基于PLC的太阳能干燥控制系统

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1、2009年2月农机化研究第2期基于PLC的太阳能干燥控制系统徐明娜，钱珊珠，张峰，春生(1．内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018；2．二连浩特出入境检验检疫局，内蒙古二连浩特011100)摘要：针对无辅助加热装置的太阳能干燥系统在操作与控制方面存在精度低、自动化程度不高以及人工劳动强度大的问题，设计了以PLC为控制核心的模糊控制器。该控制器采用模糊控制方法，来提高试验精度和可靠性，为进一步研究太阳能干燥提供依据。试验表明，采用模糊控制方法来实现太阳能干燥过程是可行的，控制器能及时调整系统的变化，实时性好。关

2、键词：太阳能干燥；模糊控制；可编程控制器中图分类号：TP273；TK519文献标识码：A文章编号：1003—188X(2009)O2—0187一O4内介质温度的控制，保证被干燥物料的质量。上位机0引言作为监控设备实时显示干燥箱内温度情况。测量装干燥作业涉及国民经济的众多领域，干燥过程中置将采集到的温度信号送到控制器，在控制器内部将消耗的能量占国民经济总能耗的12％左右⋯。此外，信号与设定值进行模糊比较，求出误差和误差变化，干燥过程造成的污染十分严重，因此干燥技术的节能根据模糊控制算法规则进行调整，重新给定被控量。与环保

3、十分重要。控制过程中给定值(参考输入)为干燥箱所需温利用太阳能干燥可以减少能源损耗和环境污染，度；控制器是可编程控制器(PLC)；受控对象有变频提高产品质量，缩短干燥周期，具有良好的经效益济器、风机；被控量是风机的转速。和社会效益J。影响太阳能干燥过程的因素很多，多数因素不可控制且相互间存在着交互影响，给干燥过程的控制带来了诸多问题。本文综合考虑现有太阳能干燥控制方面存在的问题，在原有试验研究基础上，设计了集干燥箱内参量图1系统控制原理图控制、监测和数据采集于一体的计算机控制系统，提Fig．1Controlsystem

4、diagram出了以PLC为控制核心的模糊控制方法，以满足太阳能干燥系统对参量控制的要求。2试验系统及其热特性1控制原理2．1太阳能干燥装置本设计的太阳能干燥装置由太阳能空气集热器、控制系统主要由计算机、带模拟量的PLC、变频干燥箱、鼓风机和控制系统组成，适用于中低温和不器、风机、测量元件和控制软件组成，如图1所示。能接受阳光曝晒的物料干燥，如玉米、鹿茸、啤酒花、工作过程由上位机(计算机)给定温度，通过串行木材、橡胶和茶叶等J。其工作原理为：冷空气经过通讯接口RS485实现与下位机(PLC)之间的连接和太阳能空气集热器

5、时与吸热板发生热量传递，使其温通讯。PLC接收到控制温度的电压值信号后，通过内度升高；在鼓风机作用下，热空气经过通风管道进入部的D／A转换器将信号送到变频器，由程序控制变频干燥箱，在这里与湿物料产生热质交换。由于介质与器频率的输出，调节风机的转速，从而达到对干燥箱物料存在温差及压差，使物料水分被汽化，温度升高，收稿日期：2008—10一l6湿度降低，而降温增湿的介质以废气形式从干燥箱排基金项目：内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJZY07050)除。这种没有辅助加热装置的干燥设备内空气温度作者简介：徐明娜(1983一

6、)，女，山东章丘人，在读硕士研究生，(E—mail)hmily一830221@l63．con。调节是被动的。热空气温度的升降主要由集热器材通讯作者：钱珊珠(1964一)，女，内蒙古通辽人，副教授，(E—mail)料、形状尺寸、安装方式及气象条件决定。对于干燥qianshanzhu@yahoo．con．121。2009年2月农机化研究第2期温度范围要求较高的物料，可以通过改变空气流量来稳，后面波动较大，难以找到彼此问对应关系。调节热风温度，主要由调节鼓引风机转速来实现。图3(b)为集热器温度增量(风机出口温度和环干燥控制

7、系统的设计指标：一是干燥物料的含水境温度之差)相对值与风机转速问关系图L。]^对蒜其进行率；二是介质温度。其中，物料含水率通过热空气温拟合分析，得到下列函数：∞船舶¨湿度、物料表面温度与废气温湿度来预测。yl：0．4894e一0575x，R：0．9831：2．2干燥箱内温度与风机转速关系Y2=0．5021e-0．0825x．R：0．9890：对太阳能集热器进行热特性试验，获得数据如表=0．5069e一0955x，R=0．9992：1所示。当辐射变化范围为700—1O00W／m、风速变Y4：0．4838e一0716x．R

8、：0．9996化范围为0～4．2m／s时，温度变化范围为30～83．由此可知，不同风机转速下温差相对增量问存在4℃。只有当风机停止运行、风速为0时，温度会有超指数关系，由此得到风机出口温度与环境温度间的关过80℃的情况。系，从而找到与干燥箱温度的对应关系。表1太阳能集热器热特性试验参数：Tab·lTbep踟me￡erofs0Jar