制氮机自动排水系统的研制和应用,该文是关于自动类在职研究生论文范文跟制氮机和排水和应用有关论文例文.
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摘 要：本文主要通过分析制氮机排水工作原理,利用PLC 控制系统,解决人工进行实时监测且每隔一段时间人工排除废气废水问题,降低人工成本,确保氮气储备源源不断,提升供气能力,提高粮库自动化水平,为绿色储粮提供有效保障,为建设智能粮库奠定基础.
关键词：PLC 控制系统；排水控制装置；应用
Abstract：This paper mainly analyzed the working principle of drainage nitrogen machine, using PLCcontrol system, real-time monitoring and artificial solve every time waste problem of artificial exclusion,reduce labor costs, ensure that the nitrogen reserves everfount, improve supply capacity, improve theautomation level of the grain depot, provide effective protection of green grain storage, lay the foundation forthe construction of intelligent grain depot.Key words：PLC control system; Drainage control device; Application
中图分类号：TE95
众所周知,粮食在储藏过程中,往往会遇到储粮害虫及微生物、螨类的侵扰,如不采取措施,会导致发热、霉变现象,粮食质量下降,甚至产生毒素.采用传统的化学药剂熏蒸技术,容易引起化学药剂残留,加工成食品后会对人们的健康造成威胁,同时也对接触化学药剂的人员造成身体伤害.而使用充氮气调保管技术储存,则完全是绿色的储藏方法,不会有任何残物；加之氮气是惰性气体,无残留、无隐患；另外,氮气是一种高效的气体,采用技术工艺在空气中即可获得,具有杀虫抑霉、无毒无污染等特性.随着人们生活水平不断提高,人们对食品质量的要求也越来越高,新鲜可口的食品是人人都期盼的.利用此技术既健康,又经济安全可靠,可谓一举两得,目前充氮气调保管技术已被广泛应用于粮库.
目前,国内粮库获取氮气主要是采用制氮设备.制氮设备主要是以空气为原料,利用物理方法将空气中的氧和氮分离而获取氮气的一种设备.现在粮库的制氮设备大多采用变压吸附技术设计、制造氮气.在实际应用中,氮气是采用压缩空气作原料,压缩空气中带有水分,而带有水分的压缩空气进入制氮机会缩短分子筛的使用寿命,增加生产成本.因此,对输入粮仓的氮气浓度、湿度有严格要求,氮气湿度较高时,会严重影响氮气的浓度.虽然现有的制氮系统下方设有排水功能,但需要人工进行实时监测,且每隔一段时间就需要人工放水,费时费力,增加了人工成本,给企业增加了经济负担[1].为解决这一问题,研制制氮机自动排水控制系统已成必然.
1 制氮机排水工作原理
制氮机排水控制装置工作原理,如图1 所示.PLC内设有与排水相对应的程序作为执行机构.制氮系统按照储气罐、高效除油器、空气干燥机、活性炭过滤器排水,并间隔一段时间再进行排水,依次循环排水,制氮机可以连续工作,即保证制氮系统整体能进行有效的循环排水,又保证输入粮仓氮气的干燥,进一步降低人工成本,降低企业保粮的支出费用.
2 PLC 控制系统
2.1 PLC 的应用
近年来,随着计算机通信网络技术的日益成熟及企业对自动化程度要求的提高,自动控制系统也从传统的集中式控制向多级分布式控制方向发展,这就要求构成控制系统的PLC 具有通信及网络功能,能够相互连接,实现远程通信,构成网络.据了解,可编程控制器是工业自动化控制装置中应用最多的一种远程控制设备.因此,可编程控制器将成为今后工业实现自动化控制的重要设备之一.PLC 的控制功能就是通过它的运行用户程序来实现的.PLC 是一种存储程序的控制设备,用户可以根据具体控制要求,编制好控制程序,用编程器或计算机将程序键入PLC 的用户程序中寄存[2].
2.2 PLC 的工作原理
PLC 是采用“顺序扫描,不断循环”的方式工作的,PLC 在运行时,CPU 根据用户按照控制要求进行编写程序存储在存储器中,按指令步序进行周期性循环扫描,如无跳转指令,从第一条指令开始逐条执行用户程序,直到程序结束,然后重新返回第一条指令,进行下一轮扫描工作.在每次扫描过程中,还需完成输入信号的采样和对输出状态的刷新工作等.
PLC 的一个扫描周期必须经过输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段及其他一些辅助阶段,其中的输入采样和输出刷新也称之为I/O 刷新,如图2 所示.
2.2.1 输入采样阶段
首先以扫描方式将所有输入端子的通断状态转换成电平的高低状态“I”或“O”并存入输入锁存器中；然后将其写入各自对应的输入状态寄存器中,即刷新输入；随即关闭输入端口,进入程序执行阶段.
2.2.2 程序执行阶段
PLC 完成了采样工作后,按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经过相应的运算和处理后,将其结果写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变.
2.2.3 输出刷新阶段
当所有指令执行完毕,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定的方式输出,驱动相应的设备工作.
3 自动排水控制装置研制与应用
3.1 控制系统设计
本次设计选取的PLC 是三菱公司的FX 系列PLC.下面对FX 系列PLC 做简要说明.FX 系列是一类具有可编程逻辑控制的FX-PLC,这类系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要,图3 是一台FX 系列CPU 外型图,其设计紧凑,具有良好的扩展性、低廉的及强大的指令等特征,可以满足小规模的控制要求.此外,CPU 类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时具有很强的适应性.
（1）CPU 的主要功能：①接收通信接口送来程序和信息,并将它们存入存储器.②采用循环检测方式不断检测输入接口送来的状态信息,以判断输入设备的状态.③使存储器中的程序逐条运行,并进行各种运算,再将运算结果存储下来,然后经输出接口对输出设备进行控制.
（2）输入/ 输出接口主要功能：①输入接口.PLC 的输入接口分为开关量输入接口和模拟量输入接口,开关量输入接口用于接受开关通断信号,模拟量输入接口用于接受模拟量信号.②输出接口.PLC 的输出接口也分为开关量输出接口和模拟量输出接口.
（3）通信接口主要功能：① PLC 配有通信接口,可通过通信接口与监视器、打印机以及其他PLC、计算机等设备实现通信.PLC 与编程器连接可以接收编程器输入的程序.② PLC 与打印机连接,能将过程信息、系统参数等打印出来.③ PLC 与人机界面连接,可以在人机界面直接操作PLC 和监视其工作状态.④ PLC与PLC 连接,可以形成多机系统连城网,规模更大.⑤与计算机连接可组成多级分布式控制系统,实现控制与管理相结合.
（4）扩展接口主要功能：为提升PLC 的性能,增强PLC 控制功能,可以通过扩展接口给PLC 增设一些专用功能模块.
（5）电源主要功能：PLC 电源一般采用开关电源供电,与普通电源相比,PLC 电源的稳定性好、抗干扰能力强.PLC 的电源对电网提供的电源稳定度要求不高,一般允许电源电压在其额定值&plun;15% 的范围内波动.有些PLC 还可以通过端子往外提供直流24 V 稳定电源.
（6）图4 展示了一个基本的FX PLC.它包括一个FX CPU 模块,一台个人计算机,编程软件,以及一条通讯电缆.
图5 和图6 分别是PLC 接线图和梯形图.
3.2 自动排水控制系统装置的安装与应用
结合杭州市粮食收储有限公司粮库制氮机实际,根据以上设计方案,对原有制氮机进行安装.具体安装在原有制氮机组件控制部分增加一组控制元件,并有机结合制氮机一键启动功能,与制氮机实行同步启动.安装效果表明,自动排水控制系统与原制氮机组件系统融为一体,从外形来看,简洁、美观,排水控制系统电源开关控制箱与制氮机有机结合.在实际应用过程不会因为开启制氮机而忽略了排水装置的开启和关闭.此外,为使制氮机使用前废气废水排净,在实际应用过程中,当制氮机关闭时,排水系统通过内部程序需再运行一小时,将剩余的残留继续排完,以免下次开机时储气罐内的余水和氮气一起排出.通过近一年多的应用,自动排水控制系统设计已达到了使用要求,系统运行稳定.
4 结语
随着科学技术不断发展,PLC 技术已经成为现代工业的重要组成部分,可以说自动化设备几乎全部由它来完成.此次通过利用PLC 控制系统设计研制的制氮机自动排水装置,不但解决了粮食储藏过程中制氮机进行充氮时需人看管的实际困难,而且为企业长期科学保粮、绿色储粮、安全储粮节约了成本和额外费用,为信息化智能绿色储粮提供了有效的技术方案.
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