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PLC创新实践实验告题目：厌氧发酵罐控制系统设计课程名称PLC及运动控制系统学院自动化科学与工程学院班级学生姓名学生学号指导老师冯太合提交日期2013年6月27日分数PLC创新实践实验报告目录一、创新实践实验设计要求.................................................................1(一)厌氧发酵工艺流程图.............................................................1(二)控制要求.......................................................................................1(三)电箱面板上按钮与指示灯说明.............................................1(四)任务要求.......................................................................................2(五)设备清单和配置.........................................................................2(六)控制系统参考设计步骤...........................................................2二、创新实践实验设计内容...............................................................3(一)电气原理图设计.........................................................................3(二)程序设计--梯形图......................................................................5(三)触摸屏设计及参数设定说明................................................10三、仿真调试过程..................................................................................12(一)进料阀和出料阀控制测试....................................................12(二)设定系统参数............................................................................13(三)系统启动后的工作流程.........................................................131.系统启动后的工作流程...................................................132.补水电磁阀工作测试.......................................................133.电加热和热水泵工作测试..............................................134.补水阀停止测试................................................................145.排气电磁阀测试................................................................146.电加热和热水泵停止测试..............................................157.搅拌和循环工作方式测试..............................................15四、心得及体会.......................................................................................17PLC创新实践实验报告一、创新实践实验设计要求(一)厌氧发酵工艺流程图图1.1厌氧发酵工艺流程图(二)控制要求1.进料：物料由阀门V1进入罐中。要求有阀位指示。2.排料：物料由阀门V2排出。要求有阀位指示。3.物料保温搅拌循环：1)启动发酵工艺自动程序后,系统自动检测罐内物料温度并将根据设定的物料温度自动判断是否开启电加水器,开启加热循环泵,当物料温度达到设定值,加热循环自动停止,当温度低于某设定值，加热系统自动启动。注意：热水罐水位低于中液位自动补水到高液位，低于低液位时加热泵和电加热器自动保护。电加热器的启停温度在触摸屏上设定。2)搅拌器以及物料循环泵是否工作，以及搅拌速度、循环起停时间均可根据需要在触摸屏上自行设定；搅拌电机需要变频调速。3)排气口处安装有气体流量传感器，可显示在线流量以及并提供信号给PLC系统用于计算累计流量。（流量信号输出为高速脉冲）。4.触摸屏可以设定参数PLC创新实践实验报告(三)电箱面板上按钮与指示灯说明图1.2电控柜面板图在电控箱面板上有以下按钮和指示灯：进料阀开、进料阀关、排料阀开，排料阀关，系统运行和系统停止以及急停。具体的使用说明如下：1、进料阀开/关：当按下进料阀开按钮时，进料电动阀打开，当阀门全部打开后，进料阀开的按钮上的绿色指示灯亮，同时进料泵自动启动，当按下进料阀关时，进料阀关闭，同时进料泵停，当进料阀完全关闭后，进料阀关的按钮上的红色指示灯亮。2、排料阀开/关：当按下排料阀开按钮时，排料电动阀打开，当阀门全部打开后，排料阀开的按钮上的绿色指示灯亮；当按下排料阀关时，排料阀关闭，当排料阀完全关闭后，排料阀关的按钮上的红色指示灯亮。3、排料阀开/关：当按下系统运行按钮后，整个系统按照设定的参数自动运行，同时系统运行指示灯亮；当按系统停止按钮后，系统停止运行，同时系统停止运行指示灯亮。急停按钮：出现紧急情况时可以按下急停按钮，使整个系统停机。PLC创新实践实验报告(四)设计任务1.设计电气原理图。2.根据要求编写PLC和触摸屏程序。3.调试PLC程序和变频器参数。说明：1)电气原理图需计算机绘制，图纸出来以后需要本人拿给老师检查确认后，开始编写程序。程序写完后到PLC实验室进行调试。最后交告。2)给出的题目供参考，大家也可根据自己的兴趣自己来设计题目，同样要经老师确认同意。(五)设备清单和配置1.转子泵一台（循环泵），功率2.2KW,AC,三相，380V.2.离心泵一台（热水泵），功率1.5KW,AC,三相，380V.3.电加热器一台，功率30KW,AC,三相，380V.Y型接法4.进出料电动阀两台(V1和V2),5.热水罐补水电磁阀(V40)一台，线圈为AC220V。6.排气电磁阀(V3)一台，线圈为AC220V。7.温度变送器两台。（T1检测热水罐温度，T2检测发酵罐温度），两线制，DC24V供电。8.液位开关一套，有高中低三个液位点。9.压力变送器一台，用来检测发酵罐压力。10.气体流量计一台(FQ),记录气体总量。说明：1)进出料电动阀接线图：图1.3进出料电动阀接线图PLC创新实践实验报告2)电磁阀(V3,V4)接线图：标准电磁阀，线圈为AC220V3)温度变送器说明：两线制，工作电压15-30V,量程是0-100℃4)压力变送器说明：两线制，工作电压15-30V,量程是0-100mbar5)触摸屏选5.7吋的单色的。(六)控制系统参考设计步骤图1.4控制系统设计流程图PLC创新实践实验报告二、创新实践实验设计内容(一)电气原理图设计说明：电气原理图是在AutoCAD环境下制作的，共有5张；1.原理图1是搅拌电机、循环泵、热水泵、电加热的控制电路，KA、KM2、KM3、KM4对应为其触点开关；B1为控制搅拌机运行速度的变频器。2.原理图2对应的是进料、出料电磁阀的控制电路及指示灯显示；3.原理图3对应的是补水、排气电磁阀的控制及压力、温度、流量变送器的上电；4.原理图4为主控电路，CPU采用FX-2N-32MR，各输入输出说明如图所示；另外还有2特殊模块(A/D模块)，均为FX0N-3A，主要功能是将搅拌机温度及压力、热水罐温度值转换为数字量送到PLC中处理；M3模块的输出信号作为变频器的输入；5.原理图5为各个模块的端子说明；图2.1电气原理图1图2.2电气原理图2PLC创新实践实验报告图2.3电气原理图3图2.4电气原理图4图2.5电气原理图5PLC创新实践实验报告(二)程序设计--梯形图PLC创新实践实验报告PLC创新实践实验报告PLC创新实践实验报告PLC创新实践实验报告PLC创新实践实验报告注：软元件注释列表(三)触摸屏设计及参数设定说明图2.6主画面1.主界面说明如下：系统上电后，触摸屏自动进入主画面，此画面中显示发酵罐内当前的温度，压力以及搅拌的转速和热水罐的温度以及液位状态；进出料状态也在此画面中显示。按下“参数设定”键进入参数设定画面。按下“控制设定”键进入参数设定画面。PLC创新实践实验报告图2.7参数设定一界面2.在此画面中设定热水罐和发酵罐的工作参数，说明如下：（参数都在系统运行时生效）1)热水罐加热器启动/停止温度：当热水管内温度低于启动温度时，并且热水罐内的水位超过了中液位时，电加热器自动启动，加热到设定的停止温度后，电加热器自动停止运行。注意：停止温度应大于启动温度。2)发酵罐加热泵启动/停止温度：当发酵罐内的温度低于启动温度时，并且热水罐内的水位超过了中液位时，加热泵启动循环，给发酵罐加热，当温度到停止温度时，加热泵停止。注意：停止温度应大于启动温度。3)发酵罐排气阀开/关压力：当发酵罐内的压力大于开阀压力时，排气电磁阀自动打开，当发酵罐内压力降到关阀压力时，排气电磁阀自动关闭。注意：开阀压力应大于关阀压力。4)搅拌器转速设定：通过此参数来设定变频器的频率。从而设定发酵罐搅拌器的转速。按下一页进入参数设定二画面，按返回，回到主画面。图2.8参数设定二界面PLC创新实践实验报告3.参数画面二说明：1)搅拌和循环工作方式选择：通过切换按钮可以改变减半和循环的动作方式：间断工作和连续工作，间断工作：按照间断工作的参数中的开机时间和停机时间设定的参数运行，运行开机的时间后，搅拌和循环停止，等到停机时间到后，又继续搅拌和循环。连续工作：搅拌和循环一直运行。2)系统重启工作方式：当系统停止，再次启动时系统的工作方式。继续工作：系统重启时按照系统停机时的状态继续，如系统停机时，停机时间是5.1分钟，那么选择继续工作模式时，接着5.1继续运行。重新启动：系统重启时重新按开机时间，接着停机时间新循环工作，与停机时已工作的时间无关。3)热水罐的控制说明：当系统运行时，当热水罐的水位低于中液位时自动打开补水电磁阀补水，补到高液位停。当热水罐液位低于中液位时，电加热器和循环加热泵均无法启动。注意：系统运行时请将相应的手动阀调到合理的开关状态。三、仿真调试过程(一)进料阀和出料阀控制测试工艺流程中的进料阀和出料阀不受系统启动的控制，只要在上电情况下，通过控制“进料阀开”和“进料阀关”、“出料阀开”和“出料阀关”点动按钮即可实现进料和排料功能，如下图所示，按下“进料阀开”按钮，进料阀工作(红色指示灯表示)：注：值得说明的是，在整个系统还没运行的情况下，传感器仍在测量数据，可在图中看出。图3.1进料阀控制图3.2出料阀控制PLC创新实践实验报告(二)设定系统参数设定的系统参数如下图所示：图3.3参数设定(三)系统启动后的工作流程1.补水电磁阀工作测试按下“系统开”点动按钮，系统开始运行，搅拌机、循环泵启动（搅拌罐中的指示灯亮），