红枣烘房—温湿度自动控制系统的设计

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1、1引言温度和湿度是工农业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度和湿度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中,温度和湿度控制占有着极为重要的地位。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式、燃料、控制方案也有所不同；同时排湿方式不同，其控制方式也不相同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中加热装置广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，排湿装置多采用轴流式风机，燃料有煤气、天然气、油、电等[1]。温度和湿度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。可编程控制器（PLC）是一种工业控

2、制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工农业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工农业自动控制的各个领域中被广泛地使用[2]。红枣在烘干的过程中不仅需要对温度和湿度数值大小进行控制，而且不同烘制阶段加热和排湿的时间也不相同，用PLC来实现温度和湿度的精确控制，方便快捷，使人从繁重的劳动解放出来。2枣的干制2.1工艺流程红枣烘制的流程大致如下：原料→挑选→分级→装盘→烘制→包装→成品2.2工艺要点2.2.1温度控制通过大量实验表明红枣烘干温度控制分3个阶段[3],分别

3、包括：缓慢升温阶段、恒温排湿阶段和后熟制干阶段。第1阶段为缓慢升温阶段，点火后温度由常温缓慢升至50～55℃，保持5小时左右。此阶段应注意升温不能过高过快，否则枣果表面易形成硬壳(俗称焖枣)，破坏果肉水分向外排放的通道，不利于枣果水分排放。第2阶段为恒温排湿阶段，是整个烘干过程中主要时期。其特点是需要大火，持续时间长，枣果表面颜色全变为紫红色。在此期既要注意排湿，又要不停地加火，使炕房温度控制在65～70℃之间，保持19h左右，若温度低则会延长烘干时间，温度高则会形成焦枣。第3阶段为后熟制干阶段，其特点是枣果表面由软变为皱褶，趋于成熟，温度应控制在50～55℃之间，保持

4、5h左右。此期要一直打开排湿窗和进气窗。在实际操作中3个阶段是连续进行的，枣农要不断观察枣果的变化，以采取相应措施。2.2.2湿度控制红枣在烘干过程中，自身水分在烘房内温度作用下不断向外排出、变干，若烘房内水份不能及时排除，制干速度延缓，且易形成焦枣，降低食用价值。在第1阶段，温度缓慢升起后，枣果表皮逐渐变软，枣果中的水分慢慢向外排放，炕房内的湿度一般在65％以下。当进入第2阶段，即点火后5h左右，枣果表面颜色变深，果肉继续变软，烘房内的湿度不断上升，当烘房内干湿球温度之差小于5℃或相对湿度大于70％时，立即打开排湿窗和进气窗通气排湿。当烘房内干湿球温度差达15℃或相对

5、湿度低于40％时，要停止排湿。若温度上升到65℃以上，相对湿度大于70％时仍不排湿，就会出现焦枣。据经验，相对湿度达到70％以上时，会感到空气潮湿闷热，呼吸困难，枣果表面潮湿。此时，应立即进行烘房内通风排湿工作。经验认为，烘房内相对湿度达70％左右时，通风排湿1min，可使相对湿度降至60％左右，此时应停止通风排湿。以后视相对湿度情况，多次进行通风排湿(烘干过程中一般排湿7次)。通风排湿时，视烘房内相对湿度的高低和外界风力的大小，决定通风排湿的方法和时间的长短。相对湿度高，外界风力较小时，则将进气窗和排湿窗全部打开，排湿时间较长。反之，则可将进气窗和排湿窗交替开放，排湿

6、时间较短，每次通风排湿时间以10～15min为宜。过短通风排湿不够，相对湿度仍高，影响红枣干燥速度和产品品质；过长，随着潮湿空气的排出，室内温度也随之下降。当干燥作用继续进行时，需要重新升高温度，耗煤量增加，成本提高。每次通风排湿结束时，应及时将通风设备关闭，使烘房内温度迅速回升。干燥作用继续进行时，感到空气干燥，呼吸顺畅，枣果表皮干燥而出现皱纹，则达到了通风排湿的效果[3]。3烘房结构的设计3.1烘房的外部结构烘房外部结构如图所3-1示过渡段烘制室加热室图3-1烘房结构3.2烘房的内部设备烘房的内部设备包括有：观察窗、风机、热风炉、控制器、风门、鼓风机和排气窗，其布置

7、如图所示观察窗风机热风炉控制器风门排湿窗鼓风机图3-2烘房设备安装位置1）控制器三相和单相两类，都带有正反转功能，具有防雷击保护、过流保护、输出短路保护等安全防护措施。具有缺相（三相）、过载、短路保护和电流监测的功能。烘房管理系统软件组网连接,通过计算机可读取所有网内控制器的工作过程记录。变频器端口与变频器连接.实现风机的无极调速控制。通过模糊自适应控制算法，自动控制鼓风机的启停和风门的开关角度，可靠并简捷控制烤房内的温度和湿度。并具有智能报警和语音提示功能。2）热风炉选用耐酸钢、耐候钢制作，焊接部位选用与母材一致的焊材进行焊接。金属外表