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干燥是糧食生產過程中的關鍵環節，也是實現糧食生產全程機械化的重要組成部分。利用烘干機實現糧食干燥是現代化農業的重要標志，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鍵，目前國內熱風爐大多數采用人工或繼電器上下限區間控制。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，導致熱風溫度不穩定，影響了烘干后糧食的質量，難以滿足糧食存貯企業的現實需求。因此，采用一種切實可行的燃油爐控制系統對風溫進行自動控制，以提高烘干后糧食質量就顯得尤為重要。
PLC是控制領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、易于維護等優點，可使自動化控制系統更可靠、更經濟。
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，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量和效率。茲簡要介紹如下，以期對同類技術開發提供借鑒。
1、燃油爐結構及工作原理
燃油爐具有結構緊湊、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加熱，其主要由燃燒器、風機、油箱、電磁閥、電磁計量泵、火焰監測器、霧化器等幾部分構成，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測風壓是否正常；點火棒在燃燒器的內部，通電后自身發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，等燃油持續燃燒一段時間后關閉點火棒；通過改變電磁計量泵的供電頻率用來改變供油量的大小，以實現燃燒火焰的大小控制。
2、自動控制系統
燃油爐自動控制系統主要由硬件和軟件系統兩部分構成，其硬件、軟件系統結構及工作原理如下。
2.1硬件系統構成及原理
自動控制系統的硬件系統主要由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整電路的模擬電壓信號，PLC模塊可根據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、軟件系統設計
軟件系統采用模塊化設計，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閉程序4個部分。該軟件系統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的運行，檢測HMI輸入的控制指令，并按照輸入的指令執行相應的程序，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，則執行燃油爐啟動程序，待該程序完成后，則自動跳轉到燃燒爐控制程序；如果關閉按鈕按下，首先對燃油爐控制程序進行復位，然后執行燃油爐關閉程序。
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定時結束時，啟動電磁閥、電磁泵，并定時5s。5s定時結束后，檢測火焰。如果檢測到火焰，則關閉點火棒，報告點火成功，啟動程序結束。如果檢測不到火焰，計數器n加l，關閉電磁泵、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閉程序。如果燃燒正常，則繼續讀取溫度傳感器的數據，然后利用PID算法重新計算PWM參數。如果PWM參數不需要修改，則重新循環；如果需要修改，則修改PWM參數，并繼續下一個循環。
3.4燃油爐關閉程序
燃油爐關閉程序主來實現燃油爐的正常關閉，其關閉程序流程圖如圖6所示。首先進行初始化；然后依次關閉電磁計量泵、電磁閥和霧化器；延遲lOnun后關閉風機（讓燃燒器冷卻，以防損壞元件），關閉程序結束。
4、結束語
上述設計實現了燃油爐供油量的自動控制，建立了一套適用于生產實際的燃油熱風爐自動控制系統，對實現熱風爐的運行過程自動監控，促進我國糧食、農副產品等干燥設備的自動化水平具有重要現實意義。其功能和特點可歸納為以下幾點：
1)可實現燃燒的無級調節，以實現熱風溫度的自由調控。
2)具有良好的適配性，對系統稍加改造即可嫁接到其他設備上。
3)硬件系統配置簡單、穩定性好且容易維護；軟件系統開發性好、功能強大、易于使用。
4)通過燃燒控制方式的調節實現了自動控溫，使燃氣充分燃燒，避免能源浪費，減少環境污染，提高了生產效率，在國內眾多的中、小型烘干機上有廣泛的推廣和應用價值。
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基于PLC的糧食烘干機燃油爐控制系統設計與實現
來源：環球糧機網發布時間：2015-08-16 16:23:47
