掛面生產(chǎn)線溫濕度控制

作者姓名王振興袁瀾講師王振興袁瀾講師目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 1\o"CurrentDocument"第一章緒論 3\o"CurrentDocument"1.1課題背景及研究目的和意義 3\o"CurrentDocument"1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3\o"CurrentDocument"第二章系統(tǒng)概述 5\o"CurrentDocument"2.1系統(tǒng)設(shè)計任務(wù) 52.2系統(tǒng)總體設(shè)計 52.3系統(tǒng)工作原理 錯誤!未定義書簽。\o"CurrentDocument"第三章控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 9PLC 9\o"CurrentDocument"FX2N-4AD 9溫濕度傳感器 9系統(tǒng)的主電路 10系統(tǒng)的控制電路 11第四章控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 16\o"CurrentDocument"FX2N-4AD的編程 16\o"CurrentDocument"系統(tǒng)流程圖 17梯形圖 17第五章組態(tài)畫面的設(shè)計 295.1組態(tài)變量的建立及設(shè)備連接 295.1.1新建項目 295.2創(chuàng)建組態(tài)畫面 335.2.1新建主畫面 335.2.2新建數(shù)據(jù)報表 345.2.3新建實時曲線 355.2.4建歷史曲線 355.2.5新建報警窗口 36第六章系統(tǒng)測試 376.1啟動組態(tài)王 376.2實時曲線觀察 386.3分析歷史趨勢曲線 386.4查看數(shù)據(jù)報表 406.5系統(tǒng)穩(wěn)定性測試 42結(jié)束語 43參考文獻 44致謝 45摘要從上世紀80年代至90年代中期，PLC得到了快速的發(fā)展，在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。本文介紹了以頂部吊扇和排濕風(fēng)扇為被控對象，以烘干室各區(qū)不同位置溫濕度為主被控參數(shù)，通過控制電風(fēng)扇的啟停來控制烘干室的溫濕度，以PLC為控制器，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)；運用PLC梯形圖編程語言進行編程，實現(xiàn)烘干室溫濕度的自動控制。同時利用組態(tài)軟件，將生產(chǎn)過程中的狀態(tài)以圖像、文字、曲線或報警形式清楚地表達出來，并實現(xiàn)遠程監(jiān)控。關(guān)鍵詞：溫濕度控制PLC組態(tài)第一章緒論課題背景及研究目的和意義掛面烘干一般都采用對流熱力烘干法，即利用熱源，加熱烘干室的空氣，借助風(fēng)力使熱空氣對流，用以加熱濕面條，同時帶走濕面條中的水分，熱空氣就成為干燥介質(zhì)，既是載熱體也是載濕體，也就是說，掛面烘干需要熱量，靠熱量進行濕熱交換，濕面條只有在吸收熱量之后，才能使自身水分汽化并排放出去，達到干燥的目的。因此烘房溫濕度控制是掛面生產(chǎn)工藝最關(guān)鍵性的一環(huán)。烘房溫濕度控制不當(dāng)，將會導(dǎo)致成品掛面條型不直，水份不均，酥條，不整齊度增加，彎曲斷條率增多等質(zhì)量問題，因而研究和探討掛面烘房溫濕度控制十分必要。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前掛面生產(chǎn)主要用到三種烘干方法：高溫快速烘干法，低溫慢速烘干法和中溫中速烘干法。掛面干燥過程中，溫濕度是最主要的影響因素，因此三種烘干方法都對溫濕度有嚴格的要求。在早期掛面生產(chǎn)中，用繼電器控制系統(tǒng)控制溫濕度。首先由溫濕度傳感器測得烘干室溫濕度，轉(zhuǎn)化為電壓信號，與給定電壓相比較得到偏差信號。偏差信號經(jīng)過放大后控制電風(fēng)扇運轉(zhuǎn)速度，從而保證烘干室溫濕度的穩(wěn)定。但是由于器件長時間處于工作狀態(tài)，容易老化損壞，難以保障烘干室溫濕度的精確控制，從而大大影響掛面的質(zhì)量。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，用可編程控制器控制系統(tǒng)代替模擬式控制系統(tǒng)成為掛面溫濕度控制的發(fā)展方向。因為其功能由軟件完成，精度由位數(shù)決定，不受元件影響，所以可以精確的控制烘干室的溫濕度，提高掛面質(zhì)量?？删幊炭刂破骺刂葡到y(tǒng)的工作流程為：首先通過鍵盤預(yù)先設(shè)置烘干室溫濕度期望值，烘干室實際溫濕度由傳感器檢測，并轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)放大、濾波后，由A/D變換器將模擬量變換成數(shù)字量送入可編程控制器，在控制器中與期望值相比較產(chǎn)生偏差信號?？删幊炭刂破魍ㄟ^預(yù)定的控制算法計算出控制量，然后控制電風(fēng)扇來調(diào)節(jié)烘干室溫濕度。這種控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的用繼電器的控制系統(tǒng)相比，在操作、控制、效率和精度等各個方面都具有巨大的優(yōu)勢。第二章系統(tǒng)概述2.1系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)在掛面生產(chǎn)過程中，溫度和濕度控制是十分重要的。它們決定著掛面質(zhì)量和干燥效果。溫度是掛面水分得以蒸發(fā)的動力，特別是能使掛面提高自身熱量、促進內(nèi)部水分向表面轉(zhuǎn)移。相對濕度是直接衡量空氣的吸水能力，濕度的高低，決定著掛面表面水分蒸發(fā)的快慢，而空氣流通速度則支配著烘干室溫濕度的均勻性和分布。三者的關(guān)系相鋪相成，組成了烘干室的“小氣候”，是掛面烘干的基本條件。本次設(shè)計便是設(shè)計一個控制系統(tǒng)，能有效的控制掛面烘干室的溫濕度，從而提高掛面的質(zhì)量，提高掛面生產(chǎn)的自動化水平。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計1-循環(huán)的熱水；2-掛面；3-風(fēng)機；4吊扇；5-熱水管道；6-熱水鍋爐熱水管在烘房內(nèi)布置在烘房頂部，由風(fēng)扇向下壓，使熱空氣與濕掛面進行熱質(zhì)交換。熱水爐加熱的熱水用泵輸送到掛面車間，熱水通過管壁間接加熱烘房中的空氣從而對掛面進行加熱。熱量降低后的水經(jīng)過濾后循環(huán)到熱水爐。將熱水作為載體進行加熱，由于熱水是循環(huán)的，所以和蒸汽加熱相比節(jié)約能源，而且操作方便，一次性投資也較小。2.2.2排濕裝置排濕部位一般布置在預(yù)備干燥階段的前中區(qū)、保溫出汗階段與升

溫降潮階段的過渡區(qū)、升溫降潮階段的前中區(qū)等幾個位置，且預(yù)備干燥階段的前區(qū)排濕較高、升溫降潮階段的前區(qū)略高，其余較低。排濕口的布置高度有兩種情況，一種是在烘房兩壁的底部，另一種是布置在掛面中部高度對應(yīng)的烘房兩壁。排濕形式建議采用夾墻排濕，每個排濕口裝小型排風(fēng)扇作機械排濕，其效果較好。1-烘房2-內(nèi)夾墻3-排濕孔牛排濕孔 5-外夾墻 6-烘道;7-隔熱墻8-排潮扇2.2.3溫濕度控制方法（1） 用RH溫濕度智能傳感器測量溫濕度。將溫濕度值轉(zhuǎn)為電壓或者電流信號。（2） 溫度控制。每個烘干區(qū)都通有蒸汽管道，并裝有8臺1.1kW的頂部吊扇。將8臺吊扇分為4組，放在不同的位置。每組吊扇都可以獨立的受pic控制。溫度設(shè)定值與從智能溫濕度傳感器得到的溫度現(xiàn)場值相比較，根據(jù)所得的偏差，通過通過接觸器控制相應(yīng)位置吊扇的啟停，實現(xiàn)對烘干區(qū)溫度的調(diào)節(jié)。當(dāng)溫度低于設(shè)定值時，啟動吊扇，吊扇直吹蒸汽管道，加快熱量向下流動，從而使烘干區(qū)內(nèi)的溫度上升。反之，則停止吊扇。（3） 濕度控制。每個烘干區(qū)裝有4臺1.1kW的排潮風(fēng)機，同樣將排濕風(fēng)機置于4個不同位置，同樣都收到pic的控制。濕度設(shè)定值與從智能溫濕度傳感器得到的濕度現(xiàn)場值相比較，根據(jù)所得的偏差，接觸器控制排潮風(fēng)機啟停。當(dāng)濕度高于設(shè)定值時，啟動排潮風(fēng)機，加快水汽排出，從而使烘干區(qū)內(nèi)的濕度下降。反之，則停止風(fēng)機。（4） 傳送鏈速度控制。傳送鏈由5.5kW的三相異步電動機驅(qū)動。Pic通過

控制繼電器的線圈來接通繼電器，用以啟動傳送鏈電機。溫濕度的檢測與傳送：增加A/D模塊，與PLC相連。將溫濕度傳感器測定的溫濕度模擬量值，轉(zhuǎn)換成PLC可識別的數(shù)字量。通過PLC程序?qū)貪穸鹊谋O(jiān)測值與設(shè)定值比較，并通過相應(yīng)程序獲得控制信號?，F(xiàn)場設(shè)備的參數(shù)可以在生產(chǎn)現(xiàn)場由鍵盤直接輸入，同時也可以由控制室的監(jiān)控計算機遠程設(shè)定。掛面生產(chǎn)線溫濕度控制系統(tǒng)組成框圖如圖2.1所示。排濕鳳扇排濕鳳扇2.3系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)由溫濕度傳感器、PLC系統(tǒng)、頂部吊扇、排濕風(fēng)扇和傳送鏈幾部分組成。整個系統(tǒng)的工作原理圖如圖2.2所示。該溫濕度控制系統(tǒng)是利用PLC把傳感器采集的有關(guān)參數(shù)（如溫度、濕度）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并把這些數(shù)據(jù)暫存起來，與給定值進行比較，經(jīng)一定的控制算法后，給出相應(yīng)的控制信號進行控制。系統(tǒng)還可以經(jīng)過串行通信接口將數(shù)據(jù)送至上位機，從而完成數(shù)據(jù)管理、智能決策、歷史資料統(tǒng)計分析等更為強大的功能，并可以對數(shù)據(jù)進行顯示、編輯、存儲及打印輸出。溫濕度控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)包括頂部吊扇、排濕風(fēng)扇和傳送鏈等設(shè)備。系統(tǒng)工作時，PLC通過溫濕度傳感器來測量溫室內(nèi)的溫濕度并與設(shè)定值相比較，如果溫室內(nèi)的溫度或濕度超出了設(shè)定范圍的上下限值，PLC就輸出指令，控制接通相應(yīng)的設(shè)備;當(dāng)溫室的溫度和濕度都在范圍內(nèi)時，PLC就輸出指令，切斷設(shè)備的電源。系統(tǒng)的工作流程見圖2.3系統(tǒng)Jri動溫度采樣溫度超標否占）關(guān)閉頂部E扇舊動頂部托扇 濕度采樣濕度超標否*關(guān)閉卅濕風(fēng)扇It7啟動排濕風(fēng)扇第三章控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1PLC早期的PLC是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要用于順序控制，只能實現(xiàn)邏輯運算。因此，被稱為可編程邏輯控制（Programmablelogiccontroller，略寫PLC）隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠遠超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器（Programmablecontroller，略寫PC）。為區(qū)別于PersonalComputer（PC），故沿用PLC這個略寫。

is輸入單元微處理器存儲器電源輸出單元is輸入單元微處理器存儲器電源輸出單元□-編程器或其他編程設(shè)備PLC的組成框圖3.1.1PLC工作原理各種開甘?-繼電器接頁|~~、行程開關(guān)卜一模擬量輸入丄殳處理單一I各種開甘?-繼電器接頁|~~、行程開關(guān)卜一模擬量輸入丄殳處理單一I7CI丄—輸入接IDI控制總線TH存儲器數(shù)據(jù)存儲器輸出接匚地址總線控制總線f編程

單元數(shù)據(jù)總線電源PLC工作時，將采集到的輸入信號狀態(tài)存放在輸入映象區(qū)對應(yīng)的位上；將運算的結(jié)果存放到輸出映象區(qū)對應(yīng)的位上。PLC在執(zhí)行用戶程序時所需“輸入繼電器”、“輸出繼電器”的數(shù)據(jù)取用于I/O映象區(qū)，而不直接與外部設(shè)備發(fā)生關(guān)系。3.1.2PLC的功能1）采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，通過輸入接口存人輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中，用掃描方式接收輸入設(shè)備的狀態(tài)信號，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)（輸入映像寄存器）。（2）按用戶程序存儲器中存放的先后次序逐條讀取指令，完成各種數(shù)據(jù)的運算、傳遞和存儲等功能，進行編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運算和操作。（3）把各種運算結(jié)果向外界輸出。（4） 監(jiān)測和診斷電源以及PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和用戶程序編程過程中出現(xiàn)的語法錯誤。（5） 根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新有關(guān)標志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器表的內(nèi)容，響應(yīng)各種外部設(shè)備（如編程器、打印機、上位計算機、圖形監(jiān)控系統(tǒng)、條碼判讀器等）的工作請求，以實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。3.1.3plc的選擇綜合各方面考慮選擇RX2N系列plc。FX2N系列是FX家族中最先進的系列，最大范圍地包容了標準特點、執(zhí)行速度更快、通訊功能更齊全，為工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。FX2N系列PLC吸取了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點，各單元間采用疊裝式連接。根據(jù)它們與基本單元的距離，對每個模塊按0?7的順序編號，最多可連接8個特殊功能模塊。3.1.4I/O點的分配輸入/輸出接口單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)過程控制現(xiàn)場之間的連接部件.I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。小型PLC的I/O點數(shù)一般在128點以下，其特點是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件融為一體，除了開關(guān)量I/0以外，還可以連接模擬量I/O以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術(shù)、運算數(shù)據(jù)處理和傳送通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。一區(qū)二區(qū)三區(qū)啟動X0X1X2停止X3X4X5啟動傳送鏈X6停止傳送鏈X7

位置1頂部吊扇Y0Y1Y2位置2頂部吊扇Y3Y4Y5位置3頂部吊扇Y6Y7Y10位置4頂部吊扇Y11Y12Y13位置1排濕風(fēng)機Y20Y21Y22位置2排濕風(fēng)機Y23Y24Y25位置3排濕風(fēng)機Y26Y27Y30位置4排濕風(fēng)機Y31Y32Y333.1.5PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的注意事項I/O端口接有感性元件時：對直流電路，應(yīng)在兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，如圖6-8(a)；通常續(xù)流二極管可選擇1A的管子，額定電壓應(yīng)大于電源電壓的3倍對交流電路，應(yīng)并聯(lián)阻容電路，以抑制電路斷開時產(chǎn)生的電弧對PLC的影響，如圖6-8(b)。電阻可取50?120Q，電容取0.1?0.47UF，電容的額定電壓應(yīng)大于電源峰值電壓。PLCCOM輸出端JMPLCCOM輸出端JMce3.2FX2N-4AD3.2.1FX2N-4AD概述模擬量輸入模塊（A/D模塊）是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換成適合PLC內(nèi)部處理的數(shù)字信號。輸入的模擬信號經(jīng)運算放大器放大后進行A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)光電藕合器為PLC提供一定位數(shù)的數(shù)字信號。FX2n-4AD是FX2n系列PLC的模擬量輸入模塊，有CH1~CH4四個通道，每個通道都可進行AD轉(zhuǎn)換，分辯率為12位，采集信號電壓為-10V~+10V,分辯率5mV。電流輸入時，為4~20mA或-20~20mA，分辯率20uA。FX2n-4AD內(nèi)部有32個16位的緩沖寄存器（BMF），用于與主機交換數(shù)據(jù)。FX2n-4AD占用FX2n擴展總線的8個點，耗電為5V，30mA。3.2.2FX2n-4AD的電路接線FX2n-4AD通過擴展電纜與PLC主機相連，四個通道的外部連接則根據(jù)外部輸入電壓或電流量的不同而不同。應(yīng)注意以下幾點：外部輸入為電壓量信號，則將信號的+、-極分別與模塊V+和VI-相連。若外部輸入為電流量信號，則需要把V+和1+相連。如有過多的干擾信號，應(yīng)將系統(tǒng)機殼的FG端與FX2n-4AD的接地端相連。FX2n-4AD與外部信號接線圖如圖3.2所示。3.2.3緩沖寄存器（BFM）Pic與FX2n-4AD的通信是通過緩沖寄存器（BFM）進行的。0#通道初始化，缺省值為H0000#1?#4存放通道#1~#4的采樣值，用于求平均值#5?#8存放四個通道的平均輸入采樣值#9~#12每個輸入通道當(dāng)前值存放

#13~#14保留#15用于選擇AD轉(zhuǎn)換速度：0為正常速度，15ms；如為1,則選擇高速，6ms。#16?#19保留#20復(fù)位到缺省值預(yù)設(shè)，缺省值為0。#21禁止調(diào)整偏移量、增益值，缺省值為0。#22偏移、增益調(diào)整：G4O4G3O3G2O2G1O1#23偏移值，缺省值為0。#24增益值，缺省值為5000。#25?#28保留#29錯誤狀態(tài)#30識別碼：K2010#31不能使用在BFM#0中寫入十六進制4位數(shù)字HXXXX進行A/D模塊通道初始化，最低位數(shù)字控制CH1,最高位控制CH4。X=0時設(shè)定輸入范圍為-10?10V,X=1時，設(shè)定輸入范圍為4mA?20mA,X=2時，設(shè)定輸入范圍為-20~20mA,X=3時關(guān)斷通道。例如BFM#0=H3310則說明CH1設(shè)定輸入范圍為-10V?+10V，CH2設(shè)定輸入范圍為4?20mA，CH3、CH4兩通道關(guān)閉。3.3溫濕度傳感器3.4交流接觸器用來接通或斷開電動機或其他設(shè)備的主電路，主要由電磁鐵和觸點兩部分組成，觸點又可分為主觸點和輔助觸點。3.5中間繼電器繼電器和接觸器的工作原理一樣。主要區(qū)別在于，接觸器的主觸點可以通過大電流，而繼電器的觸點只能通過小電流。3.6熱繼電器工作原理為：發(fā)熱元件接入電機主電路，若長時間過載，雙金屬片被烤熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，扣板被彈簧拉回，常閉觸頭斷開。系統(tǒng)的主電路系統(tǒng)的控制電路第四章控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1FX2N-4AD的編程

4.1.1BFM讀出指令FROM指令名稱助記符指令代碼操作數(shù)程序步m1m2Dn讀特殊功K、HK、HKnY、KnM、K、HFROM-9步能模FROMFNC78(m2=0~31KnST、C、塊指(m1=0~7))D、V、Z(n=1~32)(D)FROM???17步令FROMK1K29D0K2*K1:特殊模塊的地址編號，只能用數(shù)值，范圍：0---7*K29：特殊模塊的緩沖存儲器起始地址編號，只能用數(shù)值，范圍：0---32767*D0：目標寄存器起始地址編號，可以用T，C，D和除X外的位元件組合如K4Y0*K2:傳送的