流為1.2倍。4）能耗制動(dòng)參數(shù)計(jì)算制動(dòng)電流I D =1.5 I N直流電壓 U D =R I D整流變壓器二次側(cè)交流電流I 2 = I D /0.9電壓U 2 =U D /0.9整流變壓器容量 S= I 2 U 24.4 電源模塊_PLC電源用于為各個(gè)PLC模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的

51、還為輸入電路提供24V工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC）、直流電源（常用于24VAC）。4.5背板或機(jī)架大多數(shù)模塊化PLC使用背板或機(jī)架，其作用是：電氣上實(shí)現(xiàn)模塊之間的連接，使CPU可以訪問(wèn)背板上的所有模塊，機(jī)械上實(shí)現(xiàn)模塊之間的連接，使每個(gè)模塊構(gòu)成一個(gè)整體。4.6 PLC系統(tǒng)的其他設(shè)備1、編程設(shè)備：編程器是PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)控運(yùn)行、檢查和維護(hù)不可缺少的設(shè)備。用于編程，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一些設(shè)置，監(jiān)控PLC和PLC控制的系統(tǒng)的工作狀態(tài)，但不直接參與?，F(xiàn)場(chǎng)控制操作。小型編程器PLC一般都有手持編程器，目前一般使用電腦（運(yùn)行編程軟件）作為編程器。2、人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面就

52、是指示燈和按鍵。目前，液晶屏（或觸摸屏）一體化操作終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）作為人機(jī)界面。很常見(jiàn)。3、輸入輸出設(shè)備：用于永久存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器、輸入模擬量的電位器、打印機(jī)等。4.7 PLC通訊組網(wǎng)_依托先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以快速有效地采集、傳輸生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越明顯，甚至有人提出“網(wǎng)絡(luò)就是控制器”的觀點(diǎn)。PLC具有通訊和聯(lián)網(wǎng)功能，使PLC與PLC、PLC與上位機(jī)等智能設(shè)備之間進(jìn)行信息交換，形成統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。大多數(shù) PLC 具有RS-232接口，有些具有支持各自通信協(xié)議的內(nèi)置接口

53、。PLC尚未實(shí)現(xiàn)互操作性。 IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，被所有PLC制造商采用。對(duì)于自動(dòng)化項(xiàng)目（尤其是稱重控制系統(tǒng)），網(wǎng)絡(luò)的選擇非常重要。第一，網(wǎng)絡(luò)要開(kāi)放，方便不同設(shè)備的集成和未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其次，要根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這需要在對(duì)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、機(jī)制有更深入了解的前提下；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、站點(diǎn)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題，確定不同層次使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。5 自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 糧食干燥工藝谷物水分達(dá)標(biāo)提升機(jī)打包排糧管高水分谷物谷物水分不達(dá)標(biāo)進(jìn)料斗干燥倉(cāng)調(diào)質(zhì)倉(cāng)上絞龍排糧輪下絞龍圖5.1 谷物烘干工藝流程糧食烘干工藝要求：(1)糧食通過(guò)進(jìn)料斗進(jìn)入提升機(jī)，這

54、里判斷水分是否超標(biāo)。（2）超標(biāo)通過(guò)上絞龍、調(diào)質(zhì)烘干倉(cāng)烘干，再通過(guò)糧倉(cāng)卸料倉(cāng)、下絞龍返回提升機(jī)。（3）對(duì)曬干的糧食，確定水分含量是否超標(biāo)。若含水率達(dá)標(biāo)，出料管出料包裝，工序結(jié)束；（4）烘干時(shí)，一般用較低的熱風(fēng)溫度（50 -60）烘干糧食（如果是烘干糧食種子，溫度不超過(guò)100 40），加熱和緩速在同一機(jī)上進(jìn)行，使用較短的加熱時(shí)間（約 8 C）。分鐘）和更長(zhǎng)的延遲時(shí)間（約 1 小時(shí)）來(lái)處理倉(cāng)糧。5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.2.1流程圖根據(jù)糧食烘干機(jī)的工藝要求，該系統(tǒng)主要包括糧食水分檢測(cè)和燃燒器控制。應(yīng)定期進(jìn)行水分檢測(cè)，并將檢測(cè)到的糧食水分與給定值進(jìn)行比較。如果檢測(cè)到的糧食水分不大于糧食水分給定值，則控制

55、燃燒器關(guān)閉，否則控制燃燒器點(diǎn)火燃燒。糧食烘干機(jī)熱風(fēng)循環(huán)自動(dòng)控制部分框圖如圖4.2所示。啟動(dòng)上絞龍，提升機(jī)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)下絞龍啟動(dòng)谷物水分給定值不小于給定值燃燒機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)燃燒機(jī)熄火啟動(dòng)結(jié)束圖5.2 熱風(fēng)循環(huán)自動(dòng)控制部分程序框圖5.2.2系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)PLC梯形圖是根據(jù)繼電器控制電路圖設(shè)計(jì)的，對(duì)應(yīng)電氣原理圖。每個(gè)控制功能由一個(gè)或多個(gè)語(yǔ)句組成的用戶程序執(zhí)行。每條語(yǔ)句都是一條指令，規(guī)定了CPU 的運(yùn)行方式，其功能與微型計(jì)算機(jī)的功能相同。此外，PLC語(yǔ)句也由操作碼和操作數(shù)組成。 PLC按照從左到右、從上到下的掃描順序執(zhí)行用戶程序。掃描過(guò)程按照梯形圖步驟的順序執(zhí)行，上一步的結(jié)果就是下一步的條件。一個(gè)工程問(wèn)題

56、可以分解為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小問(wèn)題，最終形成一個(gè)完整的系統(tǒng)，如圖5.3和5.4所示。圖5.3 梯形圖圖5.4 梯形圖續(xù)圖5.2.3系統(tǒng) STL 語(yǔ)句圖5.5 STL語(yǔ)句5.2.4梯形圖和程序安排I0.0M1.1M0.0T33Q0.0M0.1M0.2T34M0.0T33I0.4M0.1M0.2M1.2T34I0.6M0.3M0.4M1.3Q0.1M0.3M0.4T35Q0.2M0.5M0.6T35I0.7M0.5M0.6M1.4T36Q0.3Q0.4T36T36T36Q0.5I1.0I1.0圖 5.6 梯形圖0000 LD I0.0 0021 = M0.40001 O M0.0 0022噸T35,5

57、00002 AN M1.1 0023 LD T350003 = M0.0 0024 = Q0.20004噸T33,50 0025 LD I0.70005 LD T33 0026 = M0.50006 = Q0.0 0027 LD M0.50007 LD I0.4 0028 O M0.60008 = M0.1 0029 AN M1.40009 LD M0.1 0030 = M0.60010 O M0.2 0031噸T36,500011 AN M1.2 0032 LD T360012 = M0.2 0033 = Q0.30013噸T34,50 0034 LD T360014 LD T34 0035A I1.00015 = Q0.1 0036 = Q0.40016 LD I0.6 0037 LD T360017 = M0.3 0038 AN I1.00018 LD M0.3 0039 = Q0.50019 O