
烘干攪拌輸送新聞動態(tài)

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基于PLC的糧食烘干機燃油爐控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
發(fā)布時間:2013-10-18 09:24 來源:未知
0、引言
干燥是糧食生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是實現(xiàn)糧食生產(chǎn)全程機械化的重要組成部分。利用烘干機實現(xiàn)糧食干燥是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要標志,也是減少糧食貯藏損失,確保糧食安全的重要手段。熱風爐是糧食烘干機的主要輔助設備,其熱風溫度控制是關(guān)鍵,目前國內(nèi)熱風爐大多數(shù)采用人工或繼電器上下限區(qū)間控制。其中,人工控制具有耗費人力、烘干不均勻以及縮短熱風爐使用壽命等致命缺點;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,仍沒有解決鼓風機頻繁啟停問題,導致熱風溫度不穩(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)實需求。因此,采用一種切實可行的燃油爐控制系統(tǒng)對風溫進行自動控制,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、易于維護等優(yōu)點,可使自動化控制系統(tǒng)更可靠、更經(jīng)濟。
針對上述問題,作者設計了一種基于PLC的燃油爐自動控制系統(tǒng),不僅可以有效的控制熱風溫度,降低操作人員勞動強度,而且可以大大提高糧食烘干機的烘干質(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,被廣泛用作糧食干燥設備介質(zhì)加熱,其主要由燃燒器、風機、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行霧化的裝置;風機進風口有一葉片式傳感器用來監(jiān)測風壓是否正常;點火棒在燃燒器的內(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:先給風機、點火棒加電;等到點火棒燒紅后,開啟電磁閥、電磁計量泵、霧化器,開始供油;燃油進入燃燒器后,點火棒將其點燃,等燃油持續(xù)燃燒一段時間后關(guān)閉點火棒;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、風機、霧化器、點火棒。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界面的交互。
3、軟件系統(tǒng)設計
軟件系統(tǒng)采用模塊化設計,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)的運行,檢測HMI輸入的控制指令,并按照輸入的指令執(zhí)行相應的程序,主程序流程圖如圖3所示。首先進行初始化;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行復位,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,進行初始化,將計數(shù)器凡清零。然后啟動風機、啟動霧化器、啟動點火棒,開始定時15s。當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)閉點火棒,報告點火成功,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,重新點火;如果n等于3,則表明3次點火均未成功,此時關(guān)閉霧化器、點火棒、風機,并報告點火異常(人機交換界面提示“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,負責判斷燃油爐燃燒、所供空氣是否正常,以及通過改變供油量的大小控制出風溫度,控制程序流程如圖5所示。首先,進行初始化,檢查風壓是否正常,如果風壓不正常,則報警并進入燃油爐關(guān)閉程序。如果風壓正常,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)閉風機(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
上述設計實現(xiàn)了燃油爐供油量的自動控制,建立了一套適用于生產(chǎn)實際的燃油熱風爐自動控制系統(tǒng),對實現(xiàn)熱風爐的運行過程自動監(jiān)控,促進我國糧食、農(nóng)副產(chǎn)品等干燥設備的自動化水平具有重要現(xiàn)實意義。其功能和特點可歸納為以下幾點:
1)可實現(xiàn)燃燒的無級調(diào)節(jié),以實現(xiàn)熱風溫度的自由調(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備上。
3)硬件系統(tǒng)配置簡單、穩(wěn)定性好且容易維護;軟件系統(tǒng)開發(fā)性好、功能強大、易于使用。
4)通過燃燒控制方式的調(diào)節(jié)實現(xiàn)了自動控溫,使燃氣充分燃燒,避免能源浪費,減少環(huán)境污染,提高了生產(chǎn)效率,在國內(nèi)眾多的中、小型烘干機上有廣泛的推廣和應用價值。
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