一种智能烘干机控制系统的设计与实现

• 152
•
该智能烘干机控制系统主要由上位机软件、硬件采集板、MD88模块、传感器感知模块、变频控制模块组成，能够实现参数设置、数据及状态显示、自动控制、故障报警等功能，适用于水稻、玉米、小麦等作物烘干，可以完成整个烘干过程的智能化操作，无需人工操作。

烘干机主要用来烘干水稻、玉米、小麦等作物，多用于米厂、粮库等地方。

经研究发现，传统的烘干机基本停留在手动操作阶段，自动化程度地，需要有人经常观察现场状态，并在现场操作。

烘干机工作现场灰尘非常大，环境极其恶劣，人工操作不仅长期对身体健康造成很大损害，也严重浪费了资源。

本系统实现的智能烘干机通过实时检测水分、温度、时间等数据进行智能分析判断，自动发送控制指令，完成整个粮食烘干过程的智能化操作。

1 系统总体设计
本智能烘干机控制系统包括上位机软件、硬件采集板、MD88模块、传感器感知模块、变频控制模块，如图1
所示。

图1 智能烘干机控制系统总体框图
上位机控制软件通过RS485同硬件模块进行通讯，能够通过硬件采集板实时采集粮食水分、温度、湿度等数据，通过MD88模块和变频控制模块对设备进行操作。

智能决策控制是通过设定相应参数及复杂算法实现的。

烘干机的不同高度处都安装了水分传感器，用来检测不同层位的粮食水分和温度，在进风口和出风口位置安装了温湿度传感器，用来检测温湿度。

通过变频器来控制风机转速和振动电机频率，通过MD88模块来控制提升机、甩盘等设备。

在进行智能控制前，首先设定好相关参数，然后启动运行按钮，从进粮、满仓、倒仓到烘干结束，所有设备控制都是自动的，无需人工操作。

通过判断最上层水分传感器的读数来判断是否满仓，当满仓后，启动振动电机和提升机，随后启动甩盘，然后再启动风机，在不同的烘干阶段，风机的风量大小不同，当检测到粮食水分值达到目标水分值时，系统停止所有设备，烘干过程结束。

在设备运行过程中，系统还具备自我诊断和报警功能，当发现任何设备异常或数据信息异常都会报警，并根据情况来发出相应的操作指令。

2 硬件设计
智能烘干机硬件系统主要由工业控制计算机、硬件采集板、MD88模块、变频控制模块、各类传感器、各类操作设备等组成，详细硬件组成及数据交互关系如图2所示。

硬件采集板同水分传感器、进风口温湿度传感器、出风口温湿度传感器相连，能够实时采集数据。

MD88模块同提升机和甩盘相连，能够控制设备运行并采集状态。

变频控制模块同风机和振动电机相连，能够控制电机转速并检测电机状态。

硬件采集板、MD88模块及变频控制模块都通过RS485同工业控制计算机进行信息交互。

硬件采集板处理器采用STM32F407VGT6系列单片机。

水分传感器采用自主研发的电容式粮食水分传感器，能够采集不同粮食品种的水分和温度。

温湿度传感器属于4-20mA 电流信号
合肥中科离子医学技术装备有限公司 马林森
一种智能烘干机控制系统的设计与实现
• 153
•
输出型传感器。

MD88模块采用标准的modbus 通讯协议，能够接受上位机的指令，输出口外接继电器，然后再和设备连接。

MD88模块连接的设备包括提升机和甩盘，既能对设备进行开关操作，又能实时检测设
备状态。

图2 智能烘干机硬件组成及数据交互
变频控制模块外接风机和振动电机，通过调节输出频率来调节电机转速，同时能够检测电机的当前实际转速。

3 软件设计
上位机软件是在Visual Studio 2008环境下开发设计的，开发语言为C#。

主要功能包括参数设置、数据及状态显示、自动控制、故障报警等。

参数设置部分包括串口参数、传感器校准参数、自动控制参
图3 智能烘干机上位机软件主界面
数，参数设置好后，下一次打开软件会自动加载上次设置的参数。

串口参数设置好后，确保上位机软件和各硬件模块正确传输信息。

水分传感器安装前需要校准一下，在使用过程中无需再次校准。

自动控制参数主要是对目标水分值及操作的设备进行设置。

数据及状态显示部分主要包括传感器数据信息、设备状态、烘干进度等。

传感器数据信息每隔1s 更新一次，包括每一层粮食水分及温度值、进风口温湿度值、出风口温湿度值等。

设备状态信息包括提升机、甩盘、风机、振动电机运行或停止状态，还包括风机和振动电机运行频率信息。

烘干进度通过烘干进度条来显示，直观方便。

自动控制通过自动控制参数和控制算法实现，在设备运行前，首先设定好自动控制参数，当检测到水分值达到相应条件，会自动发送设备开启或关闭指令，从开启到烘干结束，全程智能化操作，无需人工操作。

故障报警部分能够设定水分或温湿度的报警上限阈值或下限阈值，当检测值高于上限阈值或低于下限阈值都会触发报警机制。

除此之外，设备状态异常或通信异常也会触发报警。

通过不同的故障
码来区分故障类型。

软件主界面如图3所示。

结束语：本智能烘干机控制系统的设计结合现场实际情况，通过软硬件及传感器搭建智能化系统，能够实现从进粮到烘干结束整
个过程的智能化操作，适用于水稻、玉米、小麦等作物烘干，操作简单方便，大大节省了人工成本。

作者简介：马林森（1987—），电路与系统硕士，工程师，主要从事智能控制方向研究。