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江苏科技大学本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 电子信息学院专 业 电气工程及其自动化专业学生姓名学生姓名班级学号班级学号指导教师指导教师二零二零 年六月年六月江苏科技大学本科毕业论文粮食烘干机自动控制系统设计Design of automatic control system of grain dryer摘 要我国至今为止，各项事业蓬勃发展，尤其是粮食生产加工的发展一直受到国家党中央的高度重视。
粮食生产是国家发展的根基，万民平安和谐发展的源头。
而每年由于粮食烘干不及时而造成的粮食腐烂、浪费给国家民生和经济都会造成巨大的损失，所以解决粮食的烘干问题具有很大的意义。
巨大的损失，所以解决粮食的烘干问题具有很大的意义。
本课题主要是在JX-300X 组态软件包的基础上，对粮食烘干机自动控制系统进行组态进行组态((包括主机、操作站、数据转发卡、包括主机、操作站、数据转发卡、I/O I/O 卡件、卡件、I/O I/O 测试信号点、回路、流程图等的设置流程图等的设置))、编译、监控。
通过控制粮食在烘干塔内的停留时间与干燥过程中干燥段和冷却段入口风的温度与压力来控制烘干塔出口处的粮食含水量，使其出口处的粮食含水量达到1414±±0.5%0.5%左右，以满足国家粮食的储存标准。
最后，通左右，以满足国家粮食的储存标准。
最后，通过现场试验，模拟储存仓的单回路控制，来控制粮仓储量以及粮食下放的流量。
同时，通过毕业设计充分了解了JX-300X 组态软件的强大，也希望本课题可以作为基于JX-300X 组态系统等相关试验的参考依据。
组态系统等相关试验的参考依据。
关键词 ：粮食烘干机；自动控制系统；组态；监测AbstractOur country so far, the cause of vigorous development, especially the development of food production and processing of the CPC Central Committee has always attached great importance by the state. Food production is the foundation of national development, and the people safe and harmonious development of the source. And every year due to grain drying is not timely rot caused by food waste to the country's livelihood and the economy will result in huge losses, so to solve the problem of food drying of great significance.The main subject is in the JX-300X configuration package, based on the grain dryer automatic control system configuration (including the host, operating station, data forwarding card, I / O cards, I / O test signal points , loop, flow charts and other settings), compiling, monitoring. Food in the drying tower by controlling the residence time of the drying process of drying and cooling sections with the inlet air pressure to control the temperature at the outlet of the drying tower grain moisture content, grain moisture content at the outlet to reach 14 ± 0.5 percent, in order to meet national food storage standards. Finally, field tests, simulated storage silos single-loop control, to control the granary reserves and food decentralized traffic. Meanwhile, graduation design fully understand JX-300X powerful configuration software also hope this project can serve as JX-300X-based configuration system and other related tests ofreference.Keyword ：Grain dryer ；Automatic control system ；Configuration ；Monitor目 录第一章 绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2 国内外研究现状与研究的局限性 (1)1.3 本文的主要研究内容 (4)第二章 JX-300组态软件介绍 (5)2.1 JX-300组态软件简介 (5)2.2 集散控制简介 (6)2.3 SCKey组态软件特点 (6)第三章 烘干机简介 (7)3.1 粮食的干燥原理 (7)3.2 粮食的干燥条件 (7)3.3 干燥设备的分类 (8)第四章系统组态设计 (9)4.1整理硬件及I/O信息，分配测点 (9)4.2 建立组态文件 (11)4.3 主机设置与操作站设计 (12)4.4 控制站I/O组态 (13)4.5 控制方案的组态 (14)4.6 操作小组组态 (17)第五章 仿真与现场模拟调试 (24)5.1系统总貌实时监控画面分析 (24)5.2 系统控制分组实时监控画面分析 (24)5.3 系统监控趋势图分析 (25)5.4 系统流程图监控图分析 (26)5.5 系统一览监控图分析 (26)5.6现场模拟调试 (27)结 论 (31)致 谢 (32)参考文献 (33)1第一章 绪论1.1 研究背景我国是传统的农业生产大国，保证粮食生产是关系到国民经济的关键所在。
基于AT89C51单片机的粮食烘干系统设计摘要本文设计并实现了一种基于AT89C51单片机的粮食烘干系统。
该系统基于单片机作为控制中心，通过对粮食烘干过程中的温度、湿度等参数进行监控，控制加热器和风机等设备的工作，以实现对粮食烘干工艺的自动化控制。
经过实验验证，该系统能够稳定可靠地完成粮食烘干工艺，具有较好的实用性和可靠性。
关键词：AT89C51单片机；粮食烘干；温度湿度参数；自动化控制AbstractThis paper designs and implements a grain drying system based on AT89C51 microcontroller. The system is based on the microcontroller as the control center, monitors the temperature, humidity and other parameters during the grain drying process, and controls the operation of heating elements and fans to achieve automated control of the grain drying process. Through experiments, the system can stably and reliably complete the grain drying process, which has good practicality and reliability.Keywords: AT89C51 microcontroller; grain drying; temperature and humidity parameters; automatic control一、引言在粮食储藏和加工过程中，烘干是一个十分重要的环节。
基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计摘要：本文论述了一种基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计。
在系统设计中，单片机使用PID算法对烘干炉内的温度进行控制，并通过LCD显示屏实时显示温度，为粮食烘干过程提供精确可靠的温度保障，实现了智能化和自动化控制。
关键词：51单片机；PID算法；烘干炉；温度控制；LCD显示屏1. 引言随着农业生产的发展，粮食烘干技术逐渐得到广泛应用。
而粮食的烘干过程是需要对温度进行高精度、稳定的控制的。
传统的烘干炉控制方式大多采用手动控制方式，效率低、稳定性差，对于温度要求较高的粮食干燥来说，这种方式存在很大的局限性。
因此，需要设计一种智能化的粮食烘干炉温度控制系统，实现温度的高精度自动控制。
2. 设计方案2.1 系统硬件设计本系统采用51单片机作为主控制器，通过数字温度传感器获取烘干炉内温度信号，再通过LCD显示屏实时显示温度信息。
为了更好地实现温度控制，本系统采用PID算法对烘干炉内温度进行自动调整。
2.2 PID算法原理PID算法是一种常用的温度控制算法，它通过实时反馈温度信息，并根据偏差值进行比例、积分、微分调整，最终实现温度自动控制。
其中，比例控制作用于调整偏差大小，积分控制作用于去除偏差存在的稳态误差，微分控制作用于消除偏差存在的瞬态误差，从而达到控制温度的效果。
2.3 系统软件设计本系统软件包括数据采集程序、PID算法程序、温度控制程序和温度显示程序。
数据采集程序通过数字温度传感器实时采集烘干炉内的温度值，PID算法程序在获得温度值后进行控制算法处理，并进行调整，温度控制程序则通过程序实现PID算法的控制，保证实现精准恒温，温度显示程序则将当前温度值实时显示在LCD显示屏上。
3. 系统性能测试与分析在实际测试中，使用本系统进行粮食烘干，通过实时显示温度及PID算法控制，控制范围精度达到了0.1℃，控制结果较为准确和稳定，温度和时间的误差均在可控范围内。
基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计摘要：粮食烘干是农业生产中非常重要的一环，对于保证粮食质量和储存寿命具有重要意义。
本文基于51单片机设计了一种粮食烘干炉温度控制系统，通过对温度的实时监测和控制，实现了对粮食烘干过程中温度的自动调节。
实验结果表明，该系统能够有效地控制粮食烘干过程中的温度，提高了烘干效果。
关键词：51单片机；粮食烘干；温度控制；自动调节第一章绪论1.1 研究背景随着农业生产水平的提高和人们对粮食质量要求的不断提高，传统的太阳能和人工晾晒等方法已经无法满足现代农业生产中对于高质量、高效率、低成本、低能耗等方面需求。
因此，采用科学合理的方法进行粮食烘干成为了现代农业生产中不可或缺的环节。
1.2 研究目的和意义本文旨在设计一种基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统，通过对温度的实时监测和控制，实现对粮食烘干过程中温度的自动调节。
通过该系统，可以提高粮食烘干过程中的温度控制精度和稳定性，提高烘干效果，保证粮食质量。
第二章系统设计2.1 系统框架本系统主要由传感器、51单片机、执行器和人机交互界面等组成。
传感器用于实时监测炉内温度情况，将数据传输给51单片机进行处理；51单片机根据监测到的数据进行分析处理，并根据设定值控制执行器调节加热功率；人机交互界面用于设定目标温度、显示当前温度等。
2.2 传感器选择与接口设计在本系统中，选择了一种高精度、稳定性好的温度传感器作为监测元件。
该传感器通过模拟量信号输出当前温度值，并与51单片机进行连接。
2.3 信号采集与处理51单片机通过模拟输入接口采集传感器输出的模拟量信号，并通过模数转换将其转换为数字量信号。
然后，通过软件算法对数字信号进行处理，得到当前温度值。
2.4 控制算法设计本系统采用PID控制算法进行温度控制。
PID控制算法是一种经典的控制算法，具有调节快、稳定性好、适应性强等特点。
通过对PID参数的调整，可以实现对温度的精确控制。
2.5 执行器设计本系统采用电热丝作为执行器。
自动化技术基于单片机的自动干燥装置的设计与实现作者/潘柯言，郑州市第十一中学摘要：自动干燥技术在产品包装、农业养殖等方面有着极为重要的作用，科学合理的湿度有利于产品的使用与机器的运行。
本文通过基于 单片机技术的自动干燥装置的设计，对于自动控制增湿与干燥技术进行了探究与分析。
关键词：单片机；自动干燥；设计引言本设计采用控制芯片为常见的AT89C52单片机，所谓 的单片机其实就是在一个很小的硅片上集成了存储器、定时 器、计数器、中央处理单元、中断系统的一种微型计算机。
单片机的产生是计算机技术发展历史上的重要标志。
单片机 虽然集成工艺较为复杂，但是因为其体积小，可以大批量生 产，从而大大降低了成本，被广泛的应用到工业生产领域，比如嵌入到智能仪器仪表、工业控制领域、机器人、家用电 器、玩具、汽车电子系统等各类电子产品中。
国外的温室生产产业的出现要早很多，在作物产量、生 产技术和管理水平上都比国内要高很多。
但国外的温室构架 和控制管理，适用于当地的地理环境，但不能完全适应我国 的国情。
我国地域广阔，南北气候差异大，导致各地温室构 架和控制也不一样。
由于起步较晚，发展时间短的原因，我 国温室技术的现代化管理水平不高，而且在温室环境监测和 控制技术方面也急需调整与改进。
如何将先进的测控技术和 对温室环境因子的测控有机结合起来，是温室生产产业研究 的_个重要课题。
农用传感器主要有以下几类：①温度和湿度传感器。
温度和湿度对于农作物的生长有着至关重要的 作用，通过对温度与湿度的监控，可以有效地获知植物目前 的环境情况，从而有针对性地进行调节与控制。
同时，对土 壤干湿情况的有效监测可以使得在灌溉时做到既保证作物 生长又不浪费水资源，目前主要是采用负压传感器来进行土 壤监测。
②光照传感器。
光照是生命的三大金锁链条件之_，光照有利于植物进行光合作用，产生糖分保障自身生长，因 此应被当重点对待，高精度的光传感器可以对于植物的产量 进行科学有效地估算。
沈阳理工大学应用技术学院题目：基于PLC的粮食烘干机系统设计与实现院系：专业：班级学号：学生姓名：指导教师：成绩：年月日摘要目前，粮食烘干技术在粮食的储存过程中起着至关重要的作用。
由于人工晾晒存在各种人为因素和天气因素的限制，且存在效率低下，烘干效果不达标等问题。
因此，本文介绍了一种基于PLC控制技术，以欧姆龙CPM2A可编程控制器为控制核心，对粮食烘干机的自动控制，即进粮、循环烘干、自动调温、合格粮食出粮的自动控制。
实现粮食的全过程自动烘干。
本文主要有硬件设计部分，软件设计部分，主程序模块，燃烧炉模块等几部分组成。
软件设计在CX-P编程软件上以梯形图编写，主要通过步进控制指令来完成对粮食烘干机各个子过程的控制。
并通过组态王软件模拟了粮食烘干机的自动控制过程。
关键词：PLC；粮食烘干机；自动控制AbstractAt present,grain drying technology plays a vital role in the food storage process. Presence of a variety of human factors and weather factors limit due to the artificial drying, and there is the problem of inefficiency, the drying effect of non-compliance.Therefore, this article describes a PLC-based control technology, Omron CPM2A Programmable controller to control the core grain dryer automatic control, that is, into the grain circulation drying thermostat qualified food Payroll automaticallycontrol. The whole process of achieving food drying.In this paper, a few parts of the hardware design, software design, the main program module, and the burner module.The software is designed to ladder programming software CX-P prepared, mainly through the stepper control instructions to complete control of the various sub-processes of the grain dryer. Kingview software simulation, automatic control of grain drying process.Key words: PLC；grain dryer；automatically control目录绪论 (1)1 系统的主要硬件选择 (2)1.1 控制系统选择 (2)1.1.1 欧姆龙PLC的介绍 (2)1.1.2 PLC的产生与发展 (2)1.1.3 PLC的特点 (3)1.2 粮食烘干机的选择 (4)1.2.1 概述 (4)1.2.2 粮食烘干技术 (4)1.2.3 粮食烘干机的组成 (6)2 自动控制系统设计 (8)2.1 粮食烘干工艺流程 (8)2.2 系统硬件设备 (8)2.2.1 PLC的基本组成 (8)2.2.2 系统机型的选择与配置 (10)2.2.3 定义号的分配 (10)2.3 系统的软件设计 (11)2.3.1 程序框图 (11)2.3.2 梯形图设计 (13)2.3.3 部分语句说明 (15)2 系统的组态模拟 (18)3.1 模拟软件 (18)3.1.1 组态王软件介绍 (18)3.1.2 组态王软件特点 (18)3.1.3 组态王软件的命令语言 (18)3.2 利用组态王软件模拟系统 (19)3.2.1 粮食烘干机过程模拟 (19)3.2.2 燃烧室供油控制过程模拟 (25)结论 (27)致谢 ........................................................................................................ 错误！未定义书签。
基于单片机的中小型粮食干燥机控制系统的研制1
宋黎光，毛志怀，李栋
（中国农业大学工学院100083）
songlg@
摘 要: 针对我国农业生产的现状，普通农户生产的粮食的干燥具有农时性强、小批量多批次的特点，研制了5HPN-3M型中小型粮食干燥机。
本文论述了该机的结构和工作原理,阐明了基于AT89C51单片机的控制系统的硬件结构,给出了相应的软件流程图。
关键词: 中小型干燥机 研制 单片机 温度控制
1 前言
粮食的干燥是农业生产中的一个重要环节。
目前，我国中小农户所收获粮食的干燥主要依靠自然晾晒，而大型烘干机对他们来说成本较高，一时难以负担。
针对这种情况，中国农业大学课题组研制了5HPN-3M型中小型粮食干燥机。
该型机具有结构紧凑、运输安装方便、烘干效率高的优点，对场地没有特殊要求，能够在田间地头现场作业，且一次性投资小，非常适合于普通农户或村集体使用。
本干燥机控制系统选用ATMEL公司AT89C51单片机为控制核心，智能化程度高，操作方便，能够根据需要设定烘干所需热风的温度，保证谷物的烘干质量。
2 干燥机的结构及工作原理
2．1 干燥机的结构
5HPN-3M型烘干机的结构如图1所示，主要由热风系统、烘干仓和卸粮系统组成。
柴油燃烧器、鼓风机和热风炉组成间接加热热风系统,负责提供干燥所需热风。
圆形烘干仓内一定高度上置有透风板，待烘粮食堆放其上，热空气穿过透风板进入谷层，对粮食进行烘干。
卸粮系统由扫仓搅龙、水平搅龙和提升搅龙组成。
扫仓搅龙将谷物输送到粮仓中部，漏入水平搅龙，再由水平搅龙送至提升搅龙底部，后者将粮食提升。
2．2 干燥机的工作原理
控制系统实时检测干燥仓入口热风温度和仓内粮食温度，将采集的风温与给定温度进行比较，其偏差作为控制信号来决定燃烧器的启闭，使风温保持在适当的范围之内。
当仓内粮温达到出粮温度时，首先启动水平搅龙和提升搅龙，然后启动扫仓搅龙，将烘好的粮食出仓，并提升装袋或装车；当仓内粮温低于预设的下限时，顺序关闭扫仓搅龙、水平搅龙和提升搅
1农业科技成果转化资金资助项目（项目编号02EFN216901239）
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龙。
若热风温度或者粮食温度达到其上限，系统会切断热源并发出报警信号。
图1 烘干机结构简图
1－燃烧器 2－鼓风机 3－热风炉 4－透风板
5－圆形烘干仓 6－热风室 7－扫仓搅龙 8－水平搅龙 9－提升搅龙
3 控制系统硬件结构
本干燥机控制系统硬件结构框图如图2所示。
图2 单片机系统框图
3.1主控部分
考虑性价比和本控制系统的实际需要，采用与80C51完全兼容的AT89C51单片机为控制
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核心，片内集成4KB的Flash可编程、可擦除只读存储器，改写单片机内部的程序很方便。
本系统无须扩展外部程序存储器。
为了断电时系统能够保存设置的温度数据，片外扩展一片带有4K位电可擦除只读存储器EEPROM的精密电源电压监控器PS2145。
该器件把三种常用的功能——看门狗定时、电源电压监视和串行EEPROM组合在单个封装之内，降低了系统成本，减少了对电路板空间的要求，并增加了可靠性。
PS2145与8051的连接见图3所示。
图3 PS2145与8051连接图
3.2 数据采集
温度采集装置选用JWB型一体化温度变送器，温度测量范围0~100℃，准确度为±0.5%FS，变送输出4～20mA电流，安装方便。
精密电流/电压变换器RCV420将传感器送来的4～20 mA环路电流变换成0～5V的电压送至AD7888。
AD7888是高速低功耗8通道12位串行A/D转换器，其最大通过率为125kb/s。
3.3 功率接口
功率接口采用八路光电隔离继电器输出。
固态继电器将双向可控硅和光电耦合驱动封装在一个密封块中，这种无触点开关可以消除通用型继电器线圈通断时触点产生的电火花。
为降低交流接触器触头电弧对整个微机控制系统的影响,可在线路上配置吸收电容器,增加电源滤波效果,提高单片机系统运行的可靠性。
3.4 控制面板及其操作
本系统使用键盘/显示芯片8279扩展4×3共12个按键和6位LED显示器。
控制面板布置如图4所示，由数码管显示区、工作方式区、温度设置区和启闭按键区组成。
入口风温和仓内粮温由3×2共6位LED数码管显示器显示，在系统进行温度设置操作时，显示设置的温度数据；工作方式区由M键和3个分别指示手动、自动和点动的发光二极管组成；温度设置区由设置键S、加键▲、减键▼和5个分别指示风温上限、风温下限、粮温上限、出粮温度、粮温下限的发光二极管组成；启闭按键区由风机FJ键、燃烧器RS 键、提升搅龙TS键、水平搅龙SP键、扫仓SC键和复位RST键共6个按键及相应的指示
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灯组成。
系统开机上电复位后，初始工作方式置为手动，按M键可循环选择手动、自动、点动3种工作方式。
设置数据时，按下S键依次选择风上、风下、粮上、粮出、粮下5种量标，并有相应的指示灯指示，按加减键将待设参数调整到合适的数值，程序自动将其写入片外EEPROM中。
FJ、RS、TS、SP和SC键5个启闭按键，在手动工作方式时，FJ键和RS键连锁，TS键、SP键和SC键连锁，即开机时必须按照从左到右的顺序，关机时必须按照从右到左的顺序，误操作时机器将不会响应；在点动工作方式时，所有的键都不连锁；在自动工作方式时，这5个键将不起控制作用。
图4 控制面板布局图
4. 控制系统软件设计
本系统软件采用模块化结构设计，主要包括主程序、参数采集、A/D转换、键盘、显示等功能模块。
主程序流程图如图5所示。
为了消除外界对采样系统的干扰，采用平均值滤波法处理采样数据，速度快，计算方便，占用内存很小。
本系统采用矩阵式键盘，应用中断方式进行识别，有利于提高CPU的工作效率。
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图5 主程序流程图
5 结束语
本干燥机控制系统采用单片机控制整个粮食干燥过程，应用了新型的电子元器件和控制部件，系统集成度高，抗干扰性好，实现了产品的小型化、智能化和多功能化。
本系统实现了对风温和粮温的采样、处理及控制，粮食能够自动出仓，且可以方便的修改运行参数。
经现场调试、运行表明，该系统操作简单，运行稳定，设备投资小，在广大农村地区具有较大的推广价值。
参 考 文 献
[1] 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计[M].系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1990
[2] 房小翠，王金凤.单片机实用系统设计技术[M].北京:国防工业出版社,1999
[3] 杨振江等.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001
[4] 杨培军，张根生等.谷物干燥机自控系统设计研究[J].黑龙江粮油科技,1999(1):47-48
[5] 中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册(下册)[M].北京:机械工业出版社,1990
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Development of the Control System of Small Grain Drier
Based on Microcontroller
Song Liguang , Mao Zhihuai, Li Dong
College of Engineering, China Agricultural University, Beijing, PRC, 100083 Abstract: In china, the drying of the grain of petty farmer mostly depends on solarization. The amount of Chinese farmer is large, however, the output of each farmer is low. According to that, a small grain drier, 5HPN-3M type, was developed. This paper describes the structure and working principle of this machine, illustrates the hardware structure and the corresponding software flow chart of the control system based on microcontroller.
Keywords: small grain drier; development; microcontroller; temperature control
作者简介：
宋黎光，男，1977年生，硕士研究生，主要研究方向是现代农业装备技术；
毛志怀，男，1954年生，博士，教授，博士生导师，主要研究方向是现代农业装备技术、生物材料工程技术以及农产品干燥技术。
李栋，男，1973 年生，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向是生物材料工程技术、农产品干燥技术、以及现代农业装备技术；
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