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粮食烘干机2
摘要
我国地域广阔粮食的收获季节从南到北有很大差别,由于南方气候潮湿而北方气温较低,粮食收获后不能自然干燥需要烘干。
国家粮食主管部门对粮食烘干一直非常重视近20年来投资兴建了大量的烘干设备,这些设备绝大部分为塔式烘干机,其最基本配置为一台有换热器的燃煤热风炉、一台塔式干燥机、一台斗式提升机、一台塔下出粮皮带机和必要的清理设备及电控设备结合200吨烘干机的结构及其干燥工艺,建立粮食烘干机的偏微分方程数学模型,用向前差分方法对偏微分方程进行离散化,并编制进行计算机模拟程序;对模型进行仿真实验,研究热风温度、热风流量、入机粮含水率、环境温湿度、排粮速度等参数对干燥过程的影响,分析各参数之间的相互关系,确定出影响出机粮含水率的主要参数;对控制软件进行仿真实验,对控制策略进行研究分析和仿真,检验建立智能模型的算法和智能优化算法是否有效,对控制系统的动态性能和稳态性能进行分析。
1998年起,我国连续几次投巨资兴建国家粮食储备库。
在建库的同时,配备了大量的粮食烘干机,这些粮食烘干机的采购基本上都是通过招投标方式,代表着我国粮食烘干机的发展方向,具有国内先进水平。
关键词:
粮食烘干烘干机系统常见故障分析塔式烘干机收获季节烘干设备燃煤热风炉斗式提升机
目录
第一章课程设计内容与要求分析1
1.1课程设计内容1
1.2课程设计要求分析1
第二章工控组态软件MCGS简介3
2.1MCGS的主要特点3
2.2MCGS的构成4
2.3MCGS组态软件的工作方式5
第三章粮食烘干机原理与要求分析7
3.1粮食烘干机原理7
3.2分析粮食烘干机电器控制系统工艺流程8
CAD应用课程设计总结18
参考文献19
附录I
第一章课程设计内容与要求分析
1.1课程设计内容
(1)设计题目总体设计方案本题目以MCGS为核心控制系统,采用组态软件进行模拟。
(2)应用工控组态软件MCGS进行工程CAD设计完成MCGS系统、传感器、提升机、开关等组成。
(3)系统的综合调试系统包括除杂、不出杂、烘干的功能。
(4)撰写课程设计论文设计内容要正确,概念要清楚,完成任务书所规定的内容附原理图及程序清单,文字要通顺,书写要工整。
(5)完成课程设计论文答辩。
1.2课程设计要求分析
1.2.1组态软件工艺画面设计要求
(1)用户图形界面生成:
创建用户窗口。
(2)设置用户窗口属性:
设置为启动窗口。
(3)创建编辑图形对象:
插入元件并制作文字框图。
(4)制作用户动画界面:
使用工具箱中的流动块。
(5)设计制作的工艺画面应布局合理、图形应形象逼真、文字应清晰简洁、流动滑块应生动形象。
1.2.2分析设计要求时主要考虑了以下几种情况
1、为了节约,可根据粮食的含量进行清杂情况。
对于含杂量较大较大的粮食,要经过圆筒初清筛把粮食中的杂质去除;对于含杂量较小的粮食可你经过振动筛而直接送入粮仓。
2、粮库设有两个储存仓。
根据功能不同,分为储存仓1,储存仓经过输送机进行传送;储存仓2直接经过管道进入粮仓。
3、为了方便调试和维修,设置手动操作,各闸门均采用电动闸门。
4、为了减轻劳动强度,实现自动控制,各部门的启停均采用自动控制。
因此要求在启动时要从后级先启动前级后启动,而停止时正好相反。
当储存仓1、2装满时要自动停止送粮。
当进料仓空了的时候,要求所有电机自动停止。
第二章工控组态软件MCGS简介
MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem,通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行,通过对现场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案,它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点,比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性,在自动化领域有着更广泛的应用。
MCGS组态软件功能强大,操作简单,易学易用,普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。
同时使用MCGS组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题,集中精力去解决工程问题本身,根据工程作业的需要和特点,组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。
2.1MCGS的主要特点
1简单灵活的可视化操作界面。
2实时性强、良好的并行处理性能。
3丰富、生动的多媒体画面。
4开放式结构,广泛的数据获取和强大的数据处理功能。
5完善的安全机制。
6多样化的报警功能。
7实时数据库为用户分部组态提供极大方便。
8支持多种硬件设备,实现“设备无关”。
9方便控制复杂的运行流程。
10良好的可维护性和可扩充性。
11用数据库来管理数据存储,系统可靠性高。
12设立对象元件库,组态工作简单方便。
13实现对工控系统的分布式控制和管理
2.2MCGS的构成
MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。
用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行,组态环境相当于一套完整的工具软件,它帮助用户设计和构造自己的应用系统。
用户组态生成的结果是一个数据库文件,称为组态结果数据库。
运行环境是一个独立的运行系统,它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理,完成用户组态设计的目标和功能。
运行环境本身没有任何意义,必须与组态结果数据库一起作为一个整体,才能构成用户应用系统。
一旦组态工作完成,运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。
组态结果数据库完成了MCGS系统从组态环境向运行环境的过渡,它们之间的关系,如下图所示。
图2-1MCGS系统环境
由MCGS生成的用户应用系统,其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成,如下图所示。
图2-2MCGS生成的用户应用系统
窗口是屏幕中的一块空间,是一个“容器”,直接提供给用户使用。
在窗口内,用户可以放置不同的构件,创建图形对象并调整画面的布局,组态配置不同的参数以完成不同的功能。
在MCGS的单机版中,每个应用系统只能有一个主控窗口和一个设备窗口,但可以有多个用户窗口和多个运行策略,实时数据库中也可以有多个数据对象。
MCGS用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面,组态配置各种不同类型和功能的对象或构件,同时可以对实时数据进行可视化处理。
2.3MCGS组态软件的工作方式
1、MCGS如何与设备进行通讯:
MCGS通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换。
包括数据采集和发送设备指令。
设备驱动程序是由VB、VC程序设计语言编写的DLL(动态连接库)文件,设备驱动程序中包含符合各种设备通讯协议的处理程序,将设备运行状态的特征数据采集进来或发送出去。
MCGS负责在运行环境中调用相应的设备驱动程序,将数据传送到工程中的各个部分,完成整个系统的通讯过程。
每个驱动程序独占一个线程,达到互不干扰的目的。
2、MCGS如何产生动画效果:
MCGS为每一种基本图形元素定义了不同的动画属性,如:
一个长方形的动画属性有可见度,大小变化,水平移动等,每一种动画属性都会产生一定的动画效果。
所谓动画属性,实际上是反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态的特征参数。
然而,我们在组态环境中生成的画面都是静止的,如何在工程运行中产生动画效果呢?
方法是:
图形的每一种动画属性中都有一个“表达式”设定栏,在该栏中设定一个与图形状态相联系的数据变量,连接到实时数据库中,以此建立相应的对应关系,MCGS称之为动画连接。
详细情况请参阅后面第四讲中的动画连接。
3、MCGS如何实施远程多机监控:
MCGS提供了一套完善的网络机制,可通过TCP/IP网、Modem网和串口网将多台计算机连接在一起,构成分布式网络监控系统,实现网络间的实时数据同步、历史数据同步和网络事件的快速传递。
同时,可利用MCGS提供的网络功能,在工作站上直接对服务器中的数据库进行读写操作。
分布式网络监控系统的每一台计算机都要安装一套MCGS工控组态软件。
MCGS把各种网络形式,以父设备构件和子设备构件的形式,供用户调用,并进行工作状态、端口号、工作站地址等属性参数的设置。
4、如何对工程运行流程实施有效控制:
MCGS开辟了专用的“运行策略”窗口,建立用户运行策略。
MCGS提供了丰富的功能构件,供用户选用,通过构件配置和属性设置两项组态操作,生成各种功能模块(称为“用户策略”),使系统能够按照设定的顺序和条件,操作实时数据库,实现对动画窗口的任意切换,控制系统的运行流程和设备的工作状态。
所有的操作均采用面向对象的直观方式,避免了烦琐的编程工作。
第三章粮食烘干机原理与要求分析
3.1粮食烘干机原理
塔式烘干机又称粮食烘干机,粮食烘干机是用来烘干谷物的理想设备,加工品从传送机输入,通过给料装置,确保设备在运行期间始终处于满负载状态。
进入圆筒初清筛,是原粮混合,同时还作为干燥空气的进出通道,传送机送入储存仓,加以净化、沉淀。
在圆通初清筛中会有杂质除去,将筛过的粮食经过传送带和升降机运输,放到储存仓中储存,储存仓也有通风的功能,通过粮食的运动,并带走一部分表面水分,阀门打开,通过传送机和升降机的运输,送到烘干机中,进行烘干工程,在顶端的干燥段采用较高的热风温度使粮食快速升温,并带走一部分表面水分;中间干燥段采用中等热风温度脱去大量水分;经过以上干燥段后,粮食籽粒温度已经升高,所以底部干燥段采用较低温度即可达到脱去在粮粒内部吸附力较强的水分又避免粮温升得过高的目的;最后经过冷却段的充分冷却,达到安全水分和温度的出机粮食可以直接入库储存。
装粮时,料斗中的粮食通过传送机和提升机,将谷物提到储存仓,再碰过上升降机将粮食送入烘干机筒体直到装满。
烘干时,排粮机构不间断地将烘干段底部的粮食排给下烘干机的蛟龙,烘干机中下蛟龙将粮食送给提升机提升至烘干机的上蛟龙,再由上蛟龙将粮食送入烘干机缓苏仓,缓苏仓的粮食在自重作用下,从上到下慢慢的移至四个烘干段。
粮食进入烘干段得瞬间至第二次进入烘干段得瞬间为一个循环。
经热风炉间接加热后的空气,在离心式引风机作用下,被送入干燥段热风室,热风自热风室连续横向穿过烘干段得薄谷层,热风流动的方向与粮食移动方向互呈交叉,热风气流与粮食获得教充分的接触,使粮食加热,升温,降水,谷层烘干后的废气由废气排出机外。
该烘干机将“顺流”、“逆流”干燥工艺优化组合运用,达到最优效果,是粮食烘干塔的最大特点。
3.2分析粮食烘干机电器控制系统工艺流程
1.建工程文件
样例工程定义的名称为“粮食烘干机控制系统.mcg”工程文件,由五大窗口组成。
总共建立了二个用户窗口,四个主菜单,分别作为开关控制、报警显示、电流显示、数据显示,构成了样例工程的基本骨架。
新建工程文件→单击→把工程另存为→保存工程文件名,如下图3-1:
图3-1
2.建用户窗口
在用户窗口建立用户窗口→新建窗口→点击窗口属性→点击基本属性→窗口名称、窗口标题粮食烘干系统→窗口位置最大化显示→确定→动画组态→画静态图,如图3-2
图3-2
3.画图工具简介
如图3-3
图3-3
点击工具条中的
,打开工具箱,图标对应于选择器用于在编辑图形时选取用户窗口中指定的图形对象图标用于打开和关闭常用图符工具箱常用图符工具箱包括27种常用的图符对象。
点击工具箱中
,插入元件选取自己所需的元件画图。
下面我介绍一下工具箱中的图标,标签
、输入块
、滑动块
、标准按钮
、动画按钮
、滑动输入器
、常用符号
、凹平面
、横管道
、矩形
这些图标都是我们做粮食烘干系统必须熟悉并且了解的。
4.修改图形
选中图形,点击右键就会出排列,就可以对图形进行修改了。
如图3-4
图3-4
5.存盘
画完图记得保存,在
中点击
就是存盘了
6.动画执行
工具条中
点击
就能执行动画。
7.工作台窗口介绍
在工作台中有五大窗口,分别是主控窗口、设备数据、用户窗口、实时数据库、运行策略。
a.实时数据库
在本次的课设中我们把实时数据库中的数据的名字填写粮食烘干系统中所用的数据的名称、类型、注释。
方法:
点击新增对象添加→单击对象属性→基本属性→填写粮食烘干系统所用到数据的名字、类型、注释。
传送机1、2、3、4、5,升降机1、2、3、4,储存量1、2,储存组,货车1、2、3,储存仓1、2,烘干机的温度,热烘干机1、2、3、4,冷烘干机,阀门1、2,总开,总关,开,关等。
如图3-5
图3-5
如储存量1、储存量2都是报警数那么就得把报警属性中报警打开,并且在报警属性中填写报警的限制。
它们的上下限是10和90。
b.运行策略
在粮食烘干系统中我们所用到的策略,在运行策略→点击新增策略→用户策略→确定→策略属性→策略名称中改写数据报警→确定
双击数据报警→单击右键选常用工具箱→单击右键选新增策略行→点击
中
→双击常用工具箱中的报警信息浏览,如果没有在菜单烂→工具→策略构件管理→所有策略构件中选通用功能构件→报警信息浏览→双击报警信息浏览下报警信息浏览→确定→这时策略工具箱中就会有报警信息浏览→关闭时会有提示信息选择“是”。
如图3-6
图3-6
8控制流程的实现
选用“模拟设备”及策略构件箱中的“脚本程序”功能构件,设置构件的属性,编制控制程序,实现储存仓、阀门、传送带、升降机有效控制。
9各种功能的实现
通过MCGS提供的各类构件实现下述功能:
历史曲线:
选用历史曲线构件实现;
历史数据:
选用历史表格构件实现;
报警显示:
选用报警显示构件实现;
工程报表:
历史数据选用存盘数据浏览策略构件实现,报警历史数据选用报警信息浏览策略构件实现,实时报表选用自由表格构件实现,历史报表选用历史表格构件实现。
10输入、输出设备
开关量的输入,湿度的输出,粮食的输入,储存仓的输出,模拟量的输入输出。
11其它功能的实现
工程的安全机制:
分清操作人员和负责人的操作权限。
12共用到的器件名称等。
整体见附录原理图。
粮食烘干机分为自动过程和手动过程。
自动过程:
按动粮食烘干系统总开关,每个环节自动打开实施每个环节。
粮食烘干系统总开关内部是总控过程,没有实施每个环节功能,只有按动分开关才能实现,但是总开关的好处是打开就能正常运行(在无误的前提下)。
总开关循环程序:
if储存量1<100THEN
储存量1=储存量1+2
ELSE
储存量1=0
endif
if储存量2<100THEN
储存量2=储存量2+2
ELSE
储存量2=0
endif
if储存量1<95THEN
阀门1=0
ELSE
阀门1=1
endif
if储存量2<95THEN
阀门2=0
ELSE
阀门2=1
endif
if储存量2>95THEN
阀门2=1
if储存量1>95THEN
阀门1=1
endif
endif
图3-7总开关
总开关(开)程序:
传送机1=1
传送机2=1
传送机3=1
传送机4=1
传送机5=1
升降机1=1
升降机2=1
升降机3=1
升降机4=1
粮食=1
热烘干机=1
冷烘干机=1
总开关(关)程序:
传送机1=0
传送机2=0
传送机3=0
传送机4=0
传送机5=0
升降机1=0
升降机2=0
升降机3=0
升降机4=0
粮食=0
热烘干机=0
冷烘干机=0
当储存仓1的粮食大于95时,阀门1自动打开。
当储存仓2的粮食大于95时,阀门2自动打开。
总开时阀门1与阀门2<95时如图所示:
图3-8阀门1与阀门2<95时
总开时阀门1阀门2>95时如图所示:
图3-9阀门1与阀门2>95时
总关时如图所示:
图3-10总开关关闭时
手动过程:
手动操作作为调试各部分时用,因此个部分之间不需要连锁,且无为点,点击各个开关。
粮食经过开关自动在打开的传送机上运输,在开启升降机,把粮食放到圆筒初清筛中,在经过传送机和升降机运到储存仓中,再运到烘干机中经行烘干,放到储存仓保存。
在这个过程中按动各自按钮就能完成。
手动打开任意开关如图所示:
图3-11手动打开任意开关
冷热烘干机给定温度值后可以进行温度控制
图3-12冷热烘干机温度控制
当储存仓1和储存仓2的粮食值小于5或大于95时,报警系统就开始报警,而且是循环报警。
图3-13报警系统
CAD应用课程设计总结
作为一名测控技术与仪器专业的学生我觉得做CAD课程设计是十分有意义的,而且是十分必要的。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识,如何去锻炼我们的实践能力,如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢?
我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。
要做好一个课程设计就必须做到在设计程序之前对所用MCGS软件有一个系统的了解知道该软件内有哪些资源要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图,在设计程序时,不能妄想一次就将整个程序设计好反复修改、不断改进是程序设计的必经之路,一个程序的完美与否不仅仅是实现功能,而应该让人一看就能明白你的思路,这样也为资料的保存和交流提供了方便。
通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处,虽然感觉理论上已经掌握但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑,经过一番努力才得以解决。
这也激发了我今后努力学习的兴趣我想这将对我以后的学习产生积极的影响。
通过这次设计我懂得了学习的重要性,了解到理论知识与实践相结合的重要意义,学会了坚持、耐心和努力这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。
我认为这个收获应该说是相当大的。
觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程,但是更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程。
同学之间的配合相处以及自身的动脑和努力,都是以后工作中需要的。
我相信以后的课程设计会变得更加顺利。
2012年11月28日
参考文献
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[7]黄晓伟;;基于MCGS组态与PLC的干燥设备控制系统设计[J];机械制造与自动化;2010年03期
附录
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- 关 键 词:
- 粮食 烘干机