热泵干燥装置电控系统设计.doc

热泵干燥装置电控系统设计摘 要 我国是农业大国，每年果蔬的产量巨大，其中需要进行干燥加工的比重很大，但目前我国对蔬菜干燥加工的技术还是比较落后，本课题将热泵干燥技术、自动检测技术、实时监控技术应用于蔬菜的干燥加工过程当中，重点开发设计了一个热泵干燥装置的电控系统，对蔬菜的干燥加工过程进行实时监控 本文重点设计了一个热泵干燥的电控系统，该系统主要由热泵干燥装置、下位机控制系统和上位机监控系统组成热泵干燥装置由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、干燥风机等组成下位机控制系统由PLC、PLC模拟量扩展模块和传感器组成，传感器将采集到的温度、湿度、风速等模拟量信号传输到PLC模拟量输入模块，并转换成数字信号储存下位机PLC作为现场控制级，利用PLC编程软件编写用户程序完成依据热泵干燥系统工艺要求多台设备多批次启动和停止、干燥过程温度的测量与调整、湿度的测量、过热能量的发散、故障的识别与处理，还有同上位机的RS485通讯上位机监控系统作为管理级，采用可编程终端人机触摸屏，通过编写触摸屏自带的组态软件，实现对现场数据的实时记录和处理，包括运行数据的显示、参数的设定、报警信息的显示和查询等功能本文设计的电控系统实现了蔬菜脱水加工的自动化，从而降低操作成本，提高产品品质。

关键词：蔬菜脱水；热泵干燥；可编程控制器；可编程终端；过程监控AbstractChina is a big agricultural country , the annual giant vegetable production , which requires a large proportion of the drying process , but our vegetable drying process technology is still relatively backward .This subject combines the heat pump drying technology with automatically detection technology and real-time monitoring technology for the drying process of vegetables , focusing on design of the electronic control system of a heat pump dryer for drying vegetables processing with the real-time monitoring.This article focuses on the design of a heat pump drying of electronic control system, which mainly consists of a heat pump dryer , lower machine control systems and PC monitoring system. The heat pump drying equipment consists of compressor , condenser , evaporator, expansion valve , drying fan. Lower position machine control system consists of PLC, PLC analog expansion modules and sensors , the sensor will collect temperature, humidity , wind speed and other analog signals to PLC analog input module and converted into a digital signal storage . Lower position machine as a field control level , user can write PLC programming software to complete multiple devices multiple batches starting and stopping , measuring and adjusting the temperature of the drying process , measuring humidity , thermal energy divergence, failure identification, as well as RS485 communication Ditto bit machine, which in accordance with the requirements of heat pump drying system processes. PC monitoring system as a management level , using the programmable terminal HMI touch screen, touch screen comes through the preparation of the configuration software, on-site real-time data recording and processing , including setting display operational data , parameters, alarm information display and query functions. This design of the electronic control system to achieve the automated processing of dehydrated vegetables , thereby reducing operating costs and improve product quality.Keywords: dehydrated vegetables ; heat pump drying; programmable logic controller; programmable terminal; process monitoring目录摘 要 1Abstract 2第一章 绪论 31.1课题的研究背景和研究意义 31.2热泵干燥的国内外研究现状 31.2.1热泵干燥的国外研究现状 31.2.2热泵干燥的国内研究现状 41.3方案背景技术简介 41.3.1可编程控制器（PLC）的现状与发展 41.3.2可编程终端人机（PT）的发展现状 51.4本课题的主要研究内容 61.5本章小结 6第二章 热泵干燥装置系统特性及控制要求 62.1热泵干燥技术简介 62.2热泵干燥装置的工作原理 72.3热泵干燥装置的结构形式 72.4热泵干燥装置的控制要求 8第三章 热泵干燥装置电控系统的硬件设计 83.1系统概述 83.2热泵干燥装置电控系统的方案设计 93.3电控系统的下位机硬件设计 103.3.1下位机（PLC） 103.3.2上位机 133.3.3内置模拟量输入输出模块 143.3.4传感器的选型 153.3.5变频器 163.3.6继电器 173.3.7电磁阀 173.3.8 RS485通讯接口 173.4热泵干燥装置电控系统的电路连接 183.4.1下位机与继电器的连接 183.4.2模拟量模块与传感器的连接 193.4.3上位机与下位机的通讯接口 20第四章 热泵干燥装置电控系统的软件设计 204.1下位机PLC程序设计 214.2上位机监控系统的设计 234.3本章小结 25第五章 结论与展望 265.1主要研究工作及结论 265.2本课题的展望 26参考文献 27致谢 29附录1 30第一章 绪论1.1课题的研究背景和研究意义 我国是农业大国，农副产品加工质量直接影响着农业生产部门的效益和人们的生活质量。

许多农副产品在储藏、运输、加工成食品之前，都必须进行干燥，因此干燥技术是农林产品加工生产过程中的重要环节[1]热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术它是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，将能量转移，提供可被人们所用的高品位热能的装置[2,3]以热泵为热源干燥系统称为热泵干燥，热泵干燥能回收排放废气中的部分显热和潜热，和传统的热风对流干燥相比，热泵干燥有节约能源、产品质量高、不受天气条件的影响及环境友好、无废气排放等优点，有非常广阔的应用前景[4,5]热泵干燥的控制问题是热泵干燥发展过程中面临的重要课题，开发设计适用于热泵干燥环境的先进控制系统，加快先进控制技术在蔬菜干燥加工过程中的应用，从而替代传统干燥加工中的人工手动控制，这对推动自动化控制在蔬菜干燥加工的发展有着非常重要的作用，因此该课题具有重要的现实意义和科学价值 1.2热泵干燥的国内外研究现状1.2.1热泵干燥的国外研究现状 国外对于热泵干燥技术的研究早于我国，1943年Sulzer公司已经在德国建成的地下室除湿装置中采用了热泵技术1950年美国取得热泵干燥的专利权1970年～1977年间法国安装了近千台热泵木材干燥装置，到1980年大约有3 000家木材干燥厂采用热泵干燥技术。

20世纪60年代日本开始研究热泵干燥技术，到1987年已有各种热泵干燥装置3 000套左右，现有12%的干燥装置采用热泵干燥技术[6]国外干燥技术理论研究也一直领先于我国，美国日本以及西欧等国已形成热泵系列产品，近几年研究内容主要有：(1)对热泵干燥制冷剂工质的研究；(2)对热泵干燥机组的研究；(3)对采用太阳能作为辅助热源的研究；(4)对新型化学热泵和吸收式热泵技术的研究；（5）对热泵干燥过程的能耗作了分析这些研究为热泵系统提高能量利用率和减少能耗损失提供了思路和设计依据[7]1.2.2热泵干燥的国内研究现状国内热泵干燥技术起步较晚，从上世纪80年代起对热泵干燥技术进行了研究，最先开始应用在木材加工中，上海市能源研究所从1985年开始研制热泵式木材干燥装置[8]近年来国内许多科研单位和学者也对其他物料的热泵干燥性能进行了大量较为详细的研究天津大学马一太教授利用热泵干燥技术对种子进行干燥[9]，实验表明热泵干燥是一种很好的种子干燥方法，能够提高干燥温度，缩短干燥时间，保持种子的干燥品质中国农业大学的张绪坤设计了一套热泵干燥装置，实验表明在闭式热泵干燥循环过程中， 空气旁通率(BAR)对热泵的运行状况影响较大，在开式半开式热泵干燥循环中， 系统的单位能耗干燥量较高[10,11]。

张慜研究了热泵干燥蔬菜的过程，对热泵干燥工艺提出了优化建议：在干燥后期，应调整风速；余热回收中废气和冷凝水的最佳循环量应该确定南京农业大学等单位进行了茶叶、水稻、果蔬等的热泵干燥中期的实验研究并取得一定的成果[12-14]在热泵干燥控制方式的研究中，张振涛等人研究对其采用模糊控制方法，并取得了较好效果，张宇凯研究了干燥室温度湿度风量全程监控系统，并采用PID与模糊控制结合的方法，增强了对不确定性因素的适应性1.3方案背景技术简介1.3.1可编程控制器（PLC）的现状与发展目前，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC已由最初一位机发展到现在的以16位和32位微处理器构成的微机化PC，而且实现了多处理器的多通道处理如今，PLC技术已非常成熟，不仅控制功能。