低温储粮智能控制系统的研究与实现

摘要

低温储粮智能控制技术是指将具有人工智能的自动化控制技术应用于粮食存储中，通过控制储粮的温度延缓粮食因自身的呼吸作用引起的粮食陈化现象，并在不使用化学药剂的情况下抑制粮食内微生物和仓储害虫的发育与繁殖，使储粮品质在长时间存储过程中基本保持不变，并且使粮食储藏温度始终保持在低温状态下的一种绿色储粮自动控制技术。
　　 目前，低温储粮方式主要有自然低温储粮、冬季自然冷源机械通风储粮和压缩式谷物冷却机机械制冷储粮三种。但是，能够建立控制系统，进行自动化控制的储粮方式只有机械通风储粮和机械制冷储粮两种。本文在通风方式上打破以往单一的通风模式，结合了机械通风和机械制冷两种低温储粮技术，在仓房具有一定的隔热保冷的前提下针对不同地理气候条件实时监测和控制储粮情况，使粮食储藏在临界温度以下保持储粮生态系统稳定、安全储粮、延缓粮食品质陈化，实现粮食的低温保值储藏，并且能够根据气候的不同选择不同的通风形式，达到降低能耗的目的。
　　 本文设计低温储粮智能控制系统，主要由粮情监测、专家分析、自动控制等部分组成。文章通过分析控制系统整体结构以及对比目前各种总线优缺点，选取了现场总线中的PROFIBUS-DP总线结构，并利用PROFIBUS-DP总线将S7-300PLC的主站和从站连接起来，阐述了如何实现总线上主从站的数据交互，实现主从设备的总线式通信。为了监控整个控制系统的运行过程，在中控室的上位机中利用力控组态软件开发了粮仓温湿度监控系统，采集和显示粮仓和环境温湿度数据，实时对低温储粮智能控制系统的运行状态进行监控。同时在上位机中设计专家系统，处理采集到数据库中的温湿度数据，建立专家系统低温储粮知识库和推理机，并利用推理机对知识规则进行推理，得出通风类型结论，实现控制算法的智能化。同时为了实现PLC控制设备对粮仓通风机械的自动控制，通过分析粮仓温、湿度条建立低温储粮智能通风条件表，根据条件表设计了控制流程，利用STEP-7软件进行了PLC控制程序设计，实现PLC对通风机械的自动控制功能。由于谷物冷却机和机械通风机存在控制精度不高、动态响应慢等缺点，本文通过控制算法的设计与改进改善了其性能。