“工业搅拌过程”控制系统设计

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基于PLC的工业搅拌过程控制系统设计

基于PLC的工业搅拌过程控制系统设计

基于PLC的工业搅拌过程控制系统设计摘要随着PLC等许多处理器的发展,自动控制模式的电动机的数量越来越多。

传统的控制方式因技术手段落后、生产效率低等弊端已不能适应企业生产的需要。

本文主要介绍采用西门子PLC实现对液体搅拌系统进行自动控制。

基于PLC构成的用于两种液体自动混合、自动搅拌和自动放料系统的控制目标、硬件组成、软件设计及系统功能,能模拟显示液体搅拌系统的全部工作过程。

系统硬件主要由S7-300可编程控制器、电磁阀、泵以及液位变送器等组成,编程软件采用采用西门子编程软件STEP7。

系统通过液位变送器将采集到的现场液位高度传送给西门子PLC,并由PLC对现场数据逻辑处理后,发出相应的控制指令,完成系统的自动控制。

最后,系统使用RS-232接口与上位机相连实现PLC与计算机的通讯。

系统不仅自动化程度高,灵活性强, 还具有在线修改功能,可满足不同的生产工艺要求。

关键字:PLC,液体搅拌系统,液位变送器,电磁阀DESIGN OF INDUSTRIAL MIXING PROCESS CONTROLSYSTEM BASED ON PLCABSTRACTWith the development of PLC, there are more and more automatic control electromotor. The traditional way of controlling can not meet the needs of enterprise production for its in low efficiency and low productivity. This paper introduces the rational application of SIEMENS PLC in the automatic control system of liquid mixer. PLC-based liquid composition for the two auto-mixing, automatic mixing and automatic discharge system, control objectives, hardware components, software design and system capabilities of liquid mixing system simulation show that all the work process.The System hardware is mainly formed by the S7-300 programmable logic controller, electromagnetic valve, pump and liquid location sensor, programming software using Siemens STEP7. The System through the liquid location sensor collected level information to Siemens PLC and then the PLC deal with on-site data, and sending corresponding control command to complete the system of automatic control. At last system is realized the communication between PLC and the upper computer by using the connection of RS-232.This system not only has high automation level and great mobility but also can alter the parameter on line, it can use in kinds of liquid location control systems.Key words: PLC,liquid mixing system,liquid location sensor,electromagnetic valve目录1. 绪论 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1 液体搅拌系统的简介 ---------------------------------------------------------------------- 11.2 液体搅拌系统组成 ------------------------------------------------------------------------- 21.3 PLC在液体搅拌系统中的应用----------------------------------------------------------- 22. 可编程控制器 -------------------------------------------------------------------------------------- 42.1 可编程控制器的发展 ---------------------------------------------------------------------- 42.1.1 PLC技术发展概况 ------------------------------------------------------------------ 52.1.2 可编程控制器在我国的发展 ----------------------------------------------------- 62.2 PLC的分类----------------------------------------------------------------------------------- 72.3 PLC的工作原理----------------------------------------------------------------------------- 82.4 可编程控制器实现控制的要点 --------------------------------------------------------- 102.4.1 可编程控制器基本特点----------------------------------------------------------- 112.5 PLC的主要技术指标及抗干扰分析 --------------------------------------------------- 132.5.1 干扰源及干扰一般分类----------------------------------------------------------- 142.5.2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源----------------------------------------- 142.5.3 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计----------------------------------------- 172.5.4 主要抗干扰措施-------------------------------------------------------------------- 172.6 西门子S7-300可编程控制器简述----------------------------------------------------- 182.7 SIMATIC S7-300系列PLC系统基本构成 ------------------------------------------- 182.7.1 SIMATIC S7-300的组成 ---------------------------------------------------------- 192.7.2 S7-300的扩展能力 ----------------------------------------------------------------- 202.7.3 S7-300模块地址的确定----------------------------------------------------------- 202.8 S7—300式PLC的CPU简介 ---------------------------------------------------------- 21 3.控制系统硬件设计 ------------------------------------------------------------------------------ 243.1 系统工业流程 ------------------------------------------------------------------------------ 243.2 液位变送器的选择 ------------------------------------------------------------------------ 243.3 电磁阀的介绍 ------------------------------------------------------------------------------ 253.3.1 电磁阀的分类及特点-------------------------------------------------------------- 253.3.2 电磁阀的选择----------------------------------------------------------------------- 263.4 接触器及选用 ------------------------------------------------------------------------------ 273.4.1 接触器的分类和结构-------------------------------------------------------------- 283.4.2 接触器的工作原理及选用-------------------------------------------------------- 283.5 中间继电器 --------------------------------------------------------------------------------- 293.6 PLC选型------------------------------------------------------------------------------------- 303.7 系统主电路工作原理 --------------------------------------------------------------------- 313.8 系统控制电路工作原理 ------------------------------------------------------------------ 32 4.控制系统软件设计 ------------------------------------------------------------------------------ 344.1 PLC编程软件STEP7 --------------------------------------------------------------------- 344.2 PLC控制流程------------------------------------------------------------------------------- 354.3 系统的程序设计 --------------------------------------------------------------------------- 35 结论 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 43 致谢 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 44 参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------- 451. 绪论1.1液体搅拌系统的简介目前,我国的液体搅拌系统大部分采用传统的继电器进行控制,这种方法耗能大,浪费大,搅拌效果不好,给工厂浪费很多资金,同时对噪声污染也很严重。

混凝土搅拌机自动化控制系统设计及其应用

混凝土搅拌机自动化控制系统设计及其应用

混凝土搅拌机自动化控制系统设计及其应用一、概述混凝土搅拌机是混凝土生产过程中不可或缺的重要设备,其主要功能是将水泥、砂、石料和水等原材料进行混合,生产出优质的混凝土。

然而,传统的混凝土搅拌机存在着一些问题,如操作繁琐、效率低下、混合质量不稳定等。

针对这些问题,设计开发一种混凝土搅拌机自动化控制系统,可以有效地提高混凝土搅拌机的生产效率、混合质量和操作便捷性。

二、系统设计混凝土搅拌机自动化控制系统主要由硬件和软件两部分组成。

硬件部分主要包括传感器、执行器、控制器和人机界面;软件部分主要包括控制算法和人机交互界面。

系统设计的目标是实现对混凝土搅拌机的自动化控制,包括控制混凝土搅拌机的进料、搅拌和出料过程,以及对混合质量进行在线监测和调整。

1. 传感器传感器是混凝土搅拌机自动化控制系统的重要组成部分,主要用于感知混凝土搅拌机的状态和环境参数,并将这些信息传递给控制器进行处理。

传感器包括压力传感器、温度传感器、液位传感器和流量传感器等。

压力传感器用于测量混凝土搅拌机的压力,以控制进料和出料流量;温度传感器用于测量混凝土搅拌机的温度,以控制加热器的温度;液位传感器用于测量混凝土搅拌机的液位,以控制进料和出料流量;流量传感器用于测量混凝土搅拌机的进料和出料流量,以控制混合比例和混合速度。

2. 执行器执行器是混凝土搅拌机自动化控制系统的另一个重要组成部分,主要用于控制混凝土搅拌机的进料、搅拌和出料过程。

执行器包括电机、气缸和阀门等。

电机用于驱动混凝土搅拌机的搅拌鼓旋转,以实现混合过程;气缸用于控制进料和出料门的开关,以实现进料和出料过程;阀门用于控制水泵的开关,以实现加水过程。

3. 控制器控制器是混凝土搅拌机自动化控制系统的核心部分,主要用于对传感器获取的信息进行处理,生成控制信号,并将控制信号发送到执行器进行控制。

控制器的设计需要结合混凝土搅拌机的实际情况和工艺要求,采用合适的控制算法和控制策略。

常见的控制器包括PLC控制器、单片机控制器和工控机控制器等。

基于PLC的搅拌机控制系统的设计

基于PLC的搅拌机控制系统的设计

基于PLC的搅拌机控制系统的设计摘要液体搅拌已成为现代工厂中必不可少的环节,以往的搅拌机都是由继电器控制的,其系统较为复杂,响应速度缓慢。

基于PLC控制技术的飞速发展,用软件就可以取代继电器系统中的触点和接线,因此,选用PLC对搅拌机的控制系统进行设计。

本设计主要采用PLC控制技术实现对液体搅拌系统的自动控制。

首先设计系统的工艺流程,根据工艺流程进行硬件配置,主要包括PLC、电动机、电磁阀、泵、液位变送器等元件的选型。

然后对控制系统的主电路、控制电路进行设计,从而达到控制要求。

最后根据控制要求进行软件设计,通过液位变送器将采集到的现场液位高度传送给PLC,并由PLC对现场数据逻辑处理后,发出相应的控制指令,完成系统的自动控制。

该设计在保证其功能的前提下,对其结构进行了尽量的简化,从而达到降低制造成本和维护成本的目的。

关键字:PLC, 液体搅拌,控制系统,自动控制The design of the Mixer Control System based on PLCAbstractLiquid mixing has become an indispensable part of the modern factories, past mixer is controlled by relay, the system is more complicated, the speed of response is slow. Based on the rapid development of PLC control technology, using the software can replace the contact and connection in relay system, therefore, this article chooses PLC to design the control system of mixer.This design mainly uses the PLC control technology to realize automatic control of liquid mixing system. Firstly, designing process of the system which can determine the hardware configuration , mainly including PLC, motor, solenoid valve, pump, liquid level transmitter components selection, etc. Then so as to achieve the requirements of the control, designing the control system of main circuit, control circuit. At last, according to the control requirements for software design, through the liquid level transmitter will be collected the water height transmitted to PLC, and after processing by PLC to field data logic, a corresponding control instruction, complete the automatic control system. The design under the premise of function, try to achieve aim of lowering costs manufacturing and maintenance, thereby simplify the structure of system.Keywords: PLC, Liquid mixing, Control system,automatic control目录第一章绪论 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 研究目的与意义 (2)第二章搅拌机控制系统总体方案设计 (3)2.1 控制系统的简介 (3)2.1.1 控制方式的确定 (3)2.1.2 控制系统的优点 (4)2.1.3 控制系统的组成 (4)2.2 系统设计内容及需求分析 (5)2.2.1 系统设计内容 (5)2.2.2 系统需求分析 (6)2.3 系统设计的基本步骤 (6)第三章控制系统的硬件设计 (7)3.1 系统的工艺流程设计 (7)3.2 PLC的工作原理 (7)3.3 硬件模块的设计 (9)3.3.1 可编程控制器的选用 (9)3.3.2 液位变送器的选用 (12)3.3.3 电磁阀的选用 (13)3.4 系统主电路的设计 (14)3.5 系统控制回路的设计 (16)第四章系统的软件设计 (17)4.1 程序设计思想 (17)4.2 系统初始化程序及主程序设计 (17)4.3 报警电路程序的设计 (18)4.4 断电保护程序的设计 (19)4.5 系统控制过程分析 (20)第五章总结 (21)参考文献 (22)谢辞 (23)附录 (24)第一章绪论目前,我国的液体搅拌系统大部分采用传统的继电器进行控制,这种方法耗能大、浪费大、搅拌效果不好,给工厂浪费很多资金,同时噪声污染也很严重。

搅拌站智能控制系统设计

搅拌站智能控制系统设计

搅拌站智能控制系统设计摘要:水泥混凝土搅拌站生产过程要进行合理、有序控制,从而保证企业经济效益得到真正提升。

基于自主控制设计理念,利用单片机优势,提出一种用于混凝土搅拌机理开放式架构的智能控制系统。

该方案采用工控机作为上位机,下位机采用单片机。

本文介绍一种新型搅拌机智能化控制系统,并给出具体设计方案,希望对相关工作人员实际工作有所帮助。

关键词:搅拌站;智能控制;系统设计目前,随着我国建筑业快速发展,城市化进程加快,同时,随着建筑业不断发展,混凝土需求也在不断增加,对其品质要求也在不断提高。

最好方法是做好有关搅拌工作,有关混凝土制造单位基本上已经使用自动控制系统进行搅拌,这样可以极大提升搅拌站工作效率,也可确保混凝土搅拌质量。

一、搅拌站智能控制设备系统设计的意义在有关建设项目中,混凝土是非常重要的建材,其搅拌工艺对于建设项目顺利实施有重要作用。

通常情况下,混凝土由水泥、水、沙石等一系列原材料混合而成,在混合时,混凝土对于有关材料用量比例有很高要求,究竟采取什么样用量比例,可增加有关混凝土在使用时强度,或是采取什么样用量比例,可以起到节省水泥材料效果,要求搅拌站在混合时,用很好智能控制实现。

因此,与之有关的混凝土搅拌站,其智能控制系统合理与否,会对相关混凝土各个方面性能产生很大影响。

此外,还可以在很大程度上减少对某些原材料的使用,从而节省资源,降低整个建筑工程施工过程中成本。

所以,使用准确度较好、混合效能较好、智能控制系统完善的水泥搅拌站,能够使我们的水泥制造质量大大提高,也是水泥搅拌站可以很好的制造出满足要求的高强度水泥最坚实的基础,是整个工程项目设计中的一个重要环节,还可以很好地保证相关的施工建筑的质量。

混凝土搅拌站属于一种将混凝土搅拌材料集中搅拌后,再达到相应搅拌要求的机械,其智能化、机械化控制系统可以让混凝土搅拌工作效率和质量得到大幅度提高。

伴随我国各类大型建筑建造,与之相关联混凝土需求也越来越大,因此,我国相关专业技术人员已对相关混凝土搅拌站的大规模更新升级,并对其的智能管理系统加以完善,以此提高砼搅拌效率,这在极大程度上保护我国的重大项目顺利推进,同时又保证砼浇筑安全。

基于PLC的混凝土搅拌站控制系统设计

基于PLC的混凝土搅拌站控制系统设计
screen
PLC plus touch
and display instrument is proposed in this paper.According
structure of
to
the requirement,the software and hardware and designed.
At first,the background paper
论文成果归广东工业大学所有。
申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任,特此声明。
指导教师签字:
论文作者签字:
周秀善
z卯窘年多月么日
第一章绪论
第一章绪论
1.1选题背景及意义
混凝土搅拌站最初是以单机的形式出现,各工地自拌自用,随着基础设施建 设大规模的开展,商品混凝土的销售逐渐增大。随着计算机技术和测控技术的发 展,高可靠、高自动化的自动控制系统便成了混凝土搅拌站的发展方向。 在混凝土搅拌站自动控制系统中,系统的稳定性、数据采集处理的精确性直 接影响到混凝土的质量。而在市场竞争日趋激烈的今天,搅拌站自动控制系统的 性价比也与企业的生存紧密的联系在一起。因此,研究一种低成本、高可靠性的 新型搅拌站自动控制系统,具有极为广阔的市场前景。 混凝土搅拌站包括贮料、配料、物料称量、搅拌及卸料等过程,是一个受多 环节制约的复杂系统,物料的配比和称重精度等因素都直接影响混凝土的质量。 由于PLC运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用方便、编程灵活及 抗干扰能力强等特点,如今成为工业控制领域的主要控制设备,始终处于工业自 动化控制领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供了安全可靠和比较完 善的控制应用;但由于其本身不具备人机交互功能,在工艺参数较多,需要人机 交互时,使用具有触摸操作功能的触摸屏是一种很好的选择,通过触摸屏和PLC 结合使用,可以在触摸屏中直接设定目标值与实际值进行比较,并可实时监控到 系统实际值的大小,实现报警等功能;配料控制器性能可靠、性价比高,可方便 地利用通信接口扩展成计算机控制系统。综上所述,本系统采用“PLC+触摸屏+ 显示仪表"这样一种控制方式的搅拌站系统有着重要的意义,适应当今技术发展

基于PLC的搅拌机控制系统的设计

基于PLC的搅拌机控制系统的设计

基于PLC的搅拌机控制系统的设计搅拌机是一种常见的工业设备,它用于混合和搅拌各种物料,包括粉末、液体、颗粒等。

传统的搅拌机控制系统通常采用传感器和继电器进行控制,但这种方式存在一些问题,例如控制精度低、响应时间长、可靠性差等。

为了提高搅拌机的控制性能和可靠性,我们可以采用基于PLC的控制系统。

PLC是可编程逻辑控制器的缩写,它是一种专用的计算机控制设备,具有高速、高可靠性、易于编程和配置的特点。

基于PLC的控制系统可以通过将传感器和执行器与PLC连接,实现对搅拌机的精确控制。

搅拌机控制系统的设计需要以下几个步骤:1.确定控制需求:根据搅拌机的工作要求,确定需要控制的参数,例如转速、时间、温度等。

2.选择传感器和执行器:根据控制需求选择合适的传感器和执行器。

例如,可以使用旋转编码器或霍尔传感器测量搅拌机的转速,使用温度传感器测量搅拌机的温度。

3.设计控制逻辑:根据控制需求和传感器的反馈信号,设计PLC的控制逻辑。

例如,可以使用PID控制算法来控制搅拌机的转速,根据传感器测量的实际转速和设定值,调整搅拌机的驱动器。

4.编程PLC:根据设计的控制逻辑,使用PLC编程软件编写PLC程序。

PLC程序主要包括输入输出的配置、控制逻辑的实现和报警功能的设置。

6.性能优化:根据测试结果和用户反馈,对控制系统进行性能优化。

例如,可以调整PID控制算法的参数,优化控制精度和响应时间。

1.高可靠性:PLC具有高可靠性和抗干扰能力,能够稳定地工作在恶劣的工业环境下。

2.高精度控制:PLC的计算和控制速度快,能够实现对搅拌机的高精度控制,提高产品质量。

3.易于配置和扩展:PLC具有模块化的设计,可以根据需求进行灵活配置和扩展。

4.易于维护和诊断:PLC的编程和配置工具友好易用,能够快速诊断和修复故障。

总结:基于PLC的搅拌机控制系统能够提高搅拌机的控制性能和可靠性,增加生产效率和产品质量。

设计和实施这样的控制系统需要仔细考虑搅拌机的工作要求、选择合适的传感器和执行器、设计控制逻辑、编程PLC、调试和测试,并进行性能优化。

混凝土搅拌站自动化控制系统设计

混凝土搅拌站自动化控制系统设计

混凝土搅拌站自动化控制系统设计一、问题描述混凝土搅拌站是一个生产混凝土的设备,其生产效率和生产质量直接影响到整个工程的进度和质量。

传统的混凝土搅拌站生产方式存在很多问题,如人工操作容易出错,生产效率低,生产质量不易保证等。

为了解决这些问题,需要设计一套混凝土搅拌站自动化控制系统,实现自动化生产。

二、系统功能混凝土搅拌站自动化控制系统应具备以下功能:1. 自动计量混合材料,并按照配比自动投料;2. 实时监测混合材料的质量,并在质量不合格时及时报警,停止生产;3. 自动控制搅拌机的转速,保证混合材料的均匀性;4. 自动控制输送机的速度,保证生产效率;5. 实时记录生产数据,并能够生成生产报表。

三、系统组成混凝土搅拌站自动化控制系统由以下组成部分构成:1. 计量系统:包括水泵、水泵管路、水箱、水流量计、气泵、气泵管路、水泥计量装置、水计量装置、粉煤灰计量装置、骨料计量装置等;2. 控制系统:包括PLC控制器、人机界面、搅拌机控制器、输送机控制器、电机控制器等;3. 监测系统:包括温度传感器、振动传感器、重量传感器、水泥罐液位传感器、水箱液位传感器、水流量计、气泵压力传感器等;4. 电气系统:包括电源、控制箱、电缆、插头、插座等。

四、系统流程1. 搅拌站启动操作员按下启动按钮,PLC控制器开始工作,检测所有传感器是否正常。

2. 材料计量PLC控制器根据生产配比自动计量水泥、水、粉煤灰、骨料等材料,并将其送入搅拌机。

3. 搅拌PLC控制器控制搅拌机开始搅拌,根据设定的转速控制搅拌机的转速,保证混合材料的均匀性。

4. 输送PLC控制器控制输送机开始工作,将混合材料输送至卸料口。

5. 停止当生产完成时,PLC控制器停止所有设备的工作,并将生产数据记录下来。

6. 报表生成PLC控制器将生产数据自动记录,生成生产报表。

五、系统优势1. 自动化生产,减少人工操作,提高生产效率;2. 控制精度高,保证生产质量;3. 实时监测,及时发现问题,减少生产事故;4. 生产数据自动记录,方便管理和生产分析。

连续搅拌釜式反应器(CTRS)控制系统设计

连续搅拌釜式反应器(CTRS)控制系统设计

河南工业大学开放实验室实验项目设计报告连续搅拌釜式反应器(CTRS)控制系统设计学校:河南工业大学学院:机电工程学院专业:机械设计制造及其自动化姓名:X X X学号:目录1 前言 (2)2 工艺过程简介 (2)2、1 过程变量说明 (3)2、2 操作变量说明 (3)3 反应过程特性 (3)4 实验内容 (5)5 反应过程开车及正常运行 (6)6 开车步骤顺序控制 (7)7 思考题 (8)8 心得体会 (9)连续搅拌釜式反应器(CTRS)控制系统设计1、前言本连续反应过程是工业常见的典型的带搅拌的釜式反应器(CSTR)系统,同时又是高分子聚合反应。

本实验是当前全实物实验根本无法进行的复杂、高危险性实验,又是非常重要的基础反应动力学实验和反应系统控制实验内容。

此外,全实物实验还面临物料消耗、能量消耗、反应产物的处理、废气废液的处理和环境污染问题,以上各项问题比间歇反应更严重,因为连续反应的处理量大大超过间歇过程。

现有的连续反应实验系统实际上都是水位及流量系统,根本没有反应现象。

在本连续反应实验系统上除了进行常规控制系统实验外,还可以进行模糊控制、优化控制、深层知识专家系统(例如SDG法)故障诊断等高级控制实验。

2、工艺过程简介连续反应实验系统以液态丙烯为单体、以液态已烷为溶剂,在催化剂与活化剂的作用下,在反应温度70 1.0℃下进行悬浮聚合反应,得到聚丙烯产品。

在工业生产中为了提高产量,常用两釜或多釜串联流程。

由于在每一个反应釜中的动态过程内容相似,为了提高实验效率、节省实验时间,特将多釜反应器简化为单反应器连续操作系统。

丙烯聚合反应是在己烷溶剂中进行的,采用了高效、高定向性催化剂。

己烷溶剂是反应生成物聚丙烯的载体,不参与反应,反应生成的聚丙烯不溶于单体丙烯和溶剂,反应器内的物料为淤浆状,故称此反应为溶剂淤浆法聚合。

见图1-1所示,连续反应实验系统包括:带搅拌器的釜式反应器。

反应器为标准盆头釜,为了缩短实验时间,必须减小时间常数,亦即缩小反应器容积,缩小后的反应器尺寸为:直径1000 mm,釜底到上端盖法兰高度1376 mm,反应器总容积1.037 m3 ,反应釜液位量程选定为0-1300 mm (0-100%)。

混凝土搅拌站自动化控制系统的设计与应用

混凝土搅拌站自动化控制系统的设计与应用

混凝土搅拌站自动化控制系统的设计与应用一、前言混凝土搅拌站是建筑施工中不可或缺的设备,它能够通过搅拌混凝土、配制混凝土等工作,为建筑工程提供强有力的支持。

而如今,随着信息技术的不断发展,混凝土搅拌站的自动化控制系统也得到了极大的发展。

本文将介绍如何设计和应用混凝土搅拌站自动化控制系统,帮助读者更好地了解和掌握这一技术。

二、混凝土搅拌站自动化控制系统的基本原理混凝土搅拌站自动化控制系统是通过计算机控制设备的运行,实现对混凝土搅拌站的自动化控制。

这种系统主要由控制器、计算机、传感器、执行器和通信模块等组成。

其中,控制器是整个系统的核心,它通过计算机控制混凝土搅拌站的运行,保证混凝土的质量和生产效率。

三、混凝土搅拌站自动化控制系统的设计1. 系统架构设计混凝土搅拌站自动化控制系统的架构设计应考虑以下几个方面:(1)系统的可靠性。

系统应该具有高可靠性,能够保证混凝土搅拌站的正常运行。

(2)系统的稳定性。

系统的运行应该稳定,能够适应各种环境下的工作。

(3)系统的扩展性。

系统的设计应该具有一定的扩展性,能够满足未来的发展需求。

2. 系统软件设计混凝土搅拌站自动化控制系统的软件设计应包括以下几个方面:(1)系统的界面设计。

系统的界面应该简洁明了,易于操作。

(2)系统的数据采集与处理。

系统应该能够采集和处理混凝土搅拌站的运行数据,以便分析和调整系统的运行状态。

(3)系统的报警处理。

系统应该能够及时发出报警信号,提示操作人员进行处理。

(4)系统的远程监控。

系统应该具有远程监控的功能,方便操作人员进行远程控制和管理。

3. 系统硬件设计混凝土搅拌站自动化控制系统的硬件设计应包括以下几个方面:(1)控制器的选型。

控制器应该具有较高的性能和稳定性,能够满足混凝土搅拌站的实际需求。

(2)传感器的选型。

传感器应该具有较高的精度和稳定性,能够准确地采集混凝土搅拌站的数据。

(3)执行器的选型。

执行器应该具有较高的可靠性和精度,能够准确地控制混凝土搅拌站的运行。

混凝土搅拌站自动控制系统设计

混凝土搅拌站自动控制系统设计

混凝土搅拌站自动控制系统设计混凝土搅拌站是建筑工程中常用的设备,用于生产高品质的混凝土。

随着技术的进步和自动化的广泛应用,自动控制系统的设计在混凝土搅拌站中变得越来越重要。

本文将探讨混凝土搅拌站自动控制系统的设计原理和方法。

一、概述混凝土搅拌站自动控制系统是利用先进的电气技术和计算机控制技术,实现混凝土生产过程中的自动化管理和控制。

通过对原材料供应、搅拌过程、出料等环节的监控和调控,实现混凝土生产的高效、安全和质量稳定。

二、自动控制系统的功能与组成1. 功能:自动控制系统旨在实现混凝土生产过程中的自动化操作、减少人力成本、提高工作效率、确保产品质量和安全性。

2. 组成:混凝土搅拌站自动控制系统由以下几个部分组成:- 传感器:用于检测原材料供应、搅拌过程中的温度、压力、流量等参数。

- PLC控制器:根据传感器的反馈信号,对搅拌设备进行控制和调节。

- 人机界面:提供操作者与自动控制系统交互的界面,实时监控混凝土生产过程。

- 数据采集系统:将传感器采集的数据进行存储和分析,为生产管理提供决策依据。

- 通信模块:用于与其他设备或系统进行数据传输和联动操作。

三、自动控制系统设计原则1. 稳定性:自动控制系统应具备稳定、可靠的运行特性,保证混凝土搅拌过程的平稳进行。

2. 灵活性:设计应充分考虑混凝土搅拌站的不同工况和生产要求,确保系统能够适应各种情况下的自动控制。

3. 安全性:在自动控制系统的设计中,安全应是首要考虑的因素。

合理设置安全保护装置,避免意外事故的发生。

4. 可维护性:自动控制系统应具备易于维护和改进的特性,以提高系统的可靠性和使用寿命。

四、自动控制系统设计步骤1. 需求分析:根据混凝土搅拌站的生产要求和工艺流程,明确自动控制系统的功能需求和性能指标。

2. 系统设计:确定自动控制系统的硬件和软件组成,绘制系统框图和电气接线图,确定控制逻辑和算法。

3. 材料选型:选择适合的传感器、PLC控制器、人机界面等设备,确保其性能能够满足系统设计要求。

8.3 程序设计实例——工业搅拌控制系统[共17页]

8.3 程序设计实例——工业搅拌控制系统[共17页]

第8章 项目编程设计 ║1558.3 程序设计实例——工业搅拌控制系统1.任务描述通过本节案例,可以了解如何利用STEP 7设计一个工业搅拌控制系统程序。

现在利用搅拌机在混合罐中将两种配料(配料A 和配料B )混合在一起,混合好的产品通过排料阀从混合罐中排出,图8-5描述了其中一部分项目的工艺流程图。

图8-5 工业混料控制过程在这个项目中,把整个项目分成4个子任务控制,每个子任务控制部分均有不同的检测设备和被控对象,根据编程方法,分别用不同的程序块来实现不同的控制要求任务,最后由主程序块(OB1)组织协调运行,如图8-6所示。

图8-6 系统的结构划分║西门子PLC与InTouch综合应用156在工业混料过程实例中,可以识别4个不同区域,见表8-1。

在该实例中,配料A区域包含的设备与配料B区域相同。

表8-1 任务功能区域的划分任务区域检测被控对象配料A 配料A入口阀配料A进料泵配料A进料阀配料A流量计配料B 配料B入口阀配料B进料泵配料B进料阀配料B流量计混料罐搅拌电动机液位限位感应器排料排料阀2.描述单个功能区域在过程内描述每个区域和任务时,不仅需要定义每个区域的操作,还需要定义控制该区域的不同元件。

这些元件包括:①每个任务的电气、机械和逻辑输入和输出;②单个任务之间的互锁和依赖性。

工业混料过程实例使用泵、电动机和阀,必须精确描述操作期间所要求的操作特性和互锁类型。

以下提供了描述工业混料过程中所使用设备的实例。

完成描述后,也可以参照它来订购需要的设备。

(1)用于配料A和B的区域工艺要求①每种配料管道都装备有入口阀、进料阀和进料泵。

②入口管还装有流量传感器。

③当混合罐液位传感器显示混合罐已满时,打开进料泵必须联锁。

④当排料阀打开时,进料泵的启动必须联锁。

⑤在启动进料泵后的最初1s,入口和进料阀必须打开。

⑥在进料泵停止后(来自流量传感器的信号),必须立即关闭阀以防止配料从泵泄漏。

⑦进料泵的启动与时间监视功能相关联。

S7-1200自动混凝土搅拌机控制系统毕业设计

S7-1200自动混凝土搅拌机控制系统毕业设计

毕业设计说明书(论文)设计题目: S7-1200自动混凝土搅拌机控制系统设计专业: 机电一体化技术班级:学号:姓名:指导教师:2021年7月5日目录第一章绪论 (1)1.1系统设计的背景 (1)1.2系统设计目的和意义 (1)第二章混凝土搅拌机概述 (3)2.1混凝土的发展现状 (3)2.2混凝土搅拌机系统简介 (4)2.3混凝土搅拌机系统软件设计 (4)2.4程序的调试 (4)2.5混凝土搅拌机的组成 (5)2.6 电控系统的构成 (7)2.7 称重传感器的选择 (7)2.8 控制系统设计的基本原则及步骤 (9)2.9 PLC的工作原理 (10)2.10 可编程控制器的应用 (12)2.11 混凝土搅拌装置的工艺流程 (14)2.12 混凝土搅拌机工作原理 (15)2.13凝土搅拌机控制要求 (15)第三章混凝土搅拌机的电气设计 (17)3.1混凝土搅拌站 I/O分配表 (17)3.2混凝土搅拌机的外部接线图 (17)第四章混凝土搅拌机的程序调试 (18)4.1混凝土搅拌机PLC程序设计 (19)第5章设备维护 (19)5.1混凝土搅拌机调剂与维护 (20)第六章仿真 (21)6.1混凝土搅拌机触摸屏和仿真 (22)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)摘要随着我国经济建设的高速发展,许多大型的基础工程及建筑工程相继开工。

建设优质的工程需要高品质的混凝土,而且随着人们环保意识的加强,为了减少城市噪音和污染,交通和建筑竹理部门要求施工用的混凝土集中生产和管理。

这样,不仅要求混凝土的配料精度高,而目要求生产速度快,因此,混凝土生产过程中搅拌设备自动控制系统日益受到人们的重视。

可编程控制器(PLC)具有可靠性高、功能完善、编程简单且直观,能够有效地弥补继电器控制系统的缺陷。

关键词:PLC控制和混凝土搅拌第一章绪论1.1系统设计的背景随着经济的快速发展,城市建筑工程也日益发展壮大,也因而造成的环境污染和噪声污染日益严重。

单片机控制的搅拌机交流调速系统设计

单片机控制的搅拌机交流调速系统设计

单片机控制的搅拌机交流调速系统设计
1. 设计目标
本文档旨在介绍一种利用单片机控制的搅拌机交流调速系统的设计。

该系统的目标是确保搅拌机在工作过程中能够稳定运行并实现调速功能。

2. 系统概述
搅拌机交流调速系统由单片机控制器、交流电源、功率放大器和电动机组成。

其工作原理是通过单片机控制器对电机供电电压进行调整,从而实现搅拌机的调速功能。

3. 硬件设计
3.1 单片机控制器
选择适合搅拌机调速的单片机控制器,如STC系列单片机。

通过编程控制单片机输出不同的PWM信号来调整电机供电电压,实现对搅拌机的调速控制。

3.2 电机
选择适合搅拌机的交流电机,并通过功率放大器将单片机输出的PWM信号转换为交流电源供电电压,驱动电机运转。

4. 软件设计
4.1 程序设计
编写单片机控制器的程序代码,使其能够根据输入的调速信号控制输出的PWM信号。

要考虑到不同调速信号对应的不同PWM 输出,以实现精确的调速控制。

4.2 用户界面设计
设计一个简单直观的用户界面,使用户可以输入所需的调速信号,以便单片机能够正确地调整搅拌机的速度。

5. 系统测试
系统设计完成后,进行系统测试。

测试包括调速功能的准确性和稳定性的验证,以及系统对不同负载情况的适应能力。

6. 结论
通过单片机控制的搅拌机交流调速系统的设计,可以实现对搅拌机的精确调速控制。

该系统具有较高的稳定性和适应能力,能够满足实际生产过程中的要求。

搅拌机控制系统的设计

搅拌机控制系统的设计

3 控制系统硬件和设备的选择
3.2 螺旋输送机
螺旋输送机的组成 螺旋输送机通常由螺旋输送机本体、进出装置、驱动装置三大部分组成。 螺旋机本体由头节、中间节、尾节三部分组成。一般情况下,出厂总装时将 螺旋输送机中间节按长度长短依次排列,最长的中间节靠近头节,相同长度 的中间节则挨在一起,如果有特殊要求,则在订货时给出排列顺序。 在螺旋 输送机头节内装有支推轴承承受轴向力,在中间节和尾节内装有用轴承支承 螺旋轴。此外,在螺旋输送机尾节内还装有可轴向移动的径向轴承以补偿螺 旋轴长度的误差和适应温度的变化。
(2)现场称重仪表可完成各主料和附料的称重计量,根据称重信号和生产 配方产生螺旋输送机、阀门等的控制信号。可以动态检测和处理配料过程中 可能出现的问题,称重显示仪表可以与PLC之间进行实时、双向的高速串行通 讯。
(3)PLC可实现对提升上料、振动均料、混合搅拌、卸料等外部执行机构 的开关量的逻辑控制。
(4)控制系统具备报警、故障处理和报警复位功能。 (5)具有美观、友好的人机界面。通过界面可以编辑、下载配方数据、显 示关键工艺参数、历史数据曲线和实时数据曲线等,人机界面可与PLC进行 RS-485串行通讯。
3 控制系统硬件和设备的选择
3.1 可编程控制器PLC
可编程控制器是20世纪60年代末在继电器系统上发展起来的,当时称作可 编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC。可编程控制 器的产生和发展与继电器控制系统有很大的关系。继电器是一种用弱电信号 控制强电信号的电磁开关,但在复杂的控制系统中,故障的查找和排除非常 困难,不适应于工艺要求发生变化的场合。由此,产生了可编程控制器,它 是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术,用面 向控制过程和用户的简单编程语句,适应工业环境,是简单易懂、操作方便、 可靠性高的新一代通用工业控制器,是当代工业自动化的主要支柱之一。可 编程控制器具有丰富的输入/输出(I/O)接口,并具有较强的驱动能力,但 它的产品并不针对某一具体工业应用,其灵活标准的配置能够适应工业上的 各种控制。在实际应用中,其硬件可根据实际需要选用配置,其软件则需要 根据要求进行设计。

搅拌控制系统的PLC设计

搅拌控制系统的PLC设计

搅拌控制系统的PLC 设计一、题目:搅拌控制系统的PLC 设计如图所示为一搅拌控制系统,由3个开关量液位传感器,分别检测液位的高、中和低。

现要求对A 、B 两种液体原料按等比例混合,请编写控制程序。

要求:按起动按钮后系统自动运行,首先打开进料泵1,开始加入液料A →中液位传感器动作后,则关闭进料泵1,打开进料泵2,开始加入液料B →高液位传感器动作后,关闭进料泵2,起动搅拌器→搅拌10s 后,关闭搅拌器,开启放料泵→当低液位传感器动作后,延时5s 后关闭放料泵。

按停止按钮,系统应在当前过程完成以后(物料全部排出),再停止运行。

物料自动混合装置中电磁阀的动作,既受手动控制,又受液面传感器输入信号的控制,如果物料混合需要加热,按动按钮SB2,启动加热器H 开始加热。

当温度达到规定要求时,温度传感器T 动作(D4指示),加热器H 停止加热。

液面位置由D1、D2和D3指示。

1、初始状态容器是空的,电磁阀Fl 、F2和F3,搅拌电动机M ,液面传感器Ll 、L2和L3,加热器H 和温度传感器T 均为OFF 。

2、物料自动混合控制按下启动按钮,开始下列操作:(1)电磁阀Fl 开启,开始注入物料A ,至高度L2(此时L2、L3均为ON)时,关闭阀F1,同时开启电磁阀F2,注入物料B ,当液面上升至Ll 时,关闭阀F2。

(2)停止注人物料B 后,启动搅拌电动机M ,使A 、B 两种物料混合10s 。

(3)10s 后停止搅拌,开启电磁阀F3,放出混合物料,当液面高度降至L3后,再经5s 后关闭阀F3。

3、停止操作按下停止按钮,在当前过程完成以后(物料全部排出),再停止操作,回到初始状态。

F1B输入:I0.0: SB1 启动I0.1: SB2 停止I0.2: L1 液位I0.3: L2 液位I0.4: L3 液位I0.5: SB3 加热I0.6: T 温度输出F1: Q4.1 电磁阀F2: Q4.2 电磁阀F3: Q4.3 电磁阀KM1: Q4.4搅拌电机KM2: Q4.5 加热D1: Q4.6液位指示灯D2: Q4.7液位指示灯D3: Q5.0液位指示灯D4: Q5.0温度上限D4D3D2L3L2B输入:I0.0: SB1 启动I0.1: SB2 停止I0.2: L1 液位I0.3: L2 液位I0.4: L3 液位I0.5: SB3 加热I0.6: T 温度输出F1: Q4.1 电磁阀F2: Q4.2 电磁阀F3: Q4.3 电磁阀KM1: Q4.4搅拌电机1F3F2D3D2D1L3L1L2H M物料A 物料B 液位传感器加热器输入:I0.0: SB1 启动I0.1: SB2 停止I0.2: L1 液位I0.3: L2 液位I0.4: L3 液位I0.5: SB3 加热I0.6: T 温度输出F1: Q4.1 电磁阀F2: Q4.2 电磁阀F3: Q4.3 电磁阀KM1: Q4.4搅拌电机KM2: Q4.5 加热D1: Q4.6液位指示灯D2: Q4.7液位指示灯D3: Q5.0液位指示灯D4: Q5.0温度上限二、确定系统的输入/输出点数,并选定满足系统要求的PLC产品由题目要求可以确定有7个输入和9个输出,由于系统点较少,且控制任务比较简单只涉及到延时控制,所以选用57 - 300系列PLC,数字量输入模块选用SM 321 DI 16 x 24VDC(6ES7321 -IBH02 -OAAO) ,数字量输出模块选用SM 322 DO 16 x ReI 120/230VAC (6ES7322一1 HHO 1 - 0 AAO)完成控制,采用基本指令编写控制程序。

工业混合搅拌系统plc课程设计

工业混合搅拌系统plc课程设计

工业混合搅拌系统 plc课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解工业混合搅拌系统的基本工作原理和PLC在其中的作用;2. 学生能够掌握PLC编程的基本指令和程序设计方法,实现对工业混合搅拌系统的控制;3. 学生能够了解工业混合搅拌系统中各个传感器的功能及其在PLC控制系统中的应用。

技能目标:1. 学生能够运用所学知识,设计出符合实际需求的工业混合搅拌系统PLC控制程序;2. 学生能够通过调试和优化程序,提高工业混合搅拌系统的控制效果;3. 学生能够培养团队协作能力,通过小组讨论和问题解决,共同完成课程任务。

情感态度价值观目标:1. 学生能够培养对工业自动化技术的兴趣,激发学习热情;2. 学生能够认识到PLC技术在工业生产中的重要性,增强社会责任感和使命感;3. 学生能够在学习过程中,培养勇于尝试、不断探索的精神,形成积极向上的学习态度。

课程性质:本课程为实践性较强的课程,要求学生在掌握理论知识的基础上,动手实践,提高综合运用能力。

学生特点:学生具备一定的电气基础和PLC编程知识,具有较强的学习能力和动手能力。

教学要求:教师应注重理论与实践相结合,通过案例教学、小组讨论等方式,引导学生掌握课程内容,提高学生的实际操作能力。

同时,关注学生的个体差异,给予个性化指导,确保课程目标的实现。

在教学过程中,注重培养学生的团队协作能力和创新精神,为我国工业自动化领域输送高素质人才。

二、教学内容1. 工业混合搅拌系统概述:介绍工业混合搅拌系统的基本组成、工作原理及在工业生产中的应用。

教材章节:《PLC应用技术》第3章“工业混合搅拌系统”2. PLC编程基本指令:讲解PLC编程中的基本指令,如逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令等。

教材章节:《PLC应用技术》第4章“PLC编程指令”3. 工业混合搅拌系统PLC控制程序设计:分析工业混合搅拌系统控制需求,学习PLC程序设计方法,包括顺序功能图、梯形图等。

教材章节:《PLC应用技术》第5章“PLC程序设计方法”和第6章“顺序功能图与梯形图编程”4. 传感器在工业混合搅拌系统中的应用:介绍温度、压力、流量等传感器在系统中的作用及其与PLC的连接方式。

混凝土搅拌站自动化控制系统的设计与应用

混凝土搅拌站自动化控制系统的设计与应用

混凝土搅拌站自动化控制系统的设计与应用一、需求分析1.1 项目背景混凝土搅拌站是建筑工程中重要的设备之一,其主要作用是将水泥、砂、石料和水等混合成混凝土,供工地使用。

传统的混凝土搅拌站主要采用人工控制,工作效率低下,而且存在许多安全隐患。

因此,设计一套自动化控制系统,对混凝土搅拌站进行自动化控制,是非常必要的。

1.2 功能需求根据搅拌站的工作流程,自动化控制系统需要实现以下功能:1. 自动控制水泥、砂、石料和水的比例;2. 自动控制搅拌机的启动、停止和转速;3. 实时显示混凝土的配比和搅拌机的工作状态;4. 可以进行手动操作,如手动控制搅拌机的启动、停止和转速等。

1.3 技术需求自动化控制系统需要具备以下技术特点:1. 硬件部分采用高性能的工控机、PLC、传感器等设备;2. 软件部分采用先进的编程语言和开发工具;3. 具备远程监控和控制功能;4. 具备实时数据采集和存储功能;5. 具备故障诊断和自动报警功能。

二、系统架构设计2.1 系统硬件设计自动化控制系统的硬件部分包括工控机、PLC、传感器、执行机构等设备。

其中,工控机负责控制整个系统的运行,PLC负责控制搅拌机的启动、停止和转速,传感器负责实时采集混凝土的配比和搅拌机的工作状态,执行机构负责实现混凝土和水泥等物料的自动配比和搅拌操作。

2.2 系统软件设计自动化控制系统的软件部分采用C++语言进行编写,采用Visual Studio开发工具进行开发。

系统软件包括数据采集模块、控制模块、报警模块等。

其中,数据采集模块负责实时采集混凝土的配比和搅拌机的工作状态,控制模块负责控制搅拌机的启动、停止和转速,报警模块负责实现故障诊断和自动报警功能。

2.3 系统架构图根据以上硬件和软件设计,自动化控制系统的架构图如下图所示:三、系统实现流程3.1 数据采集流程数据采集流程主要包括传感器采集和数据传输两个过程。

传感器采集主要是通过安装在搅拌机上的传感器,采集混凝土的配比和搅拌机的工作状态;数据传输主要是将采集到的数据发送给工控机,以便进行后续的处理。

基于PLC的物料搅拌系统设计

基于PLC的物料搅拌系统设计

基于PLC的物料搅拌系统设计PLC(可编程逻辑控制器)是一种用于自动化控制的可编程电子设备。

在物料搅拌系统中,PLC可以实现对搅拌过程的自动控制和监控。

首先,我们需要设计一个适合的控制系统架构。

该架构可以根据所需的搅拌操作来选择合适的PLC型号和组件。

基于PLC的物料搅拌系统可以分为以下几个部分:1.用户界面:这是操作员与PLC进行交互的界面。

可以使用人机界面(HMI)或其他控制面板来实现。

用户界面提供搅拌参数设置、运行/停止操作、报警和故障信息显示等功能。

2.传感器:用于监测搅拌过程中的各项参数,例如温度、压力、电流等。

传感器将这些数据反馈给PLC,以便进行实时监控和调整。

3.执行器:包括电机、气动阀等设备,用于控制搅拌过程中的运动和流量。

PLC通过输出信号控制执行器的操作,以实现所需的搅拌效果。

4.PLC控制程序:这是PLC的核心部分,其中包含了各种逻辑和算法来实现搅拌过程的控制。

PLC通过读取传感器数据、检查用户设置和执行逻辑来控制执行器,并根据需要发送报警和故障信息。

在PLC控制程序的设计中,我们需要考虑以下几个方面:1.控制逻辑:根据搅拌过程中的需要,编写相应的控制逻辑。

例如,可以设置参数范围、搅拌速度成分和停止条件等。

2.安全性:在设计过程中要考虑到安全性,确保系统在出现异常情况下可以进行紧急停止,并提供相应的报警信息。

3.稳定性:要确保搅拌过程中的稳定性和精度,使得搅拌效果一致且可重复。

4.用户界面设计:用户界面应该简洁直观,操作方便。

操作员可以通过界面设置搅拌参数,同时可以实时监控搅拌过程中的各项参数。

5.报警和故障处理:当系统检测到异常或故障时,应及时报警并采取相应措施。

PLC可以通过输出信号来控制报警灯、蜂鸣器等设备,并在用户界面上显示相应的信息。

综上所述,基于PLC的物料搅拌系统设计可以提高搅拌过程的自动化程度和控制精度。

通过合理地选择PLC型号和组件,并优化控制程序的设计,可以实现高效、稳定和安全的物料搅拌操作。

工业混合搅拌的PLC控制系统设计课程设计

工业混合搅拌的PLC控制系统设计课程设计

目录引言 (3)1、任务描述及控制要求 (4)1.1、任务描述 (4)1.2、控制要求 (4)2、硬件电路设计 (5)2.1、电路设计 (5)2.2、PLC硬件组态 (5)2.3、PLC编程元件的地址分配 (5)2.4、PLC编程元件的符号地址分配表 (6)3、线性化程序 (6)4、结构化程序 (8)4.1 编写FC1,对阀门A和阀门B进行结构化编制 (8)4.2 FC2控制的是搅拌器搅拌,定义FC2 数据块输入输出口 (9)4.3 FC3 控制的是放液程序,定义FC3数据块的输入输出口 (10)4.4 结构化主程序,OB1对FC1、FC2、FC3的调用 (10)5、使用上位机监控组态软件——组态王 (12)5.1 新建工程文件 (13)5.2 对工业混合搅拌装置进行画面设计 (13)5.3 定义数据词典 (14)5.4 创建动画连接,对命令语言进行编写 (14)5.5 组态王与外部硬件模块建立连接 (15)5.6 实现组态王的上位监控,对PLC板块进行动态操作 (15)6、项目设计结果分析及体会 (16)6.1 调式过程中出现的问题 (16)6.2 组态王的使用及设计 (16)7、总结体会 (17)主要参考文献 (18)引言可编程控制器是电气控制技术中的关键技术。

《可编程控制器》为“自动化和电气工程及其自动化”专业的一门重要专业课。

通过本课程的学习,使学生掌握工厂电气控制设备技术和可编程控制器的使用、分析和设计自动生产过程中的控制电路,掌握其使用方法。

课程设计以培养工程应用能力为主,在独立完成设计任务的同时,还要进行诸方面能力的培养和提高,为毕业设计打下良好的基础。

PLC课程设计的主要目的:是通过对某个简单的自动化生产设备、某条简单的自动化生产线、某些简单的工艺过程的调查研究,使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。

根据这些要求,进行PLC 控制系统的原理设计、硬件配置及软件编程设计。

通过不断地调试和完善程序来满足生产工艺的要求。

工业搅拌过程控制系统设计

工业搅拌过程控制系统设计

“化工混料过程”控制系统设计 1 分析研究被控对象与明确控制任务1.1分析研究被控对象图1.1.1是一个典型的化工混料过程,两种配料(配料A和配料B)在一个混合罐中由搅拌器混合,混合后的产品通过一个排料阀排出混料罐。

图1.1.1 搅拌系统示意图系统中各个区域被控对象的工艺要求描述如下:配料A和配料B区域:z每种配料的管道都配备有一个入口阀、一个进料泵以及一个进料阀;z进料管安装有流量传感器;z当急停按钮被按下时,进料泵运行立即停止;z当罐的液面传感器指示罐满时,进料泵运行立即停止;z当排料阀打开时,进料泵运行立即停止;z在启动进料泵后最开始的1秒中内必须打开入口阀和进料阀。

z在进料泵停止后(来自流量传感器的信号)阀门必须立即被关闭以防止配料从泵中泄露。

z进料泵的启动与时间监控功能相结合,换句话说,在泵启动后的7秒之内,流量传感器会报告溢出。

z当进料泵运行时,如果流量传感器没有流量信号,进料泵必须尽可能快地断开。

z进料泵启动地次数必须进行计数。

(维护间隔)混合罐区域:z当急停按钮被按下时,搅拌电机的启动必须被锁定。

z当罐的液面传感器指示“液面低于最低限”时,搅拌电机的启动必须被锁定。

z当排料阀打开时,搅拌电机的启动必须被锁定。

z搅拌电机在达到额定速度时要发出一个响应信号。

如果在电机启动后10秒内还未接收到信号,则电机必须被断开。

z必须对搅拌电机的启动次数进行计数(维护间隔)。

z在混合罐中必须安装三个传感器:――罐装满:一个常闭触点。

当达到罐的最高液面时,该触点断开。

――罐中液面高于最低限:一个常开触点。

如果达到最低限,该触点关闭。

――罐非空:一个常开触点,如果罐不空,该触点闭合。

排料区域:z罐内产品的排出由一个螺线管阀门控制。

z这个螺线管阀门由操作员控制,但是最迟在“罐空”信号产生时,该阀门必须被关闭。

z当急停按钮被按下时,打开排料阀必须被锁定。

z当罐的液面传感器指示罐空时,打开排料阀必须被锁定。

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“化工混料过程”控制系统设计 1 分析研究被控对象与明确控制任务1.1分析研究被控对象图1.1.1是一个典型的化工混料过程,两种配料(配料A和配料B)在一个混合罐中由搅拌器混合,混合后的产品通过一个排料阀排出混料罐。

图1.1.1 搅拌系统示意图系统中各个区域被控对象的工艺要求描述如下:配料A和配料B区域:z每种配料的管道都配备有一个入口阀、一个进料泵以及一个进料阀;z进料管安装有流量传感器;z当急停按钮被按下时,进料泵运行立即停止;z当罐的液面传感器指示罐满时,进料泵运行立即停止;z当排料阀打开时,进料泵运行立即停止;z在启动进料泵后最开始的1秒中内必须打开入口阀和进料阀。

z在进料泵停止后(来自流量传感器的信号)阀门必须立即被关闭以防止配料从泵中泄露。

z进料泵的启动与时间监控功能相结合,换句话说,在泵启动后的7秒之内,流量传感器会报告溢出。

z当进料泵运行时,如果流量传感器没有流量信号,进料泵必须尽可能快地断开。

z进料泵启动地次数必须进行计数。

(维护间隔)混合罐区域:z当急停按钮被按下时,搅拌电机的启动必须被锁定。

z当罐的液面传感器指示“液面低于最低限”时,搅拌电机的启动必须被锁定。

z当排料阀打开时,搅拌电机的启动必须被锁定。

z搅拌电机在达到额定速度时要发出一个响应信号。

如果在电机启动后10秒内还未接收到信号,则电机必须被断开。

z必须对搅拌电机的启动次数进行计数(维护间隔)。

z在混合罐中必须安装三个传感器:――罐装满:一个常闭触点。

当达到罐的最高液面时,该触点断开。

――罐中液面高于最低限:一个常开触点。

如果达到最低限,该触点关闭。

――罐非空:一个常开触点,如果罐不空,该触点闭合。

排料区域:z罐内产品的排出由一个螺线管阀门控制。

z这个螺线管阀门由操作员控制,但是最迟在“罐空”信号产生时,该阀门必须被关闭。

z当急停按钮被按下时,打开排料阀必须被锁定。

z当罐的液面传感器指示罐空时,打开排料阀必须被锁定。

z当搅拌电机在工作时,打开排料阀必须被锁定。

1.2明确控制任务该“工业搅拌过程”是一个典型的顺序控制,本次设计,准备采用“上位机监控” + “下位机控制” + “操作面板”的方式对整个“工业搅拌过程”进行控制。

2 控制任务的分解与被控对象的描述2.1 控制任务的分解在定义了要控制的过程之后,将项目分割成相关的组或区域。

我们可把系统分为四部分,如图2.1.1所示:图2.1.1 系统划分示意图2.2 被控对象的描述配料A和配料B区域的流程图如图 2.2.1所示:图2.2.1 配料A和配料B区域的流程图图2.2.2 混合罐区域流程图图2.2.3 排料区域流程图3 系统硬件设计3.1操作面板设计要让一个操作员启动、停止和监控过程,就需要一个操作站。

操作站有一下配备:z用于控制过程中最重要的阶段的开关。

使用“reset maintenance display (复位维护显示)”开关,你可以关掉电机的维护显示灯,复位相应的计数器,使维护间隔为0。

z指示过程状态的指示灯。

z紧急停机开关。

根据系统的要求,可设计工业搅拌控制系统操作站如图3.1.1所示。

图3.1.1 系统操作站操作面板3.2 工业现场系统硬件结构设计工业现场系统结硬件构设计如图3.2.1所示:图3.2.1 工业现场系统结构设计如图3.2.1所示,该图是实际工业现场的硬件结构框图,由三部分组成:监控单元、控制单元和现场设备。

(1) 监控单元一台安装了WinCC组态软件的PC机,上面显示用于监控“工业搅拌过程”的工艺画面。

(2) 控制单元由一个S7-300的CPU和对应的I/O模块组成,主要用于过程控制。

(3) 现场设备包括现场工业搅拌过程和操作员站两个部分。

3.3 系统硬件资源分配“工业搅拌过程”控制系统的I/O地址表如表3.3.1所示:表3.3.1 “工业搅拌过程”控制系统的I/O地址表4 系统软件设计4.1 系统软件结构图系统软件结构图如图4.1.1所示:图4.1.1 系统软件结构图在本系统中,通过在一台PC机上安装三个工控软件,从而模拟工业现场的实际情况,使学生在没有相关硬件的情况下,也能通过软件模拟的方式,完成整个“工业搅拌过程”控制系统的设计。

在图4.1.1中,给出了软件模拟方式下三个工控软件与实际工业现场不同部分的对应关系。

即WinCC组态软件对应WinCC组态软件,实现过程监控;PLCSim工控软件对应实际的控制单元,实现控制任务;Simit工控软件对应实际工业搅拌过程和操作员站,实现被控对象的仿真。

具体在一台PC机上,安装三个工控软件的时候,有一些注意事项。

(1) WinCC组态软件的安装安装WinCC组态软件,使用的版本是WinCC V6 SP2英文版。

安装WinCC需要满足一定的软件要求,即在安装WinCC前就应安装所需的软件并正确配置。

安装WinCC的机器上应先安装Microsoft消息队列服务(操作系统盘提供)和SQL Server 2000(WinCC安装文件提供)。

(2)PLCSim工控软件的安装PLCSim V5.2集成在西门子工控软件Step7 V5.2中,所以这里主要指Step7 V5.2的安装。

通过运行Step7的安装文件,完成Step 7的安装。

安装完毕后,接下来安装授权文件,包括Step7 V5.2的授权和S7 PLCSim V5.2的授权。

(3)Simit工控软件的安装在安装Simit V5.0 sp1前,需要先安装C编译器,C编译器的安装文件位于Simit安装目录下。

安装完C编译器后,即可安装Simit软件,在安装过程中,会弹出安装“加密狗”驱动程序的对话框,请选择其中的USB驱动选项。

安装完毕后,将USB加密狗插入PC的USB口,即可运行Simit软件。

4.2 PLC控制程序设计在为某项过程控制或某种机器控制进行程序设计时,我们会发现部分控制逻辑常常被重复使用。

此种情况的程序设计可用结构化编程方法设计用户程序。

这样可编一些通用的指令块以便控制一些相似或重复的功能,避免重复程序的设计工作。

本次以该“工业搅拌过程”控制系统应用实例为例,具体的讲述在Step 7中“结构化编程”的方法。

4.2.1定义逻辑块图4.2.1.1所示为结构化编程的块的分层调用结构。

图4.2.1.1 结构化编程的块的分层调用结构OB1:与CPU操作系统的接口,包含主要程序。

在OB1中调用块FB1和FC1并传送控制过程所需的特定参数。

FB1:配料A的进料泵,配料B的进料泵和搅拌电机的控制由于要求一致(接通、断开、计数应用程序等)可以通过同一功能块实现。

背景DB1-3:用于控制配料A、配料B的进料泵和搅拌电机的实参及静态数据各不相同,因此分别存储在与FB1相关的三个背景DB中。

FC1:配料A和B的入口阀和进料阀以及排料阀也共同使用一个逻辑块。

由于只需编辑“打开和闭合”功能,一个FC就足够了。

4.2.2 编写符号表在Step7中定义的符号表如图4.2.2.1所示:表4.2.2.1 Step7中定义的符号表4.2.3 生成电机的FB该FB的要求:电机的FB包括以下逻辑功能:z有启动和停止输入。

z允许设备操作的一系列互锁(泵和搅拌电机)。

互锁状态存储在OB1的临时局域数据(L堆栈)中(“Motor_enable”、“Valve_enable”),并且当电机的FB被处理时与启动和停止输入进行逻辑组合。

z来自设备的反馈必须在一个特定的时间内出现,否则就假定有故障或错误出现。

该功能则停下电机。

z时间点和响应时间或错误/故障循环持续时间都必须被指定。

z如果启动按钮被按下并且电机被使能,设备自行接通并运行直至按下停止按钮。

z当设备接通时,一个定时器启动运行,如果在定时器的时间达到之前未接到来自设备的响应信号,则停机。

指定输入和输出图4.2.3.1所示是电机通用FB的输入和输出。

图4.2.3.1电机通用FB的输入和输出定义FB的参数如果电机(用于控制泵和电机)使用多重背景的FB,你必须为输入和输出定义通用参数名。

用于该过程中的电机的FB需要以下各项:z它必须有来自操作站的信号可以停止和启动电机和泵。

z它需要来自电机和泵的响应信号以指示电机再运行。

z它必须计算从发出启动电机的信号到接收到响应信号的时间。

如果在这一时间内没有收到响应信号,则电机必须关断。

z它必须能接通或断开操作站上的指示灯。

z它提供一个信号启动电机。

这些要求可以被定义为FB的输入和输出。

表4.1.3.1所示为该过程中电机的FB的参数。

表4.2.3.1 电机的FB的参数为电机的FB声明变量你必须为电机的FB声明输入、输出和入/出参数,如表4.1.3.2所示:表4.2.3.2 FB的输入、输出和入/出参数FB的输入、输出、入/出和静态变量存储在调用语句中指定的背景DB中,临时变量存储在L堆栈中。

为电机编程FB在Step7中,每一个被不同的块调用的块一定要在调用它的块之前生成。

因此在程序中必须在OB1之前先生成电机的FB。

具体程序,请参见参考程序。

生成背景数据块生成三个数据块并依次打开。

在“New Data Block(新数据块)”对话框中选择选项“Data block referencing a function block(参考一个功能块的数据块)”,在“Reference(参考)”列表框中选择“FB1”。

则数据块被指定为具有固定赋值的FB1的背景数据块,如图4.2.3.2所示:图4.2.3.2 FB1的背景数据块4.2.4 为阀门生成FC该FC的要求:这个入口和进料阀以及排料阀的功能包含以下逻辑功能:z一个用于打开阀门的输入一个用于关闭阀门的输入。

z互锁允许阀门被打开。

互锁状态存储在OB1的临时局域数据(L堆栈)中(“Valbe_enable”)并且在阀门的FC被处理时与打开和关闭的输入进行逻辑组合。

表4.1.4.1所示为必须传给FC的参数。

具体程序,请参见参考程序。

表4.2.4.1 FC的参数指定输入和输出图4.1.4.1所示为阀门的通用FC的输入和输出。

调用电机的FB的设备传给输入参数。

阀门的FC返回输出参数。

图4.2.4.1 FC的输入和输出为阀门的FC声明变量就像为电机的FB一样,你必须为阀门的FC声明输入、输出和入/出参数,变量声明表如表4.1.4.2所示:表4.2.4.2 FC的变量声明表在FC中,临时变量存储在L堆栈。

输入、输出和入/出变量则作为调用FC 的逻辑块的指针存储。

L堆栈中另外的存储空间(在临时变量之后)用于存储这些变量。

为阀门编程FC由于被调用的块必须在调用块之前生成,所以阀门的FC1功能必须在OB1之前生成。

4.2.5 生成OB1OB1决定程序的结构。

OB1中也包含要传送给各个功能的参数,例如:z为进料泵和搅拌电机而编制的程序段中为电机FB提供起动(“Start”)、停止(“Stop”),响应(“Respense”)以及复位维护显示(“Reset_Maint”)的输入参数。

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