基于PLC的蒸馏釜自动进料系统设计
摘要 实习工作接触到工业废料的蒸馏提纯，但需要人工进料，于是萌发了这样的自动化设计。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率。蒸馏釜自动进料系统就是一个典型的自动应用。
自动进料系统电气控制由西门子S7-200PLC、西门子MP 277触摸屏、西门子MM440变频器、国产电机等器件组成。操作人员在触摸屏上选择控制模式，当选择自动模式时控制系统根据蒸馏釜内物料料位的实现自动进料，料位传感器检测蒸馏釜内物料料位再传入PLC中，触摸屏连接PLC读取料位数据并在监控画面显示。当选择手动模式时，通过点击触摸屏上启动按钮开始进料，点击停止按钮终止进料。
本文首先对本课题进行应用背景，研究意义以及自动化发展现状进行简单介绍；其次对自动进料系统的设计原理、软硬件构成、调试方法及步骤进行进一步描素；再次对系统中采用的自动化元器件进行功能介绍，着重阐述PLC应用程序的编写；最后系统所应用到的知识进行总结和归纳。
关键字：可编程控制器;触摸屏 ;变频器
Design of automatic feeding system for distillation tank based on PLC
Abstract:Internship in contact with the industrial waste distillation refining, but need to artificial feed, so the germination of the automation design.Automation technology is widely used in industry, agriculture, military, scientific research, transportation, commerce, medical service, service and family. The adoption of automation technology can not only liberate people from heavy manual labor, part of mental labor, and harsh and dangerous working environment, but also expand human organ function and greatly improve labor productivity. The automatic feeding system of the distiller is a typical automatic application.Feeding electrical Electrical control by Schneider Programmable Logic Controller（PLC）, the Kunlun Tongtai touch screen, Schneider servo motor, Schneider servo drive and components. Operating personnel in touch screen storage parameters and the position parameters, touch screen PLC to the incoming parameters and PLC processing parameters issued commands to control the servo actuator movement, the implementation of components according to the instruction of material.
The electrical control of the automatic feeding system consists of SIEMENS S7-200PLC, SIEMENS MP 277 touch screen, SIEMENS MM440 inverter, domestic motor and other devices. The operator on the touch screen control mode, when the automatic mode is selected when the control system of automatic feeding is realized according to the material level of the distillation kettle, material level sensor detection in the still material is transferred to the PLC, a touch screen connecting PLC to read material data and display on the monitor screen. When the manual mode is selected, the feed is started by clicking the start button on the touch screen and clicking the stop button to terminate the feed
Keywords: Programmable Logic Controller (PLC), touch screen, frequency converter
目 录
第1章 绪 论 1
1.1 课题研究的背景意义 1
1.2 课题研究的目的 1
第2章 方案设计 4
2.1 设计内容 4
2.2 控制器选用对比 5
第3章 硬件设计 6
3.1 西门子 PLC 8
3.2 西门子变频器 9
3.3 西门子触摸屏 13
3.4 电气硬件选型 14
3.5 电气原理图 15
第4章 软件设计 16
4.1 PLC程序设计 16
4.2 触摸屏界面设计 18
第5章 调 试 22
第6章 总 结 24
致 谢 26
参考文献 27
附录一 电气原理图 28
附录二 硬件接线图 30
附录三 PLC程序 31
第1章 绪 论
1.1课题研究的背景意义
作为现代技术发展的主导方向，自动化技术融入了自动控制技术和计算机技术等多领域技术，在实际应用中主要表现出智能化和自动化的特点。自动化技术在综合环境中的应用，使自动化技术逐渐渗透到企业运行的各个方面，不断优化行业运行，给企业带来巨大的应用效益。因此，在企业发展的过程中，提高自动化技术水平发展和应用水平都是十分重要的。
自动化技术在发展和应用的过程中，其主要特点可以被概括为以下几个方面：
①自动化技术在各行业的控制和监督领域内都致力于提供最为专业的服务，其专业性可以得到最基本的保障，不会对行业产生不利影响。
②自动化技术在行业内的应用可以有效的提高各行业的工作能力和运行效率，使整个行业处于高效运行的状态，同时保证整体运行环境的质量水平。
③自动化技术的应用可以实现在自动化环境内对各项信息的优化，以最准确的运行方式来控制信息的变动，确保自动化技术的应用的可靠性，这也是自动化技术在各行业应用中表现出的最为积极的特点。
1.2 课题研究的目的
1.2 课题研究的目的
自动化技术可以减轻人们的体力劳动，进行一些较高难度或高强度的脑力劳动，并且不同于人类，自动化技术可以应用于多种恶劣环境。也就是说，自动化技术可以代替人类的一些功能，甚至有所扩展，有效提高了生产效率，帮助人们不断探索、认识和改造世界。所以，自动化是一个国家的工、农、国防、科技现代化的一个重要工具和明显标识，也是目前新的工业革命“工业4.0”的重要方面。对自动化技术的不断探索、学习、使用和普及，将不断改善人们的生产生活条件。比如，在一个企业中，采用办公自动化和生产自动化就有其明显的优势。相对于传统生产手段和办公结构，采用自动化就可以提高其生产效率和工作效率。而且当这种技术在我国广泛应用的时候，就相当于提高了社会生产效率和工作效率，并且能够相应国家号召，节约资源和能源，办公条件有所改善，这样就加速了社会产业结构性变革，推动了自动化和信息化进程。随着现代科技的发展与生产要求的提高，对于自动化的要求也越来越高，这也是自动化技术发展的动力和条件。从上世纪70年代起，自动化的发展趋势开始像复杂控制系统和更高级的只能控制系统发展，并且逐渐推广，应用于我国的各个领域，目前机器人除了在工业生产中起着重要作用之外，还在海洋探索和宇宙探测等高难度高尖端领域有所建树，在医疗诊断、地质勘测中也有不错的效果。新的技术革命将会继续着手于工厂、农业、办公、家庭等方面，不断进行研究，加强其自动化程度。
一般来说，工业自动化控制系统包括以下四种设备：①可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）；②工业PC机；③分布式控制系统（Distributed Control System，简称DCS）；④嵌入式计算机和OEM产品。其中，PLC可以根据规模进行分类，分为大、中、小三型PLC；工业PC机则可以在不同环境、不同地域使用，可以很大程度地适应各种使用条件；DCS可以根据规模分类为多级多层、中小型、两级分布式控制系统；嵌入式计算机则由PID调节器和控制器等组成。
我国是从从上个世纪40年代开始产生和发展自动化的。我国当时的自动化设备的加工方式还停留在单机加工阶段，直至70年代才变为流水线作业方式。自动化技术在工业生产中的广泛应用，就是工业自动化控制技术发展的重要标志。当前，我国自动化技术已经结合了一些高级技术，如信息技术，并且综合了很多其他方面的技术。下面，笔者将主要分析PLC、工业PC和DCS三种技术。
PLC是一种可以自主编写程序的存储控制器，它实际上是根据数字的运算来控制电子系统，是计算机技术的一个代表性应用。当前PLC已经广泛应用于我国的工业领域，其原因是：PLC的功能强大，可用范围广；编程语言易学易懂；操作简单，有比较高的可靠性和稳定性；维修方便等等。PLC会根据指令进行程序命令的存储和逻辑运算，它可以实现对整个生产过程的监控，实现模拟输入和输出，是控制生产过程的关键。
PLC最早是因为在1968年，美国通用汽车提出了取代继电器控制装置的要求，随后在1969年，美国数字公司研制出了第一代PLC。此后，全世界都开始研究PLC，它的工作步骤主要有共有五步：①内部处理；②通信服务；③输入采样；④程序执行；⑤输出刷新。其中，后三步是主要的三个阶段。我国一直在努力研究和改善PLC的性能，但是跟国外依旧有较大差距，目前很多尖端的技术和设备还是需要进口。未来我们国家还是需要不断科研，提高我们自主研发的PLC的性能，以此来提升我国的自动化控制水平。
IPC（Industrial Personal Computer）和Com-pact PCI是目前工业PC机的主要两种。其中，IPC是虚拟化技术的代表，而Com-pact PCI是在PCI的基础上改进才得到的。在复杂、恶劣的自然环境中，工业PC机都能够进行工作，所以对于生产中更多、更高的要求，它都可以满足。具体表现在，工业PC机可以防尘、防磁、可以承受较高的温度、抵抗干扰，并且可以进行长时间的连续工作，有着很好的兼容性，同时根据不同区域、不同客户，PC机都可以满足其服务要求。工业PC机是我国工业生产现代化的重要保障之一。后来，随着网络技术的发展，PC机开始能够控制企业生产的各个环节，加强了内部沟通。除了上述优点之外，PC机还拥有高级的诊断功能，并且安装简便，工作人员容易学会其操作，检修人员也便于诊断和检修，价格合理。因此，目前无论是国内还是国际，很多企业都使用工业PC机来控制生产。我国也将不断对这方面技术进行研发，不断进步。DCS，集散控制系统，是相对集中式控制系统的一种新型控制系统。尽管我国发展较晚，随着我们国家实力的全面加强，对于DCS的投入不断增加，当前在DCS研究的质量和安全方面，我们都已经达到了世界顶尖水平。这些最新的DCS研究成果，正在逐渐应用于我们国家的企业，来改善生产环节。
参考文献
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