1系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)
　　1.1系統(tǒng)構(gòu)成
　　糧食干燥過程是一個(gè)復(fù)雜的、非線性的、時(shí)變的、具有較長遲滯時(shí)間的過程，要取得良好的控制效果，應(yīng)使其控制智能化。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、預(yù)測(cè)控制等智能控制技術(shù)應(yīng)用于過程控制，可以有效解決糧食干燥過程控制中的穩(wěn)定性差、精度低、魯棒性不強(qiáng)、長遲滯性等問題。因此，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等一些人工智能新技術(shù)應(yīng)用于糧食干燥過程中，實(shí)現(xiàn)這一復(fù)雜過程的自動(dòng)控制，是一個(gè)既切實(shí)可行，又具有較高先進(jìn)性的方法。
　　系統(tǒng)采用分布式控制，如1所示。系統(tǒng)由主機(jī)（工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）、溫度測(cè)控儀表（T1T8、T01、T02、T03）、在線水分傳感器（M0M2）、控制執(zhí)行器（C1C4）等組成?？刂浦鳈C(jī)與溫度測(cè)控儀表、水分測(cè)量儀表、控制執(zhí)行器等之間的數(shù)據(jù)交換通過RS485串行通訊數(shù)據(jù)總線進(jìn)行，一方面主機(jī)從溫度測(cè)控儀表、水分傳感器等獲取下位機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)，另一方面主機(jī)向溫度測(cè)控儀表、水分傳感器等下位機(jī)發(fā)出控制字。T01、T02、T03對(duì)應(yīng)AI測(cè)控儀表接收上位機(jī)（主機(jī)）的控制字后按控制字的要求對(duì)執(zhí)行器C1、C2、C3進(jìn)行控制，使三個(gè)進(jìn)風(fēng)管的熱風(fēng)溫度得到相應(yīng)的調(diào)整，C4為變頻器，接收主機(jī)對(duì)排糧電機(jī)速度的控制命令以改變排糧速度。
　　1.1.1系統(tǒng)硬件
　　系統(tǒng)采用基于RS485的現(xiàn)場(chǎng)總線，硬件部分主要由工控機(jī)和多點(diǎn)分布的溫度、水分傳感器、儀表、動(dòng)作執(zhí)行部分等組成，硬件結(jié)構(gòu)如所示。
　　溫度的測(cè)量選用Pt100和TM225溫控儀表，包括3個(gè)熱風(fēng)溫度、8個(gè)糧食溫度和1個(gè)環(huán)境溫度；糧食水分的測(cè)量選用自行開發(fā)制作的在線水分傳感器，包括一個(gè)原糧水分和兩個(gè)干燥機(jī)出口水分；執(zhí)行部分主要包括PLC、變頻器以及其它外圍線路等。
　　1.1.2系統(tǒng)軟件
　　系統(tǒng)采用LabVIEW語言編寫完成，為本系統(tǒng)的工作軟件組成框圖，由干燥工藝參數(shù)專家系統(tǒng)、熱風(fēng)溫度檢測(cè)與控制、糧食溫度檢測(cè)、糧食水分檢測(cè)與校正、糧食水分及品質(zhì)智能預(yù)測(cè)、排糧速度智能控制6個(gè)模塊組成，主要涉及糧食溫度檢測(cè)、糧食水分檢測(cè)與校正、糧食水分及品質(zhì)智能預(yù)測(cè)、排糧速度智能控制等4個(gè)模塊。具體可以分為系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)據(jù)采集與顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理模塊以及系統(tǒng)控制模塊。通過系統(tǒng)初始化模塊對(duì)控制系統(tǒng)各個(gè)儀表參數(shù)及控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改；數(shù)據(jù)采集與顯示模塊實(shí)時(shí)采集各個(gè)儀表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并直觀地顯示在人機(jī)界面上；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理模塊將采集到的數(shù)據(jù)以表格形式存儲(chǔ)在主機(jī)硬盤上，同時(shí)將采集的數(shù)據(jù)繪制成曲線圖顯示在人機(jī)界面上，根據(jù)各個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)值和曲線圖，系統(tǒng)控制模塊按照一定的控制算法進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)控制，保證系統(tǒng)工作結(jié)果在設(shè)定范圍內(nèi)輸出。
　　1.2系統(tǒng)的主要功能
　?。?）數(shù)字化測(cè)量及顯示功能
　　該系統(tǒng)采用全程數(shù)字化技術(shù)，使測(cè)量與控制的精度和穩(wěn)定性得到了大大的提高，克服了傳統(tǒng)的采集模擬信號(hào)進(jìn)行分析時(shí)受到的溫漂等外界干擾的影響。當(dāng)需要查看系統(tǒng)工作過程中糧溫、熱風(fēng)溫度及糧食水分時(shí)，調(diào)用數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)子VI，該子VI將測(cè)量值顯示在指針式測(cè)量儀表上，同時(shí)在LabVIEW程序中通過WriteToSpreadsheetFile.VI函數(shù)直接將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄到電子表格文件中。同時(shí)在此子VI中，還可以對(duì)出入口水分傳感器進(jìn)行標(biāo)定和修正。
　?。?）動(dòng)態(tài)測(cè)控
　　系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)測(cè)控技術(shù)，對(duì)整個(gè)烘干塔的各個(gè)需要的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和控制。
　　溫度采集熱電阻Pt100和TM225型溫控儀表檢測(cè)干燥機(jī)各段糧溫、風(fēng)溫和環(huán)境溫度；水分檢測(cè)采用在線檢測(cè)水分傳感器。排糧轉(zhuǎn)速的控制運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制方法，通過對(duì)糧溫和出口糧食水分的檢測(cè)來控制排糧電機(jī)轉(zhuǎn)速。熱風(fēng)溫度的控制通過熱風(fēng)入口處風(fēng)門的開合度將風(fēng)管溫度控制在設(shè)定值上下，控制最短時(shí)間間隔可以為1s，最長時(shí)間間隔不限，但一般測(cè)控時(shí)間間隔設(shè)為30s.測(cè)控的數(shù)據(jù)也可以以數(shù)據(jù)文件的形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，供分析使用。這種高自動(dòng)化的控制不但避免了人工操作的不準(zhǔn)確性，還保持了高度的連續(xù)性，同時(shí)節(jié)約了人工成本?？刂破脚_(tái)子VI前面板如4所示。
　?。?）豐富的數(shù)據(jù)處理功能
　　系統(tǒng)采用工控機(jī)作為控制主機(jī)，應(yīng)用虛擬儀器軟件開發(fā)的智能控制系統(tǒng)可以對(duì)干燥機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)和控制量進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，數(shù)值及曲線顯示，報(bào)警設(shè)定及處理，并可利用Excel中的豐富數(shù)據(jù)處理功能分析處理數(shù)據(jù)、曲線顯示、打印報(bào)表等。
　　2系統(tǒng)應(yīng)用
　　2002年11月2003年5月和2003年12月2004年4月，該系統(tǒng)在吉糧集團(tuán)收儲(chǔ)經(jīng)銷有限公司公主嶺朝陽糧庫進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，并在洮南曙光糧庫、光明糧庫，乾安晨光糧庫等多家單位進(jìn)行了玉米干燥生產(chǎn)應(yīng)用。結(jié)果表明該系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、檢測(cè)精度高、現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、工作界面友好等優(yōu)點(diǎn)。5為干燥過程的一組記錄曲線。
　　、、為干燥過程手動(dòng)控制和自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。首先，手動(dòng)控制過程的熱風(fēng)溫度和玉米初始水分的波動(dòng)范圍較自動(dòng)控制過程中的波動(dòng)范圍要小，在手動(dòng)控制過程中，玉米初始水分的波動(dòng)范圍為21.825.2、均方差為0.41，1號(hào)熱風(fēng)管的溫度波動(dòng)最大，波動(dòng)范圍為109.5141.6、均方差為6.42，在自動(dòng)控制過程中，玉米初始水分的波動(dòng)范圍為22.4927.45，均方差為0.97；其次，手動(dòng)控制過程中干燥機(jī)出口水分的波動(dòng)均大于自動(dòng)控制過程的波動(dòng)，在手動(dòng)控制過程中兩個(gè)出口水分傳感器的水分測(cè)量值波動(dòng)為12.7017.68和13.117.39，均值為15.76和15.97，均方差為0.94和1.02（利用烘箱法對(duì)干燥出口玉米水分測(cè)定的均值為14.77，均方差為0.99）；在自動(dòng)控制過程中兩個(gè)出口水分傳感器的水分測(cè)量值波動(dòng)為12.7516.59和13.2715.81，均值為14.63和14.20，均方差為0.74和0.47（利用烘箱法對(duì)干燥出口玉米水分測(cè)定的均值為14.65，均方差為0.59）。由此可以看出，該系統(tǒng)大大提高了干燥機(jī)出口玉米水分的準(zhǔn)確性。
　　1手動(dòng)控制的溫度和水分
　　測(cè)得的水分；M為利用烘箱法測(cè)得的水分值。
　　2自動(dòng)控制的溫度和水分
　　3干燥生產(chǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)（平均數(shù)據(jù)）
　　從3中可以看出，采用本系統(tǒng)有效地降低了玉米的熱變性，使玉米保持了較高的發(fā)芽率，提高了玉米的降水速度和降低了單位能耗，提高了干燥效率。
　　3結(jié)束
　　基于虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了干燥機(jī)參數(shù)檢測(cè)及自動(dòng)控制系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、檢測(cè)精度高、現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、工作界面友好等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)提高了干燥機(jī)出口水分控制的準(zhǔn)確性提高了糧食的品質(zhì)，降低了干燥的單位能耗，提高了干燥效率，為干燥過程自動(dòng)檢測(cè)與控制提供了新思路和新方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。