基于PLC單片機(jī)的的稻谷烘干機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要我國是產(chǎn)糧大國，同時(shí)是糧食消費(fèi)大國。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于每年環(huán)境氣候等因素，一些時(shí)間較晚的稻谷干燥或干燥后不符合安全水分的，導(dǎo)致的稻谷變質(zhì)率達(dá)到5%。為把收獲到的稻谷損失率降低，我們需要使用科學(xué)技術(shù)來降低這一損失。與此相對(duì)，稻谷烘干機(jī)的控制系統(tǒng)誕生了。在日常生活中自動(dòng)化控制技術(shù)占有重要地位。隨著科技的不斷發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的在機(jī)械化、自動(dòng)化方面也追上了科技的步伐，各廠家生產(chǎn)的不同形式的稻谷烘干機(jī)不斷地在市場上發(fā)布，但在市場上適合農(nóng)村小規(guī)模種植的家用型的稻谷烘干機(jī)卻不多，研究開發(fā)投資小，操作簡單，維修方便的家用稻谷烘干機(jī)非常有必要。近年來，隨著PLC技術(shù)的快速發(fā)展，PLC在硬件成本、控制能力等各方面的優(yōu)勢越來越廣泛地應(yīng)用于控制領(lǐng)域。稻谷烘干機(jī)也放棄了傳統(tǒng)的“系統(tǒng)故障率高，檢查周期長”的繼電器邏輯控制方式，采用簡單方便的PLC控制技術(shù)來自動(dòng)控制運(yùn)行。PLC技術(shù)在自動(dòng)控制領(lǐng)域表現(xiàn)出與其他控制方式無法相比的綜合優(yōu)勢，因此取代其他控制方式，成為交流電氣控制的主流控制方式。本文將介紹PLC控制家用稻谷烘干機(jī)工作的過程,PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),梯形圖編寫等關(guān)鍵詞：PLC；家用稻谷烘干機(jī)；自動(dòng)控制目錄引言 11緒論 11.1研究背景 11.2研究目的與意義 21.3本文的主要工作 21.4國外稻谷烘干機(jī)的發(fā)展概況 31.5我國稻谷烘干機(jī)的研究發(fā)展概況 32控制系統(tǒng)方案的選擇與確定 42.1繼電器控制系統(tǒng) 42.2單片機(jī)控制 42.3PLC控制 42.4選用方案的確定 53硬件設(shè)計(jì) 53.1PLC系統(tǒng)選型 53.2系統(tǒng)I/O口地址分配 53.3其他設(shè)備的選用 63.3.1.溫濕度變送器 63.3.2.開關(guān)電源 74軟件設(shè)計(jì) 74.1系統(tǒng)工作流程框圖 74.2系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì) 84.2.1系統(tǒng)啟動(dòng)及重置復(fù)位程序 84.2.2電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整與輸出程序 94.2.3溫濕度傳感器模擬量輸入程序 104.2.4溫濕度傳感器平均值的計(jì)算程序 114.2.5溫濕度數(shù)值的輸出程序 134.2.6控溫部分程序 135模型的設(shè)計(jì) 136調(diào)試 147結(jié)論 15參考文獻(xiàn) 17附錄 18引言水稻作為我國年產(chǎn)量較大的主要農(nóng)作物之一，是人民生活中不可缺少的糧食。水稻收割后干燥過程及其重要，直接關(guān)系到稻谷的儲(chǔ)藏質(zhì)量以及后續(xù)的加工。但傳統(tǒng)的稻谷干燥過程是直接依靠自然光進(jìn)行人工晾曬，這種方法會(huì)直接受到氣候條件的限制且影響非常大，每到收獲季節(jié)，如果遭遇惡劣連續(xù)的陰雨天氣，會(huì)直接導(dǎo)致稻谷因沒有及時(shí)的干燥而發(fā)霉發(fā)芽，致使農(nóng)民們?cè)斐芍匾慕?jīng)濟(jì)損失，因此采用機(jī)械烘干是十分必要。稻谷干燥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中最重要步驟和環(huán)節(jié)。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的不斷發(fā)展進(jìn)步，在現(xiàn)今市場上現(xiàn)有的稻谷烘干機(jī)，由于機(jī)型大、投資大和操作維護(hù)艱難，不適合農(nóng)村的生產(chǎn)消費(fèi)。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)體制和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的變化，農(nóng)村糧食生產(chǎn)的主要形式轉(zhuǎn)變?yōu)榧彝コ邪恋刂?，但在大部分農(nóng)村地區(qū)，由于青年農(nóng)民的外出務(wù)工，造成農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)變，使得勞動(dòng)力缺乏，從而使得現(xiàn)有的農(nóng)村生產(chǎn)力在不同程度上不適應(yīng)農(nóng)村生產(chǎn)關(guān)系的發(fā)展，解決這一問題最好的方法，就是要全面發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化，提高生產(chǎn)力。據(jù)市場調(diào)查，目前適合農(nóng)村生產(chǎn)需要的烘干機(jī)比較少。為此，需要開發(fā)出價(jià)格低，性能好的小型稻谷烘干機(jī)，以滿足廣大農(nóng)民的需求。稻谷烘干機(jī)是用來進(jìn)行稻谷烘干的針對(duì)性機(jī)器，自動(dòng)化程度要求非常高的一種機(jī)械設(shè)備，常見的控制方式是采用繼電器控制，但這種控制方式系統(tǒng)故障率高，且檢修周期長，不能很好的控制性能。當(dāng)前的時(shí)代隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，PLC技術(shù)也在不同的領(lǐng)域中快速發(fā)展起來，如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)學(xué)等等，將該技術(shù)應(yīng)用于稻谷烘干機(jī)的控制系統(tǒng)上，能有效的降低系統(tǒng)的故障率并提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而使系統(tǒng)的工作效率提高。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要運(yùn)用PLC對(duì)家用稻谷烘干的烘干系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制來實(shí)現(xiàn)稻谷的自動(dòng)烘干的過程。1緒論1.1研究背景我國作為一個(gè)水稻生產(chǎn)大國，每年在水稻收割后必須要將其干燥保存以保證這一年的吃飯口糧問題，這樣一來稻谷的烘干儲(chǔ)存就及其重要一直以來也是學(xué)者們研究的重要課題，經(jīng)過多年以來的研究，現(xiàn)在我們已經(jīng)使用人們所熟悉的PLC控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化烘干生產(chǎn)模式。隨著PLC控制技術(shù)的快速發(fā)展，簡單易懂的PLC控制技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在很多的稻谷烘干機(jī)上。PLC技術(shù)也在石油、化工、電力、農(nóng)業(yè)等等各行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用起來，我國目前在稻谷生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的烘干能力較低，在市場上符合農(nóng)村生產(chǎn)規(guī)模適合農(nóng)民經(jīng)濟(jì)承受能力的機(jī)型較少。我國目前在市場上存在的稻谷烘干設(shè)備為大中型較多，這種機(jī)型處理的稻谷量較大，常在大、中型的糧庫和農(nóng)場場地使用，且價(jià)格高，機(jī)型大，不適合家用。調(diào)查發(fā)現(xiàn)在國內(nèi)家用型稻谷烘干設(shè)備在市場上頁存在，但不太符合我國一些農(nóng)村地區(qū)使用。其主要原因：（1）多數(shù)的家用稻谷干機(jī)設(shè)備的燃料為燃油，燃油的費(fèi)用高，在生產(chǎn)效益不高的情況下使用，農(nóng)民難以承受。（2)目前也有采用電操作的稻谷烘干機(jī)，但在很多地區(qū)農(nóng)村的現(xiàn)有的電容量較低，承受不起烘干機(jī)需要的電容量，農(nóng)民要是想要使用就必須增加電容量，這樣就使得他們的投資成本又增加。本文主要探討用PLC對(duì)家用稻谷烘干機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)稻谷的烘干過程。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠穩(wěn)定且成本低。1.2研究目的與意義在我國的農(nóng)村地區(qū)稻谷的干燥主要是采用人工自然晾曬，這種方式受天氣因素的影響非常大，且稻谷干燥的水分含量不能很好的確定。這時(shí)候發(fā)展稻谷烘干機(jī)就顯得尤其重要。稻谷烘干機(jī)是一種自動(dòng)化程度非常高的一種機(jī)電設(shè)備，為機(jī)電一體化設(shè)備，利用相應(yīng)的工藝技術(shù)和人為的控制稻谷溫度、濕度和其他條件的前提下，實(shí)現(xiàn)稻谷濕度的降低，使其降到安全倉儲(chǔ)條件。稻谷在收割后的濕度很高，想要讓稻谷在儲(chǔ)存時(shí)不發(fā)生霉變達(dá)到安全存儲(chǔ)的條件，就需要把稻谷的水分降低在一定范圍內(nèi)（即12%為安全水分）。水稻作為一種熱敏性的谷物它的烘干過程與其他谷物相比會(huì)較為復(fù)雜一些，在烘干時(shí)的速度和參數(shù)選擇都非常重要。烘干速度和參數(shù)選擇不當(dāng)會(huì)容易使其發(fā)生爆腰。使稻谷的表面出現(xiàn)細(xì)小的裂紋，這就使得了稻谷碾米時(shí)的碎米率受到影響，影響出米率，也影響了稻谷的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從而造成農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益降低。目前在市場上也存在有能夠節(jié)約能源消耗的稻谷烘干機(jī)設(shè)備，設(shè)備配備有自動(dòng)檢測溫濕度的檢測器，避免會(huì)發(fā)生過烘的現(xiàn)象，在一定程度上可以保證稻谷的品質(zhì)和質(zhì)量。

隨著我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化進(jìn)程的不斷推進(jìn),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化水平有了明顯的提高,各種形式稻谷烘干機(jī)漸漸的涌現(xiàn)在市場上。目前在市場上常見的稻谷烘干機(jī)烘干類型有采用傳統(tǒng)的繼電器控制、單片機(jī)控制和PLC控制。稻谷烘干機(jī)的機(jī)械化技術(shù)主要以機(jī)械為手段，采用相對(duì)應(yīng)的工藝和技術(shù)措施，人為地有效控制其稻谷的溫度和濕度，在不損害稻谷品質(zhì)的前提下，有效地降低稻谷的含水率，從而達(dá)到國家安全貯存標(biāo)準(zhǔn)，采用機(jī)械烘干的基本目標(biāo)就是要在保持烘干過程的穩(wěn)定下得到稻谷的最優(yōu)品質(zhì)，在成本方面也要控制最低成本和能源消耗。自動(dòng)化控制烘干方式是實(shí)現(xiàn)稻谷的高收益，低損失率和安全作業(yè)的一種非常有效手段。稻谷烘干機(jī)工作過程的自動(dòng)化控制對(duì)減輕勞動(dòng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和充分發(fā)揮烘干機(jī)能力等具有重大意義。

1.3本文的主要工作要求通過對(duì)PLC的編程，實(shí)現(xiàn)稻谷烘干機(jī)烘干的各項(xiàng)功能，了解稻谷烘干機(jī)的工作原理及控制要求，確定烘干機(jī)的總體結(jié)構(gòu)并進(jìn)行設(shè)計(jì)。也包含PLC編程元器件明細(xì)表，編寫PLC控制烘干系統(tǒng)的程序梯形圖以及指令表等2種形式的程序并對(duì)各段程序進(jìn)行分析解說，簡要說明其烘干系統(tǒng)的控制工作過程。在我國的農(nóng)村地區(qū)稻谷的干燥主要是采用人工自然晾曬，這種方式受天氣因素的影響非常大，且稻谷干燥的水分含量不能很好的確定。這時(shí)候發(fā)展稻谷烘干機(jī)就顯得尤其重要。稻谷烘干機(jī)是一種自動(dòng)化程度非常高的一種機(jī)電設(shè)備，是一種機(jī)電一體化的烘干設(shè)備，這種設(shè)備是利用相應(yīng)的工藝技術(shù)和人為控制溫度、濕度和其他條件的前提下，使得稻谷的含水率的降低，從而可以達(dá)到安全倉儲(chǔ)條件。1.4國外稻谷烘干機(jī)的發(fā)展概況20世紀(jì)40年代，國外的稻谷烘干機(jī)技術(shù)開始研究發(fā)展，到60年代末，一些發(fā)達(dá)國家如（美、蘇、日等），就基本實(shí)現(xiàn)了稻谷烘干機(jī)的機(jī)械化技術(shù)；到70年代就基本實(shí)現(xiàn)了稻谷烘干機(jī)的自動(dòng)化控制；所以在80年代時(shí)期，就向稻谷烘干機(jī)的高質(zhì)量和低成本以及利用技術(shù)完全自動(dòng)控制等方面去研究制造，同時(shí)研究開發(fā)具有新能源、新機(jī)型等方面優(yōu)勢的烘干機(jī)，在稻谷的烘干質(zhì)量上極其重視，實(shí)現(xiàn)稻谷烘干技術(shù)的高質(zhì)量低成本的效果。在美國，全國推廣稻谷烘干機(jī)機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用較為普遍，稻谷烘干機(jī)的機(jī)型主要為大、中、小低溫倉以及高溫倉，玉米及小麥作為主要的烘干對(duì)象。在前蘇聯(lián)大多形成工廠化生產(chǎn)模式，稻谷烘干機(jī)的控制系統(tǒng)較為完善，稻谷烘干機(jī)的機(jī)型也大部分是大、中型，烘干機(jī)采用的烘干的方式為高溫烘干法。這種方式在干、濕稻谷混合加熱烘干中應(yīng)用較為普遍，其優(yōu)點(diǎn)是降水幅度大、烘干質(zhì)量有保障以及能源消耗低等，主要采用柴油和煤油作為烘干機(jī)的燃燒燃料。而在二戰(zhàn)之后日本的稻谷烘干機(jī)技術(shù)也開始研究制造，其烘干機(jī)設(shè)備機(jī)型主要為中、小型，烘干機(jī)采用煤油和柴油作為燃燒燃料，也有一小部分稻谷烘干機(jī)設(shè)備利用稻殼作為其燃料；日本的稻谷烘干機(jī)自動(dòng)化程度較高，比較重視稻谷烘干后的質(zhì)量，對(duì)稻谷的品質(zhì)要求極其高。1.5我國稻谷烘干機(jī)的研究發(fā)展概況我國的稻谷烘干機(jī)開始研究制作于解放初期，在當(dāng)時(shí)主要仿照前蘇聯(lián)和日本技術(shù)制造。由于當(dāng)時(shí)所制造的稻谷烘干機(jī)機(jī)型大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜繁瑣且價(jià)格高，并不適合我國那時(shí)農(nóng)村生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)條件，所以稻谷烘干機(jī)也僅僅是使用在糧庫、國有糧倉以及集體企業(yè)等一些大型場地。針對(duì)這一系列問題，在20世紀(jì)60年代末，國內(nèi)高校的相關(guān)專業(yè)人員和相關(guān)的科研單位開始著手于研究制造適合我國一些農(nóng)村地區(qū)的使用稻谷烘干機(jī)，從這時(shí)開始在一些農(nóng)場生產(chǎn)隊(duì)和農(nóng)村生產(chǎn)隊(duì)中就出現(xiàn)了稻谷烘干機(jī)的身影；在80年代之后，隨著我國國情的變化，經(jīng)濟(jì)體制開始改革，稻谷烘干機(jī)的研究方向小型化和多用途方面發(fā)展；在90年代以來，我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)改革得到了進(jìn)一步發(fā)展,農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及生產(chǎn)力水平有了明顯的提高，經(jīng)營模式向?qū)I(yè)化、集約化發(fā)展，并迅速發(fā)展起來，與此同時(shí)市場上逐步出現(xiàn)成套的稻谷烘干機(jī)設(shè)備，這種設(shè)備儲(chǔ)存、加工等設(shè)備形成配套，成為了我國稻谷烘干機(jī)的使用代表。近年來，我國稻谷烘干機(jī)在系統(tǒng)控制方面的計(jì)算機(jī)模擬有了進(jìn)一步發(fā)展，在傳統(tǒng)的專用軟件上的不斷開發(fā)創(chuàng)新，使得稻谷烘干機(jī)在烘干系統(tǒng)控制和烘干產(chǎn)品質(zhì)量方面有了很大改善。但目前我國小型家用稻谷烘干機(jī)的研究現(xiàn)還處在不太成熟的階段，適合農(nóng)民使用的小型家用稻谷烘干機(jī)相當(dāng)短缺，迫切需要開發(fā)價(jià)格低、性能好的小型家用稻谷烘干機(jī)，以滿足廣大農(nóng)民的生活生產(chǎn)需要，目前對(duì)家用型稻谷烘干機(jī)的研究制造，具有非常廣闊的應(yīng)用前景，稻谷烘干機(jī)技術(shù)的發(fā)展，加快推進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的步伐。2控制系統(tǒng)方案的選擇與確定本次設(shè)計(jì)的是一種全封閉、自動(dòng)控制、可移動(dòng)、低成本的家用稻谷烘干機(jī)，根據(jù)對(duì)溫度控制和進(jìn)風(fēng)量的控制烘干原理設(shè)計(jì)，通過對(duì)稻谷烘干機(jī)的烘干系統(tǒng)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)稻谷在烘干工作過程的全自動(dòng)控制。本次設(shè)計(jì)的稻谷烘干機(jī)采用對(duì)稻谷溫濕度控制（溫度大于60℃,濕度小于20%）的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)稻谷烘干系統(tǒng)工作的控制，烘干機(jī)的熱風(fēng)的流動(dòng)方向與稻谷流動(dòng)的方向成錯(cuò)流，是稻谷與熱風(fēng)充分接觸，進(jìn)而使得稻谷烘干，當(dāng)烘干到一定時(shí)間，溫濕度傳感器檢測到溫濕度數(shù)值與設(shè)定的數(shù)值比較，當(dāng)實(shí)時(shí)檢測的溫濕度數(shù)值小于濕度設(shè)定數(shù)值，則停止工作。目前在市場上應(yīng)用于稻谷烘干機(jī)的烘干系統(tǒng)控制主要有三種為：繼電器控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，三種控制方法都存在著一定的優(yōu)缺點(diǎn)。2.1繼電器控制系統(tǒng)由于繼電器控制所設(shè)計(jì)出的線路較復(fù)雜,這就使得繼電器控制裝置的制造時(shí)間會(huì)長，造價(jià)也因此會(huì)較高，維修過程繁瑣。若想要在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后改變?cè)瓉淼目刂迫蝿?wù)，如某些工作流程的變動(dòng)，想要實(shí)現(xiàn)變動(dòng)的過程，就只能通過去改變接線的方式來完成。此外，由于繼電器控制系統(tǒng)中的元器件較多，這就容易造成接線多容易造成混亂，平均無故障時(shí)間就會(huì)較變短。主要存在有以下幾個(gè)缺點(diǎn):1)本身出現(xiàn)誤操作的現(xiàn)象多，接觸觸頭易發(fā)生氧化及鐵芯弄臟后吸力會(huì)降低；2)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件會(huì)經(jīng)常發(fā)生卡頓及線圈容易燒壞，使得維護(hù)過程復(fù)雜，影響工正常作運(yùn)行?？偠灾?，繼電器控制系統(tǒng)在可靠性和靈活性方面較低，這就使得了其故障率變高。2.2單片機(jī)控制單片機(jī)控制是利用程序去實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜動(dòng)作的控制，功能性很強(qiáng)。工作的方式是采用中斷處理方式，響應(yīng)快，價(jià)格也比PLC控制低。但它在程序修改方面的難度系數(shù)較大，可靠性也比PLC低，同時(shí)也需要設(shè)計(jì)有專門的接口電路及抗干擾的措施。在使用使工作環(huán)境和技術(shù)都要求較高，必須具備一定的系統(tǒng)知識(shí)才能進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，在程序調(diào)試技術(shù)方面難度較大。它的工作量較大且工作周期較長，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較差。2.3PLC控制當(dāng)今時(shí)代，隨著科技的不斷發(fā)展和可編程序控制器（以下稱PLC）的不斷推廣應(yīng)用，PLC技術(shù)在我國迅速發(fā)展起來。PLC控制技術(shù)是自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)三者結(jié)合起來發(fā)展的一種新型的自動(dòng)控制技術(shù)，在繼電控制的基礎(chǔ)上，與Computer、Control和Communication技術(shù)相結(jié)合起來不斷的完善和發(fā)展。PLC控制有以下優(yōu)點(diǎn)：1）編程方法簡單易懂。

2）功能性強(qiáng)，性能好。

3）硬件配套設(shè)施齊全,適用性強(qiáng)。4）無觸點(diǎn)，可靠性和抗干擾性強(qiáng)。

5）系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)簡單、調(diào)試簡單、安裝少。

6）維護(hù)方便。7）體積小，能源消耗低。2.4選用方案的確定根據(jù)烘干機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求，結(jié)合任務(wù)書要求和對(duì)以上三種控制方法分析的出來優(yōu)缺點(diǎn)，PLC控制的系統(tǒng)在成本、操作方式便捷性都適合本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，此次采用PLC控制進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。3硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件包括PLC系統(tǒng)的選型，系統(tǒng)I/O口分配和其他設(shè)備的選用。3.1PLC系統(tǒng)選型經(jīng)過對(duì)烘干機(jī)的烘干工藝的分析，我們還需要在系統(tǒng)再選取一個(gè)FX-2N-2AD型模擬量輸入模塊，此模塊用來檢測實(shí)際出風(fēng)溫度和實(shí)際濕度值，外部的溫濕度傳感器采集到的實(shí)際溫度經(jīng)過FX-2N-2AD模擬輸入模塊的轉(zhuǎn)換之后反映到PLC中，本設(shè)計(jì)采用的是三菱FX-3GA系列PLC，該系列PLC應(yīng)用方便簡單，適合小規(guī)?？刂疲哂徐`活且豐富的擴(kuò)展功能，在溫度控制與模擬量輸出輸入方面比較簡單，與本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的各方面要求相匹配，適合選用，F(xiàn)X-2N-2AD模擬輸入模塊的布線如圖3-1所示。圖3-1模塊的布線3.2系統(tǒng)I/O口地址分配PLC的I/O模塊是I/O電路的集成，由輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出鎖存器反映輸出信號(hào)狀態(tài)。輸入模塊將獲取電信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)讀取，輸出模塊將數(shù)字信號(hào)變成電信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)。此次設(shè)計(jì)的PLC對(duì)輸入信號(hào)點(diǎn)用X表示，輸出信號(hào)點(diǎn)用Y表示，其中輸入從X0開始依次分配，輸出從Y0開始依次分配具體分配如表3-2所示。表3-2I/O分配表輸入輸入設(shè)備輸出輸出設(shè)備X0啟動(dòng)開關(guān)Y0電機(jī)啟動(dòng)X1復(fù)位清零Y1電機(jī)正反轉(zhuǎn)X2電機(jī)增速按鈕Y2風(fēng)機(jī)開關(guān)X3電機(jī)減速按鈕3.3其他設(shè)備的選用在本次設(shè)計(jì)中運(yùn)用到的主要設(shè)備如下表3-3所示。表3-3主要設(shè)備表設(shè)備名稱型號(hào)PLCFX3GA-60MT模擬量模塊FX2N-2AD風(fēng)機(jī)PTC電加熱風(fēng)機(jī)電機(jī)YX42XQ38-02A電機(jī)驅(qū)動(dòng)YKD2204M開關(guān)電源西門子PM207溫濕度變送器KS-SHT3.3.1.溫濕度變送器為了得到一個(gè)良好的烘干環(huán)境，稻谷的水分含量精準(zhǔn)的檢測，在烘干中對(duì)其溫室度的控制及其的重要，所以需要一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測溫濕度的元器件，這里使用的是KS-SHT溫濕度變送器。其技術(shù)指標(biāo)如下：工作電源：DC10V—30V溫度變送量程：-40℃—125℃濕度變送量程：0-100％測量精度：溫度誤差<1%，濕度誤差<1.5%RH3.3.2.開關(guān)電源開關(guān)電源是用于給PLC及各模塊電路提供工作電源。3.3.3.PTC電加熱風(fēng)機(jī)電加熱風(fēng)機(jī)通電后迅速將電能轉(zhuǎn)化位熱能，用與烘干系統(tǒng)工作時(shí)提供熱風(fēng)，使稻谷在熱風(fēng)下烘干，電加熱風(fēng)機(jī)如圖3-6所示。圖3-6電加熱風(fēng)機(jī)4軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)工作流程圖、系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)和各段程序解析等。4.1系統(tǒng)工作流程框圖本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是三菱PLC控制設(shè)備控制系統(tǒng)，采用GXWork2編程軟件對(duì)系統(tǒng)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)編寫，通過在GTD3仿真軟件上操作使得烘干機(jī)運(yùn)行工作。本次家用稻谷烘干機(jī)設(shè)計(jì)，通過220V交流電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)工作方式進(jìn)行鼓風(fēng)，通過風(fēng)機(jī)帶動(dòng)螺旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過在仿真軟件觸摸屏上對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度來調(diào)節(jié)風(fēng)速的大小，風(fēng)機(jī)通過加熱電阻絲供熱進(jìn)行熱風(fēng)鼓入，溫度隨著風(fēng)速的變化而變化。烘干機(jī)內(nèi)部設(shè)有溫濕度變送器，可以檢測稻谷的溫度與濕度，通過PLC傳送到觸摸屏上顯示出檢測數(shù)值。家用稻谷烘干機(jī)工作流程：總開關(guān)啟動(dòng)，具有高水分的稻谷進(jìn)入烘干機(jī)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，按下開關(guān)啟動(dòng)按鈕X0，將其電機(jī)啟動(dòng)，通過電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方式進(jìn)行鼓風(fēng)，同時(shí)在烘干機(jī)內(nèi)的溫濕度傳感器對(duì)稻谷的溫室及水分進(jìn)行檢測，同時(shí)對(duì)檢測到的實(shí)際濕度數(shù)值與設(shè)定值比較，若實(shí)際濕度數(shù)值小于設(shè)定值，則風(fēng)機(jī)關(guān)閉，否則烘干工作繼續(xù)，通過在觸摸屏上的操作調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小進(jìn)而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)速的大小，烘干機(jī)的工作流程圖如圖4-1所示。圖4-1系統(tǒng)工作流程圖4.2系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)梯形圖是PLC程序設(shè)計(jì)第一編程語言也是使用最廣泛的編程語言。梯形圖根據(jù)繼電器的控制電路圖設(shè)計(jì)與繼電接觸器控制系統(tǒng)的電路圖相似。PLC系統(tǒng)控制的梯形圖編寫工作是整個(gè)設(shè)計(jì)的最核心部分，也是能否實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作的關(guān)鍵。在本次的梯形圖設(shè)計(jì)，將整個(gè)稻谷烘干機(jī)系統(tǒng)分成幾個(gè)部分，并且按照要求編寫不同的程序，主要包括模擬量變送程序、電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序、復(fù)位程序等程序模塊。在利用GXWork2進(jìn)行程序編寫時(shí)，要仔細(xì)觀察輸入與輸出的關(guān)系同時(shí)保證在任何時(shí)候程序都能平穩(wěn)運(yùn)行。4.2.1系統(tǒng)啟動(dòng)及重置復(fù)位程序在總開關(guān)按鈕按下之后，按下按鈕X0，接通置位輔助繼電器M0，該繼電器M0在一次得電的情況下會(huì)一直保持該線圈處在得電狀態(tài)。在烘干結(jié)束后按下復(fù)位開關(guān)X1按鈕將使電機(jī)燈的顯示開關(guān)線圈M2、啟動(dòng)中間繼電器M0、電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)值和溫濕度數(shù)值恢復(fù)到最初始狀態(tài)，使其清零，程序如圖4-2所示。圖4-2系統(tǒng)啟動(dòng)機(jī)復(fù)位程序4.2.2電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整與輸出程序按下啟動(dòng)開關(guān)X0按鈕，系統(tǒng)開始啟動(dòng)，常開輔助觸點(diǎn)M0啟動(dòng)中繼閉合，Y0產(chǎn)生一個(gè)周期信號(hào)脈沖輸出啟動(dòng)電機(jī)，此時(shí)電機(jī)是沒有轉(zhuǎn)速的，在觸摸屏操作按下X1按鈕給它一個(gè)電信號(hào)使電機(jī)增速。在運(yùn)行過程中，為了防止按下增速按鈕電機(jī)的速度不停增加，這里采用的是上升沿按鈕開關(guān)，每按一次速度增加一次。在PLC上電之后，輔助繼電器M8000動(dòng)作，最終通過存儲(chǔ)到寄存器D2通過觸摸屏顯示出最終數(shù)值，程序如圖4-3所示。圖4-3電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整與輸出程序4.2.3溫濕度傳感器模擬量輸入程序溫濕度變送器數(shù)值的輸入采用FX2N-2AD模擬量輸入模塊將電流輸入轉(zhuǎn)換成12位數(shù)字值，并將這個(gè)數(shù)值輸入到可編程序控制器（PLC）中，溫濕度傳感器采用的是電流輸入，F(xiàn)X2N-2AD的電流輸入范圍為4-20mA，其輸入特性是模擬值（4-20mA）與數(shù)字值（0-4000）成正比。根據(jù)傳感器的屬性，傳感器的溫度感應(yīng)范圍是-40℃—125℃，四度的感應(yīng)范圍是0-100，因?yàn)檩o助繼電器M0在第一次得點(diǎn)后會(huì)一直保持通電狀態(tài)，所以繼電器M0接通閉合之后，將系統(tǒng)工作需要的信息寫入到模擬模塊。模擬輸入模塊首先選擇A/D的輸入通道（通道1為溫度信號(hào)，通道2為濕度信號(hào)），選擇完成之后A/D轉(zhuǎn)換模塊開始進(jìn)行，立即讀取通道1和通道2的數(shù)字值，并將讀取后的通道數(shù)字值的通道的高端4位移動(dòng)到下面的8位上，并存儲(chǔ)到寄存器中，通道1存儲(chǔ)到寄存器D100，通道2存儲(chǔ)到寄存器D101，程序如圖4-4所示。圖4-4溫濕度傳感器模擬量的輸入程序4.2.4溫濕度傳感器平均值的計(jì)算程序在操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)由于外界的各種環(huán)境因素，會(huì)存在數(shù)據(jù)讀取的不穩(wěn)定。當(dāng)讀取的數(shù)字值不穩(wěn)定時(shí)，運(yùn)用計(jì)算平均值輸出的方法。PLC通電后自動(dòng)將各個(gè)寄存器數(shù)據(jù)的初始化，分別將十進(jìn)制的數(shù)0傳送給寄存器D144、D166、D188、D101和的103。因按下啟動(dòng)按鈕X0后，輔助繼電器M0接通會(huì)一直保持得電狀態(tài)，系統(tǒng)開始采樣頻率計(jì)數(shù)，采取通道1和通道2總的輸入數(shù)據(jù)，完成后與平均頻率進(jìn)行比較，之后再通過運(yùn)算指令計(jì)算采取到的通道1和通道2的平均值，并將其結(jié)果存儲(chǔ)在寄存器D111和D110、D113和D112中，通過PLC傳送到仿真軟件觸摸屏上顯示數(shù)值，程序如圖4-5所示。圖4-5溫濕度傳感器平均值的計(jì)算程序4.2.5溫濕度數(shù)值的輸出程序繼電器M0得電閉合接通，使得M133線圈得電，根據(jù)傳感器的屬性通過算數(shù)運(yùn)算指令對(duì)寄存器中溫濕度的數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算，因?yàn)閭鞲衅鞯臏囟雀袘?yīng)范圍是-40℃到120℃，濕度的感應(yīng)范圍是0-100，而溫濕度又與模塊模擬量輸入（4mA-20mA）成正比，最后利用PLC的算數(shù)運(yùn)算指令計(jì)算可以得到最后輸出結(jié)果，程序如圖4-6所示。圖4-6溫濕度數(shù)值的輸出程序4.2.6控溫部分程序根據(jù)溫濕度的實(shí)際輸出數(shù)值與設(shè)定的溫度和濕度的數(shù)值進(jìn)行比較，設(shè)定的溫度為60℃，濕度為標(biāo)準(zhǔn)的20%，若溫度大于60℃，濕度小于20%，則風(fēng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，控溫部分程序如圖4-7所示。圖4-7控溫程序5模型的設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書要求，通過在不同地方查詢并進(jìn)行反復(fù)研究，得出適合的模型結(jié)構(gòu)圖。通過運(yùn)用3D繪圖軟件對(duì)模型設(shè)計(jì)，繪制出旋轉(zhuǎn)葉片、聯(lián)軸器、夾板和電機(jī)固定板等并通過3D打印機(jī)將其打印出來并進(jìn)行裝配，模型設(shè)計(jì)圖如圖5-1所示。圖5-1模型設(shè)計(jì)6調(diào)試本次設(shè)計(jì)的家用稻谷烘干機(jī)在模型實(shí)物的制作過程中，整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試是最重要的一步，決定著實(shí)物功能能否實(shí)現(xiàn)的作用。系統(tǒng)程序和實(shí)物的調(diào)試可以及時(shí)是否發(fā)現(xiàn)存在問題并及時(shí)進(jìn)行解決。在整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試過程中，并沒有一帆風(fēng)順，在調(diào)試過程也出現(xiàn)了許多小問題。針對(duì)這些問題，自己又認(rèn)真仔細(xì)的對(duì)程序以及實(shí)物的接線方面進(jìn)行檢查一遍，通過找老師的詢問，和同學(xué)的幫忙，或在網(wǎng)站上查詢相關(guān)的問題解決方法在最后完成了最后的工作。按下電源總開關(guān)按鈕啟動(dòng)給PLC上電，按下啟動(dòng)按鈕X0，系統(tǒng)啟動(dòng)工作，在開始的調(diào)試時(shí)，出現(xiàn)了溫濕度傳感器傳送的數(shù)值在仿真軟件上顯示不穩(wěn)定，通過在網(wǎng)站上的查詢和詢問同學(xué)，得知可以添加數(shù)值的平均值計(jì)算程序使其數(shù)值能穩(wěn)定顯示，最后在程序中添加溫濕度數(shù)值平均值計(jì)算程序，在不斷的調(diào)試后，數(shù)值也能穩(wěn)定顯示出來；在連接硬件時(shí)，組件接口也出現(xiàn)了一些小問題，檢查發(fā)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的定義有錯(cuò)誤，最后進(jìn)過一系列對(duì)程序的修改和對(duì)組件接口的修改，系統(tǒng)程序能正常運(yùn)行。7結(jié)論不知不覺間，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作也完成了。PLC控制的稻谷烘干機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的繼電器控制以及單片機(jī)控制相比較，PLC控制具備了更加穩(wěn)定、可靠且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單和成本低的優(yōu)點(diǎn)，也符合本次設(shè)計(jì)的要求。通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對(duì)自己這四年來學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)學(xué)會(huì)了融會(huì)貫通，對(duì)PLC控制技術(shù)有了更加深入的了解，從此更加的熱愛我的專業(yè)。在我最開始編寫程序時(shí)，由于對(duì)PLC的各個(gè)模塊之間的關(guān)系了解得不夠深入，導(dǎo)致了程序編寫時(shí)沒有處理各個(gè)模塊之間的關(guān)系，就導(dǎo)致了在子模塊調(diào)用時(shí)出現(xiàn)了很多問題。在連接硬件時(shí)，各組件之間的接口總有一些問題出現(xiàn)，輸入數(shù)字量和模擬量的定義時(shí)也有錯(cuò)誤。然而，最終經(jīng)過一系列的修改和調(diào)試，程序的編寫終于成功了。在連接硬件與程序編寫的地方，一定要特別地小心，否則很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。同時(shí)，在選擇溫度傳感器和濕度傳感器時(shí)也要特別注意兩者與PLC的擴(kuò)展模塊相匹配的元器件。之后，根據(jù)選擇的元器件和設(shè)計(jì)的總體方案，進(jìn)行實(shí)物的制作與調(diào)試。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作，我深深體會(huì)到了動(dòng)手實(shí)踐的重要性，而且是要自己親自動(dòng)手才會(huì)有收獲。也許我們學(xué)習(xí)的一些理論知識(shí)已經(jīng)背的滾瓜爛熟，但是在實(shí)際的實(shí)踐動(dòng)手過程中依然會(huì)遇到很多讓我猝不及防的問題，正所謂計(jì)劃永遠(yuǎn)趕不上變化，實(shí)踐過程中誰都預(yù)測不到會(huì)發(fā)生什么。俗話說，有問題不可怕，可怕的是你發(fā)現(xiàn)了問題而又不去解決，我們要把困難當(dāng)成自己的動(dòng)力，在困難中愈挫愈勇。因此我在設(shè)計(jì)過程中遇到問題并沒有放棄，而是努力去尋找解決問題的方案，最終在自己的堅(jiān)持下完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)完成同時(shí)也確定了，PLC控制對(duì)烘干系統(tǒng)控制與繼電器控制和單片機(jī)控制相比，更加具有穩(wěn)定性、可靠性、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種型號(hào)的稻谷烘干機(jī)工作系統(tǒng)控制，具有廣闊的發(fā)展前景。參考文獻(xiàn)[1]吳修文,何偉寧,吳乃剛,等.小型糧食烘干機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展設(shè)想[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛程,2016,54(06):65～67.[2]宋丹,王睿.谷物烘干機(jī)的工作原理與自動(dòng)控制技術(shù)研究[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2020(09):34～35.[3]張勇.基于PLC的谷物烘干機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2015,29(03):88～92.[4]楊志方.PLC在循環(huán)式谷物烘干機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].武漢輕工大學(xué),2013.[5]張悅.PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用探究[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2021(03):192～193.[6]李艷艷.基于PLC技術(shù)的電氣控制應(yīng)用分析[J].電子技術(shù)與軟件工程,2021(06):100～101.[7]EddySetyoKoenhardono,Juniarko