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外文資料翻譯
5H a new grain dryer 20 Research and Development
Red Sun
(Electrical and Mechanical College of Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang 150001 2. Mechanical College of Jiamusi University, Jiamusi, Heilongjiang 152007)
Abstract: This paper introduces the multi-stage drying process downstream development of a new grain dryer, with the production and actual use has proved that it has a large range of precipitation, low energy consumption, pollution-free food can be a variety of cereals, such as drying characteristics.
Keywords: drying machine, downstream dry, dry process
Keywords: drying machine, downstream dry, dry process
CLC number: S226.6 Document code: A
Cold regions of northern China, low temperatures throughout the year, the short frost-free period. Rice post-harvest natural drying time is limited, such as a direct result of the use of combine harvesters, so that the conditions for drying natural rice is even more difficult, more difficult to dry. Higher moisture corn harvest is generally 25% in about 40% of a high-moisture corn drying problem is the production of practical problems, the use of mechanical drying, which can effectively solve this problem. National rice production 164.7 million tons, annual output of 8.5 million tons in our province. Rice production areas, due to weather and air humidityof rice dryer more pressing needs.
Food grain drying after drying should be based on the use and types of varieties of food grains and environmental conditions, only the different water using different drying techniques, commonly used in China for several cross-flow, flow, mixed-flow, counter-current drying process, to a certain conditions, it should be said that there is director of the UN, much development and a large number of promotional point of view, the dry weight of food grain is first of all, energy conservation, improve quality and reduce post-bake the cost of production, in this principle, as far as possible, raise the dryer and the general practicality, combined years of practical experience in a design of a dryer performance.
1. Drying process and the structural characteristics
1.1 Process
5H-20-type grain dryer combination drying process is used mainly at low temperature for the northeastern region, high water-yu take into account the design of grain drying and models, by a number of heated rooms, ease Su rooms, cooling rooms and exclusive food agency composed of dry and wet food to the body with hoistupper section to fill the entire dryer after the drying, emissions from gas exports from, each level of the grain after drying off were the Soviet Union Room ease. After a few heated counter-current cooling relief from the Soviet Union was, and then silo.
1.2 Drying Mechanism
5H a grain dryer 20 using multi-stage drying process downstream, the so-called downstream drying process is a thermal medium flow direction and the same direction as the movement of grain, grain by both the role of self-respect, in the dryer with a top-down the flow of heat from the hot medium into the intake manifold. In the intake pipe, the heat medium in the effects of hydrostatic pressure, through the valley floor into the exhaust pipe emissions. This drying process can reduce the unit heat rate, even if higher air temperature, it would not pay too high temperature, and damage to food.
Downstream use of multi-stage drying process is through multi-stage drying process, downstream, downstream generally dry paragraph 3-5, grain after grain storage and a warm-up, two down after drying for high moisture corn grain, the precipitation rate up to 6% -8%. This part of the water is basically non-binding surface of water and grain moisture. Into the last third-grade level, the grain gradually began to dry the internal combination of water, when to be completed by the precipitation rate of about 8% -9%, followed by the precipitation of grain will be dried into the deceleration phase.
Drying in the downstream segment, the air temperature in the valley floor will be increased step by step, grains of water in the lower level at the same time, food temperature levels also rise, which in the process of drying air temperature and grain temperature curve can be clearly see that. With the increase in downstream dry level. Moisture gradient inside and outside the grain tablets increase in the level, each level for the next level, have created favorable conditions for drying. However, too many high-temperature flow, high temperature and the grain outer layer of grain to be evaporated, if continued high-temperature drying of grain quality will be damaged, so the dry cereal into the deceleration phase, should immediately relieve the Soviet Union.
Precipitation of grain drying is the most difficult in the late dry, because the lower the grain moisture, the more the combination of internal grains of water, evaporation of the more difficult, that is, the greater the difficulty of drying, and dry cereal grain precipitation is the key to the slowdown occurred in the late dry stage. From the perspective of grain quality, grain moisture content the lower the ability to bear the higher air temperature, or the lower the grain moisture, the more the need for high-temperature dry hot air. Only this, the use of counter-current drying should be very ideal, but it can not guarantee a good quality grain after drying, mixed-flow drying process and able to meet this requirement well.
This drying process can be guaranteed to meet after drying of grain storage requirements, but also a decrease of cooling when the temperature, the grain itself to reduce the thermal stress, a decrease of crack and so on.
1.3 Structural Features
The machine adopts the multi-stage countercurrent dry cooling relief to the Soviet Union and the drying process, low temperature and high alpine region of the grain drying water has an extremely superior characteristics.
1. The use of building-block structure, intake, exhaust boxes are completed through the Horn, shape the structure and size of reasonable models can zoom in or out.
2. The use of machine insulation, while a higher temperature of the hot air, you can give full play to the heat source efficiency, drying of maize grain, the dry downstream reach 180 ℃ up to a 200 ℃, the thermal power units of productivity, low power consumption.
3. Generality, and apply to all kinds of dry cereal.
4. Dry good quality grain moisture even after drying, high-quality grain drying.
5. The work of a reliable, long service life.
2. 5H-20-type grain dryer of the application and performance
In order to promote scientific research and applications, with the Army in Sichuan to develop farm and development of a highly efficient, energy-efficient a new grain dryer, in the actual manufacturing and farms in the military application of Sichuan.
3. Conclusion
1. You can use a higher air temperature.
2. A large range of precipitation.
3. The use of indirect heating, pollution-free food.
4. Low energy consumption.
5. Can be low-temperature season in open work.
6. Can be a variety of grain drying.
7. Low-cost, no more than 40 yuan / ton.
5H一20新型谷物烘干機(jī)的研制與開發(fā)
孫紅旗
(東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001 2.佳木斯大學(xué)機(jī)械學(xué)院,黑龍江佳木斯152007)
摘要：介紹了采用多級順流干燥工藝開發(fā)研制的一新型谷物干燥機(jī),經(jīng)生產(chǎn)和實(shí)際使用證明,該機(jī)具有降水幅度大,耗能低,對糧食無污染,可以烘干多種谷物等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：烘干機(jī)、順流、干燥工藝
中圖分類號:S226.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
我國北方寒冷地區(qū),全年氣溫低,無霜期短。水稻收獲后自然晾曬時間有限,如采用聯(lián)合收割機(jī)直接收獲,使稻谷自然晾曬的條件更加艱難,干燥更加困難。玉米收獲時水分更高,一般在25%一 40%左右,高水分玉米的干燥問題是生產(chǎn)中實(shí)際問題,采用機(jī)械干燥,可有效地解決這一問題。全國水稻年產(chǎn)量16470萬噸,我省年產(chǎn)量850萬噸。水稻生產(chǎn)區(qū),由于霉雨天氣和空氣潮濕,對水稻干燥機(jī)的需求更為迫切。
糧食谷物的干燥應(yīng)根據(jù)烘后的用途和糧食谷物類別品種及環(huán)境條件,始水分的不同,采用不同的干燥工藝,對于目前我國常用的幾種橫流、順流、混流、逆流干燥工藝,在一定條件下,應(yīng)該說居有所長,遠(yuǎn)發(fā)展和大量推廣上看,糧食谷物干燥的重首先是節(jié)能,提高烘后品質(zhì)和降低生產(chǎn)成本,在此原則下,盡可能提高干燥機(jī)的通用性和實(shí)用性,一合多年實(shí)際經(jīng)驗(yàn)設(shè)計的一種性能優(yōu)良的干燥機(jī)。
1. 干燥工藝流程和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.1 工藝流程
5H一20型谷物烘干機(jī)是采用組合干燥工藝,主要針對東北地區(qū)低溫、高水分玉兼顧其他谷物的干燥而設(shè)計的機(jī)型,由多個加熱室、緩蘇室、冷卻室和排糧機(jī)構(gòu)組成,干燥時,濕糧用提升機(jī)送到機(jī)體上部的貯糧段,加滿整個烘干機(jī)后開始干燥,廢氣由廢氣出口排出,每級干燥后的谷物落人緩蘇室。經(jīng)過幾次加熱緩蘇后被逆流冷卻排出,然后貯倉.
1.2 干燥機(jī)理
5H一20型谷物烘干機(jī)采用多級順流干燥工藝,所謂順流干燥工藝是熱介質(zhì)的流動方向與谷物的運(yùn)動方向相同,既谷物靠自重的作用,在烘干機(jī)內(nèi)自上而下流動,熱介質(zhì)則由熱風(fēng)機(jī)進(jìn)入進(jìn)氣管。在進(jìn)氣管中,熱介質(zhì)在靜壓力的作用下,穿過谷層進(jìn)人排氣管排出。這種干燥工藝可以降低單位熱耗,即使采用較高的熱風(fēng)溫度,也不會糧溫過高,而損壞糧食。
采用多級順流干燥工藝就是經(jīng)過多級順流干燥過程,順流干燥段一般為三到五級,谷物經(jīng)過儲糧預(yù)熱及一、二級順流干燥后對于高水分玉米商品糧,降水率可達(dá)6%-8%。這部分水分基本上是非結(jié)合水及谷物表層水分。進(jìn)人第三級最末級時,谷物以逐漸開始對內(nèi)部結(jié)合水進(jìn)行干燥,這時可完成降水率8%-9%左右,之后谷物的降水將全部進(jìn)人減速干燥階段。
在順流干燥段中,熱風(fēng)溫度在谷層內(nèi)會逐級增加,谷物的水分在逐級降低的同時,糧溫也逐級升高,這從干燥過程中的風(fēng)溫及糧溫曲線上可以明顯看到。隨著順流干燥級的增加。糧粒內(nèi)外水分梯度在逐級加大,每一級都為下一級干燥創(chuàng)造了有利條件。但是高溫順流過多,糧溫會很高而谷物外層被蒸發(fā)后,若繼續(xù)高溫干燥,對糧質(zhì)會有所損傷,所以谷物進(jìn)人減速干燥階段后,應(yīng)馬上進(jìn)行緩蘇。
谷物干燥降水難度最大應(yīng)是在干燥后期,因?yàn)楣任锼衷降?越是谷物內(nèi)部的結(jié)合水,蒸發(fā)越困難,也就是干燥難度越大,而糧食谷物干燥降水的關(guān)鍵是發(fā)生在后期的減速干燥階段。從谷物質(zhì)量角度看,谷物含水量愈低承受熱風(fēng)溫度的能力愈高,或者說,谷物水分愈低,干燥時愈需要高溫?zé)犸L(fēng)。僅就這一點(diǎn),采用逆流干燥應(yīng)該是很理想的,但它不能很好地保證烘后糧食品質(zhì),而混流干燥工藝卻能很好地滿足這一要求。
此干燥工藝,即可保證了干燥后谷物達(dá)到儲存要求,又減少了冷卻時的溫差,使得谷物本身的熱應(yīng)力降低,減少了爆腰等問題。
1.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
本機(jī)采用多級干燥緩蘇和逆流冷卻的干燥工藝,對高寒地區(qū)低溫高水分的糧食烘干有著極其優(yōu)越的特點(diǎn)。
1. 采用積木式結(jié)構(gòu),進(jìn)氣、排氣均通過角狀盒完成,外形結(jié)構(gòu)及尺寸合理,機(jī)型可以放大或縮小。
2. 采用整機(jī)保溫,同時采用較高的熱風(fēng)溫度,可以充分發(fā)揮熱源效率,烘干玉米商品糧時,順流干燥最高可以達(dá)到180℃一200℃,單位生產(chǎn)率的熱耗、電耗低。
（1）通用性好,可適用于各種谷物的干燥。
（2）干燥質(zhì)量好,烘后谷物水分均勻,烘糧品質(zhì)高。
（3）工作可靠,使用壽命長。
2. 5H一20型谷物烘干機(jī)的應(yīng)用與性能
為了科研成果的推廣和應(yīng)用 ,年我們與軍川農(nóng)場共 同開發(fā)和研制了高效 、節(jié)能的 一新型谷物干燥機(jī) ,在實(shí)際制造和在軍川農(nóng)場的應(yīng)用。
3. 結(jié)論
1.可以使用較高的熱風(fēng)溫度。
2.一次降水幅度大。
3.采用間接加熱,對糧食無污染。
4.耗能低。
5.可在露天低溫季節(jié)正常工作。
6.可以烘干多種谷物。
7.成本低,不高于40元/噸 。
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基于PLC在谷物烘干機(jī)自動控制中的應(yīng)用
摘 要
本次設(shè)計采用了PLC來控制燃油循環(huán)式谷物烘干機(jī)，實(shí)現(xiàn)谷物自動烘干的全過程。即進(jìn)糧、循環(huán)烘干、出糧的自動控制。根據(jù)設(shè)計要求，采用了編程軟件來實(shí)現(xiàn)谷物烘干自動控制過程，采用了順序起動的過程來逐步實(shí)現(xiàn)各個部件的起動和溫度和水分的實(shí)時監(jiān)控。另外設(shè)計了便于維修和調(diào)試用的軟件，用于各個部件的調(diào)試和維修，即手動維修和自動控制。在手動維修時候，有手動指示燈顯示狀態(tài)。在自動循環(huán)控制中，有自動指示燈顯示工作狀態(tài)。當(dāng)溫度傳感器擴(kuò)展模塊采集到的的數(shù)據(jù)送回PLC后，經(jīng)過相應(yīng)的軟件比較之后，從而調(diào)節(jié)溫度閥門，來實(shí)現(xiàn)溫度的自動調(diào)節(jié)。當(dāng)谷物水分傳感器采集到的數(shù)據(jù)送回PLC之后，經(jīng)過相應(yīng)的軟件比較后，決定是否循環(huán)烘干或者出糧。如果水分達(dá)標(biāo)合格，則出糧指示燈亮。
本次設(shè)計能夠達(dá)到所要求的自動循環(huán)控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
關(guān)鍵詞：PLC,自動控制,循環(huán)烘干,谷物烘干機(jī)
PLC AUTOMATICALLY CONTROLS A MEDIUM APPLICATION IN THE CORN DRYER
ABSTRACT
This designed to adopt PLC to control the fuel circulation type corn dryer and carried out the whole processeses that the corn auto dries.Namely enter food, circularly dry, the automatic control of food.Requests according to the design, adopted plait distance software to carry out corn to dry automatic control process, adopted the process that the sequence starts to gradually carry out starting of each parts and temperature and humidity of solid supervision.Moreover designed easy to maintain and adjust probationary software, used for adjusting of each parts to try and maintain, namely move to maintain and automatically control.In hand move to maintain time, have already moved an indicator to show appearance.At the auto circularly control in, there is automatic indicator showing work appearance.When the temperature spreads a feeling machine to expand a mold piece collect of of the data send back PLC after, has been corresponded of software comparison behind, regulate a temperature valve door thus, carry out the auto of temperature to regulate.When the corn humidity spreads a feeling machine the data collecting send back PLC behind, after homologous software compare after, decision whether circularly dry or food.If the humidity reaches to mark qualified, then the food indicator is bright.
This design can attain request of the auto circulate a control, the system structure is simple, and the movement stabilizes credibility.
KEY WORDS: PLC,automatic control,circularly dry,corn dryer
1
目 錄
前 言 1
第1章 PLC的概述 2
1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu) 4
1.2 PLC的功能與性能指標(biāo) 5
1.2.1 PLC的功能 5
1.2.2 PLC的性能指標(biāo) 6
1.3 PLC的特點(diǎn)及工作原理 7
1.3.1 PLC的特點(diǎn) 7
1.3.2 PLC的工作原理 8
第2章 谷物烘干機(jī)的工作原理 11
2.1 谷物烘干機(jī)的結(jié)構(gòu) 11
2.2 谷物烘干的基本原理 11
2.2.1 谷物干燥的基本原理 11
2.2.2 谷物烘干過程簡述 12
第3章 系統(tǒng)的設(shè)計 13
3.1系統(tǒng)的總體設(shè)計 13
3.1.1 總體設(shè)計的要求 13
3.1.2 總體設(shè)計方案 13
3.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計 14
3.2.1 PLC控制模塊 14
3.2.2模擬量輸入模塊 15
3.2.3模擬量I/O擴(kuò)展單元主要性能 17
3.2.4 溫度傳感器擴(kuò)展單元選型 18
3.2.5 水分傳感器選型 19
第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 20
4.1 烘干機(jī)系統(tǒng)程序框圖 20
4.2 烘干機(jī)系統(tǒng)的功能 21
4.3 溫度采樣程序 22
4.4 水分采集程序 22
第5章 程序的調(diào)試及抗干擾 25
5.1 PLC程序調(diào)試方法及步驟 25
5.2 PLC抗干擾措施 26
結(jié) 論 29
謝 辭 30
參考文獻(xiàn) 31
外文資料翻譯 33
前 言
本次設(shè)計采用的是歐姆龍系列的CPM1-A型號的PLC，PLC用來自動控制燃油循環(huán)式谷物烘干機(jī)，來控制谷物的循環(huán)烘干。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，谷物種植面積大，產(chǎn)量高。但在谷物收獲的季節(jié)常遇陰雨天氣，使谷物不能及時干燥而發(fā)生霉變造成糧食的大量損失，因此谷物烘干問題還需要進(jìn)一步的解決。我國的谷物收獲逐步向機(jī)械化方向發(fā)展，采用聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行收后作業(yè)，收獲速度加快，隨著機(jī)收面積的增加，谷物晾曬成了問題。由于傳統(tǒng)的人工晾曬需要占用大量的場地，并且效率較低。因此，設(shè)計出能與聯(lián)合收割機(jī)相配套烘干設(shè)備，十分必要。
隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化自動化水平不斷提高，各種形式谷物烘干機(jī)源源不斷地推向市場。谷物烘干機(jī)的自動控制可用傳統(tǒng)的電器控制，也可用單片機(jī)控制，還可用PLC控制?？紤]到 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛和通信與聯(lián)網(wǎng)能力不斷增強(qiáng)，PLC在自動控制方面和開關(guān)量、模擬量控制方面比較有效，而且程序比較直觀和便于理解。另外大型的自動化與智能化設(shè)備都采用了PLC來控制，所以本次設(shè)計采用PLC來控制谷物的循環(huán)烘干。
本次設(shè)計就是根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，設(shè)計出了用PLC對燃油循環(huán)式谷物烘干機(jī)進(jìn)行自動控制，實(shí)現(xiàn)谷物烘干全過程：即進(jìn)糧、循環(huán)烘干、出糧的自動控制。根據(jù)谷物干燥機(jī)理，本次設(shè)計采用了谷物循環(huán)烘干工藝，可以大大減少爆腰率的發(fā)生，同時也提高了谷物的烘干速度。另外還設(shè)計了蘇緩段與干燥段互為一體的方式，平行板孔式加熱方式，熱風(fēng)通過平行孔板強(qiáng)制穿過物料層進(jìn)行烘干，其系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
通過本次畢業(yè)設(shè)計，對歐姆龍系列的PLC的應(yīng)用，掌握了PLC的編程方法和應(yīng)用技巧。以PLC軟件為核心，以溫度傳感器擴(kuò)展模塊和水分傳感器模塊為輔，設(shè)計了燃油循環(huán)式谷物烘干機(jī)。
第1章 PLC的概述
可編程控制器是以自動控制技術(shù)、微計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，目前它已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。早期的可編程控制器只能進(jìn)行計數(shù)、定時以及對開關(guān)量的邏輯控制?？删幊炭刂破鳎≒rogrammable Logic Controller）簡稱PLC。后來，可編程控制器采用微處理器作為其控制核心，它的功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過邏輯控制的范疇，于是人們又將其稱為Programmable Controller，簡稱PC,但個人計算機(jī)（Personal Computer）也常簡稱PC，為了避免混淆，可編程控制器仍被簡稱PLC。
可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。
1968年，美國最大的汽車生產(chǎn)廠家－－通用汽車公司（GM）提出了研究可編程序控制器的基本設(shè)想，即：
能用于工業(yè)現(xiàn)場；
能改變其控制“邏輯”，而不需要變動它的元件和修改內(nèi)部接線；出現(xiàn)故障時易于診斷和維修。
1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了世界上第一臺可編程控制器，并在美國GM公司的汽車自動裝配生產(chǎn)線上使用獲得成功，其主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成。
1971年，日本引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)并開始生產(chǎn)PLC。1973年，原西德和法國也研制出自己的PLC。70年代中期，歐美及日本的一些生產(chǎn)廠家，其PLC產(chǎn)品中多以微處理器及大規(guī)模集成電路芯片為其核心部件，使PLC的功能進(jìn)一步擴(kuò)展，并且有了自診斷功能，可靠性得到進(jìn)一步提高。隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，80年代中期，PLC的處理速度和可靠性大大提高，不僅增加了多種特殊功能，而且體積進(jìn)一步縮小，成本大幅度下降。到90年代中期以后，PLC幾乎完全計算機(jī)化，其速度更快、功能更強(qiáng)，PLC的各種智能化模塊不斷被開發(fā)出來，一些廠家還推出了PLC的計算機(jī)輔助編程軟件。
我國從70年代中期開始研制PLC。1977年，我國采用美國Motorola公司的一位機(jī)集成芯片，研制成功了國內(nèi)第一臺有實(shí)用價值的PLC。現(xiàn)在，PLC不僅能進(jìn)行邏輯控制，在模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制等方面都得到廣泛的應(yīng)用。如今大、中型、甚至小型PLC都配能日趨完善、換代周期越來越短。為了進(jìn)一步擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，適應(yīng)大、中、小型企業(yè)的不同需要，PLC產(chǎn)品大致向兩個方向發(fā)展：有A/D、D/A轉(zhuǎn)換技算術(shù)運(yùn)算功能，有的還具有PID功能。這些功能使PLC應(yīng)用于模擬量的閉環(huán)控制、運(yùn)動控制、速度控制等具有了硬件基礎(chǔ)；PLC具有輸出和接收高速脈沖的功能，配合相應(yīng)的傳感器技伺服系統(tǒng)裝置，PLC可以實(shí)現(xiàn)式數(shù)字量的智能控制；PLC配合可編程終端設(shè)備（如觸摸屏）可以實(shí)時顯示采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)技分析結(jié)果，為分析、研究系統(tǒng)提供依據(jù)；利用PLC的自檢信號可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控：PLC具有較強(qiáng)的通信功能，可與計算機(jī)或其他智能裝置進(jìn)行通信和聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實(shí)現(xiàn)集散控制。功能完備的PLC不僅能滿足控制的要求，還能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)管理的要求。
目前，世界上一些著名電器生產(chǎn)廠家?guī)缀醵荚谏a(chǎn)PLC，產(chǎn)品功小型PLC向體積縮小、功能增強(qiáng)、速度加快、價格低廉的方向發(fā)展，使之能更加廣泛地取代繼電器控制、更便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化；大中型PLC向高可靠性、高速度、多功能、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，將PLC系統(tǒng)的控制功能和信息管理功能融為一體，使之能對大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動控制。
可編程程序控制器的推廣應(yīng)用在我國得到了迅猛的發(fā)展，可編程程序控制器已經(jīng)大量應(yīng)用在引進(jìn)設(shè)備和國產(chǎn)設(shè)備中，我國不少企業(yè)引進(jìn)或研制了一批可編程程序控制器，各行各業(yè)也涌現(xiàn)出大批應(yīng)用可編程程序控制器再造設(shè)備的成果，機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備越來越多地采用可編程程序控制裝置。隨著PLC產(chǎn)品性能價格比的不斷提高，中小企業(yè)普及應(yīng)用PLC的投資已經(jīng)完全可以承受?？梢灶A(yù)見，PLC技術(shù)的推廣應(yīng)用會使我國的工業(yè)自動化水平產(chǎn)生一個革命性的飛躍。
1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)
PLC實(shí)際上是一種工業(yè)控制計算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)系統(tǒng)相似，甚至與之無異，它主要有CPU（中央處理器），存儲器（RAM和EPROM），輸入、輸出模塊（簡稱I/O模塊），編程器和電源五大部分組成：分別是cpu模塊、存儲器、I/O模塊、編程器和電源。
CPU模塊又叫中央處理器單元或控制器，主要由微處理器（CPU）和存儲器組成，CPU的功能是按照一定的規(guī)律和要求讀入被控對象及相關(guān)各量的工作狀態(tài)，然后按照用戶編制的程序的要求進(jìn)行相應(yīng)的處理，最后把形成的控制信號送至輸出部件以控制受控對象。PLC的控制作用就是通過CPU執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。CPU的工作電壓一般是5V。
PLC內(nèi)部的存儲器用于存放系統(tǒng)管理程序和用戶編制的程序，可以通過編程器將程序?qū)懭氪鎯ζ髦胁⑦M(jìn)行修改。
I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，輸入信號由兩類：一類是從按鈕，選擇開關(guān)，數(shù)字撥碼開關(guān)，限位開關(guān)，壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器，熱電偶，測速發(fā)電機(jī)，各種變速器提供的連續(xù)變化的模擬輸入信號。
可編程控制器通過輸出模塊控制接觸器，電磁閥，電磁鐵，調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行器，可編程控制器控制的另一類外部負(fù)載是指示燈，數(shù)字顯示裝置和警報裝置等?？删幊炭刂破鞯妮斎胼敵鲂盘栯妷阂话爿^高，如直流24v和交流220v。
編程器除了用來輸入和編輯用戶程序外，還可以用來監(jiān)視可視化編程控制器用行時的梯形圖中各參數(shù)的工作狀態(tài)。
可編程序控制器一般使用220伏交流電。某些可編程序控制器可以為輸入電路和少量的外部電子檢測裝置（如接近開關(guān)）提供24伏直流電源。
PLC是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器，輸出繼電器等
1.2 PLC的功能與性能指標(biāo)
PLC具有較強(qiáng)的監(jiān)控功能，可對系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，一旦出錯或出現(xiàn)異常情況，PLC可以記下出錯內(nèi)容，從而便于操作人員采取對策。操作人員還可以通過監(jiān)控指令來監(jiān)視有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)，可以調(diào)整定時器或計數(shù)器等的設(shè)定值，從而為程序編制和系統(tǒng)的調(diào)試、使用及維護(hù)提供了方便。
1.2.1 PLC的功能
目前多數(shù)PLC具有通訊功能。PLC之間可以進(jìn)行通訊，PLC也可以與計算機(jī)進(jìn)行通訊。同樣，可以把多臺PLC與一臺計算機(jī)聯(lián)接起來，各臺PLC均按照計算機(jī)發(fā)出的指令來工作，并把執(zhí)行結(jié)果通知計算機(jī)。采用這種有計算機(jī)和PLC組成的集散式（即：集中管理、分散控制）控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模復(fù)雜的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的功能也會越來越強(qiáng)，其定義也會隨之相應(yīng)地修改和擴(kuò)充。
PLC是在傳統(tǒng)的繼電接觸控制的基礎(chǔ)上通過融入計算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器，其功能已在上面的定義中作了概括，這里再詳細(xì)說明一下目前PLC具有的功能。
1. 邏輯控制
PLC具有邏輯運(yùn)算功能，它有與、或、非、異或等邏輯指令，能夠表達(dá)多個繼電器觸點(diǎn)間的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等各種形式的連接，從而可以代替實(shí)際繼電器及其間的電氣連線。
2. 順序控制
所謂順序控制，就是按照預(yù)定的先后順序，逐個完成各種操作。PLC程序本身就是順序執(zhí)行的。此外，PLC中還設(shè)有移位寄存器，有的還專門配有步進(jìn)順控指令，可以方便地實(shí)現(xiàn)順序控制。
3. 計數(shù)控制
PLC內(nèi)部設(shè)有若干個計數(shù)器，并有計數(shù)指令。完成了預(yù)定次數(shù)的計數(shù)后，就會產(chǎn)生控制信號。
4. 定時控制
PLC內(nèi)部設(shè)有若干個定時器，通常它們分成定時范圍不同的幾組，并有定時指令。定時時間一到，就會產(chǎn)生控制信號。
5. A/D、D/A的轉(zhuǎn)換
有些PLC具有模擬量與數(shù)字量的相互轉(zhuǎn)換功能，即模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換（將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量）和數(shù)/模（D/A）（將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量）功能，從而可以對連續(xù)變化的模擬量直接進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)節(jié)。
6. 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換
目前PLC大多具有數(shù)據(jù)處理功能，可對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、邏輯運(yùn)算及加、減、乘、除四則運(yùn)算。
1.2.2 PLC的性能指標(biāo)
1. 輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)
PLC的輸入、輸出量有開關(guān)量或數(shù)字量（通或斷的信號）和模擬量（連續(xù)變化的信號）兩種。輸入、輸出點(diǎn)數(shù)是指PLC可供輸入與輸出使用的開關(guān)量總點(diǎn)數(shù)或模擬量的總通道數(shù)。
2. 內(nèi)部軟件的種類與數(shù)目
軟元件是指為PLC內(nèi)部具有的可供編程使用的元件，包括：輸入（X）與輸出（Y）繼電器（其數(shù)目分別于輸入、輸出點(diǎn)數(shù)相等）、輔助繼電器（M）、定時器（T）、計數(shù)器（C）、數(shù)據(jù)寄存器（D）等。不同的PLC所具有的這些軟件的種類、數(shù)目和功能有所不同。
3. 存儲容量及存儲器類型
PLC中的存儲器可用于存儲用戶編寫的程序，它的存儲容量即程序容量可用字節(jié)為單位來計算。所謂字節(jié)，就是一個16位的二進(jìn)制數(shù)，每1024個字節(jié)記為1k字節(jié)。程序容量也有用程序的步數(shù)來表示的，PLC每一條基本邏輯指令為一步，不同的指令可有不同的步數(shù)。程序的步數(shù)就是程序中包含的所有指令的總步數(shù)。
存儲器的類型是指用于保存程序等的電子器件的類型，主要有RAM（可讀寫存儲器）與EEPROM或表示為EPROM(可用電寫入并修改內(nèi)容的只讀存儲器)。
4. 操作處理時間
是指執(zhí)行每1k字節(jié)或1k用戶程序所需的時間，其單位是ms/k字節(jié)或us/k步。用us/k表示時，通常是指基本邏輯指令的執(zhí)行時間，功能比較復(fù)雜的指令的執(zhí)行時間要比基本邏輯指令的長。
5. 編程語言
PLC最為常用的編程語言是梯形圖語言與助記符語言。此外還有功能圖語言、高級語言等。不同的PLC及其編程器可能采用不同的編程語言，但一般都采用梯形圖語言與助記符語言這兩種最基本、最常用的語言。
(1) 指令種類
這是指PLC的編程指令的功能。PLC的指令按其功能一般可分為基本邏輯指令、步進(jìn)指令、功能指令（又稱應(yīng)用指令）等。
(2) 特殊功能
有的PLC具有一些特殊功能，如：模擬量輸入、輸出（I/O）、接口及通訊聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程I/O、溫度輸入、定位控制等等。這些特殊功能是要用PLC相應(yīng)的特殊功能單元（模塊）與其基本單元相配合來實(shí)現(xiàn)。
(3) 工作條件
通常，PLC的工作環(huán)境條件為：溫度0-55 ℃，濕度85%以下（不結(jié)露）；環(huán)境中應(yīng)禁止腐蝕性氣體及塵埃。此外，還有抗振動、抗沖擊、抗噪聲干擾、耐壓、絕緣電阻、接地等方面的性能要求。
1.3 PLC的特點(diǎn)及工作原理
1.3.1 PLC的特點(diǎn)
1. 編程方法簡單易學(xué)
雖然PLC是以微型計算機(jī)計數(shù)為核心的控制裝置，但是不要求使用者精通計算機(jī)方面復(fù)雜的硬件和軟件知識。大多數(shù)PLC采用類似繼電器控制電路的“梯形圖”語言編程，清晰直觀，簡單易學(xué)，了解繼電器控制電路的電氣技術(shù)人員很容易接受。
2. PLC的功能及其擴(kuò)展能力強(qiáng)
其一，PLC利用程序進(jìn)行定時、計數(shù)、順序、步進(jìn)等控制，十分準(zhǔn)確可靠。而用繼電器控制時，需使用大量時間繼電器、計數(shù)器、步進(jìn)控制開關(guān)等設(shè)備，其準(zhǔn)確性與可靠性無法與PLC相比。其二，PLC還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理、運(yùn)動控制等功能。因此它既可以對開關(guān)量進(jìn)行控制，又可對模擬量進(jìn)行控制。其三，PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，因此，它不僅可以控制一臺單機(jī)、一條生產(chǎn)線，還可控制一個機(jī)群、多條生產(chǎn)線，它即可現(xiàn)場控制，也可遠(yuǎn)距離對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控。
PLC的功能擴(kuò)展極為方便，硬件配置相當(dāng)靈活，根據(jù)控制要求的改變，可以隨時變動特殊功能單元的種類和個數(shù)，在相應(yīng)修改用戶程序就可以達(dá)到變換和增加控制功能的目的。
3. PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少
由于PLC是通過程序?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的控制，所以設(shè)計人員可以在實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計和修改程序，更為方便的是可以在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行系統(tǒng)的模擬運(yùn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)常工作量大為減少。而繼電器控制系統(tǒng)使靠調(diào)整控制電路的接線來改變控制功能的，調(diào)試時費(fèi)時又費(fèi)力。
4. PLC體積小、能耗低
由于PLC內(nèi)部電路主要采用半導(dǎo)體集成電路，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)；更由于它具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，因此它已成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制裝置。
5. PLC可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)
繼電器控制系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點(diǎn)的抖動以及觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象是不可避免的，大大降低了系統(tǒng)的可靠性。繼電器控制系統(tǒng)的維修工作不僅耗資費(fèi)時，而且停產(chǎn)維修所造成的損失也不可估量。而在PLC控制系統(tǒng)中，大量的開關(guān)動作是由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成的，加之PLC在硬件和軟件方面都采用了強(qiáng)有力的措施，使產(chǎn)品具有極高的可靠性和抗干擾能力，故此PLC可以直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場而穩(wěn)定地工作。從國內(nèi)外使用PLC的實(shí)際情況來看，平均無故障旅客已達(dá)到幾萬甚至幾十萬小時以上。因而PLC被譽(yù)為“專為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的計算機(jī)”。
6. 維修工作量少、維修方便
可編程控制器的故障率很低，并且又完善的診斷和顯示功能?？删幊炭刂破骰蛲獠康妮斎胙b置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)可上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以敘述地排除可編程控制器的故障。
1.3.2 PLC的工作原理
PLC有兩種工作狀態(tài)，即運(yùn)行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在用行狀態(tài)，PLC通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能，為了使PLC的輸出及時的響應(yīng)，隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷的重寫執(zhí)行，直至PLC停機(jī)或切換到STOP工作狀態(tài)。
除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，PLC還要完成內(nèi)部處理，通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段如圖2-1所示，PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式，稱為循環(huán)工作方式。
圖2-1 掃描過程
在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是不正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。
在通信服務(wù)階段，PLC與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程期鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。
PLC處于運(yùn)行（RUN）狀態(tài)時，要完成三個階段的操作如圖2-2所示：
圖2-2 掃描過程示意圖
圖2-1谷物烘干機(jī)示意圖
第2章 谷物烘干機(jī)的工作原理
2.1 谷物烘干機(jī)的結(jié)構(gòu)
循環(huán)式谷物烘干機(jī)由直流裝配式熱風(fēng)爐（燃油）、離心通風(fēng)機(jī)、控制箱及主機(jī)等四部分組成。主機(jī)上部分為緩蘇段，下部分為干燥段。在干燥段內(nèi)，由8張平行排列的孔板將干燥段分成兩個熱風(fēng)室、四個谷物通道和兩個廢氣室。熱風(fēng)室和廢氣室之間為谷物通道。谷物烘干機(jī)如圖2-1所示：
2.2 谷物烘干的基本原理
2.2.1 谷物干燥的基本原理
谷物干燥的實(shí)質(zhì)是排除谷物中的部分水分。物料的干燥過程大致可分為三個階段：即預(yù)熱階段、恒速干燥階段、降速干燥階段。干燥過程是：使物料外部的和內(nèi)部的水分排放出來，變?yōu)檎魵?，再被周圍的干燥介質(zhì)所吸收。熱風(fēng)干燥是直接以干燥的熱空氣作為干燥介質(zhì)，借用對流傳熱方式將熱量傳遞給物料，使物料中的水分汽化，同時將汽化的水蒸氣帶走的干燥方法，熱空氣即是載熱體又是載濕體。谷物烘干工藝流程圖:如圖3-2示:
圖2-2 谷物烘干機(jī)工藝流程圖
2.2.2 谷物烘干過程簡述
裝糧時，谷物經(jīng)料斗通過提升機(jī)將谷物提到主機(jī)倉頂，在有上絞龍將谷物送入干燥箱體內(nèi)直到裝滿。烘干時由排糧機(jī)構(gòu)定時、間斷地將干燥段底部的谷物排給下攪龍，下攪龍1將谷物送給提升機(jī)提升至上攪龍，再由上攪龍將谷物送入緩蘇倉，緩蘇倉的谷物在自重作用下，從上到下慢慢地移至四個干燥段，谷物進(jìn)入干燥段的瞬間至第二次進(jìn)入干燥段的瞬間為一個循環(huán)。經(jīng)熱風(fēng)爐間接加熱后的空氣，在離心式風(fēng)機(jī)作用下，被送入干燥段熱風(fēng)室，熱風(fēng)自熱風(fēng)室連續(xù)橫向穿過干燥段的薄谷層，熱風(fēng)流動的方向與谷物移動方向互呈交叉，熱風(fēng)氣流與谷物獲得較充分的接觸，使谷物加熱、升溫、降水，谷層干燥后的廢氣由廢氣室排出機(jī)外。這樣周而復(fù)始地實(shí)現(xiàn)循環(huán)干燥，直至谷物含水量符合所要求的入倉標(biāo)準(zhǔn)為止。谷物進(jìn)入緩蘇段期間，不通風(fēng)受熱，但這時的谷物剛離開干燥段，保持著一定的溫度，由于谷粒的表面和內(nèi)部存在溫差和濕差，促進(jìn)谷粒內(nèi)部水份逐漸向外移動，逐漸趨勢于平衡，為下一個循環(huán)升溫、降水創(chuàng)造條件。
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第3章 系統(tǒng)的設(shè)計
3.1系統(tǒng)的總體設(shè)計
3.1.1 總體設(shè)計的要求
1. 能夠自動完成谷物的進(jìn)糧。
2. 能夠在烘干機(jī)中實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)烘干。
3. 能夠自動出糧。
4. 谷物達(dá)標(biāo)后報警。
5. 溫度超過上下限時能夠自動調(diào)節(jié)。
3.1.2 總體設(shè)計方案
如圖3-1示：
圖3-1 總體設(shè)計示意圖
整個谷物烘干機(jī)控制系統(tǒng)主要由PLC監(jiān)控平臺、溫度傳感器擴(kuò)展單元、水分傳感器、模擬量輸入模塊以及控制軟件等部分組成的。溫度采集是由溫度傳感器擴(kuò)展單元來完成，可用該單元上的DIP開關(guān)和旋轉(zhuǎn)開關(guān)來設(shè)定溫度范圍，通過熱電偶來測量烘干機(jī)內(nèi)的熱風(fēng)溫度；水分采集模塊中，選擇了美國農(nóng)業(yè)化學(xué)公司生產(chǎn)的FP-1水分傳感器，用來測量谷物的水分。溫度傳感器和水分傳感器通過模擬量輸入模塊和PLC相連接，通過PLC對烘干機(jī)內(nèi)的熱風(fēng)溫度和谷物水分進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)溫度、谷物水分的檢測與控制。
3.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計
3.2.1 PLC控制模塊
1．I/O地址分配
本次設(shè)計中采用的是OMPON系列的PLC,型號是CMP1A-30CDR-D，共有18點(diǎn)DC24V輸入，12點(diǎn)繼電器輸出。之所以選擇OMPON系列的CMP1A-30CDR-D，是因?yàn)榭梢詳U(kuò)展接口，可以和特殊功能模塊相連接。
所有輸入點(diǎn)用24V電源共有一個公共點(diǎn)（0V點(diǎn)），且無須外部提供24V電源。對繼電器輸出分別提供4個公共點(diǎn)，各公共點(diǎn)相互獨(dú)立，提供2個獨(dú)立的輸出通道，對應(yīng)有隔離要求的輸出控制。
PLC對輸入/輸出定義號采用分別編號的原則進(jìn)行定義號分配，輸入信號點(diǎn)用I表示，其輸入從I0開始依次分配，輸出從Q0開始依次分配。如圖3-2所示：
外部輸入接線： 輸入繼電器 外部輸出接線： 輸出繼電器
I0:起動按鈕 00000 Q0:提升機(jī) 01000
I1:停止按鈕 00001 Q1:風(fēng)機(jī) 01001
I2:風(fēng)機(jī)起動轉(zhuǎn)換 00002 Q2:上絞龍 01007
I3:提升機(jī)起動轉(zhuǎn)換 00003 Q3:下絞龍1 01004
I4:下絞龍1起動轉(zhuǎn)換 00004 Q4:調(diào)溫閥門 01005
I5:排糧輪起動轉(zhuǎn)換 00005 Q5:下絞龍2 01006
I6:手動切換轉(zhuǎn)換 00006 Q7:排糧輪 01002
I7:自動切換轉(zhuǎn)換 00007 Q8：達(dá)標(biāo)報警 01003
I8:上絞龍起動轉(zhuǎn)換 00010 Q9: 手動指示燈 01010
I9:下絞龍2起動轉(zhuǎn)換 00011 Q10：自動指示燈 01011
圖3-2 PLC硬件接線圖
3.2.2模擬量輸入模塊
模擬量I/O模塊的主要功能是完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換，一般都自帶CPU和存貯器，只要PLC一上電，PLC主控模塊就將控制字裝入其內(nèi)部存貯器中，模擬量I/O模塊就能獨(dú)立工作且與主控模塊共享存貯器，主控模塊只需用讀寫指令便可對模擬量I/O模塊進(jìn)行操作。一般來講，模擬量子I/O模塊提供有一定數(shù)量的I/O點(diǎn)，可供用戶使用。
模擬量輸入模塊的功能是將PLC外部的模擬量轉(zhuǎn)換為PLC所需的數(shù)字量，以供給主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制。本次采用的是與CMP1A配套的模擬量I/O擴(kuò)展單元CMP1A-MAD01.CMP1A-MAD01有2路模擬量輸入和1路模擬量輸出。
模擬量輸入電路有輸入電路、多路選擇器、A/D轉(zhuǎn)換器、范圍選擇器、光耦合器、CPU、內(nèi)存、看門狗定時器、電源及總線接口。它可以接電流信號、也可以接電壓信號。
當(dāng)PLC程序掃描執(zhí)行讀模擬量指令時，由程序指定的輸入通道中的模擬量就被采樣，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送至指定的存貯區(qū)域或寄存器。
一個模擬量輸入單元一般只有一個A/D轉(zhuǎn)換器。但有了多路選擇器的依次切換，則可實(shí)現(xiàn)多路模擬信號處理。轉(zhuǎn)換后再經(jīng)光耦合器轉(zhuǎn)儲到它自身的內(nèi)存中。
存貯后的數(shù)據(jù)，再經(jīng)PLC的I/O 總線接口，再PLC刷新時，被讀入到PLC內(nèi)部繼電器的相應(yīng)通道中。如圖3-3所示：
圖3-3 模擬量輸入模塊
3.2.3模擬量I/O擴(kuò)展單元主要性能
1. 模擬量輸入范圍可設(shè)置成DC0～10V、DC1～5V/4～20mA,分辨率
為1/256。
2. 模擬量I/O擴(kuò)展單元設(shè)定
其中00、02、04、06、08位分別設(shè)置輸入1～4和輸出1的量程，0表示輸入量程0～10V/輸出量程0～10V 或4～20mA，1表示輸入量程1～5V或4～20mA/輸出量程4～20mA。
002通道的01、03、05、07、09位分別設(shè)置輸入1～4和輸出的使用情況，0表示不使用，1表示使用。002通道的10～13位分別設(shè)置輸入1～4的平均值使用情況，0表示不使用，1表示使用。
002通道的14～15位沒有使用，必須置1，才執(zhí)行模擬量輸入、輸出的轉(zhuǎn)換。
3. 模擬量擴(kuò)展單元的分配
此次采用CPMA1A系列30點(diǎn)CPU，18點(diǎn)輸入12點(diǎn)輸出，輸入輸出分別占用000、001通道和010、011通道。并且除CPM1A—MAD01外有溫度傳感器擴(kuò)展單元，所以模擬量I/O擴(kuò)展單元的輸入1、2分別002通道，輸出分配012通道。根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)通道字設(shè)置和I/O信號范圍設(shè)定，來設(shè)定輸入通道和電壓信號輸出范圍。用013通道來設(shè)定并且設(shè)定為1100000101011111，即C15F。
3.2.4 溫度傳感器擴(kuò)展單元選型
溫度傳感器采用與CPM1-A相配套的熱電偶傳感器，CPM1A配置的溫度傳感器擴(kuò)展單元有2類4種規(guī)格。一類是熱電偶型的，具體型號為CPM1A—TS001、CPM1A—TS002；另一類是熱電阻型，具體型號為CPM1A—TS101、CPM1A—TS102。采用的是熱電偶型傳感器，型號為CPM1A—TS001。
CPM1A—TS001系列其輸入數(shù)為2路，輸入形式為熱電偶型；指示精度為±0.5%和±2℃中的大者；轉(zhuǎn)換時間250ms；轉(zhuǎn)換的溫度數(shù)據(jù)為二進(jìn)制（4位16進(jìn)制）；隔離方式為在溫度輸入信號之間光耦合隔離。
溫度傳感器擴(kuò)展單元熱電偶傳感器CPM1-A—TS001輸入數(shù)量為2，分配輸入通道為2路，最大擴(kuò)展單元為3。
溫度傳感器擴(kuò)展單元溫度的范圍可通過裝置在該單元上的DIP開關(guān)和旋轉(zhuǎn)開關(guān)來設(shè)定，見表3-1和表3-2，設(shè)定時必須要切斷電源。
表3-1 DIP開關(guān)設(shè)定
表3-2 旋轉(zhuǎn)開關(guān)的設(shè)定
根據(jù)CPM1A30點(diǎn)的CPU連接一個CPM1A－TS001溫度傳感器擴(kuò)展單元，外接1路熱電偶K,60.0～100.0℃溫度輸入。根據(jù)要求，DIP的SW1設(shè)定為OFF（℃）,SW2設(shè)定為OFF（一位小數(shù)）；旋轉(zhuǎn)開關(guān)設(shè)定在1（60.0～100.0℃）。溫度輸入1的輸入通道為002.溫度輸入2未用。根據(jù)溫度傳感器擴(kuò)展單元規(guī)格可知，轉(zhuǎn)換的溫度數(shù)據(jù)用4位16進(jìn)制數(shù)表示，如果檢查溫度是否超過設(shè)定值，可用軟件程序來實(shí)現(xiàn)。
3.2.5 水分傳感器選型
根據(jù)現(xiàn)場工作的要求，水分精度要求達(dá)到0.1%，所以我們選擇了美國農(nóng)業(yè)化學(xué)公司生產(chǎn)的FP-1平行板水分傳感器，該傳感器是一種在線平板電容式水分檢測器，其精度非常高，質(zhì)量控制不再需要取小樣分析化驗(yàn)，可準(zhǔn)確監(jiān)控在線物料的水分，是解決許多在線水分監(jiān)測問題的一種可靠，經(jīng)濟(jì)的辦法。
第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
4.1 烘干機(jī)系統(tǒng)程序框圖
PLC梯形圖是根據(jù)繼電器控制電路圖設(shè)計的，它與電氣原理圖相對應(yīng)。助記符評議，也稱為命令語句表達(dá)，與匯編語言非常相近，每個控制功能由一個或多個語句組成的用戶程序來執(zhí)行，每條語句是規(guī)定CPU如何動作的指令，其作用和微機(jī)的指令一樣，而且PLC的語句是由操作碼和操作數(shù)組成的。
PLC是以掃描方式從左到右，從上到下的順序執(zhí)行用戶程序，掃描過程按梯形圖梯級順序執(zhí)行，上一個梯級的結(jié)果是下一梯級的條件。一個工程問題可分解成多個相對獨(dú)立的小問題，最后形成一個完整的系統(tǒng)。谷物烘干機(jī)的谷物循環(huán)自動控制部分的程序框圖，如圖4-1所示：
圖4-1 系統(tǒng)流程框圖
4.2 烘干機(jī)系統(tǒng)的功能
本次設(shè)計的系統(tǒng)中，可以分為兩大塊，一是自動循環(huán)工作方式，二是手動維修方式。在自動循環(huán)工作方式時，自動方式指示燈亮。在手動維修時，手動方式指示燈亮。
在自動循環(huán)工作方式中，可以自動實(shí)現(xiàn)谷物的自動上糧、循環(huán)烘干、自動出糧，在谷物烘干的過程中，對溫度和水分進(jìn)行實(shí)時檢測。溫度檢測過程中。如果檢測到的實(shí)際溫度超過設(shè)定溫度的上下限值后，會自動打開和關(guān)閉爐溫閥門，以實(shí)現(xiàn)溫度的自動調(diào)節(jié)。在水分檢測過程中，將定時采集的信號傳給PLC，與設(shè)定值相比較后，控制谷物的自動循環(huán)，如果谷物達(dá)標(biāo)后會自動排糧和信號燈指示。
在手動維修過程中，可以實(shí)現(xiàn)對各個部件進(jìn)行查看和維修。當(dāng)某個部件工作的時候，其他部件不得工作，便于檢查和維修。在設(shè)計中采用了部件之間相互間的互鎖。操作面板如圖4-2所示：
圖4-2 操作面板示意圖
4.3 溫度采樣程序
溫度采樣程序采用溫度傳感器擴(kuò)展單元，與CPM1A配置的溫度傳感器擴(kuò)展單元有2類4種規(guī)格。本文采用的是熱電偶型的，具體型號為CPM1A—TS001系列。如圖4-3所示為溫度采集程序：
圖4-3溫度程序采集程序
如上所示，T001為風(fēng)機(jī)起動時的定時器，當(dāng)風(fēng)機(jī)起動后20s后開始檢測信號，將013通道傳送過來的信號和設(shè)定值的下限值進(jìn)行比較，然后將信號和設(shè)定的上限值進(jìn)行比較。如果低于設(shè)定值的下限值，則會關(guān)閉調(diào)溫閥門。如果溫度高于設(shè)定值的上限，則打開調(diào)溫閥門，實(shí)現(xiàn)溫度的自動調(diào)節(jié)。
4.4 水分采集程序
在本次設(shè)計中，考慮到水分傳感器的工作環(huán)境和谷物烘干的間歇性，振動量比較大，所以設(shè)計了平均值濾波程序。如圖4-4所示：
圖4-4水分采集程序
水分采集用了定時采集和平均值濾波程序，平均值濾波程序是考慮到工作環(huán)境震動較大，容易產(chǎn)生峰值，所以采用平均值法。20016為采樣開始信號。PLC上電時，對DM0001進(jìn)行清零。設(shè)定采用時間為2s，對通道003模擬量采樣，采樣后將采樣值累加于DM0001中，設(shè)定采樣次數(shù)為10次采樣次數(shù)到后復(fù)位，然后求其平均值。和設(shè)定值進(jìn)行比較，從而判斷是否出糧。
第5章 程序的調(diào)試及抗干擾
5.1 PLC程序調(diào)試方法及步驟
PLC程序的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試兩個調(diào)試過程，在此之前首先對PLC外部接線作仔細(xì)檢查，這一個環(huán)節(jié)很重要。外部接線一定要準(zhǔn)確無誤。也可以用事先編寫好的試驗(yàn)程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來查找接線故障。不過，為了安全考慮，最好將主電路斷開。當(dāng)確認(rèn)接線無誤后再連接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致地完成整體的控制功能為止。據(jù)中國變頻器維修網(wǎng)介紹，程序的具體調(diào)試要按照以下的方法進(jìn)行。
? ? 1．程序的模擬調(diào)試
? ? 將設(shè)計好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通／斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號，如限位開關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開。對于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時，是否發(fā)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬?，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬?，以及各步被?qū)動的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。如果程序中某些定時器或計數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以在調(diào)試時將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。在設(shè)計和模擬調(diào)試程序的同時，可以設(shè)計、制作控制臺或控制柜，PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進(jìn)行。
? ? 2．程序的現(xiàn)場調(diào)試完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過一段時間的考驗(yàn)，系統(tǒng)就可以投入實(shí)際的運(yùn)行了。
5.2 PLC抗干擾措施
模擬傳感器的應(yīng)用非常廣泛，不論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防建設(shè)，還是在日常生活、教育事業(yè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域，處處可見模擬傳感器的身影。但在模擬傳感器的設(shè)計和使用中，都有一個如何使其測量精度達(dá)到最高的問題。而眾多的干擾一直影響著傳感器的測量精度，如：現(xiàn)場大耗能設(shè)備多，特別是大功率感性負(fù)載的啟停往往會使電網(wǎng)產(chǎn)生幾百伏甚至幾千伏的尖脈沖干擾；工業(yè)電網(wǎng)欠壓或過壓（涉縣鋼鐵廠供電電壓在160V～310V波動），常常達(dá)到額定電壓的35％左右，這種惡劣的供電有時長達(dá)幾分鐘、幾小時，甚至幾天；各種信號線綁扎在一起或走同一根多芯電纜，信號會受到干擾，特別是信號線與交流動力線同走一個長的管道中干擾尤甚；多路開關(guān)或保持器性能不好，也會引起通道信號的竄擾；空間各種電磁、氣象條件、雷電甚至地磁場的變化也會干擾傳感器的正常工作；此外，現(xiàn)場溫度、濕度的變化可能引起電路參數(shù)發(fā)生變化，腐蝕性氣體、酸堿鹽的作用，野外的風(fēng)沙、雨淋，甚至鼠咬蟲蛀等都會影響傳感器的可靠性。模擬傳感器輸出的一般都是小信號，都存在小信號放大、處理、整形以及抗干擾問題，也就是將傳感器的微弱信號精確地放大到所需要的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(如1VDC～5VDC或4 MADC～20MADC)，并達(dá)到所需要的技術(shù)指標(biāo)。這就要求設(shè)計制作者必須注意到模擬傳感器電路圖上未表示出來的某些問題，即抗干擾問題。只有搞清楚模擬傳感器的干擾源以及干擾作用方式，設(shè)計出消除干擾的電路或預(yù)防干擾的措施，才能達(dá)到應(yīng)用模擬傳感器的最佳狀態(tài)。
1.電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾
PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。自動化系統(tǒng)中所使用的各類型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機(jī)設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力，另一方面要求工程設(shè)計、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。
干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、嘈聲干擾和嘈聲的波形性質(zhì)的不同劃分。其中：按嘈聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電嘈聲、浪涌嘈聲、高頻振蕩嘈聲等。按嘈聲的波形、性質(zhì)不同，分為持續(xù)嘈聲、偶發(fā)嘈聲等，按嘈聲干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共摸干擾是信號對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓迭加所形成，共模電壓有時較大，特別是采用隔離性能差的配電器供電室，變送器輸送的共模電壓普遍較高，有的可高達(dá)130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/0模件損壞率較高的主要原因），這種共模干擾可為直流、亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種讓直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。安裝隔離變壓器能解決上述問題。
2、來自信號線引入的干擾
與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視，二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號引入干擾會引起I/0信號工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機(jī)。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/0模件損壞數(shù)量相當(dāng)嚴(yán)重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。
3、 來自電源的干擾
實(shí)踐證明，因電源引入的干擾造成PLC控制系統(tǒng)故障的情況很多，筆者在某工程調(diào)試中遇到過，后更換隔離性能更高PLC電源，問題才能得到解決。
PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，入開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。PLC電源通常采用隔離電源，但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想，實(shí)際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對隔離是不可能的。
4、 主要抗干擾措
（1）、采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引如的干擾。在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位，電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU電源、I/0電源等）、變送器供電電源和PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的?，F(xiàn)在，對于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對于變送器供電的電源PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒有受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是采用的隔離器變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。
結(jié) 論
PLC又稱為可編程控制器，是一種新型的控制器件，集微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)于一體，在取代繼電器控制系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)多種設(shè)備的自動控制中，充分體現(xiàn)其諸多優(yōu)點(diǎn)，受到廣大用戶的歡迎和重視。PLC的功能是強(qiáng)大的。它的強(qiáng)大在于：它控制的范圍可大、也可小，幾乎所有的控制領(lǐng)域都可以用它：它控制的對象可以是開關(guān)量、也可以是模擬量、脈沖量，幾乎什么量的控制都可以用它；它可用作控制，也可用作數(shù)據(jù)終端、系統(tǒng)診斷，幾乎什么工程任務(wù)都可以用它。隨著可編程控制器的推廣、應(yīng)用，它在現(xiàn)代工業(yè)的地位已十分重要，各大公司都在原有的基礎(chǔ)上，努力地開發(fā)新產(chǎn)品，推進(jìn)新的發(fā)展。這些發(fā)展側(cè)重于兩個方面：一是向著網(wǎng)絡(luò)化、大型化、高可靠性能、多功能方向發(fā)展：另一個則是向著小型化、低成本、簡單易用方向發(fā)展。
謝 辭
此次設(shè)計是在黨保華老師的指導(dǎo)下完成的。黨老師為這次畢業(yè)設(shè)計提出了許多指導(dǎo)性的意見，并且為這次畢業(yè)設(shè)計的修改提出了許多寶貴意見。
通過此次設(shè)計，一方面讓我認(rèn)識到自己的不足，發(fā)現(xiàn)了自身存在的問題；另一方面又積累豐富的知識，吸取別人好的方法和經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)對復(fù)雜問題的解決能力，摸索出一套解決綜合問題的方法，為自己以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計中既動腦、，又動手，是一個理論與實(shí)際結(jié)合的過程。僅僅有理論是不夠的，更重要的是實(shí)際的，是我們所設(shè)計的實(shí)物，具有設(shè)計合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。這就需要我們設(shè)計者考慮問題是要仔細(xì)、周密，不能有絲毫的大意。對設(shè)計方案的優(yōu)越化，也需要我們綜合各方面的因素考慮，尤其是實(shí)際。再次向教育指導(dǎo)我的老師表示誠摯的感謝！
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外文資料翻譯
5H a new grain dryer 20 Research and Development
Red Sun
(Electrical and Mechanical College of Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang 150001 2. Mechanical College of Jiamusi University, Jiamusi, Heilongjiang 152007)
Abstract: This paper introduces the multi