1、系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)
1.1檢測量和控制量
糧食干燥是一個(gè)復(fù)雜的熱質(zhì)交換過程，不僅受糧食本身特性和介質(zhì)參數(shù)（熱風(fēng)溫度、濕度、風(fēng)量等）的影響，而且還與環(huán)境條件和干燥工藝、烘干塔結(jié)構(gòu)有著重要關(guān)系。影響出機(jī)糧含水率的因素很多，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場情況，經(jīng)過系統(tǒng)理論分析和仿真試驗(yàn)，確定檢測量分別為：糧食烘干機(jī)第一、二、三、四干燥段排氣的溫度和濕度；環(huán)境溫濕度；入機(jī)糧含水率，出機(jī)糧含水率；第一、二加熱段為高溫段，該段熱風(fēng)溫度高，糧食失水快，而熱風(fēng)壓力反映了風(fēng)量的變化；第三、四加熱段為低溫加熱段。
該系統(tǒng)的控制量有2個(gè)，一個(gè)是通過控制變頻器調(diào)節(jié)排糧電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制被干燥糧在糧食烘干塔內(nèi)的時(shí)間，時(shí)間長則失水多。另一個(gè)是通過控制比例閥來調(diào)節(jié)第三、四加熱段的熱風(fēng)溫度。
1.2系統(tǒng)的硬件組成
本糧食干燥系統(tǒng)硬件組成如圖1所示。由參數(shù)檢測傳感器、1臺工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和變頻調(diào)速電機(jī)等組成，實(shí)現(xiàn)檢測、顯示、報(bào)警和閉環(huán)控制過程。系統(tǒng)工作過程概括為：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)調(diào)用數(shù)據(jù)采集程序，啟動(dòng)傳感器采集數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，調(diào)用通信程序?qū)?shù)據(jù)送入工業(yè)控制機(jī)，按模糊PID控制原理進(jìn)行處理，給出相應(yīng)的控制量，輸出到執(zhí)行部件即變頻器和比例閥，從而實(shí)現(xiàn)排糧電機(jī)和熱風(fēng)溫度的控制功能。
本系統(tǒng)采用臺灣生產(chǎn)的研華工控機(jī)，PCL - 818L A/D卡2塊，實(shí)現(xiàn)16通道的數(shù)據(jù)采集，負(fù)責(zé)采集干燥段排氣溫濕度和環(huán)境溫濕度信號。PCL 728 D/A卡1塊，實(shí)現(xiàn)2個(gè)通道模擬輸出，工控機(jī)輸出的控制信號經(jīng)過數(shù)據(jù)卡PCL 728進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后成為4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號，送給變頻器和冷風(fēng)閥。
1.3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
基于Windows 98操作系統(tǒng)，用VisualC++ 6.0編制界面，采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，其中，運(yùn)行模塊可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行、停止和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的記錄等功能，系統(tǒng)設(shè)置模塊可實(shí)現(xiàn)PCL - 818L卡和PCL - 728卡地址的設(shè)定、采樣頻率設(shè)定和塔結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)定；傳感器標(biāo)定測試模塊實(shí)現(xiàn)各個(gè)傳感器的標(biāo)定和測試及冷風(fēng)閥和變頻器的測定；顯示模塊實(shí)現(xiàn)出、入機(jī)糧含水率的實(shí)時(shí)曲線；幫助模塊實(shí)現(xiàn)對軟件的使用說明。系統(tǒng)對整個(gè)干燥過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并記錄下各參數(shù)的變化情況。軟件結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。
在測控系統(tǒng)軟件的主界面上顯示各干燥段排氣的溫、濕度、干燥熱風(fēng)溫度，在狀態(tài)條中分別顯示入機(jī)糧含水率、出機(jī)糧含水率、變頻器的頻率、環(huán)境溫、濕度和日期時(shí)間等參數(shù)。點(diǎn)擊菜單打開不同的對話框可實(shí)現(xiàn)傳感器標(biāo)定、測試、采樣頻率設(shè)定等功能。同時(shí)在主界面上可實(shí)現(xiàn)變頻器頻率和熱風(fēng)溫度的設(shè)定輸出。
考慮到干燥過程時(shí)滯性強(qiáng)，且各個(gè)參數(shù)的變化頻率較低，采用VC中的Set Timer( DATATIMER，nElapse，NULL)函數(shù)啟動(dòng)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)周期采樣，其中DATA-TIMER為不為零的定時(shí)器標(biāo)識符，nElapse為采樣問隔，單位是毫秒，采樣頻率的大小可以通過設(shè)定nElapse的大小來完成。停止定時(shí)器用Kill Timer( DATATIMER)函數(shù)來完成。考慮到現(xiàn)場有各種干擾，在采樣程序中加入數(shù)字濾波，采用中值平均法，就是對同一參數(shù)連續(xù)采樣幾次，然后進(jìn)行排序，去掉最大值和最小值，其余值取平均為此次采樣值，可以明顯減小干擾的影響。圖3是采樣程序框圖。在順流干燥段，熱風(fēng)和谷物的流動(dòng)方向相同，最熱的空氣首先與溫度最低、最濕的糧食接觸，可以使用較高的熱風(fēng)溫度，一般為100-150℃，溫度高，單位時(shí)間內(nèi)糧食被干燥的水分就多，相反，則糧食失去的水分就少，通過控制熱風(fēng)爐來控制熱風(fēng)溫度滯后很大，而且控制精度很低，因此采用冷風(fēng)與來自熱風(fēng)爐的熱風(fēng)混合達(dá)到控制風(fēng)溫的目的。冷風(fēng)閥選用FCI系列IAR - 100智能角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)為調(diào)節(jié)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可直接接收計(jì)算機(jī)輸出的4-20mA信號，來控制閥開度的大小，冷風(fēng)閥用于烘干機(jī)低溫干燥段熱風(fēng)溫度的控制，采用PID控制，如圖4所示。
2、結(jié)論
該測控系統(tǒng)，能對干燥塔所需各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和顯示，并可保存和打印，為提高控制精度提供了依據(jù)。該系統(tǒng)應(yīng)用于撫順國家糧食儲備庫糧庫，實(shí)踐證明．可提高其控制精度和穩(wěn)定性。
該系統(tǒng)配置相應(yīng)的控制軟件組成計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)，還可廣泛用于工業(yè)材料的烘干、成型等生產(chǎn)中。
相關(guān)烘干機(jī)產(chǎn)品：
1、滾筒烘干機(jī)
2、氣流式烘干機(jī)
