基于S7-300的酱油罐温度控制系统设计

本科毕业论文（设计）题目基于S7-300的酱油罐温度控制系统设计院（系）电子工程与电气自动化学院专业电气工程及自动化学生姓名李军学号09025053指导教师蒋全胜职称副教授论文字数6534完成日期:2013年6月9日巢湖学院本科毕业论文(设计)诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文(设计)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名：日期：巢湖学院本科毕业论文(设计)使用授权说明本人完全了解巢湖学院有关收集、保留和使用毕业论文(设计)的规定，即：本科生在校期间进行毕业论文(设计)工作的知识产权单位属巢湖学院。学校根据需要，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业论文(设计)被查阅和借阅；学校可以将毕业论文(设计)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业，并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。保密的毕业论文(设计)在解密后遵守此规定。本人签名：日期：导师签名：日期：巢湖学院2013届本科毕业论文（设计）I基于S7-300的酱油罐温度控制系统设计摘要温度是影响酱油口感的一个重要参数,温度过高或过低都会令酱油的口感发生改变,因此对酱油的温度必须进行严格控制。在众多的智能控制技术中，PLC技术在工业中的应用最为广泛。PLC本身的体积不大，有利于安装和维护，同时在编程上也比较方便，它适合不同知识背景的人来编程，而且它的可靠性高和抗干扰能力强。PLC技术的快速发展为工业生产带来了巨大的便利。本文从分析影响温度因素出发，根据控制要求和实际情况设计了三套控制方案进行对比，选出最佳的方案。通过所设计的控制方案来进行硬件选型和系统的硬件设计。利用西门子公司研发的step7来进行软件编程，实现控制要求。最后通上位机软件WinCC最终完成PLC在酱油罐温度控制系统中应用。关键词：温度；PLC；PID控制基于S7-300的酱油罐温度控制系统设计IISoysaucetemperaturecontrolsystemdesignbasedonS7-300AbstractTemperatureisanimportantparameterofsoysaucetaste,temperaturetoohighortoolowcanmakesoysaucetasteschange,sothetemperaturemustbeunderstrictcontrolofsoysauce.Innumerousintelligentcontroltechnology,themostwidelyapplicationofPLCtechnologyintheindustry.PLCitselfissmall,behelpfulforinstallationandmaintenance,atthesametimealsoonprogrammingismoreconvenient,itissuitableforpeopleofdifferentbackgroundtoprogramming,anditshighreliabilityandstronganti-jammingcapability.TherapiddevelopmentofPLCtechnologyintheindustrialproductionareofgreatconvenience.Thisarticleembarksfromtheanalysisoffactorsinfluencingthetemperature,accordingtothecontrolrequirementsandtheactualsituationdesignthethreesetsofcontrolschemecomparison,selectthebestscheme.Hardwareselectionthroughthedesignedcontrolschemeandhardwaredesignofthesystem.UseSiemensstep7forsoftwareprogramming,thecontrolrequirements.FinallythroughPCsoftwareWinCCeventuallycompletetheapplicationofPLCintemperaturecontrolsystemwithsoysauce.KeyWords：temperature，PLC，PIDcontrol目录中文摘要...............................................................Ⅰ英文摘要...............................................................Ⅱ引言...................................................................11．系统控制方案设计....................................................21.1方案一.........................................................21.2方案二.........................................................21.3方案三.........................................................32．系统硬件选型和设计..................................................42.1系统硬件选型...................................................42.1.1温度传感器选型...........................................52.1.2液位传感器选型...........................................52.1.3蒸汽比例调节选型.........................................72.1.4电机选型.................................................72.1.5气动阀选型...............................................72.1.6PLC及相关模块选型.......................................72.2系统硬件电路设计...............................................82.2.1主回路设计...............................................82.2.2控制回路设计.............................................93．软件设计...........................................................103.1主程序........................................................113.1.1主程序流程图............................................113.1.2主程序..................................................123.2自动程序......................................................133.2.1自动程序流程图..........................................133.2.2自动程序................................................154．上位机界面设计.....................................................21结束语................................................................23参考文献..............................................................24巢湖学院2013届本科毕业论文（设计）1引言PLC是70年代发展起来的中大规模的控制器是集CPU、RAM、ROM、I/O接口与中断系统于一体的器件已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各种行业。随着计算机在操作系统、应用软件、通信能力上的飞速发展大大增强了PLC通信能力丰富了PLC编程软件和编程技巧增强了PLC过程控制能力。因此无论是单机还是多机控制、生产流度是近年来开发的一项新技术[1]。它是PLC软、硬件、自动控制、等几项技术紧密结合的产物。作为酱油罐控制装置其主要任务是保证酱油生产的安全、稳定、经济运行减轻操作人员的劳动强度。随着电子技术、计算机技术以及自动化技术的迅猛发展，PLC技术的发展也越来越快[2]。PLC控制酱油罐温构简单、容易实现，长期以来被广泛应用于工业控制过程中，目前在全世界的过程控制中大部分仍是采用PID控制器。而WINCC软件是组态软件当中性能较好的一款组态软件，本系统采用温度控制控制系统结合WINCC对酱油罐输出液施行PID控制。基于S7-300的酱油罐温度控制系统设计21．系统控制方案设计本设计是针对成品酱油到包装过程中要经过的流程。成品酱油要经过加热后才能到包装线进行包装，这样可以保证包装后酱油的质量和包装效果。酱油换热后的温度受以下几个因素影响:1.换热板块的换热效率；2.换热介子的种类；3.换热介子的流速；4.换热介子的温度。1.1方案一利用蒸汽直接通过换热板和酱油换热，用温度传感器检测酱油出料温度，用调节阀来控制蒸汽的流速。检测出的温度通过PID调节来控制调节阀的开度。如图1-1所示：图1-1酱油温度控制系统方案一该系统由于蒸汽温度过高可能会导致换热过后酱油温度过高而严重影响酱油的质量，所以应该进行二次换热。1.2方案二利用蒸汽通过换热板和软化水换热，加热后的软化水再通过换热板和酱油换热，用温度传感器检测酱油出料温度，检测出的温度来控制软化水泵的转速，达到控制换热介子的流速来控制酱油出口温度。如图1-2所示：巢湖学院2013届本科毕业论文（设计）3图1-2酱油温度控制系统方案二该系统由于要控制泵的转速需要变频器，变频器的价格比较昂贵，成本较高。1.3方案三利用蒸汽通过换热板和软化水换热，加热后的软化水再通过换热板和酱油换热，用温度传感器检测酱油出料温度，检测出的温度来控制蒸汽调节阀，达到控制软化水的温度来控制酱油出口温度。如图1-3所示：基于S7-300的酱油罐温度控制系统设计4图1-3酱油温度控制系统方案三综合上述三个方案，其中方案三符合生产要求，性价比高，本设计采用该方案。2．系统硬件选型和设计利用蒸汽通过换热板和软化水换热，加热后的软化水再通过换热板和酱油换热，用温度传感器检测酱油出料温度，检测出的温度来控制蒸汽调节阀，达到控制软化水的温度来控制酱油出口温度，如图1-3所示。2.1系统硬件选型根据所设计的控制方案合理地选择检测元件、执行机构和控制设备以及其它必要设备，并在此基础之上根据控制方案合理地进行硬件设计，完成各种设备之间的接线与配置，并进行设备的安装调试，为整个系统的实现以及稳定