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近年來油脂工業快速發展,油脂制取技術趨于成熟,節能降耗、減少污染物排放成為油廠競爭、技術進步的主要方面,在油廠節能上,智能控制系統將發揮重要作用。油料烘干是油脂加工過程中的一道重要工序,而油料烘干設備是油廠蒸汽或電能消耗的主要設備之一,將智能控制系統與油料烘干相結合,不僅可以提高自動化水平,改善油料烘干后的品質,而且可以根據油料特性實時調整工藝參數,達到有效降低能耗的目的。目前主流的油料烘干機雖然已配備了控制系統,但系統控制方法單一,控制的目標局限于某一個變量,而烘干過程的復雜性決定了控制量和被控制量不止一個。此外,目前的控制系統操作復雜,水分控制、設備操作仍停留在依靠經驗、手動操作為主,使得油料水分、熱風溫度、油料溫度的檢測和控制精度不高。本文針對循環式油料烘干機的工作特性,介紹一種新型智能控制系統在循環式油料烘干機上的應用情況。該智能控制系統可實現數據的實時采集和交互,并可進行遠程控制。
1.整體方案
1.1循環式油料烘干機工作原理
循環式油料烘干機采用組合式結構,包括干燥機臺架、下部出料斗、熱風通道、冷熱進風調節裝置、均分器、排出循環裝置、風選裝置、提升機、排風通道、風機、干燥貯留段、通風管、排料段及常規供熱裝置、檢測裝置和控制系統及裝置。烘干作業時,油料經提升機頭部被拋灑進入機體內,油料在重力作用下,穿過干燥貯留段中上下錯位排布的通風管,不斷地變換方位,均衡向下流動。在流動的過程中實現干燥和緩蘇。依據油料在干燥過程中的溫度、濕度、水分和時間的變量關系,采用通用的PLC可編程控制器,通過對信號的采集、處理、讀取、放大并自動編程運算,智能調節整個裝置的工藝流程。
1.2智能控制系統的特點
智能系統基于PLC進行邏輯控制,通過觸摸屏提供操作接口對烘干設備進行連鎖啟停,并實現與水分儀、溫控儀表、能耗計量表等現場檢測儀表數據的實時采集和交互。系統采用水分儀實時檢測油料水分,自動調整烘干時間,智能化控制烘干全過程,避免過度烘干,提高烘干效率,降低能耗。
1.2.1數據實時采集和交互
循環式油料烘干機的控制量主要是熱風溫度和油料水分,熱風溫度測量采用熱電阻溫度傳感器,油料水分測量采用日本Kett連續式單粒水分儀,這兩項控制量在烘干機運轉初期根據工藝要求給出設定值,PLC根據熱風溫度傳感器測定結果自動控制冷熱進風調節裝置,以確保烘干所需要的混合均勻的熱風進入烘干機的干燥部進行烘干,且熱風溫度與設定值偏差不超過1℃。當油料水分達到設定值時,烘干機會自動關閉熱風,在達到設定的通風時間后烘干機會自動關閉烘干過程。日本Kett連續式單粒水分儀主要包括水分在線動態檢測、糧溫檢測、當前水分顯示、手動/自動工作方式選擇、手動校正、數據存儲、物料品種切換、溫度補償等。硬件部分采用了模塊化的設計方法,以STC89C52RC型號單片機為核心設計了系統下位機的硬件電路。其中包括電源電路、采集電路、溫度測量電路和串口通訊電路等模塊。軟件系統同樣采用了模塊化的設計方法,主要由下位機和上位機兩部分組成。其中,下位機程序采用單片機C語言編寫,程序主要負責接收上位機的指令,對采樣頻率以及物料溫度等數據進行采集,并通過串口發送給上位機。主要包括頻率數據采集、溫度數據采集以及串口數據的收發等程序模塊。上位機采用虛擬儀器技術,用LabVIEW軟件平臺將計算機設置為上位機,主要負責控制下位機工作,接收下位機發送的數據,加以處理并顯示,以及對數據進行存儲等工作。系統的標定及水分檢測數學模型的建立,以油料水分檢測方法的國家標準作為衡量基準,選取一個品種的油菜籽作為實驗樣品,對系統進行標定。通過對系統采集到的頻率數據進行異常數據剔除和求均值等處理,與依據國家標準烘箱法測量出來的含水率建立數學模型,確定本系統輸出頻率與油菜籽含水率之間的對應關系。在綜合實驗平臺上安裝本系統,對系統的穩定度及度進行實驗驗證。對實驗中檢測到的數據進行分析,得出了系統穩定度較好,以及水分檢測的度符合相關誤差要求的結論。
1.2.2遠程控制
智能控制系統采用遠程控制技術,采用歐姆龍CP1H系列PLC和威綸通MT8070iH系列觸摸屏,通過手機操作,用戶可以手動開啟單個設備進行調試,也可以直接自動開啟或關閉自動進料、烘干、循環、排料等工序,也可以查看當前設備運行狀態和參數,包括報警記錄、數據歷史曲線等。通過手機遠程控制大大減輕了操作人員的工作強度,提升了設備的工作效率。
2.應用情況
應用該智能控制系統的烘干設備于2017年在揚子江現代物流有限公司烘干車間正常運行了2年共4個收糧季。通過該智能控制系統,烘干車間的操作人員數量從原來的4~5人減少為2人,且大幅減輕了操作人員的工作強度,同時,任意出機油料水分值(一般為14.5%)精度波動范圍控制在±0.5%。
3.結語
智能化是油料烘干設備的發展方向。該智能控制系統經過多次改進,反復實踐,可實時監測油料水分、各點溫度等信息,并及時報警,將監測數據傳送至計算機進一步統計分析,便于多臺烘干機聯動控制。該智能控制系統基于PLC進行邏輯控制,可擴展性強,可實現遠程控制。應用該智能控制系統的油料烘干機已投入使用,經過實踐證明,各項技術經濟指標均達到了設計要求,烘干效果良好,實現了智能化控制油料烘干全過程。