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干燥是糧食生產(chǎn)過(guò)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(guó)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(wèn)題，但因其控制原理的因素，仍沒(méi)有解決鼓風(fēng)機(jī)頻繁啟停問(wèn)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(mǎn)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(duì)風(fēng)溫進(jìn)行自動(dòng)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(jiǎn)單、使用方便、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，可使自動(dòng)化控制系統(tǒng)更可靠、更經(jīng)濟(jì)。
針對(duì)上述問(wèn)題，作者設(shè)計(jì)了一種基于PLC的燃油爐自動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)要介紹如下，以期對(duì)同類(lèi)技術(shù)開(kāi)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(dòng)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(jì)量泵、火焰監(jiān)測(cè)器、霧化器等幾部分構(gòu)成，組成圖如圖1所示。其中電磁計(jì)量泵（簡(jiǎn)稱(chēng)電磁泵）是利用PWM控制的流量可調(diào)泵；霧化器是用來(lái)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(lái)監(jiān)測(cè)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(cè)器是用光敏電阻制成的，有光照射后電阻非常小，無(wú)光照射阻值非常大，利用光敏電阻該特性檢測(cè)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(kāi)啟電磁閥、電磁計(jì)量泵、霧化器，開(kāi)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(shí)間后關(guān)閉點(diǎn)火棒；通過(guò)改變電磁計(jì)量泵的供電頻率用來(lái)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(dòng)控制系統(tǒng)
燃油爐自動(dòng)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(dòng)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(lái)控制電磁計(jì)量泵，4路繼電器輸出分別外接電磁繼電器1、2、3、4，用來(lái)控制電磁閥、風(fēng)機(jī)、霧化器、點(diǎn)火棒。AD模塊用來(lái)采集電壓調(diào)整電路的模擬電壓信號(hào)，PLC模塊可根據(jù)該信號(hào)的變化來(lái)控制燃油供給的大小。人機(jī)交換界面HMI用來(lái)控制指令輸入和報(bào)警信號(hào)的輸出。
該硬件系統(tǒng)工作原理為：將編寫(xiě)的程序植入主要控制模塊即PLC模塊中，用其來(lái)獲取傳感器信號(hào)、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(jì)
軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要分為主程序、燃油爐啟動(dòng)程序、燃油爐控制程序以及燃油爐關(guān)閉程序4個(gè)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(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，檢測(cè)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(dòng)按鈕按下，則執(zhí)行燃油爐啟動(dòng)程序，待該程序完成后，則自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到燃燒爐控制程序；如果關(guān)閉按鈕按下，首先對(duì)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(dòng)程序
燃油爐啟動(dòng)程序主要用來(lái)啟動(dòng)燃油爐，啟動(dòng)程序流程圖如圖4所示。首先，進(jìn)行初始化，將計(jì)數(shù)器凡清零。然后啟動(dòng)風(fēng)機(jī)、啟動(dòng)霧化器、啟動(dòng)點(diǎn)火棒，開(kāi)始定時(shí)15s。當(dāng)15s定時(shí)結(jié)束時(shí)，啟動(dòng)電磁閥、電磁泵，并定時(shí)5s。5s定時(shí)結(jié)束后，檢測(cè)火焰。如果檢測(cè)到火焰，則關(guān)閉點(diǎn)火棒，報(bào)告點(diǎn)火成功，啟動(dòng)程序結(jié)束。如果檢測(cè)不到火焰，計(jì)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(shí)，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(shí)關(guān)閉霧化器、點(diǎn)火棒、風(fēng)機(jī)，并報(bào)告點(diǎn)火異常（人機(jī)交換界面提示“請(qǐng)檢修”），啟動(dòng)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(lái)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(guò)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(bào)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(bào)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(jì)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(gè)循環(huán)。
3.4燃油爐關(guān)閉程序
燃油爐關(guān)閉程序主來(lái)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(jì)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(yǔ)
上述設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了燃油爐供油量的自動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐的運(yùn)行過(guò)程自動(dòng)監(jiān)控，促進(jìn)我國(guó)糧食、農(nóng)副產(chǎn)品等干燥設(shè)備的自動(dòng)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(wú)級(jí)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(duì)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(jiǎn)單、穩(wěn)定性好且容易維護(hù)；軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)性好、功能強(qiáng)大、易于使用。
4)通過(guò)燃燒控制方式的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控溫，使燃?xì)獬浞秩紵?，避免能源浪費(fèi)，減少環(huán)境污染，提高了生產(chǎn)效率，在國(guó)內(nèi)眾多的中、小型烘干機(jī)上有廣泛的推廣和應(yīng)用價(jià)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(jì)與實(shí)現(xiàn)
來(lái)源：環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-08-16 16:23:47
