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干燥是糧食生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)糧食生產(chǎn)全程機(jī)械化的重要組成部分。利用烘干機(jī)實(shí)現(xiàn)糧食干燥是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志，也是減少糧食貯藏?fù)p失，確保糧食安全的重要手段。熱風(fēng)爐是糧食烘干機(jī)的主要輔助設(shè)備，其熱風(fēng)溫度控制是關(guān)鍵，目前國內(nèi)熱風(fēng)爐大多數(shù)采用人工或繼電器上下限區(qū)間控制。其中，人工控制具有耗費(fèi)人力、烘干不均勻以及縮短熱風(fēng)爐使用壽命等致命缺點(diǎn)；繼電器區(qū)間控制雖解決了人力問題，但因其控制原理的因素，仍沒有解決鼓風(fēng)機(jī)頻繁啟停問題，導(dǎo)致熱風(fēng)溫度不穩(wěn)定，影響了烘干后糧食的質(zhì)量，難以滿足糧食存貯企業(yè)的現(xiàn)實(shí)需求。因此，采用一種切實(shí)可行的燃油爐控制系統(tǒng)對風(fēng)溫進(jìn)行自動控制，以提高烘干后糧食質(zhì)量就顯得尤為重要。
PLC是控制領(lǐng)域中最常用和重要的裝置之一，具有可靠性高、編程簡單、使用方便、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，可使自動化控制系統(tǒng)更可靠、更經(jīng)濟(jì)。
針對上述問題，作者設(shè)計了一種基于PLC的燃油爐自動控制系統(tǒng)，不僅可以有效的控制熱風(fēng)溫度，降低操作人員勞動強(qiáng)度，而且可以大大提高糧食烘干機(jī)的烘干質(zhì)量和效率。茲簡要介紹如下，以期對同類技術(shù)開發(fā)提供借鑒。
1、燃油爐結(jié)構(gòu)及工作原理
燃油爐具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、自動化程度高以及燃燒充分等特點(diǎn)，被廣泛用作糧食干燥設(shè)備介質(zhì)加熱，其主要由燃燒器、風(fēng)機(jī)、油箱、電磁閥、電磁計量泵、火焰監(jiān)測器、霧化器等幾部分構(gòu)成，組成圖如圖1所示。其中電磁計量泵（簡稱電磁泵）是利用PWM控制的流量可調(diào)泵；霧化器是用來將燃油進(jìn)行霧化的裝置；風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口有一葉片式傳感器用來監(jiān)測風(fēng)壓是否正常；點(diǎn)火棒在燃燒器的內(nèi)部，通電后自身發(fā)熱可以將霧化后的燃油點(diǎn)燃；火焰檢測器是用光敏電阻制成的，有光照射后電阻非常小，無光照射阻值非常大，利用光敏電阻該特性檢測是否燃燒。
燃油爐的工作原理為：先給風(fēng)機(jī)、點(diǎn)火棒加電；等到點(diǎn)火棒燒紅后，開啟電磁閥、電磁計量泵、霧化器，開始供油；燃油進(jìn)入燃燒器后，點(diǎn)火棒將其點(diǎn)燃，等燃油持續(xù)燃燒一段時間后關(guān)閉點(diǎn)火棒；通過改變電磁計量泵的供電頻率用來改變供油量的大小，以實(shí)現(xiàn)燃燒火焰的大小控制。
2、自動控制系統(tǒng)
燃油爐自動控制系統(tǒng)主要由硬件和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，其硬件、軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理如下。
2.1硬件系統(tǒng)構(gòu)成及原理
自動控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要由PLC模塊、溫度傳感器、人機(jī)交換界面HMI、繼電器、電源等組成，硬件組成，如圖2所示。
PLC模塊采用晶體管和繼電器混合輸出。其中，l路晶體管接固態(tài)繼電器，用來控制電磁計量泵，4路繼電器輸出分別外接電磁繼電器1、2、3、4，用來控制電磁閥、風(fēng)機(jī)、霧化器、點(diǎn)火棒。AD模塊用來采集電壓調(diào)整電路的模擬電壓信號，PLC模塊可根據(jù)該信號的變化來控制燃油供給的大小。人機(jī)交換界面HMI用來控制指令輸入和報警信號的輸出。
該硬件系統(tǒng)工作原理為：將編寫的程序植入主要控制模塊即PLC模塊中，用其來獲取傳感器信號、控制輸出以及完成與人機(jī)界面的交互。
3、軟件系統(tǒng)設(shè)計
軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，主要分為主程序、燃油爐啟動程序、燃油爐控制程序以及燃油爐關(guān)閉程序4個部分。該軟件系統(tǒng)主要程序模塊的功能如下。
3.1主程序
主程序的功能主要用來控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行，檢測HMI輸入的控制指令，并按照輸入的指令執(zhí)行相應(yīng)的程序，主程序流程圖如圖3所示。首先進(jìn)行初始化；如果啟動按鈕按下，則執(zhí)行燃油爐啟動程序，待該程序完成后，則自動跳轉(zhuǎn)到燃燒爐控制程序；如果關(guān)閉按鈕按下，首先對燃油爐控制程序進(jìn)行復(fù)位，然后執(zhí)行燃油爐關(guān)閉程序。
3.2燃油爐啟動程序
燃油爐啟動程序主要用來啟動燃油爐，啟動程序流程圖如圖4所示。首先，進(jìn)行初始化，將計數(shù)器凡清零。然后啟動風(fēng)機(jī)、啟動霧化器、啟動點(diǎn)火棒，開始定時15s。當(dāng)15s定時結(jié)束時，啟動電磁閥、電磁泵，并定時5s。5s定時結(jié)束后，檢測火焰。如果檢測到火焰，則關(guān)閉點(diǎn)火棒，報告點(diǎn)火成功，啟動程序結(jié)束。如果檢測不到火焰，計數(shù)器n加l，關(guān)閉電磁泵、電磁閥；再判斷n是否等于3，如果n不等于3，則程序轉(zhuǎn)入15s定時，重新點(diǎn)火；如果n等于3，則表明3次點(diǎn)火均未成功，此時關(guān)閉霧化器、點(diǎn)火棒、風(fēng)機(jī)，并報告點(diǎn)火異常（人機(jī)交換界面提示“請檢修”），啟動程序結(jié)束。
3.3燃油爐控制程序
燃油爐控制程序主要用來控制燃油爐的正常工作，負(fù)責(zé)判斷燃油爐燃燒、所供空氣是否正常，以及通過改變供油量的大小控制出風(fēng)溫度，控制程序流程如圖5所示。首先，進(jìn)行初始化，檢查風(fēng)壓是否正常，如果風(fēng)壓不正常，則報警并進(jìn)入燃油爐關(guān)閉程序。如果風(fēng)壓正常，即可接著檢查燃油爐燃燒是否正常。如果燃燒不正常，則報警并進(jìn)入燃油爐關(guān)閉程序。如果燃燒正常，則繼續(xù)讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)，然后利用PID算法重新計算PWM參數(shù)。如果PWM參數(shù)不需要修改，則重新循環(huán)；如果需要修改，則修改PWM參數(shù)，并繼續(xù)下一個循環(huán)。
3.4燃油爐關(guān)閉程序
燃油爐關(guān)閉程序主來實(shí)現(xiàn)燃油爐的正常關(guān)閉，其關(guān)閉程序流程圖如圖6所示。首先進(jìn)行初始化；然后依次關(guān)閉電磁計量泵、電磁閥和霧化器；延遲lOnun后關(guān)閉風(fēng)機(jī)（讓燃燒器冷卻，以防損壞元件），關(guān)閉程序結(jié)束。
4、結(jié)束語
上述設(shè)計實(shí)現(xiàn)了燃油爐供油量的自動控制，建立了一套適用于生產(chǎn)實(shí)際的燃油熱風(fēng)爐自動控制系統(tǒng)，對實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐的運(yùn)行過程自動監(jiān)控，促進(jìn)我國糧食、農(nóng)副產(chǎn)品等干燥設(shè)備的自動化水平具有重要現(xiàn)實(shí)意義。其功能和特點(diǎn)可歸納為以下幾點(diǎn)：
1)可實(shí)現(xiàn)燃燒的無級調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)溫度的自由調(diào)控。
2)具有良好的適配性，對系統(tǒng)稍加改造即可嫁接到其他設(shè)備上。
3)硬件系統(tǒng)配置簡單、穩(wěn)定性好且容易維護(hù)；軟件系統(tǒng)開發(fā)性好、功能強(qiáng)大、易于使用。
4)通過燃燒控制方式的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了自動控溫，使燃?xì)獬浞秩紵苊饽茉蠢速M(fèi)，減少環(huán)境污染，提高了生產(chǎn)效率，在國內(nèi)眾多的中、小型烘干機(jī)上有廣泛的推廣和應(yīng)用價值。
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基于PLC的糧食烘干機(jī)燃油爐控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
來源：環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時間：2015-08-16 16:23:47
