沈阳工学院本科毕业设计 2 谷物烘干自动控制系统部分设计
2.1 谷物烘干自动控制系统的硬件选择
谷物烘干控制系统由两部分组成构成：（1）信息采集和信号输入部分，主要是湿度传感器，采集粮食的湿度（2）输出与控制部分，包括可编程控制器PLC与排粮电机风机等组成，硬件的结构如图2.1所示：
图2.1 谷物烘干控制系统结构框图
2.1.1 谷物烘干自动控制系统PLC选型
欧姆龙公司的PLC产品门类齐全、型号多种、功能性强、适应面广。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大类产品。CP1H型机是OMRON产品用户目前选用最多的小型机系列产品[5]。在一般的工业控制系统中，小型PLC机要比大、中型机的应用更为广泛。在电气设备的控制应用方面，一般采用小型PLC就能满足需求。CP1H型PLC属于小型PLC，使用USB端口上位机通信，采用梯形图配功能块的结构文本语言编程，多任务的编程模式，多个协议宏服务端口，易于联网，拥有多路高速计数与多轴脉冲输出。CP1H具有与CS/CJ系列相似的控制功能[6] 。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器[7]。 可编程逻辑控制器主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高可编程逻辑控制器的处理速度和节省存储器容量，处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。可编程逻辑控制器接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.2～0.4Ls，因此能适应控制要求
4
沈阳工学院本科毕业设计 高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.2ms/K。结合本设计19个输入，16个输出，顺序处理程序，选择欧姆龙公司生产的CP1H-XA40DR-A型PLC进行设计。 2.1.2 谷物烘干自动控制系统外围设备选型 1、TD提升机
TD型斗式提升机引用了美国康宁公司的先进技术是D型斗式提升机的更新换代产品。它的主要性能参数等效或参照采用了国际标准和国外先进标准。其主要特点是：增加规格及料斗型式，提高料斗运行速度及输送量，加大提升高度，从而扩大使用范围，可以满足建材、机械、化工、电力、粮食、轻工等部门多种物料的输送要求。
该系列斗式提升机采用离心式和混合式两种方式卸料，适用于输送堆积小于1.5t/m3的粉状、粒状小块状的无磨琢性、平磨琢性物料。如谷物、煤、砂、水泥、化肥等，物料温度一般不超60°C。 2、传输机械
传输机械为TD75型固定式、DY移动式宽带输送机。 TD75型带式输送机主要规范：
⑴该机用于冶金、煤炭、水、电等部门，输送堆积比重为（0.25-2.5）吨/立方米的各种块状、粒状等散装物料，也可用于输送成件物品。
⑵该机带宽有六种：500 650 800 1000 1200 1400毫米。
⑶该机所选的输送带有普通橡胶和塑料带两种。适用工作环境-15℃-40℃之间。输送具有酸性和碱性、油类物质和有机溶剂等成分物料时，采用耐碱、耐酸的输送带。
⑷可用于水平或倾斜输送，倾斜向上输送时不同物料所允许最大倾角不同。若倾角增大时，可选用花纹带式输送机。 3、湿度传感器
根据需要向传感器生产厂提出测量范围，生产厂优先保证用户在使用范围内传感器的性能稳定一致，求得合理的性能价格比和测量范围相同，测量精度都是传感器的最重要的性能指标。每当提高—个百分点精度，对与传感器而言都是提高一个台阶，更甚是提高一个档次。因为要达到不一样的精度，它制造成本差距很大，售价也相差很大。比如进口的1只低价的湿度传感器只要几美元，而1只用于供标定全湿程的湿度传感器就要
5
沈阳工学院本科毕业设计 几百美元，差了近一百倍。故使用者一定要切合实际，不可盲目追求“高、精、尖”。
生产厂家通常是分段给出其湿度传感器的精确度的。例如中、低温段(0一80％RH)为±2％RH，高湿段(80—100％RH)为±4％RH。并且这种精度是在某一特定温度下(比如25℃)的值。如果在不同温度条件下使用湿度传感器，它的值还要考虑到温度漂移的影响。大家都知道，相对湿度是温度的函数，温度地对指定空间内的相对湿度影响很大。当温度变化0.1℃。就要产生0.5％RH的湿度变化(误差)。使用场合假如难以做到恒定温度，就提出很高的测湿精度是不适合的。因为湿度随着温度的变化同样是漂忽不定的话，只谈测湿精度就要失去实际意义。
SHT1x (包括 SHT10， SHT11 和 SHT15) 归属于Sensirion温湿度传感器中的贴片式封装的系列。传感器把传感元件信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。传感器采用专利的CMOSens(R) 技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14 位的A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接。该产品具有响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点[8]。
产品特点：
湿度测量范围：0～100%RH；温度测量范围：-40～+123.8℃；湿度测量精度： ±3.0%RH ；温度测量精度： ±0.4℃；响应时间：8s(tau63%)；低功耗 80μW(12位测量，1次/s)；可完全浸没。
2.2 谷物烘干控制系统的控制电路设计
根据任务要求，分析和设计控制电路部分。统计出控制系统所需要的I/O点数，分配好在PLC中的地址，根据I/O分配表与地址，画出对应的电路图。 2.2.1 谷物烘干控制系统原理图
本系统共有19个输入，16个输出，经过从功能方面和价格方面两个方面的考虑，选择欧姆龙可编程序控制器产品CP1H比较适合本系统。OMRON公司生产的CP1H是一种功能很强的小型机，在设计的过程中采用先进的方法及组件使其通常只有在大型PLC中才具有的功能，且具有其他控制器所不具备的功能且功能较完善，能较好的完成系统所需要的功能，且性价比比较高。输出端连接三极管作为开关，PLC输出作为KM导通信号，KM连接380V电源，作为电机的供电电源，图形只是用方框代替。系统PLC
6
沈阳工学院本科毕业设计 外部接线图，如图2.1所示。
启动 KM1 入粮电机 提升机1 上绞龙 缓存仓绞龙 干燥仓绞龙 提升机二 C KM2 P SCKM3 湿度不符合开 K 1 KM5 上绞龙启动H KM7 |
KM6 X
A
40 D 手动启动
R 自动启动 | 缓存仓无粮 A 入粮开关
KM8 下绞龙 DC24 KM9 风机 AC 380v 图2.1 PLC外部接线图
2.2.2 谷物烘干自动控制系统I/O地址分配
PLC对输入/输出定义号严格采用分别编号的原则进行定义分配输入信号点用I表示，输出信号点用O表示，输入输出表请见下表表2.1：
7
沈阳工学院本科毕业设计 表2.1 系统I/O分配表
输入设备
启动 手动启动 自动启动 入粮绞龙开关 湿度不符合开关 湿度符合开关 上绞龙启动开关 提升机一启动开关 提升机一绞龙开关 缓存仓开关 提升机二启动 提升机二绞龙启动 下绞龙启动开关 温度高开关 温度低开关 温度正常开关 缓存仓无粮食 缓存仓满粮 停止按钮
输入地址
00000 00105 00106 00001 00002 00109 00003 00004 00005 00006 00007 00008 00009 00010 00011 00100 00107 00108 00104
输出设备
入粮绞龙 上绞龙 提升机一 提升机一绞龙 缓存仓绞龙 提升机二 提升机二绞龙 下绞龙 风机一 小火 大火 正常火 排粮 风机二 点火指示灯 缓存仓满粮提醒
输出地址
10000 10001 10002 10003 10004 10005 10006 10007 10100 10100 10102 10103 10104 10106 10105 10107
2.2.3 谷物烘干自动控制系统流程图
PLC梯形图是根据继电器控制电路图来设计的，它与电气原理图一一对应。助记符评议，又称为命令语句表达，和汇编语言非常接近，任何一个控制功能由一个或着多个语句组成的用户程序来进行执行，任何一条语句都是规定CPU怎样动作的指令，它作用和微机的指令的作用一样，并且PLC的语句同样是由操作码与操作数组成的。PLC的扫描方式是从左到右，从上到下的执行用户的程序，扫描过程按照梯形图的梯级顺序执行，上一个梯级的结果构成下一梯级的条件。单个工程问题可分成多个相对独立的小
8