生产线配料毕业论文设计.docx

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生产线配料毕业论文设计

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摘要1

引言2

第一章可编程控制配料系统方案设计3

§1.1方案比较3

§1.2系统组成4

§1.4配料系统的功能5

第二章硬件设计7

§2.1PCS7过程控制系统7

§2.2硬件结构及网络层次8

§2.3阀门选型与仪表参数设定10

§2.3.1阀门的选择10

§2.3.2仪表参数设定12

§2.4硬件资源分配及图表12

第三章软件设计18

§3.1混合计量流程图的设计18

§3.3程序设计19

第四章监控界面设计21

§4.1实时监控界面主窗口21

§4.2故障报警界面22

§4.3配方操作界面23

§4.4工艺参数设置界面24

§4.4.1主搅拌罐参数操作界面24

§4.4.2速度参数操作界面25

§4.4.3称量参数操作界面26

第五章配料系统的调试27

全文总结28

心得体会29

参考文献30

附录A31

附录B35

CCA板生产线配料设计

计控0701班*****指导教师******

摘要：

为解决传统工业中人工配料的繁琐，出错率高，生产数据无记录等一系列问题，本设计将提出一种配料系统的设计。

基于CCA纤维水泥板生产行业中的配料环节，本设计中的系统以上位机为主站，以PLC、变频器、称重仪表为从站，使用工业以太网进行主从通信，使用Profibus实现从站与各个检测、执行元件间的通信，为实现生产过程的动态监视，上位机采用Winccflexible，来实现监控，在彩色屏幕上显示出动态生产和数据。

本设计充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。

关键词:

配料系统设备选型可编程控制器组态软件

CCAproductionlineingredientssystemdesign

Abstract：

Tosolvethetraditionalindustryofartificialingredientstedious,errorrate,norecordsofproductiondataandaseriesofproblems,thisdesignwillproposeabatchingsystem.

CCA-basedfibercementboardproductionindustryintheingredientspartofthedesignofthesystemformorethanslave-basedstation,PLC,inverterweighinginstrumentsfromthestationmasterfromtheuseofindustrialEthernetcommunications,theuseProfibusfromaStationandtesting,implementationofthecomponentsofthecommunication,theproductionprocessfortherealizationofdynamicmonitoring,showsthedynamicproductionanddata.

Thedesignofthefulluseofcomputertechnologytotheproductionprocessforcentralizedmonitoring,control,managementanddistributedcontrol;fullyabsorbedthedistributedcontrolsystemandtheadvantagesofcentralizedcontrolsystems,theuseofstandardized,modular,systematicdesign,flexibleconfiguration,configuration.

Keywords:

batchingsystemconfigurationsoftwareprogrammablecontrollerequipmentselection

引言

在带有自动化配料系统的工业生产中，配料工序是工业生产过程中非常重要的环节，在纤维水泥板制造过程中的纤维水泥浆由木纤维、砂浆、水泥、添加剂、水等五种物料按一定比例进行配制的，其配料精度直接影响着板的质量。

因此，精确、高效的称量设备不仅能提高生产率，而且是生产优质板的保证。

国内配料厂前期投入使用的微机配料系统大部分是国外引进的。

随着我国电脑工业的发展，微机配料系统已逐步国产化，我国许多科研、生产单位都投入到开发生产的行列。

配料系统普遍存在的问题是：

配料精度低，机电控制部分的可靠性差，缺少数据库管理生产以及对生产过程的实时动态监视。

配料精度低的主要原因是电子秤系统的动态性范围小，而可靠性差，主要是中间继电器和微机控制系统的可靠性低所致，本设计中的配料系统可减少人的重复操作，并且它还可以完成人无法完成的操作，从而大大地提高工业生产效率。

结合建材行业中纤维水泥板的配料工艺控制要求与特点，这次设计采用了德国西门子公司S7-300系类可编程程序控制器来代替中间继电器和过程控制的微型机，设计开发了配料控制系统，并已成功地应用于实践。

为了实现生产过程的动态监视，使用微机系统与PLC相连接，在彩色屏幕上显示出生产过程设备运行的状况和生产中的数据。

经实际运行，该系统技术性能优良，运行稳定可靠，操作直观方便，对配料控制取得成功。

本文以西门子S7-300系列PLC实现对配料生产线自动控制设计进行详细的阐述。

第一章可编程控制配料系统方案设计

§1.1方案比较

当前自动配料解决方案有三种：

以单片机为主控制机的自动装置、以PLC为主控制器的自动配料装置、智能自动配料装置。

各种方式优缺点如下：

（1）以单片机为主控制机的自动装置

在当代工业生产中，以单片机为控制机的自动装置层出不穷，广泛应用于工业控制中。

单片机以其价格便宜、轻巧占据市场，其功能和开发工具也相对比较完善，其完成的系统后期维护困难。

以单片机开发的智能控制设备，成本低，开发方便，功能灵活，有成熟的开发体系，完善的功能。

但其抗干扰能力有限，无法胜任于较为恶劣的工业环境。

可以与计算机通讯，但需要较复杂的编程。

由于单片机技术的限制,系统难以制作更高级的统一控制画面。

（2）以PLC为主控制器的自动配料装置

PLC组成的控制系统，性能相对稳定，抗干扰能力强，符合工业级标准，适合于恶劣的工业环境。

PLC本身输入输出点数可以灵活配置，并能自由选择添加输入输出。

其逻辑控制功能强，可长期运行于工业现场，其自身保护能力较高。

并可以与上位机建立通讯连接，完成两者的数据交换；也可以通过串口上网模块通过网络交换数据。

其完善的功能，灵活的配置，简单的编程，可靠的工作，使其广泛用于工业现场。

由于ＰＬＣ技术的成熟，容易制作上一层的监控页面。

（3）专用自动配料装置

专业自动配料装置简单易用，适合于小型控制中，能够完成简单的控制要求，其精确度较高。

但专用仪表价格较贵，不利于系统的扩展。

对成型系统扩展、维护相当困难。

在工业控制中，难以用于生产数据频繁变动和复杂逻辑算法的控制。

工业中常用于作为现场智能IO直接控制现场设备，并通过数据线将简单的数据传递到上层大型智能控制设备。

通过上面三种常用工业控制方案中，可以得到以单片机为主控制机的自动装置和智能自动配料装置，难以满足本设计的要求，所以选用以PLC为主控制器的自动配料系统方案。

§1.2系统组成

该配料系统主要采用PLC技术、变频调速控制技术、上位机，使整个自动化配料系统达到配料精确的要求。

S7-300PLC为中心，上位机与PLC之间采用以太网联接，PLC与高精度称重模块间使用WAGO模块实现数据通讯，取IO8WORD数据方式。

高精度称重模块再将此数字重量信号传到PLC和上位机，进行控制、记录和显示。

上位机软件采用Winccflexible，来实现监控，配方数据的输入、修改、管理，报表数据的管理，该软件与PLC通过以太网连接，通过SIMATICNET软件实现数据交换。

以变频调速器为主要执行器件，电磁流量计、称重传感器、压力传感器、导波式雷达液位计等设备作为检测元件。

该配料系统充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。

§1.3配料系统的控制网络结构框图

本配料系统分为两层关系，第一层为工业以太网络，上位机对下位机进行统一管理，对配方、设备运行参数、产量报表的储存，打印和统计，传送称量配方给下位机，启动称量操作，用WINCC在线监视下位机的各运行状态，下位机对配料系统进行现场控制；第二层为PROFIBUS-DP网络，PLC对高精度称重仪表进行现场控制，从高精度称重仪表取得现场高精度秤的称量值，进行自动称量操作，并向高精度称重仪表发出各种控制指令。

主体框图见图1.1。

图1.1配料系统网络结构框图

§1.4配料系统的功能

（1）上位机监控

配料系统通过上位机，实现人机交互、通讯、显示、储存及打印等功能，并具有数据、图像显示，状态监控、数据输入、信息储存等功能。

系统可实现实时过程数据监视、模拟显示工艺流程、实时数据记录查阅、系统操作员权限设定、设置运行过程事件报警及手动与自动控制切换。

配料系统中现场监控仪表实时显示流量、载荷、累计值等。

压力、重量、液位指示通过现场显示仪表远传上位机显示。

变频器调节配备自动切换开关，与计算机通讯。

（2）自动称料

自动称料控制单元主要为一个称料模块，PLC作为辅助控制系统计算机人机界面显示配比参数及监控数据实时记录。

在自动控制方式下，单击工艺画面自动配料“启动”按钮，称重控制仪表就按设置好的配方打开称料阀。

如果系统检测到某配料罐配料阀未关，会发生报警并进入暂停状态。

称重模块根据称料快慢设有提前量，当控制仪表检测到秤称料重量达到设定值时，会前去提前量控制仪表则关闭进料阀。

提前量可认为修正或自动修正，使控制仪表控制配料秤每次配料精度达到设定的目标值。

（3）自动配料

自动配料是将已称好的原料按一定的顺序输送到搅拌罐中，同时开启搅拌。

这一控制由通过PLC来实现。

自动配料有固定顺序和可编程序两种控制方式。

在固定顺序方式下，各种原料的放料量可根据配方在人机界面上人为设定。

（4）报警事件

自动称料开始时，如果某个放料阀未关，或系统检测不到放料阀关闭信号，系统会发出报警声响，组态界面会有相应的报警报文，暂停称料仪表的称料过程，并使故障指示灯闪烁。

（5）切换报警

自动放料开始时，系统首先检查每种原料切换是否到位，如果切换不到位，报警系统开始报警，自动放料不能进行。

通过检查，认为可以放料，按复位按钮后，再按“放料”按钮才开始放料。

（6）配料溢出报警

如果配料罐中已配原料浆未放出，仍往该配料罐中放料，产生报警信号，自动放料就不能启动。

待检查确认可以放料按复位按钮，再按“放料”按钮才开始放料。

（7）急停

称料过程中，由于紧急情况需要停止称料，按下“称料急停”各个秤的进料阀就全部关闭，停止称料。

需要重新开始称料时，按“复位”按钮，再按“启动”按钮，则重新开始称料。

自动放料时，按一下“