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PLC与组态软件在饲料加工厂中的应用与研究

作　者: 杨国松
导　师: 谢兆鸿
学　校: 武汉工业学院
专　业: 机械设计及理论
关键词: 饲料厂控制 PROFIBUS-DP 模块化设计自动配料组态软件
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 426次
引　用: 2次
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内容摘要

随着饲料生产工艺的改进,以计算机为基础而构成的控制、管理、决策为一体的DCS系统在饲料生产中起着越来越重要的作用。本文基于实际工程背景,研究与探讨了新一代饲料加工生产线自动控制系统的设计。该系统的特点,不仅将工业控制计算机系统与PLC融合,而且在某些环节采用了现场总线(FCS),是一个新型的集散控制系统。本文首先根据饲料加工生产线的工艺要求,提出了相应的控制方案,然后阐述了系统的结构和软硬件的设计。系统选用SIEMENS公司S7-300系列的PLC、组态软件WinCC 6.0,运用PROFIBUS-DP现场总线协议构建了一个分布式的PLC控制系统,实现了信号传输的数字化,使传统的集散型控制系统功能得到进一步扩展。在硬件设计中着重分析了现场设备层的电气设计原理,现场控制站的构建与通信网络的设计。在PLC软件设计方面,由于饲料加工工艺的多样性、控制系统的复杂性和PLC程序设计偏重于逻辑设计等特点,使得饲料加工控制程序的可移植性和可拓展性差,不利于以后的系统维护和功能扩展。因此,本文借鉴面向对象的模块化编程思想,采用工业化的功能模块设计方法,既方便大型PLC的程序集体协同开发,又使得程序易于增删和维护,还缩短了程序的开发周期。在系统组态软件WinCC的设计中,涵盖了整个饲料加工工艺流程分析,以及系统通信组态、图形界面组态、变量组态、全局脚本设计等。本文还应用经典控制理论中的PID算法,实现了粉碎机的直接自动变频控制。系统已经投入实际运行,表现出界面友好、运行稳定等优点,达到了设计目标。实践证明,这种系统不仅可以应用在饲料加工行业中,也可用在化工、粮食、水泥、医药等需要配料的过程控制行业中。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-14
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 饲料加工发展现状  11-12
  1.3 课题目的、意义及来源  12-13
  1.4 课题研究内容  13
  1.5 论文主要工作  13-14
第2章控制系统总体方案设计  14-23
  2.1 PLC 控制系统概述  14-15
  2.2 现场总线技术  15-17
    2.2.1 现场总线控制系统的特点  15-16
    2.2.2 PROFIBUS 总线协议结构及类型  16-17
  2.3 饲料加工生产工艺  17-19
  2.4 系统总体设计  19-20
  2.5 系统编程思想  20-22
    2.5.1 S7-300 编程方式  21-22
    2.5.2 “面向对象”的PLC 编程  22
  2.6 本章小结  22-23
第3章控制系统硬件设计  23-29
  3.1 上位机配置  23
  3.2 电气控制系统  23-25
    3.2.1 电气控制系统硬件组成  23-25
    3.2.2 电气控制系统硬件电路设计  25
  3.3 控制系统PLC 模块配置  25-28
    3.3.1 CPU 选型  25-26
    3.3.2 PLC 扩展模块选型  26-28
  3.4 I/O 地址分配  28
  3.5 本章小结  28-29
第4章 PLC 控制系统软件设计  29-45
  4.1 PLC 面向对象设计基础  29
  4.2 工段控制程序设计  29-40
    4.2.1 工段程序设计概述  29-31
    4.2.2 工段控制中类的抽象  31-32
    4.2.3 工段程序设计及类的实现  32-39
    4.2.4 工段控制中类的调用  39-40
  4.3 配料控制系统设计  40-44
    4.3.1 配料称重模块设计  40-44
    4.3.2 配料流程控制功能实现  44
  4.4 本章小结  44-45
第5章上位机监控系统软件设计  45-53
  5.1 WinCC 组态软件概述  45
  5.2 控制模块和监控模块间的通信  45-47
    5.2.1 上位机与PLC 的通信组态  45-46
    5.2.2 监控模块中变量组态  46-47
  5.3 监控画面设计  47-51
    5.3.1 工段控制画面设计  48-49
    5.3.2 配料控制画面设计  49-51
  5.4 全局脚本程序设计  51-52
    5.4.1 全局脚本概述  51
    5.4.2 全局动作实现  51-52
  5.5 本章小结  52-53
第6章粉碎机自动喂料系统设计  53-62
  6.1 粉碎机的技术参数  53-54
  6.2 PID 控制原理  54-55
    6.2.1 PID 控制器的基本规律  54
    6.2.2 PID 控制器的改进  54-55
  6.3 基于PID 调节的喂料器调速控制  55-61
    6.3.1 喂料器调速原理  55-56
    6.3.2 变频器选型与设置  56-57
    6.3.3 PID 调节程序设计  57-61
    6.3.4 PID 参数整定  61
  6.4 本章小结  61-62
第7章总结与展望  62-64
  7.1 全文总结  62
  7.2 研究展望  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
附录 A 电源控制原理图1  68-69
附录 B 电源控制原理图2  69-70
附录 C 粉碎机主回路控制原理图  70-71
攻读学位期间的研究成果  71

PLC与组态软件在饲料加工厂中的应用与研究

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