为进一步提高粮食烘干技术水平，改善粮食烘干品质，国家粮食局安排专项资金，启动了“2000年200亿斤国家储备粮库项目烘干机粮食水分在线检测和自动控制”试点工程项目。作为18个试点项目之一，中谷集团科技总公司承担了中谷成吉思汗粮库粮食烘干机水分在线测控的试点T作，为该库引进了具有国际领先技术水平的加拿大DANTEC公司的DM510型粮食烘干机水分在线测控系统。2002年4月完成了系统调试和试运行，2002—2003年烘干季节正式投入运行，取得了较好的效果。
1 烘干机及水分在线测控系统简介
1.1烘干机
中谷成吉思汗粮库的烘干机属2000年200亿斤国家粮食储备库粮食烘干机专项建设项目新建的5级顺流式玉米烘干机，设计处理量：300t/d．设计降水幅度：14%。
1.2 DM510水分在线测控系统构成
DM510水分在线测控系统由以下部分组成。①控制箱：含微机系统、人机对话键盘和显示屏，安装在烘干系统热风炉房的控制室内。②I/O板：用于DM510系统控制箱与传感器之间的信号传输，装在DMSIO控制箱中。③人机粮食水分、温度传感器：电容式，为避开冰冻状态的玉米．保证传感器的测试精度，人机粮食水分传感器安装在第一干燥段后的第一缓苏段。④出机粮食水分、温度传感器：电容式，安装在烘干机出粮皮带机出口到第一台干粮提升机的入口之间。⑤热风温度传感器：为电阻型温度传感器，安装在热风道中用于检测热风温度。⑥打印机：安装在DM510控制面板旁，用于打印各个时刻的粮食水分，每小时、每日的汇总数据，以方便整个F燥过程的管理。
1.3 DM510水分在线测控系统工作原理
DANTEC公司的DM510型粮食水分在线测控系统采用翅片形电容式粮食水分、温度在线测量传感器，分别布置在烘干机的粮食人口和出口处．_甩于测试人机和出机粮食水分；另有RTD型热风温度传感器安装在热风道内，每秒钟进行若干次测试，并将测试结果提供给DM510的微机，微机利用这些测试信息建立一个烘干机的工作模型f前馈+反馈+自适应），其控制模型框，如图1所示。在建模期间，系统处于“准备”状态，开始“自学习”。由于机型不同，降水幅度不同，粮食烘干周期的不同，“准备”时间也不同。对于多级顺流式烘干机，初水分为18%～28%时，“准备”时间约为3—8h。当模型建立起来后．系统处于“准备好”状态，可随时接管烘干机的控制，转入自动控制状态。在自控状态下，根据人机和干燥条件的变化，微机连续计算并自动调节排粮速度，使得出机粮食水分始终符合用户设定值的允许误差范围内。但系统始终坚持“自学习”，不断修正和优化控制模型，以取得更好的控制效果。
2、DM510水分在线测控系统运行情况
2.1 试运行情况
2001年9月～2002年2月期间，自控系统的安装和空载调试工作完成。但是受干旱影响，玉米收购十分困难，几乎无粮可烘。为了保证烘干机和水分在线测控系统调试需要，试点粮库几经努力才在4月初收购了7 0(XX玉米。从2002年4月11日起．系统开始负载调试，期间由于烘干机也处于调试阶段，故障停机较多，控制系统难以正常工作。直到4月19日烘干机正常运行后．DM510系统投入试运行并取得成功，一直正常_T．作到22日烘干期结束。
经农业部干燥设备质量监督检验测试中心测定，出机粮食水分在线传感器测试值与烘箱法测试结果相差不超过t0.5%的比率达到IOO%(共测定5次)。
在试运行的43h内，水分在线系统始终处于自控状态，烘干玉米约21OOf。初始水分在l6.0%。18.5%之间变化，热风温度在65C～90℃间波动，平均温度为75℃。设定出机玉米目标水分为14,5%。系统自动控制的出机玉米水分为13,6%～14.9%，平均值为14.45%，统计标准差为0,25%，随机值与平均水分相差不超过f0.5%的比率为99%．不超过±1%的比率为100%，自动控制效果良好。
2.2正式运行情况
2002午12月21日系统投入正式运行．12月21～27日进行了验收测试。测试期间．初始水分在24.0%。26.3%之间波动，热风温度在110℃—I30℃之间波动，出机玉米水分目标设定为14-5%．实际m机玉米水分为13.3%~153%，平均值为14.47%，出机玉米水分控制在目标值±O.5%的比率为87,14%．±1%的比率达到97.14%（图2）。2002年12月27日顺利通过丁中谷粮油集团公司建库办组织的项目验收。系统正式运行烘干期为：2002年12月12日—2003年3月13日和2003年4月12~15日，共处理湿粮约23 108t;其中绝大部分时间系统处于自控状态，但当气温在-25CU下时，由于原粮水分烘干机进口水分传感器受玉米表面水分结露影响而导致测试精度下降，使得出机玉米水分控制在目标水分±0.5%的比率降低。
3、分析与讨论
由于粮食烘干速度受到粮食初始水分、温度、热风温度和热风风量及机型等多因素的影响，而且高水分玉米在烘干机内停留的时间可长达3～6h，因此粮食烘干属于非线性、大滞后、多扰动的复杂系统，目前尚没有十分精确的数学模型。DM510采用“前馈+反馈+自适应”的孔制模式，从成吉思汗中谷粮库的试用情况看，这种控制模式效果较好，适用于粮食烘干机的水分在线控制。
在烘干机粮食水分在线自动控制系统中。出机粮食水分的测试精度是保证控制精度的重要前提。鉴于电容式水分在线传感器测试精度与粮食流经传感器的速度有关，DM510系统在传感器下方采用了一种恒速卸料装置，使得粮食恒速、稳定通过传感器，从而有效保证了，m机粮食水分传感器的测试精度。但是，一般每天还是应该对传感器进行校准2～4次。DM510系统在出机粮食水分在线传感器附近安装了一个通讯按钮，当进行校准取样时，按下按钮将取样时间进到微机储存，同时通知微机记录下取样时的在线测量水分，使得传感器的校准方便准确。
由于中加两国粮食收获条件不同，加拿大粮食烘干作业时气温尚未降到零度以下，DM510所采片电容式传感器不能测试冰冻状态的玉米水分。所以，中谷成吉恩汗粮库的烘干机进口水分传感器安装在第一干燥段下方的缓苏段，以避开冰冻玉米。但是气温降到-250C以后，进口传感器表面结露，有时使测试结果高出实际水分3%～10%，尽管进口水分传感器提供的前馈信号精度要求略低，但是误差过大，仍然使整个系统的控制精度下降。
4、结论及其它
经过2002年4月和2002年12月～2003年4月的试验运行，DM510系统采用的“前馈+反馈+自适应”模式适用粮食烘干机的水分在线控制。在正常情况下可以达到较高的控制精度；在-25℃以下的低气温条件下，烘干机进口水分传感器的测试精度下降，进而影响到整个系统的控制精度。今后将继续对该系统进行考核和改进，进一步寻找进口水分传感器的合理安装位置，或研究开发能够在线测试冰冻高水分玉米的传感器，保证该系统在东北地区烘干季节能以较高的精度工作。
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