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原料混合自控设计方案日照海大自动化科技有限公司二零一二年九月日照海大自动化科技有限公司-1-技术方案纲要第一部分总体设计一、系统组成二、PLC控制系统三、HMI系统四、通讯五、软件系统六、用户软件第二部分控制方案一、原料混合过程控制系统日照海大自动化科技有限公司-2-第一部分总体设计一、系统组成：1、1自控系统示意图（见附图1）：1、2自控设备：现场控制操作箱1台HMI人机对话触摸屏1台主控制器PLC主机1台模拟量输入信号模块1台模拟量输出信号模块1台1、3现场仪表、执行机构等：涡轮流量计1台质量流量计1台气动调节阀（执行机构）1台原料混合泵1台其它元件二、PLC控制系统：2、1CPU：型号：6ES7216-2BD23-0XB8,1台。简述：采用西门子的S7-200系列PLC可编程序控制器。西门子S7-200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置和强日照海大自动化科技有限公司-3-大的指令集使西门子S7-200成为各种控制应用的理想解决方案。西门子S7-200拥有最多可集成八路单独的可完全组态的全集成PID控制器。2、2模拟量输入模块：型号：6ES7231-0HC22-0XA84路模拟量输入，12位精度。数量：1块。简述：该模块价格适中，精度高，适应性强，可以直接由拨码开关组态成电压信号、电流信号的输入方式。2、3模拟量输出模块：型号：6ES7232-0HB22-0XA82路模拟量输出。数量：1块。简述：可以直接由接线端子输出电压或电流信号。三、HMI系统：3、1触摸屏：型号：Smart7006AV6648-0AC11-3AX0。配置：7英寸，彩色显示。简述：Smart700触摸屏是西门子公司专门针对中国用户开发的一款彩色触摸屏。它准确的提供了人机界面的标准功能，经济实用，具备高性价比。它的面板采用全新的高分辨率的宽屏液晶显示和先进的工业设计理念，使得设备的操作变得更加的轻松快捷。四、通讯：4、1PPI通讯协议，用作PLC与人机界面触摸屏的通讯。日照海大自动化科技有限公司-4-简述：PPI通信协议是西门子公司专为S7-200系列PLC开发的通讯协议。内置于S7-200CPU中。PPI协议物理上基于RS-485口，通过屏蔽双绞线就可以实现PPI通讯。PPI协议是一种主-从协议。主站设备发送要求到从站设备，从站设备响应，从站不能主动发出信息。主站靠PPI协议管理的共享连接来与从站通讯。PPI协议并不限制与任意一个从站的通讯的主站的数量，但在一个网络中，主站不能超过32个。PPI协议最基本的用途是让西门子STEP7-Micro/WIN编程软件上传和下载程序和西门子人机界面与PC通信。五、软件系统：5、1PLC程序开发工具软件：版本：STEP7-Micro/WINSP6。简述：STEP7-Micro/WIN编程软件为用户开发、编辑和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境。为了能快捷高效地开发您的应用程序，STEP7-Micro/WIN软件为您提供了三种程序编辑器。5、2人机界面触摸屏开发软件：版本：WinCCflexible简述：WinCCflexible软件包括一系列执行各种组态任务的编辑器和工具。可使用多种便捷的功能来组态显示画面，例如缩放、旋转和对齐等功能。在WinCCflexible中，您可根据需要设置自己的工作环境。六、用户软件：简述：用户软件是我公司在西门子STEP7-Micro/WIN和WinCC日照海大自动化科技有限公司-5-flexible软件平台上，开发的应用软件，也就是二原料混合过程控制程序。我公司编制的原料混合过程控制程序具有以下功能：控制全程自动化：除有特殊要求外，不加人工干预，具有自诊断功能，完善的手、自动转换功能。可以在界面上进行软手动操作。故障报警和处理功能：报警分三级，提示性报警，警告性报警，危险性报警。防止误操作体系：自动程序界面可以显示工艺步骤所需要的参数。可以集中显示各个工艺部分的进程、参数的变化。历史数据的存贮功能：所存贮的数据可以通过历史趋势曲线来显示，也可以通过报表来显示和查询。历史曲线的查询可以选择、设置时间段、翻页、放大等操作。三级授权管理：分为操作员级，工艺员级、工程师级。可以通过不同的授权进行不同等级的操作。配方管理：用户可以通过配方管理，改变工艺参数，配方数据要由有授权的人才可心修改。配方所存工艺套数由甲方确定。用户的参考界面图见附录2。第二部分控制方案一、原料混合过程控制系统：1、1原料一的流量检测：流量检测：超声波流量计，检测液体原料一的流量。简述：原料一的流量由超声波流量计检测，超声波流量计把该数据以4-20mA的电流信号传送至PLC模拟量输入模块，PLC主机根日照海大自动化科技有限公司-6-据工艺参数计算出原料二需求的质量或者流量。该工艺参数可随时在人机界面触摸屏更改。1、2原料二管道上气动阀门开度的计算：反馈流量测量：原料二的流量监测由质量流量计完成(选用艾默生的CMF系列质量流量计或者E+H的Rromass80F系列质量流量计）。计算原理：PID控制算法。简述：PLC主机根据原料二的需求量以及原料二的流量数值，通过PID运算计算出原料二气动阀门的开度值。PID算法的比例增益，积分微分参数可随时由人机界面触摸屏更改，以便达到PID的最优控制，使得该控制系统的控制快速、准确、稳定。1、3气动阀门开度的调节：执行器：气动阀门调节器。简述：PLC主机根据PID控制算法计算得出的阀门开度值，把该数值转换成4-20mA的电流信号，由模拟量输出模块输出至气动阀门调节器，气动阀门调节器调节阀门开度，来调节原料二的流量值，以便达到原料二的需求量。日照海大自动化科技有限公司-7-附录1：自控系统图附录2：用户界面参考图触摸屏PLC主机模拟量输入模块模拟量输出模块PPI协议原料一流量原料二流量原料二流量调节4-20mA电流4-20mA电流