基于WinCC 智能谷物干燥系统设计

高 峰,陈兆友,孔 健,倪家源

(金陵科技学院机电工程学院，南京,211169)

基于WinCC 智能谷物干燥系统设计

高 峰,陈兆友,孔 健,倪家源

(金陵科技学院机电工程学院，南京,211169)

智能谷物干燥系统，采用循环烘干方式，通过温度、湿度和压力等传感器实时监测，保证烘干产品的质量。该系统以西门子控制器为核心，并以WinCC作为平台，通过互联网对多台智能谷物烘干机实行网络监控，实现统一管理。该系统能够提高农业生产的机械化与自动化，推动新农村的建设与发展。

谷物干燥；WinCC；互联网；西门子控制器

我国是全球最大的粮食生产国和消费国，年总产粮食约为5亿吨。我国每年因霉变造成的粮食产后损失高达2100万吨，占全国粮食总产量的4.2%，直接造成的损失180亿到240亿元。谷物干燥是粮食生产过程中的关键环节,也是实现粮食生产全程机械化的重要组成部分，利用烘干机实现谷物干燥是现代化农业的重要标志,也是减少粮食贮藏损失 ,确保粮食安全的重要手段。首先，能够提升粮食品质；其次，可以减少因天气原因导致的粮食霉变数量；另外，可以提高农业生产的机械化与自动化，改善农民生活质量，推动新农村的建设与发展。

图1 谷物干燥机系统结构

1 智能谷物干燥机工作原理

谷物干燥机系统结构，如图1所示。

谷物干燥机采用西门子控制器控制,检测部分由湿度传感器、温度传感器、压力传感器组成，其他部分由干燥仓、鼓风机、传送带、传送机等组成。

谷物干燥机工作流程主要分三部分：进粮、循环烘干、排粮。每个部分的工作具体工作流程如下：

进粮：开启粮仓烘干机，系统进行自检，利用压力传感器检测添加槽中是否有粮食，当检测到添加槽中粮食没有的时候，提醒工作人员需要对干燥仓添加待烘干的粮食。

循环烘干：当开启粮食烘干，通过垂直、水平传送机，将添加槽中的待烘干粮食送入干燥仓，利用鼓风机30℃-40℃的热风对粮食进行风干送至传送带1，传送带1将粮食继续送至添加槽中，循环以上操作。由于对粮食的烘干温度不能超过55℃，所以利用温度传感器检测干燥仓中的温度，当干燥仓中温度超过45℃时系统将自动关闭鼓风机，并开启报警以提醒工作人员对系统进行检测。

排粮：要求粮食湿度程度为13%～15%，利用湿度传感器采集待烘干粮食湿度的平均值，当湿度的平均值在13%～15%之间时，关闭鼓风机、开启出仓门，将粮食通过出仓门送至传送带2进行粮食存储，利用压力传感器检测添加槽中是否粮食是否全部出仓，若还有粮食则继续循环出仓，否则将提醒工作人员排粮完成。

谷物干燥机输入输出端口I/O分配表如表1。

表 1控制器I/O分配表

2 智能谷物干燥机控制器软件设计

打开控制器，可以选择手动控制模式或者自动控制模式。当选择自动控制模式时，系统流程图如图2所示。首先对系统进行手动添加待烘干的粮食，选择自动模式，按下启动按钮，系统开始工作。系统自动循环，温度传感器实时监测干燥仓内的温度，当温度超过45℃时，系统将关闭鼓风机，并开启温度报警提醒工作人员进行检查。湿度传感器实时监测粮食湿度的平均值，当粮食的湿度满足要求13～15%时，此时停止烘干，开始排粮。压力传感器对添加仓中的粮食进行监测如果排粮已经完成，此时停止排粮控制，系统恢复初始状态，开启完成报警。

图2 谷物干燥机控制器软件流程图

3 WinCC网络技术及SQL数据库

图3 WinCC 网络技术连接示意图

智能化谷物干燥系统采用WinCC网络技术可实现对西门子家族中不同型号的控制器同时监控并实现远程控制，其原理连接示意图如图3所示。

智能化谷物干燥机，采用西门子各种控制器，要求该产品支持以太网通讯。其中每个系统都包括以下三个基本画面，在线监控画面、模拟量在线监控显示数据曲线及报警画面。

智能化谷物干燥系统WinCC网络技术在线监控画面如图1所示。该工作画面用于系统动画连接，当系统开启时该动画系统将进入运行方式，使得工作人员更加的清晰的了解现场的情况。同时工作人员还可以在WinCC操作画面上对粮食烘干机进行控制，改变各控制器件的动作。

在WinCC网络技术监控基础上，粮食烘干系统可以对两路模拟量：温度模拟量、湿度模拟量进行在线监控，形成数据曲线，形成数据库为粮食烘干机的改进和提高提供数据依据。在WinCC操作界面数据监控画面如图4所示。

在WinCC组态系统中，报警系统必不可少。如当干燥仓中温度值超过45℃时产生报警信号，此时需要将其确认才能正常运行；当整个系统完成了整个烘干的流程则产生报警提示进行下轮烘干。

打开控制器，以及wincc监控软件，开始系统运行。当选择自动控制模式时，只需将待烘干的粮食放入到添加槽中，系统自动完成烘干流程。当选择手动模式时，系统处于一个循环烘干的状态，此时需要手动进行停止以及排粮的控制。WinCC监控只需切换相应的站号即可进行相应的工作站的监控以及控制。

4 结束语

智能谷物干燥系统，采用循环烘干的方式，配以温度、湿度和压力等传感器的监测，保证烘干的产品质量。该系统以西门子控制器为核心，并以WinCC作为平台，通过互联网对多台智能谷物干燥机进行网络控制与监测，可实现由一台OS站对多台不同型号的PLC同时进行在线监控，通过温湿度曲线图了解谷物干燥机的工作流程，有故障报警功能，可形成报表并打印，实现集中控制管理的功能。

该系统能够促进农业生产的机械化与自动化，使互联网技术进入到农业生产的整体体系中，提高粮食生产的效率，改善农民生活质量，推动新农村的建设与发展。

[1] 吴峰,胡志超,张会娟,胡良龙,陈有庆. 基于PLC的粮食烘干机燃油炉控制系统设计与实现[J]. 中国农机化. 2010(02)

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[4] 王文强. 基于西门子PLC以太网模块与WinCC实现的远程监控系统[J]. 工业控制计算机. 2013(04) [5] 胡惠玉. 基于工业以太网实现WinCC与S7 PLC的数据传输[J]. 装备制造技术. 2011(11)

高峰（1976--），男，江苏南京人，讲师，研究方向:计算机测控技术。

Design of Intelligent Control for Grain Dryer Based on WinCC

Gao Feng,Chen Zhaoyou,Kong Jian,Ni Jiayuan
(Jingling Institute of Technology,Nanjing,211169)

Through temperature sensor,humidity sensor and pressure sensor,intelligent grain drying system can realize dynamic monitoring.The dryer adopts circulation drying ways to ensure delivery of quality products.Through the internet and WinCC，the system with Siemens controller as the core can realize dynamic monitoring multiple dryer,unified management.The system can improve the mechanization and automation of agricultural production,and promote the construction and development of a new countryside.

grain drying;WinCC;Internet;Siemens controller

图4 温度、湿度监控画面

课题:金陵科技学院电力电子重点学科