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基于PLC的粮食烘干机燃油炉控制系统设计与实现
发布时间：2013-10-18 09:24 来源：未知
0、引言
干燥是粮食生产过程中的关键环节，也是实现粮食生产全程机械化的重要组成部分。利用烘干机实现粮食干燥是现代化农业的重要标志，也是减少粮食贮藏损失，确保粮食安全的重要手段。热风炉是粮食烘干机的主要辅助设备，其热风温度控制是关键，目前国内热风炉大多数采用人工或继电器上下限区间控制。其中，人工控制具有耗费人力、烘干不均匀以及缩短热风炉使用寿命等致命缺点；继电器区间控制虽解决了人力问题，但因其控制原理的因素，仍没有解决鼓风机频繁启停问题，导致热风温度不稳定，影响了烘干后粮食的质量，难以满足粮食存贮企业的现实需求。因此，采用一种切实可行的燃油炉控制系统对风温进行自动控制，以提高烘干后粮食质量就显得尤为重要。
PLC是控制领域中最常用和重要的装置之一，具有可靠性高、编程简单、使用方便、易于维护等优点，可使自动化控制系统更可靠、更经济。
针对上述问题，作者设计了一种基于PLC的燃油炉自动控制系统，不仅可以有效的控制热风温度，降低操作人员劳动强度，而且可以大大提高粮食烘干机的烘干质量和效率。兹简要介绍如下，以期对同类技术开发提供借鉴。
1、燃油炉结构及工作原理
燃油炉具有结构紧凑、操作方便、自动化程度高以及燃烧充分等特点，被广泛用作粮食干燥设备介质加热，其主要由燃烧器、风机、油箱、电磁阀、电磁计量泵、火焰监测器、雾化器等几部分构成，组成图如图1所示。其中电磁计量泵（简称电磁泵）是利用PWM控制的流量可调泵；雾化器是用来将燃油进行雾化的装置；风机进风口有一叶片式传感器用来监测风压是否正常；点火棒在燃烧器的内部，通电后自身发热可以将雾化后的燃油点燃；火焰检测器是用光敏电阻制成的，有光照射后电阻非常小，无光照射阻值非常大，利用光敏电阻该特性检测是否燃烧。
燃油炉的工作原理为：先给风机、点火棒加电；等到点火棒烧红后，开启电磁阀、电磁计量泵、雾化器，开始供油；燃油进入燃烧器后，点火棒将其点燃，等燃油持续燃烧一段时间后关闭点火棒；通过改变电磁计量泵的供电频率用来改变供油量的大小，以实现燃烧火焰的大小控制。
2、自动控制系统
燃油炉自动控制系统主要由硬件和软件系统两部分构成，其硬件、软件系统结构及工作原理如下。
2.1硬件系统构成及原理
自动控制系统的硬件系统主要由PLC模块、温度传感器、人机交换界面HMI、继电器、电源等组成，硬件组成，如图2所示。
PLC�？椴捎镁骞芎图痰缙骰旌鲜涑觥Ｆ渲�，l路晶体管接固态继电器，用来控制电磁计量泵，4路继电器输出分别外接电磁继电器1、2、3、4，用来控制电磁阀、风机、雾化器、点火棒。AD�？橛美床杉缪沟髡缏返哪Ｄ獾缪剐藕�，PLC�？榭筛莞眯藕诺谋浠纯刂迫加凸└拇笮�。人机交换界面HMI用来控制指令输入和报警信号的输出。
该硬件系统工作原理为：将编写的程序植入主要控制�？榧碢LC模块中，用其来获取传感器信号、控制输出以及完成与人机界面的交互。
3、软件系统设计
软件系统采用模块化设计，主要分为主程序、燃油炉启动程序、燃油炉控制程序以及燃油炉关闭程序4个部分。该软件系统主要程序�？榈墓δ苋缦�。
3.1主程序
主程序的功能主要用来控制整个系统的运行，检测HMI输入的控制指令，并按照输入的指令执行相应的程序，主程序流程图如图3所示。首先进行初始化；如果启动按钮按下，则执行燃油炉启动程序，待该程序完成后，则自动跳转到燃烧炉控制程序；如果关闭按钮按下，首先对燃油炉控制程序进行复位，然后执行燃油炉关闭程序。
3.2燃油炉启动程序
燃油炉启动程序主要用来启动燃油炉，启动程序流程图如图4所示。首先，进行初始化，将计数器凡清零。然后启动风机、启动雾化器、启动点火棒，开始定时15s。当15s定时结束时，启动电磁阀、电磁泵，并定时5s。5s定时结束后，检测火焰。如果检测到火焰，则关闭点火棒，报告点火成功，启动程序结束。如果检测不到火焰，计数器n加l，关闭电磁泵、电磁阀；再判断n是否等于3，如果n不等于3，则程序转入15s定时，重新点火；如果n等于3，则表明3次点火均未成功，此时关闭雾化器、点火棒、风机，并报告点火异常（人机交换界面提示“请检修”），启动程序结束。
3.3燃油炉控制程序
燃油炉控制程序主要用来控制燃油炉的正常工作，负责判断燃油炉燃烧、所供空气是否正常，以及通过改变供油量的大小控制出风温度，控制程序流程如图5所示。首先，进行初始化，检查风压是否正常，如果风压不正常，则报警并进入燃油炉关闭程序。如果风压正常，即可接着检查燃油炉燃烧是否正常。如果燃烧不正常，则报警并进入燃油炉关闭程序。如果燃烧正常，则继续读取温度传感器的数据，然后利用PID算法重新计算PWM参数。如果PWM参数不需要修改，则重新循环；如果需要修改，则修改PWM参数，并继续下一个循环。
3.4燃油炉关闭程序
燃油炉关闭程序主来实现燃油炉的正常关闭，其关闭程序流程图如图6所示。首先进行初始化；然后依次关闭电磁计量泵、电磁阀和雾化器；延迟lOnun后关闭风机（让燃烧器冷却，以防损坏元件），关闭程序结束。
4、结束语
上述设计实现了燃油炉供油量的自动控制，建立了一套适用于生产实际的燃油热风炉自动控制系统，对实现热风炉的运行过程自动监控，促进我国粮食、农副产品等干燥设备的自动化水平具有重要现实意义。其功能和特点可归纳为以下几点：
1)可实现燃烧的无级调节，以实现热风温度的自由调控。
2)具有良好的适配性，对系统稍加改造即可嫁接到其他设备上。
3)硬件系统配置简单、稳定性好且容易维护；软件系统开发性好、功能强大、易于使用。
4)通过燃烧控制方式的调节实现了自动控温，使燃气充分燃烧，避免能源浪费，减少环境污染，提高了生产效率，在国内众多的中、小型烘干机上有广泛的推广和应用价值。
