公告信息：
众所周知，粮食烘干是粮食储藏的第一道关键性作业程序，而粮食烘干系统是一个大时滞、多干扰的强非线性系统，目前粮食烘干机工艺形式与结构繁多，各有特点，使用中有一些普遍性的问题有待解决，如：①自动化程度较低，生产操作时，主要依靠工人经验手动操作为主，烘干质量不稳定；②影响出机粮食水分检测的因素比较多，在线水分检测很难达到规定的精度水平，工作温度0℃以下时粮食水分的检测精度与性能稳定性尤为严重，无法为系统提供可靠的数据；③烘干过程控制严重滞后，不能为烘干作业提供实时有效的指导，粮食排出烘干机时才能知道粮食水分，烘干结果已不可调整……等等，使技术上达不到准确控制烘干后粮食水分的要求，粮食在烘干过程中即造成了品质陈化和劣变、破碎率增高、水分减量等不应有的品质与重量损失，富通新能源生产销售滚筒烘干机、气流式烘干机等机械设备。
为解决粮食品质在烘干环节中控制滞后、控制不准等关键技术问题，保持粮食品质，降低粮食在烘干环节中的数量损失和资源浪费，我们进行了粮食烘干机过程控制系统的应用研究开发。
1、工作原理
粮食烘干机是一个开式热力学系统，粮食烘干是一个复杂的热质交换过程，粮食本身又是一种复杂的生物化学物质。在烘干过程中，传热传质过程将直接影响粮食烘干系统内部的宏观参数（如温度、湿度、压力等），因此，烘干机内宏观统计参数及其变化规律可以作为烘干过程传热传质量度的指标，依靠此指标可以间接判断烘干机内粮食的干燥特征与传热传质速度。
粮食干燥质量取决于粮床厚度、粮食流速、初始含水率、粮食温度、粮食密度膨胀率、最终含水率、热风温度和湿度八个因素，其中粮食的初始含水率及品质（密度的膨胀率）变化的随机性比较大。不同品质粮食干燥速度不同，且烘干过程工艺参数直接影响粮食烘干后的品质。因此，研究粮食烘干过程中干燥品质在线识别，对于实现烘干过程工艺参数的实时控制，及时调节干燥工艺参数（如热风温度、排粮速度等），保证粮食的干燥质量具有重要意义。
本项目以烘干过程中粮层通过各干燥段与缓苏段的运行速度、粮气混合温度的统计分析将粮食干燥温度特性分为9类，即：缓苏段平衡型、缓苏段温度上升型、缓苏段温度下降型、缓苏段温度平衡上升型、缓苏段温度上升平衡型、缓苏段温度平衡下降型、缓苏段温度下降平衡型、缓苏段温度上升下降型、缓苏段温度下降上升型。经过多年的研究并经生产试验验证，根据粮食干燥温度特性建立的粮食干燥品质在线识别模型、过程参数与出机粮含水率回归模糊神经网络预测模型，可以实现对粮食烘干这一大滞后、多干扰和强非线性系统进行烘干过程的预测控制。
2、系统介绍
2.1系统软件结构：见图1
2.2系统硬件结构：见图2
2.3工作界面
系统主界面如图3所示，界面分为菜单栏、主界面、运行，停止控制按钮、仪表化验，检测录入、状态参数显示等五部分。
2.4应用实例现场：见图4
3软件使用
3.1系统参数设置
系统参数设置就是根据实际的干燥塔结构设定系统的参数，分为干燥塔结构参数设置。
3.2系统标定与检测
系统运行过程中的特征参数是通过传感器采集得到的，因此系统的标定就是指传感器的标定。如图8，传感器的标定根据系统的实际所需要检测的位置进行设定，示例系统有高温风温传感器、低温风温传感器、干燥前段温度传感器、干燥初段温度传感器、缓苏段一温度传感器、干燥中段温度传感器、缓苏段二温度传感器共7个传感器，分别采集各自位置的温度。
标定的方法：分别取两次传感器码值和风温温度填入到如图8的对话框中，点击即可标定此传感器。
3.3统计分析
统计分析分为当前统计分析和经验反推算。
当前统计分析（见图9）是测得当前每个干燥段或缓苏段传感器所在位置的当前温度，以及当前传感器往前推算指定周期内的温度均值即前均值，前一个传感器（前一个干燥段，缓苏段）往后指定周期内的温度平均值即后均值，而速度均值是当前传感器所在粮层在往前指定周期内的捧粮速度。
经验反推算(见图10)是输入指定日期时间，在一定时间段内各个干燥段，缓苏段的状态。粮食通过该段的时间单位为分，捧粮速度为单位时间内粮食在该段的下降高度，粮温度和热风温度为该时间段内的平均值。
4、软件调试
本系统采用人机互动方式工作。计算机主要为操作者提供过程参数，显示过程状态指标。由操作者对比参数变化情况和出机粮含水率化验值，选择好过程参数指标，调节捧粮频率或风温，保证出机粮含水量。
系统参数调整以一批品质相同的粮食为单位进行调整。找出合理的干燥系数范围和干燥段相对应的温度变化范围即可，具体使用方法如下：
(l)确定一批干燥粮食入机水分的范围
干燥前将粮食分批处理。为保证粮食品质的一致性，应将同一地区的产粮划分为一个单位，进行统一处理。而水分差应保证在3%的水分以内。然后对粮食进行抽查化验，统计出水分的分布情况，通知操作者水分的分布情况。
(2)估计干燥系数和粮气混合温度值
对于第一次投入生产的一批粮食的烘干，根据以往经验，给定好排粮频率风温设定值，系统投入运行。待第一批成品粮食出机后，保证一个小时对出机粮水分化验一次，最好每次两个值，取其平均作为出机的水分。计算统计出来的干燥系统参数，找出其与出机粮含水率的对应关系，找出最佳粮气混合温度。这一过程一般要24～48个小时时间。
(3)跟踪系统，进一步调解系统参数
在完成系统参数的初步选定参数后，继续化验出机粮含水率，可两个小时一次，进一步调节系统值，设定之后，系统会将其显示在界面上，人工对比过程参数，适当调节排粮电机频率，控制过程参数达到设定值。如果调节排粮频率不能满足要求，则要调节热风温度。
(4)利用统讦功能，查找参数变化的原因
根据经验，确定系统参数变化原因，是成功控制的关键所在。如粮气混合温度升高可能三个原因引起，即风温升高、入机粮温度高或入机粮含水率低。
5、结果及讨论
5.1系统独具前瞻性，特有预警功能能够保持出机粮食水分稳定
目前使用的粮食烘干机的结构，普遍应用的操作、控制方式与技术，排粮口处的在线水分检测装置，检测、化验结果严重滞后，干燥结果的不可调性等多种因素，必然导致粮食烘干机这一多变量、大滞后、强非线性的系统出机粮水分出现周期性振荡现象。
本系统研究了烘干过程中粮食层通过各段温度的变化规律，进行粮食烘干过程中干燥品质在线识别，首次提出粮食烘干机干燥系数的概念，从粮食进入干燥塔开始，每完成一次上料过程就进行一次全面的工作参数运算，给出干燥系数等一系列的参数，可以提前将近一个干燥周期预测出机粮食水分，实现了烘干过程工艺参数的实时控制，较准确的保证了出机粮食水分稳定，控制合适的出机粮食水分值，即本系统特有预警功能系统，其干燥系数可以预测出机粮水分，为粮食烘干机现场操作提供有效的指导作用，变事后控制为事先控制。
5.2本系统记录详细便于有关部门管理
本系统可以提供烘干机工作过程中非常丰富的信息。如：系统每5分钟记录一组工作参数数据，包括入机粮水分化验值、容重、温度，出机粮食水分检测值、化验值、容重、温度，高温热风温度值、低温热风温度值，干燥塔各干燥段粮气混合温度、各缓苏段粮气混合温度，排粮电机频率等；在烘干机工作的每一次上粮周期内（一般为1小时左右）可提供一组过程状态参数，包含干燥塔上料位跳变时间、下料位跳变时间、运行时间、塔内实时粮食流量、干燥系数等。
这些详细的记录包含了干燥塔烘干过程特征参数的变化、原粮品质的变化、环境条件的变化等丰富的信息，可以随时进行查看，并可打印输出，这些记录都具有真实性、不可修改性，这就大大方便了有关部门的监督管理。
5.3系统特有的统计分析功能使粮食烘干机的操作方便简单
本系统具有当前统计分析和经验反推算等统计分析功能。当前统计分析功能可以测得当前每个干燥段或缓苏段传感器所在位置的当前温度，以及当前传感器往前推算指定周期内的温度均值即前均值，前一个传感器（前一个干燥段／缓苏段）往后指定周期内的温度平均值即后均值，而速度均值是当前传感器所在粮层在往前指定周期内的排粮速度；经验反推算可以推算指定日期时间的一定时间段内各个干燥段／缓苏段的状态。
这些功能既是对烘干机已有工作过程的总结分析，也是当前烘干机干燥特性的总结分析，将所有操作人员的经验量化，使新上岗人员能够尽快掌握烘干机的操作，减少了以往对“操作能手”的依赖，减少了烘干过程的起伏和出机粮食水分的波动，使烘干机保持良好的工作状态，烘出合格的粮食。
5.4应用本系统节省人力降低作业成本
本系统是非常友好的人机对话系统，大大减轻了操作人员的劳动强度和负担，在烘干机系统硬件运行正常情况下，每班只要l～2人即可完成工艺操作和化验工作，因而节省人力，既方便了管理，也节省了生产成本。
5.5本系统具有广泛的适用性
本系统脱离了粮食水分传感器检测不准确的限制，避免了因水分传感器检测不准确产生的诸多弊端，在生产应用中有化验室提供适当量的化验数据即可实现对粮食烘干系统的较准确控制，因而可广泛应用于各种粮食烘干机。本系统还可以将烘干机正常调试时间由1周左右降到24小时左右。
5.6应用本系统效益显著
目前，粮食烘干机烘干粮食常出现的问题有：粮食烘后水分不均匀度大，在储存时易出现局部发热、霉变的现象，给粮食的安全储存带来极大隐患，迫使粮库进行通风、倒仓和晾晒；粮食因烘后水分过低而减量，造成企业财力损失：粮食因烘后水分过大，需进行二次烘干或晾晒，增加作业成本；烘后粮食破碎率普遍增加，造成粮食的降等，无形中增加了企业的损失等。
应用本系统后，出机粮食水分在较窄范围内波动，可最大限度地保持粮食品质，减少和降低烘后粮食品质陈化劣变、降等降级产生的经济损失和资源浪费，降低各项费用，使企业经济效益显著增加。
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粮食烘干机过程控制系统的应用研究
来源：环球粮机网发布时间：2015-08-16 16:28:57
