CN114526597A - 一种粮食干燥机的智能烘干控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，包括主控模块、A/D转换模块、数据通讯模块、保护模块、输出控制模块以及人机交互与显示模块；通过A/D转换模块可以实现模拟量信号输入以及信号的A/D转换，通过数据通讯模块的作用是使粮食水分仪通过RS485通讯将水分信号传输给主控模块，通过保护模块将电气设备产生的报警信息传给主控模块并通过RS485通讯传送给人机交互与显示模块显示报警状态，通过输出控制模块通过PLC输出端口对中间继电器施加有效控制信号，进而通过强电控制器控制热泵与粮食干燥机动作，通过人机交互与显示模块用于设置干燥工艺参数并显示实时信息，实现一体化热泵粮食干燥控制，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及干燥机控制系统技术领域，尤其涉及一种粮食干燥机的智能烘干控制系统。
背景技术
我国粮食干燥机发展至今已经形成北方以连续式大型烘干塔为主，南方以低温循环式谷物烘干机为主的现状，传统对环境污染较大的燃油型粮食烘干机与燃煤型粮食干燥机，不能满足发展需求，国内外科学家们尝试以更多的方式来干燥粮食，各种新型热源在粮食干燥领域得以应用，如热泵干燥、红外干燥、真空冷冻干燥、地热能干燥和微波干燥等等，其中以电能为动力的空气源热泵式粮食干燥机在国内地区得到了较好的推广，相比于燃油和燃煤的粮食干燥机，空气源热泵式干燥机的一次性购买和制造成本高，但它具有能源利用率高、维护成本低和安全性高的特点，在长期使用的前提下，新型的空气源热泵式粮食干燥机成本更低，且节能环保，而随着国家对环保的要求，传统的燃油式、燃煤式粮食干燥机将逐渐退出历史舞台，而清洁无污染的热泵式粮食干燥机在粮食干燥领域将得到推广。
近年来热泵系统在谷物干燥中取得较好的效益，但同时热泵式粮食干燥机的问题也逐渐凸显出来，现有的热泵式粮食干燥特性与干燥工艺的设备多为干燥箱，由于市面上热泵生产厂家与干燥机生产厂家多为两个独立厂家，导致热泵与干燥机的控制系统相互独立、互不兼容，不仅增加了干燥作业的复杂度且干燥过程中存在较大安全隐患，另外设备的可控性和自动化程度也不高，还无法在实际生产中得到广泛的应用，因此，本发明提出一种粮食干燥机的智能烘干控制系统以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，该系统通过输出控制模块通过PLC输出端口对中间继电器施加有效控制信号，进而通过强电控制器控制热泵与粮食干燥机动作，通过人机交互与显示模块用于设置干燥工艺参数并显示实时信息，解决了传统热泵与干燥机的控制系统相互独立、互不兼容的问题，实现了一体化热泵粮食干燥控制，大大提高了热泵式粮食干燥机的自动化水平，降低工作人员劳动强度。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，包括主控模块、A/D转换模块、数据通讯模块、保护模块、输出控制模块以及人机交互与显示模块，所述主控模块包括PLC控制器和数字量拓展模块并完成包括信号采集、数据处理和系统监控在内的任务，所述A/D转换模块实现包括环境温度和热风温度在内的模拟量信号输入以及信号的A/D转换并与主控模块连接，所述数据通讯模块通过RS485通讯将粮食干燥机内粮食水分仪检测的水分信号传输给主控模块，所述保护模块通过紧急报警电路将粮食干燥机内各电气设备产生的报警信息传给主控模块并通过 RS485通讯传送给人机交互与显示模块显示报警状态，所述输出控制模块包括中间继电器和强电控制器，所述输出控制模块通过主控模块的PLC输出端口对中间继电器施加有效控制信号，并通过强电控制器控制压缩机组和粮食干燥机动作，所述人机交互与显示模块用于设置包括目标粮食含水率、粮食品种和定时时间在内的干燥工艺参数，并显示包括温度、含水率和设备运行状态在内的实时信息。
进一步改进在于：所述环境温度和热风温度通过设置在粮食干燥机内的传感器模块检测，所述传感器模块包括排气温度传感器、翅片温度传感器、热风温度传感器和粮食温度传感器，所述传感器模块采用PT100芯片作为信号测量元件，并经过计算机自动测试，用激光调阻工艺进行了宽温度范围的零点和灵敏度温度补偿。
进一步改进在于：所述PLC控制器为整体式且内部集成CPU模块、 I/O模块和电源模块，所述PLC控制器根据系统要求进行控制器I/O 口分配，所述PLC控制器的主模块输入口为16个，所述PLC控制器的主模块输出口为12个。
进一步改进在于：所述数字量拓展模块支持6通道开关量输出，所述A/D转换模块内配置具有4个模拟量通道的模拟量拓展模块，所述PLC控制器、数字量拓展模块以及模拟量拓展模块的供电电源电压均为24V。
进一步改进在于：所述中间继电器选用JZX-22F型中间继电器，所述中间继电器的线圈驱动信号为直流24V电压且分别具有两对常开和常闭触点，所述中间继电器通过PLC控制器驱动并以控制强电控制器的方式控制粮食干燥机内的交流设备。
进一步改进在于：所述强电控制器包括交流接触器和热保护器，所述交流接触器和热保护器对粮食干燥机内的电机实施保护，并在通过电机的电流超过预设阀值后切断该电流的回路，所述交流接触器和热保护器的型号根据粮食干燥机内各电机的保护电流进行选择。
进一步改进在于：所述PLC控制器内设有PLC控制程序，所述 PLC控制程序包含模拟量采集程序、RS-485通讯程序、SFC控制算法、温度控制算法、故障保护算法、水分仪控制算法和除霜控制算法。
进一步改进在于：所述人机交互与显示模块包括触摸屏和人机交互界面，所述人机交互界面包括参数设置界面、设备监控界面、故障报警界面、设备调试界面和历史数据界面。
本发明的有益效果为：本发明通过主控模块完成信号采集、数据处理和系统监控任务，通过A/D转换模块可以实现模拟量信号输入以及信号的A/D转换，通过数据通讯模块的作用是使粮食水分仪通过 RS485通讯将水分信号传输给主控模块，通过保护模块将电气设备产生的报警信息传给主控模块并通过RS485通讯传送给人机交互与显示模块显示报警状态，通过输出控制模块通过PLC输出端口对中间继电器施加有效控制信号，进而通过强电控制器控制热泵与粮食干燥机动作，通过人机交互与显示模块用于设置干燥工艺参数并显示实时信息，解决了传统热泵与干燥机的控制系统相互独立、互不兼容的问题，实现了一体化热泵粮食干燥控制，大大提高了热泵式粮食干燥机的自动化水平，降低工作人员劳动强度，且控制系统工作稳定、性能可靠、自动化程度和控制精度高，具有很好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一的系统结构示意图；
图2是本发明实施例二的电气控制柜立体结构示意图；
图3是本发明实施例二的电气控制柜内部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，本实施例提供了一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，包括主控模块、A/D转换模块、数据通讯模块、保护模块、输出控制模块以及人机交互与显示模块，主控模块包括PLC控制器和数字量拓展模块并完成包括信号采集、数据处理和系统监控在内的任务，A/D 转换模块实现包括环境温度和热风温度在内的模拟量信号输入以及信号的A/D转换并与主控模块连接，数据通讯模块通过RS485通讯将粮食干燥机内粮食水分仪检测的水分信号传输给主控模块，保护模块通过紧急报警电路将粮食干燥机内各电气设备产生的报警信息传给主控模块并通过RS485通讯传送给人机交互与显示模块显示报警状态，输出控制模块包括中间继电器和强电控制器，输出控制模块通过主控模块的PLC输出端口对中间继电器施加有效控制信号，并通过强电控制器控制压缩机组和粮食干燥机动作以及电辅助加热，人机交互与显示模块用于设置包括目标粮食含水率、粮食品种和定时时间在内的干燥工艺参数，并显示包括温度、含水率和设备运行状态在内的实时信息，实现了一体化热泵粮食干燥控制，大大提高了热泵式粮食干燥机的自动化水平。
环境温度和热风温度通过设置在粮食干燥机内的传感器模块检测，传感器模块包括排气温度传感器、翅片温度传感器、热风温度传感器和粮食温度传感器，传感器模块采用PT100芯片作为信号测量元件，并经过计算机自动测试，用激光调阻工艺进行了宽温度范围的零点和灵敏度温度补偿，使传感器模块具备抗干扰、过载小、温度漂移小、稳定性高的特点，具有很高的测量精度，由于翅片温度传感器与排气温度传感器设置在热泵的冷媒管路上，需选配探头长度30MM、直径5MM的小尺寸型号，热风温度传感器与粮食温度传感器接触介质分别为空气与粮食，需选配探头长度300MM、直径20MM的大尺寸型号，充分与介质接触提高测量精度。
PLC控制器为整体式且内部集成CPU模块、I/O模块和电源模块，PLC控制器根据系统要求进行控制器I/O口分配，PLC控制器的主模块输入口为16个，PLC控制器的主模块输出口为12个，从系统架构、I/O点数、参考精度和经济性综合考量，PLC控制器选择有20个开关量的台达DVP-28SS211T型PLC，再配置支持6通道开关量输出的数字量拓展模块DVP08SN11T以及具有4个模拟量通道的模拟量拓展模块DVP04AD-S，具有响应速度快、结构紧凑、操作简单、安装方便以及成本较低等特点。
PLC控制器、数字量拓展模块以及模拟量拓展模块的供电电源电压均为24V。
中间继电器选用JZX-22F型中间继电器，中间继电器的线圈驱动信号为直流24V电压且分别具有两对常开和常闭触点，中间继电器通过PLC控制器驱动并以控制强电控制器的方式控制粮食干燥机内的交流设备。
强电控制器包括交流接触器和热保护器，交流接触器和热保护器对粮食干燥机内的电机实施保护，并在通过电机的电流超过预设阀值后切断该电流的回路，交流接触器和热保护器的型号根据粮食干燥机内各电机的保护电流进行选择。
PLC控制器内设有PLC控制程序，PLC控制程序包含模拟量采集程序、RS-485通讯程序、SFC控制算法、温度控制算法、故障保护算法、水分仪控制算法和除霜控制算法。
人机交互与显示模块包括触摸屏和人机交互界面，人机交互界面包括参数设置界面、设备监控界面、故障报警界面、设备调试界面和历史数据界面，人机交互界面通过485通讯与PLC控制器建立联系，人机交互界面首先规划存储区，将其分为控制参数、报警参数和浮点数参数，PLC控制器与人机交互界面通过该存储区完成命令执行和数据调用等功能。
实施例二
参见图2、图3，本实施例提供了一种粮食干燥机的智能烘干控制系统的电气控制柜，电气控制柜内部分为主控制区、缓冲区、执行区和系统转接区，四个区域间由线槽隔开并预留散热空间，四个区域分别为：
电气控制柜最上层为主控制区，主控制区由主熔断器、主继电器、 24V稳压电源、PLC控制器和变频器构成，是整个控制系统的核心区域，负责控制系统的供电与控制算法的运行，主控制区发送的指令交给其他区域执行；
控制柜由上至下第二层为缓冲区，缓冲区由分流端子排和中间继电器组成，在控制系统中充当分流功能，分流端子排将总电源分送给各小电路，中间继电器负责传达PLC控制器的控制指令；
控制柜由上至下第三层为执行区，执行区由交流接触器和热保护器组成，负责完成控制系统的不同动作，并对各器件实施保护；
控制柜最下层为系统转接区，系统转接区由总电源和转接端子排组成，系统转接区是整个控制系统与外部设备构建连接的区域，完成电机、压缩机、传感器和电源等外部设备与控制系统的对接任务。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，其特征在于：包括主控模块、A/D转换模块、数据通讯模块、保护模块、输出控制模块以及人机交互与显示模块，所述主控模块包括PLC控制器和数字量拓展模块并完成包括信号采集、数据处理和系统监控在内的任务，所述A/D转换模块实现包括环境温度和热风温度在内的模拟量信号输入以及信号的A/D转换并与主控模块连接，所述数据通讯模块通过RS485通讯将粮食干燥机内粮食水分仪检测的水分信号传输给主控模块，所述保护模块通过紧急报警电路将粮食干燥机内各电气设备产生的报警信息传给主控模块并通过RS485通讯传送给人机交互与显示模块显示报警状态，所述输出控制模块包括中间继电器和强电控制器，所述输出控制模块通过主控模块的PLC输出端口对中间继电器施加有效控制信号，并通过强电控制器控制压缩机组和粮食干燥机动作，所述人机交互与显示模块用于设置包括目标粮食含水率、粮食品种和定时时间在内的干燥工艺参数，并显示包括温度、含水率和设备运行状态在内的实时信息。
2.根据权利要求1所述的一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，其特征在于：所述环境温度和热风温度通过设置在粮食干燥机内的传感器模块检测，所述传感器模块包括排气温度传感器、翅片温度传感器、热风温度传感器和粮食温度传感器，所述传感器模块采用PT100芯片作为信号测量元件，并经过计算机自动测试，用激光调阻工艺进行了宽温度范围的零点和灵敏度温度补偿，所述电气设备包括风压检测器、高压保护开关、低压保护开关和热保护器。
3.根据权利要求1所述的一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，其特征在于：所述PLC控制器为整体式且内部集成CPU模块、I/O模块和电源模块，所述PLC控制器根据系统要求进行控制器I/O口分配，所述PLC控制器的主模块输入口为16个，所述PLC控制器的主模块输出口为12个。
4.根据权利要求1所述的一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，其特征在于：所述数字量拓展模块支持6通道开关量输出，所述A/D转换模块内配置具有4个模拟量通道的模拟量拓展模块，所述PLC控制器、数字量拓展模块以及模拟量拓展模块的供电电源电压均为24V。
5.根据权利要求1所述的一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，其特征在于：所述中间继电器选用JZX-22F型中间继电器，所述中间继电器的线圈驱动信号为直流24V电压且分别具有两对常开和常闭触点，所述中间继电器通过PLC控制器驱动并以控制强电控制器的方式控制粮食干燥机内的交流设备。
6.根据权利要求1所述的一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，其特征在于：所述强电控制器包括交流接触器和热保护器，所述交流接触器和热保护器对粮食干燥机内的电机实施保护，并在通过电机的电流超过预设阀值后切断该电流的回路，所述交流接触器和热保护器的型号根据粮食干燥机内各电机的保护电流进行选择。
7.根据权利要求1所述的一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，其特征在于：所述PLC控制器内设有PLC控制程序，所述PLC控制程序包含模拟量采集程序、RS-485通讯程序、SFC控制算法、温度控制算法、故障保护算法、水分仪控制算法和除霜控制算法。
8.根据权利要求1所述的一种粮食干燥机的智能烘干控制系统，其特征在于：所述人机交互与显示模块包括触摸屏和人机交互界面，所述人机交互界面包括参数设置界面、设备监控界面、故障报警界面、设备调试界面和历史数据界面。
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