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plc与机电一体化

ANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY

专科毕业论文

推广机电一体化技术是国内油脂生产行业发展的方向

PromotionElectromechanicalIntegrationTechnologyIsDomesticOilProductionIndustryDevelopmentDirection

系（院）名称：

专业班级：

学生姓名：

学生学号：

指导教师姓名：

指导教师职称：

2012年5月

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　日　期：

目录

中文摘要、关键词.................................................1

英文摘要、关键词..................................................2

引言...............................................................3

第1章油脂工业发展现状..........................................6

1.1油脂生产的基本工艺流程........................................6

1.11大豆种子的主要化学成分.......................................6

1.12大豆筒仓工艺流程.............................................7

1.13大豆的预处理.................................................7

1.14浸出法制油...................................................7

1.15精炼毛油.....................................................7

1.2我国油脂工业发展现状..........................................8

1.3国际油脂工业发展现状..........................................9

1.4我国油脂工业与国际油脂工业对比...............................9

第2章机电一体化技术............................................10

2.1基本概念......................................................10

2.2机电一体化产品的系统..........................................10

2.3机电一体化与PLC...............................................11

第3章PLC与继电器控制..........................................12

3.1PLC与继电器控制比较...........................................12

3.11PLC与继电器控制系统比较......................................12

3.12PLC与继电器控制线路比较......................................15

3.13PLC与继电器控制电路……………………………………………………15

3.2低压配电柜....................................................23

3.21早期低压配电柜...............................................23

3.22近期低压配电柜...............................................23

第4章机电一体化技术的应用前景................................25

4.1机电一体化技术的应用..........................................25

4.11机械制造工业………………………………………………………………25

4.12饮料行业……………………………………………………………………25

4.13钢铁行业……………………………………………………………………25

4.2我国机电一体化工作面临的形势..................................26

4.3我国机电一体化工作的任务......................................27

结论...............................................................28

致谢...............................................................29

参考文献..........................................................30

推广机电一体化技术是国内油脂生产行业发展的方向

摘要：

我国的油脂生产行业遍及各地，而且以小型规模分散居多，有一定加工规模的企业相对比例较少，先进生产设备应用和研究薄弱，自主创新能力不足，产品技术储备匮乏，科技人才短缺，机电一体化水平不高，油脂自动化加工水平低；目前，国际油脂生产规模、工艺设备、产品质量、技术经济指标和过程自动化控制都已经达到先进水平。

要想缩短与发达国家的差距，就必须把机电一体化技术充分运用到生产中，走生产线高度自动化的道路，推广机电一体化技术是国内油脂生产行业发展的方向

关键词：

油脂工业生产线高度自动化推广机电一体化技术PLC

PromotionElectromechanicalIntegrationTechnologyIsDomesticOilproductionIndustryDevelopmentDirection

Abstract：

China'soilproductionindustryallover,andthesmallscalescatteredinthemajority,havecertainprocessingscaleenterpriseratioless,advancedproductionequipmentapplicationandresearchisweak,theindependentinnovationabilityisinsufficient,producttechnicalreservesscarce,scienceandtechnologytalentshortage,electromechanicalintegrationlevelisnothigh,greaseautomaticprocessinglevelislow;Atpresent,theinternationaloilproductionscale,andprocessequipment,productquality,technicalandeconomicindexesandprocessautomationcontrolhadreachedadvancedlevel.Toshortenthegapwithdevelopedcountries,wemustmakefulluseoftheelectromechanicalintegrationtechnologyintoproduction,gothewayofthehighlyautomatedproductionline,thepromotionofelectromechanicalintegrationtechnologyisdomesticoilproductionindustrydevelopmentdirection.

Keywords：

Oilindustry;Highlyautomatedproductionline;promotion;integratedtechniquesofmechanicsandelectronics;ProgrammableLogicController

引言

前些日子去阳光油脂集团的分公司（信阳万富油脂有限公司）实习，随后又去了阳光油脂集团的几个分公司参观，并在网上了解一下我国油脂工业与国际油脂工业发展状况，见识到了我国好多集团化的油脂公司，自动化程度低，生产效率低，生产的产品质量低下。

我国油脂工业简直与国际油脂工业没法比，结果令人堪忧，要想缩短与发达国家的差距，推广机电一体化技术是我们的唯一选择。

第一章油脂工业发展现状

1.1油脂生产的基本工艺流程

1.11大豆种子的主要化学成分

介绍大豆种子中所含的三种化学物质，并对其进行简单分析。

1.12大豆筒仓工艺流程

筒仓工序是对原料大豆进行粗处理的第一道工序，主要是去除大豆上的粉尘。

1.13大豆的预处理

此车间，对大豆进行预处理，从这个车间出来的大豆具有内部接触面积大，呈海绵状，有利于与其他溶剂的充分混合，为浸出制油做准备。

1.14浸出法制油

此车间为防爆车间，最终产品是粗豆粕，毛油，工艺流程较为复杂。

1.15精炼毛油

此车间所需的80%以上的热量，靠导热油供给，工艺流程更为复杂，机电一体化水平也要求较高。

1.2我国油脂工业发展现状

介绍我国油脂工业发展中的一些问题，及发展方向。

1.3国际油脂工业发展现状

简单介绍国际油脂工业发展的技术水平。

1.4我国油脂工业与国际油脂工业对比

通过对比当前我国与国际油脂工业设备使用情况，得出推广机电一体化技术势在必行。

第二章机电一体化技术

2.1基本概念

机电一体化技术的概念及由来。

2.2机电一体化产品的系统

机电一体化产品的五种内部功能。

2.3机电一体化与PLC

引出PLC。

第三章PLC与继电器控制

3.1PLC与继电器控制比较

3.11PLC与继电器控制系统比较

从三个方面对PLC与继电器控制系统进行比较。

3.12PLC与继电器控制线路比较

从六个方面对PLC与继电器控制线路进行比较。

3.13PLC与继电器控制电路

三相异步电动机的ㄚ-△减压起动控制

三相异步电机的正反转控制

三相异步电机的顺序起动联锁控制

三相异步电动机的反接制动控制

3.2低压配电柜

3.21早期低压配电柜

继电器控制柜基本组成。

3.22近期低压配电柜

PLC控制柜组成。

第四章机电一体化技术的应用前景

4.1机电一体化技术的应用

4.11机械制造工业

用传统与先进的机械制造工业对比论述机电一体化技术重要性。

4.12饮料行业

举例说明机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。

4.13钢铁行业

从五个方面介绍机电一体化技术的系统，意在说明各种产品与装置实现了机电一体化。

4.2我国机电一体化工作面临的形势

介绍我国机电一体化工作面临多种形势。

4.3我国机电一体化工作的任务

介绍我国机电一体化工作的两大主要任务。

第一章油脂工业的发展现状

油脂生产水平的高低和产品质量的好坏与油脂厂生产自动化程度有直接关系。

油脂的生产过程，从原料到成品各个工序都涉及到温度、压力、料位和流量的控制，利用自动控制系统控制生产过程，不仅能提高效率、保证安全，而且能改善产品质量和降低费用。

20世纪60年代，美国及欧洲的一些发达国家，他们的油脂加工和精炼厂的控制是由安装在仪表盘上的芯片控制器来完成的。

到了70年代中期，电子芯片被引进油厂，80年代初，PLC的采用标志着油脂厂的自动控制进入新的里程碑。

PLC技术取代电子控制，在那时基本上还是计算机从传感器接受输入再指令输出回传感器以达控制要求。

基于上述PLC系统，世界上许多加工厂的自动化程度仍然处在初级水平。

随着科技的进一步发展，人们采用计算机系统，通过人→机界面（HMl），操作者输入并送出指令至加工过程，实现自动控制。

1.1油脂生产的基本工艺流程

生产商从植物油中获得两类主要初始产品：

毛油和饼粕。

毛油进一步加工可得到不同等级的食用油和固体脂肪，同时过程中产生的油脂伴随物，成为提取磷脂、脂肪酸等的原料，另外油脂本身又可制成多种工业原料或制品。

饼粕进一步加工可得到不同种类的饲料和多种蛋白制品，同时过程中产生的废液又成为提取低聚糖、食用纤维等的原料。

油脂的生产逐渐规模化、集中化、包装一体化。

大规模制油主要体现在大豆加工上。

下面主要介绍大豆加工工艺流程：

1.11大豆种籽的主要化学成分

主要包括油脂、蛋白质与碳水化合物及其他多种微量成分（例如：

磷脂、色素、有机酸等）。

a.油脂油脂又称脂肪，是油和脂两者的合称。

其主要化学成分为三甘油酯类。

b.蛋白质蛋白质中含有人体所必需的各种氨基酸。

蛋白质的本身特性对制油工艺有很大的影响。

例如：

蛋白质吸水膨胀增加料胚的可塑性；在加热、干燥、高压、酸、碱、酒精和尿素等作用下塑性会降低。

c.磷脂磷脂的吸湿性强，能够吸收水分，引起微生物生长，导致油脂变质；磷脂在高温下还会发生结构变化，导致油脂变色，降低油脂的品质。

1.12大豆筒仓工艺流程

原料（大豆）→斗式提升机→平刮板（筒仓顶）→各筒仓→两层平刮板（走向相反）→斗式提升机→预处理（预榨）车间

1.13大豆的预处理

油脂生产中，从原料到提取油脂前的所有准备工序统称为预处理。

大豆的预处理包括大豆的筛选→比重去石→调质→破碎→软化→轧胚→平板烘干→膨化。

可细分为以下流程：

a.大豆（筒仓）→平刮板→大豆暂存罐→振动筛→重力分级去石→调质塔→粉碎机→斗式提升机→豆仁→滚筒→液压轧胚机→平板烘干箱→膨化机—平刮板→浸出车间

b.大豆（筒仓）→平刮板→大豆暂存罐→振动筛→重力分级去石→调质塔→粉碎机→斗式提升机→离心式鼓风机→粉碎机→豆皮仓→粕库

1.14浸出法制油

利用能溶解油脂的溶剂，通过润湿渗透、分子扩散和对流扩散的作用，将料胚中的油脂浸提出来，然后再将混合油分离取得毛油，将含溶剂豆粕脱溶得到豆粕的过程，浸出制油工艺流程：

a.大豆预处理→进料绞龙→平刮板→浸出器→平刮板→蒸脱机→平刮板→豆粕库

b.大豆预处理→进料绞龙→平刮板→浸出器→混合油暂存罐→一蒸供给泵→一蒸（薄膜蒸发器）→闪发箱1（旋液分离器）→二蒸供给泵→换热器→二蒸→闪发箱2→汽提泵→汽提塔→输油泵→毛油暂存罐→毛油泵→精炼车间或毛油罐

1.15精炼毛油

1.配酸工序，配碱工序，离心机操作工序，脱色过滤工序，脱臭工序，导热油炉工序。

a.一级油精炼

毛油→磷酸反应罐→加热器→混合油泵→碱炼反应罐→加热器→自清离心机→加热器→混合油泵→水洗离心机→加热器→干燥器→碱炼油暂存罐→加热器→白土预混罐→脱色塔→混合油过滤机→二次过滤机→加热器→析气器→油油换热器→导热油加热器→脱臭塔→油油换热器→冷却换热器→安全过滤机→冷却换热器→成品油暂存罐→油库或灌装车间

b.四级油精炼

毛油→磷酸反应罐→加热器→混合油泵→碱炼反应罐→加热器→自清离心机→加热器→混合油泵→水洗离心机→加热器→干燥器→碱炼油暂存罐→加热器→脱臭塔→冷却换热器→成品油暂存罐→油库或灌装车间

1.2我国油脂工业的发展现状

粮油是一个国家赖以发展的物质保证。

我国油脂工业是从新中国成立以后才渐渐发展起来的，经过多年的发展，油脂生产技术有了很大提高，但是和国外先进生产技术还有相当的差距。

新中国成立时，我国的油脂工业大多设备陈旧，工艺落后，操作笨重，生产环境差，经济技术指标落后，有一定规模的现代化油脂加工企业屈指可数。

经过半个多世纪的发展，中国的油脂工业在许多领域已经接近或达到国际水平。

当前我国的油脂工业仍存在着企业的集约化程度低，大型油脂加工企业集团数量较少，粮油产品的深度加工、资源综合利用不够；先进生产设备应用和研究薄弱，自主创新不足，产品技术储备匮乏，科技和管理人才不足，工艺设备配套水平及机电一体化水平不高，信息化滞后等。

虽然我国在大豆加工、大豆蛋白深加工和综合利用方面有了一定的进展，但是大豆蛋白和大豆磷脂加工技术装备整体水平落后，深加工能力小，产品技术含量、附加值、增值率及市场占有率较低。

我国综合开发利用水平不高和深度加工增值能力不强，丰富的大豆资源还只是一种潜在的经济优势，大豆低聚糖、膳食纤维、异黄酮、蛋白肽等深加工产品在国际生产工艺中技术水平较低，与发达国家相比还有较大的差距。

随着市场竞争的加剧和企业的结构调整优化，油脂加工企业的数量将进一步减少，规模将逐步扩大，生产集中度将明显提高，中国油脂工业总的发展趋势是规模化、大型化。

油脂加工企业只有通过全面整合，才能提升整体水平，才能使企业做大做强，只有通过整合，才有实力和条件不断采用新技术、新工艺、新设备，才有可能使油脂加工向深度加工和综合利用方向发展，才有可能成为创新型企业。

1.3国际油脂工业的发展现状

国际油脂工业的生产规模、工艺设备、产品质量、技术经济指标及过程自动化都已经达到很高水平，由于这方面潜力的挖掘比较有限，他们未来发展的注意力已转向于满足消费者对营养健康的追求和社会对保护生态环境的期盼。

1.4我国油脂工业与国际油脂工业对比

目前，在美欧等地90％以上油脂厂利用计算机和PLC自动控制系统来提高产量，使企业的工人比例降到最低以保持竞争力，特别当基于PLC的系统仍然持有较高的功能和经济优势。

然而我国好多集团化的油脂公司，依然使用着原始的生产设备（主要由继电器组成的低压配电柜），由PLC控制的设备很少，这样的生产线，自动化程度低，生产效率低，生产的产品质量低下，一个车间需要很多人才能达到控制生产的目的，要想在这场粮油战争中有立足之地，很难。

为了赚钱，美欧等地的生产线常常一开几个星期不停工，整个工厂的佣工（成本的最大因素）很少，因此加工成本低。

比较一下，两个不同规模的工厂用工人数一样，而小厂的相对劳动成本比大厂高出10倍，同时小厂的投资成本，每吨油比大厂约高5倍。

可想而知，生产高度自动化大厂比自动化程度低的小厂更具竞争优势。

可见生产线高度自动化，操作稳定，产品质量可靠，对提高一个厂竞争力多么重要，而推广机电一体化技术可以令企业生产技术水平满足以上要求。

第二章机电一体化技术

在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动化机械（机械臂）、自动生产线（啤酒自动化生产线）及各种自动化设备，是当前机电一体化技术应用的具体体现。

这些自动化机械和生产线中广泛应用了电子技术与传感技术。

2.1基本概念

机电一体化又称机械电子学（Mechatronics）是机械和微电子技术紧密结合的一门技术，他的出现使冷冰冰的机器有了人性化、智能化。

机电一体化是以多门学科（机械、电子技术和计算机科学为主）相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术衍生出来的新一代产品。

机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术

2.2机电一体化产品的系统

机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能机电一体化产品一般需要具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的系统。

1．机械系统机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。

2.动力系统动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，驱动执行机构工作以完成预定的主功能。

动力系统包括电、液、气等动力源。

3.传感与检测系统传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品运行控制提供所需的各种信息。

4.信息处理及控制系统根据机电一体化产品的功能和性能要求，“信息处理及控制系统”接收“传感与检测系统”反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，保证产品按照生产要求的动作，实现控制功能。

5.执行机构执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作， 实现产品的主功能。

2.3机电一体化与PLC

机电一体化顾名思义就是将机械技术与电子技术相结合。

充分发挥自己的长处，弥补各项技术的不足。

在机械工程领域，由于机械强度较高，输出功率较大，可以承载较大的载荷，但实现微小的运动比较困难；而在电子领域，利用传感器和计算机技术可以实现复杂的检测和控制，但只利用电子技术无法实现重载荷运动。

将机械技术与电子技术相结合，是机械既能够像动物那样灵活动作，也能向人类那样会思考判断，也就是说电子技术是运动机械实现灵活化和智能化的前提。

当前，随着计算机、电力电子技术及自动控制理论等的发展，机电一体化正在大踏步走进油脂工业，食用油自动灌装生产线是机电一体化在油脂工业最完美的结合之一，它是通过PLC这种先进的控制器转化并充分体现在灌装过程中灌装要完成的启动加速、等速、减速等阶段，其拖动力及速度将随之变化，每个阶段控制阶段方式也不完全相同。

PLC它具有逻辑控制、模拟量闭环控制、数字量的智能控制、数据采集、监控、通信联网及集散控制等功能。

当前的PLC都配有A/D、D/A转换器及算术运算功能，有的还有PID功能，这些功能使PLC的模拟量闭环控制，运动控制，速度控制等方面具有了硬件基础；许多PLC具有输出和接收高速