PLC的全自動(dòng)高溫滅菌器控制系統(tǒng)

基于PLC的全自動(dòng)高溫滅菌器控制系統(tǒng)電子信息工程鄭粹指導(dǎo)教師干為勤【摘要】在公眾健康日益被關(guān)注的今天,人們對(duì)醫(yī)用滅菌設(shè)備的要求也日趨提高,醫(yī)用滅菌設(shè)備和技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展,以適應(yīng)這種要求。本全自動(dòng)高溫滅菌器為電加熱式脈動(dòng)真空蒸汽滅菌器，采用三次預(yù)真空后，飽和蒸汽消毒和真空干燥的滅菌流程，利用蒸汽冷凝時(shí)釋放大量熱，使被消毒的物品處于高溫高壓和潮濕狀態(tài)，經(jīng)過一定時(shí)間，破壞所有細(xì)菌及芽胞組織，達(dá)到消毒滅菌的目的。產(chǎn)品可以被廣泛用于醫(yī)療、食品、制藥等行業(yè)以及科研院所。為了實(shí)現(xiàn)高溫滅菌器全自動(dòng)運(yùn)行滅菌要求，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用可編程控制器（以下簡稱PLC）實(shí)施邏輯控制。通過PLC程序控制實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)完成滅菌器工作的各過程，并設(shè)置了報(bào)警系統(tǒng)使系統(tǒng)工作安全、可靠。【關(guān)鍵詞】全自動(dòng)高溫滅菌器、可編程控制器（PLC）、PLC程序【外文摘要】Nowadays,peoplepaymoreattentionstothepublichealthandhaveahigherlevelofrequiretothemedicalsterilizationdevices.Asaresult,therelativeequipmentandtechnologyhasbeenrapidlydevelopedinordertomeetsuchrequirement.Theautoclavesterilizerhaselectricalheatingpulsevacuumsteamsterilizer,afterthreetimesofpre-vacuum,theautoclavehasthesteamsterilizationandvacuumdryingprocessduringwhichusesalargeamountoflatentheatreleasedbysteamcondensing.Theautoclavewillbeathightemperaturehigh-pressureandhumidityforacertainperiodoftimeduringwhichtokillallthebacteriaandspores.Thatachievesthepurposeofdisinfectionandsterilization.Productscanbewidelyusedinmedical,food,pharmaceuticalandotherindustriesaswellasscientificresearchinstitutes.Inordertoachievefullyautomaticoperationofhigh-temperaturesterilizer,wechoiceProgrammableLogicController(PLC)toimplementthelogiccontrol.PLCcanautomaticallycontrolandcompleteallthestepsandphasesofthesterilization,anditcansetthealarmsystemsothatthesystemissafeandreliable.【外文關(guān)鍵詞】Autoclavesterilizer、ProgrammableLogicController(PLC)、PLCprogram目錄1前言 31.1開發(fā)背景 31.2全自動(dòng)高溫滅菌器系統(tǒng)概述 31.2.1 系統(tǒng)組成 31.2.2全自動(dòng)高溫滅菌器特點(diǎn) 41.2.3系統(tǒng)工作流程 41.3PLC概述 41.3.1PLC簡介 41.3.2三菱FX2PLC簡介 72技術(shù)參數(shù)和開發(fā)環(huán)境 102.1硬件開發(fā)環(huán)境 102.1.1PT1000分度表 102.1.2 飽和水蒸汽壓力表 102.1.3溫度對(duì)應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換值 112.1.4加熱器參數(shù) 112.2PLC程序開發(fā)環(huán)境 132.2.1FXGPWIN的功能和特點(diǎn)介紹 132.2.2FXGPWIN的編程方式 133滅菌器PLC程序設(shè)計(jì) 163.1全自動(dòng)高溫滅菌器程序工作流程 163.2PLC程序設(shè)計(jì)部分 183.2.1PLC各端口對(duì)應(yīng)名稱和備注 183.2.2滅菌器詳細(xì)程序設(shè)計(jì) 204試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 344.1全自動(dòng)高溫滅菌器程序試驗(yàn)數(shù)據(jù) 344.2試驗(yàn)結(jié)果說明和總結(jié) 395結(jié)論 405.1論文研究總結(jié) 345.2存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)展望 34謝辭 41參考文獻(xiàn) 42附錄 431引言開發(fā)背景隨著人們生活水平的提高，健康問題越來越得到重視和關(guān)注。因此，相關(guān)的醫(yī)療技術(shù)也得到了充分的發(fā)展，醫(yī)用滅菌技術(shù)作為重要的環(huán)節(jié)，技術(shù)更新也是日新月異，要求不斷提高。本全自動(dòng)高溫滅菌器，采用PLC可編程邏輯控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)滅菌器的整個(gè)工作流程。其中滅菌原理利用飽和蒸汽冷凝時(shí)釋放的大量熱能，使消毒物處于潮濕的高溫高壓狀態(tài)，在經(jīng)過一定的消毒時(shí)間后，破壞細(xì)菌的芽胞組織，達(dá)到滅菌作用。本滅菌器安全可靠，由于采用了PLC來控制整個(gè)工作過程，對(duì)壓力，溫度等重要參數(shù)都有報(bào)警保護(hù)，保證滅菌效果的基礎(chǔ)上也更加安全，為醫(yī)生和患者都帶來了方便，本產(chǎn)品同樣也可以應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，工業(yè)生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)通過對(duì)程序的修改更能適應(yīng)各種不同場(chǎng)合對(duì)滅菌時(shí)間和溫度的不同要求，可以得到更加靈活的應(yīng)用，在配合單片機(jī)的情況下能擴(kuò)展出更友好的界面和更多的人性化功能。1.2全自動(dòng)高溫滅菌器系統(tǒng)概述系統(tǒng)組成滅菌器硬件系統(tǒng)如圖1-1所示，系統(tǒng)中主要部件如表1-1所示。圖1-1高溫滅菌器硬件系統(tǒng)圖表1-1滅菌器主要硬件表AF空氣過濾器R1進(jìn)水排放開關(guān)DU廢水箱R2廢水排放開關(guān)DW凈水箱S1冷凝器EV1空氣進(jìn)氣電磁閥SV安全閥EV2蒸汽排放電磁閥Ts1溫度傳感器EV3抽排蒸汽電磁閥VP真空泵EV4排水電磁閥WF水過濾器EV5進(jìn)水電磁閥Ws1水位傳感器PP壓力傳感器全自動(dòng)高溫滅菌器特點(diǎn)不銹鋼內(nèi)膛，表面特殊處理，防腐抗壓，穩(wěn)定不變形，運(yùn)行安全可靠。進(jìn)口特殊真空泵實(shí)現(xiàn)的脈動(dòng)真空確保預(yù)真空和真空干燥效果，真空度可達(dá)到-0.80Bar以下。高精度壓力傳感器系統(tǒng)，真正顯示滅菌室內(nèi)真空度和蒸汽壓力。電子門鎖實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)，使用更安全。故障診斷功能，并設(shè)置多重機(jī)電安全保護(hù)裝置?？筛鶕?jù)需要自行設(shè)定滅菌程序，使用范圍廣泛。系統(tǒng)工作流程本滅菌器采用飽和蒸汽消毒和真空干燥的滅菌流程，經(jīng)過預(yù)真空，加水，加熱，滅菌，真空干燥和結(jié)束為一個(gè)滅菌工作循環(huán)。系統(tǒng)運(yùn)行過程如下：預(yù)真空：將滅菌室內(nèi)空氣排出，然后流入經(jīng)過過濾后的潔凈空氣。加水：向滅菌室內(nèi)加純凈水。加熱：加熱到選擇的溫度和壓力。滅菌：保持滅菌溫度（大部分是134℃真空干燥：滅菌室自動(dòng)排出剩余的熱水和蒸汽，此時(shí)壓力下降至零，并啟動(dòng)真空泵進(jìn)行抽真空，滅菌器開始真空干燥。結(jié)束：蜂鳴聲提示，滅菌程序結(jié)束。1.3PLC概述PLC簡介1）PLC的定義：PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程.PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。2）PLC的發(fā)展歷程：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。3）PLC的構(gòu)成：從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。4）CPU的構(gòu)成：CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。5）I/O模塊：PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。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(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。6）電源模塊：PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。7）底板或機(jī)架：大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。8）PLC的程序設(shè)計(jì)語言：在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語言,它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計(jì)語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡單的控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。功能表圖語言和語句描述語言是高級(jí)的程序設(shè)計(jì)語言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操縱，報(bào)表的報(bào)印和其他基本程序設(shè)計(jì)語言無法完成的功能。功能模塊圖語言采用功能模塊圖的形式，通過軟連接的方式完成所要求的控制功能，它不僅在可編程序控制器中得到了廣泛的應(yīng)用，在集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)時(shí)也常常被采用，由于它具有連接方便、操作簡單、易于掌握等特點(diǎn)，為廣大工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用人員所喜愛。9）PLC的未來發(fā)展：21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際競爭的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS（DistributedControlSystem）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。圖1-2為PLC典型的開機(jī)運(yùn)行流程圖。輸入刷新--再運(yùn)行用戶程序--再輸出刷新--再輸入刷新--再運(yùn)行用戶程序--再輸出刷新。此過程反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，就可以用PLC實(shí)現(xiàn)控制：有了輸入刷新，可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區(qū)；經(jīng)運(yùn)行用戶程序，輸出映射區(qū)將得到變換后的信息；再經(jīng)輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。又由于這個(gè)過程是永不停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著，所以，輸出總是反映輸入的變化的。只是響應(yīng)的時(shí)間上，略有滯后。當(dāng)然，這個(gè)滯后不宜太大，否則，所實(shí)現(xiàn)的控制不那么及時(shí)，也就失去控制的意義。為此，PLC的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時(shí)間短，是PLC實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。圖1-2PLC典型開機(jī)運(yùn)行流程圖1.3.2三菱FX2PLC簡介1）三菱PLC有如下系列:Q系列,AnS系列，QnA系列，A系列和FX系列前四個(gè)系列的PLC為模塊型?？砂匆笈渲谩X系列PLC為單元型，內(nèi)含CPU、電源和固定搭配的輸入/輸出。Q4AR系列為雙機(jī)熱備系列，最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為8192點(diǎn)。A系列PLC的最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn)。F系列程控器的最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)。三菱小型FX2（N）系列程控器的輸入輸出點(diǎn)最大不超過256點(diǎn)。每臺(tái)主機(jī)可連模入、模出、高速記數(shù)、定位等特殊功能模塊，不超過8個(gè)。FX系列在日本三菱的姬路制作所生產(chǎn)。三菱姬路制作所累計(jì)已生產(chǎn)超過三百萬臺(tái)FX系列PLC。目前FX系列PLC為中國內(nèi)地銷量最多的小型PLC。FX系列PLC根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)不同及功能分為多個(gè)不同的系列：輸入出點(diǎn)數(shù)在30點(diǎn)以內(nèi)可使用FX1S系列。輸入出點(diǎn)數(shù)在128點(diǎn)以內(nèi)可使用FX1N系列。輸入出點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以內(nèi)可使用FX2N系列。在PLC的正面，一般都有表示該P(yáng)LC型號(hào)的符號(hào)，通過閱讀該符號(hào)即可以獲得該P(yáng)LC的基本信息。FX系列PLC的型號(hào)命名基本格式如下：序列號(hào)：0、0S、0N、2、2C、1S、2N、2NC。I/O總點(diǎn)數(shù)：10～256。單元類型：M—基本單元；E—輸入輸出混合擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊;EX－輸入專用擴(kuò)展模塊；EY－輸出專用擴(kuò)展模塊。輸出形式：R－繼電器輸出；T－晶體管輸出；S－晶閘管輸出。特殊品種區(qū)別：Ｄ－DC電源，DC輸入；A1－AC電源，AC輸入；Ｈ－大電流輸出擴(kuò)展模塊（1A/1點(diǎn)）；Ｖ—立式端子排的擴(kuò)展模塊；Ｃ—接插口輸入輸出方式；Ｆ－輸入濾波器1ms的擴(kuò)展模塊；Ｌ－TTL輸入擴(kuò)展模塊；Ｓ－獨(dú)立端子（無公共端）擴(kuò)展模塊。若特殊品種一項(xiàng)無符號(hào)，說明通指AC電源、DC輸入、橫排端子排；繼電器輸出：2A/點(diǎn)；晶體管輸出：0.5A/點(diǎn)；晶閘管輸出：0.3A/點(diǎn)。2）FX2N系列PLC的特點(diǎn)FX2N是FX2的持續(xù)，基本單元(16~128點(diǎn))有繼電器或晶體管輸出，最多可擴(kuò)展到256點(diǎn)。內(nèi)置有8K步RAM(最多可擴(kuò)展到16K步)可選用存儲(chǔ)卡盒,有RAM,EPROM和EEPROM超高速的運(yùn)算速度0.08微秒。比FX2的0.48微秒快六倍。容量極大8K步(最大16K步)。比FX2大四倍。機(jī)體小型化比FX2小50%。兼容FX2的編程設(shè)計(jì)。備有多種不同的FX2N擴(kuò)展單元及特殊模塊。通訊功能擴(kuò)展模塊低成本模板化FX2N-xxxBD更多通訊/網(wǎng)絡(luò)功能,RS232,RS422,RS485。更便宜的配置。兼用FX0N的擴(kuò)展單元及特殊模塊?？稍黾佣嘁粋€(gè)通道，如:連接一臺(tái)人機(jī)界面顯示單元DU，另外一個(gè)連接編程器；或連接二臺(tái)DU。豐富的軟元件輔助繼電器(M):3072點(diǎn)+256點(diǎn)狀態(tài)繼電器(S):1000點(diǎn)計(jì)數(shù)器(C):235點(diǎn)定時(shí)器(T):256點(diǎn)(積算定時(shí)器1ms4點(diǎn)，10ms6點(diǎn))數(shù)據(jù)寄存器(D):200點(diǎn)+7800點(diǎn)（按需設(shè)置)變址寄存器（V，Z)：16點(diǎn)堆棧指針(P):128點(diǎn)中斷指針(I):15點(diǎn)內(nèi)附高速計(jì)數(shù)器單向計(jì)數(shù)器:60KHz2點(diǎn),10KHz4點(diǎn)雙向計(jì)數(shù)器:30KHz1點(diǎn),5KHz1點(diǎn)。圖1-3為FX1N-14MR的實(shí)物外觀圖，圖1-4為FX2-32MR的外觀圖。圖1-3FX1N-14MR外觀圖圖1-4FX2-32MR外觀圖2技術(shù)參數(shù)和開發(fā)環(huán)境2.1硬件開發(fā)環(huán)境PT1000分度表設(shè)備測(cè)試采用的測(cè)溫設(shè)備為PT1000。PT100溫度傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下：測(cè)量范圍：-200℃～+850℃；允許偏差值△℃：A級(jí)±（0.15＋0.002│t│），B級(jí)±（0.30＋0.005│t│）；熱響應(yīng)時(shí)間<30s；最小置入深度：熱電阻的最小置入深度≥200mm；允通電流≤5mA。另外，Pt100溫度傳感器還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)PT1000分度表Rt=R0（1+At+Bt2）A=3.908E-3B=-5.8E-7表2-1溫度0012345678901000.01003.91007.81011.71015.61019.51023.41027.31031.21035.1101039.01042.91046.81050.71054.61058.51062.41066.31070.21074.0201077.91081.81085.71089.61093.51097.31101.21105.11109.01112.8301116.71120.61124.51128.31132.21136.11139.91143.81147.71151.5401155.41159.31163.11167.01170.81174.71178.51182.41186.21190.1501194.01197.81201.61205.51209.31213.21217.01220.81224.71228.6601232.41236.21240.01243.91247.71251.61255.41259.21263.11266.9701270.71274.51278.41282.21286.01289.81293.71297.51301.31305.1801308.91312.71316.61320.41324.21328.01331.81335.61339.41343.2901347.01350.81354.61358.41362.21366.01369.81373.61377.41381.21001385.01388.81392.61396.41400.21403.91407.71411.51415.31419.11101422.91426.61430.41434.21438.01441.71445.51449.31453.11456.81201460.61464.41468.11471.91475.51479.41483.21487.01490.71494.51301498.21502.01505.81509.51513.31517.01520.81524.51528.31532.01401535.81539.51543.21547.01550.71554.51558.21561.91565.71569.41501573.2表中框出的溫度點(diǎn)為設(shè)備關(guān)鍵工作溫度，可根據(jù)公式得出對(duì)應(yīng)的電阻值。飽和水蒸汽壓力表當(dāng)空氣中所含水蒸氣的量達(dá)到最大時(shí)就稱這種空氣為“飽和濕空氣”,與飽和濕空氣對(duì)應(yīng)的壓力稱為“飽和水蒸氣壓力”,用符號(hào)Ps表示.水蒸氣壓力p與飽和水蒸氣壓力Ps的比值稱為相對(duì)濕度Rh,與飽和水蒸氣壓力Ps對(duì)應(yīng)著的相對(duì)濕度為:Rh=100%表2-2飽和水蒸氣壓力表溫度t/℃絕對(duì)壓強(qiáng)p/MPa水蒸汽的密度ρ/kg·m-3實(shí)測(cè)壓力p/MPa1000.101330.600.1013251200.198641.120.194831250.232191.301300.270251.490.2700181400.361471.960.3611901450.415722.241500.476242.540.475711600.618283.250.617662.1.3溫度對(duì)應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換值表2-3筒體溫度對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值：D0：筒體溫度D1：發(fā)生器溫度D2：筒體壓力筒體溫度對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值D0溫度℃-=+K20040M30M31M32K32565M33M34M35K700120M36M37M38K35070M39M40M41K49098M43M44M45K542108M46M47M48K670134M49M50M51K663133℃發(fā)生器溫度A/D轉(zhuǎn)換值D1溫度℃-=+K500100M53K678135M56K704140℃M602.1.4加熱器參數(shù)（1）筒體加熱器和蒸汽發(fā)生器參數(shù)及加熱方式：筒體加熱器為1200W，220V，電加熱器。蒸汽發(fā)生器加熱器為1800W，220V,電加熱器。（2）加熱方式：表2-4加熱器加熱方式狀態(tài)加熱方式溫度筒體加熱器S20加熱3秒停3秒60℃S21加熱3秒停1秒60S24加熱3秒停3秒90℃S25加熱3秒停3秒108S26加熱3秒停3秒108S27加熱3秒停3秒108S33加熱3秒停3秒90S34加熱3秒停3秒135S35加熱3秒停3秒135S37加熱3秒停3秒95℃蒸汽發(fā)生器加熱器S24加熱3秒停3秒150℃S25加熱3秒停3秒150S26加熱3秒停3秒150S27加熱3秒停3秒150S33加熱3秒停3秒150S34加熱3秒停3秒150S35加熱3秒停3秒150S21加熱3秒停3秒94S32加熱3秒停3秒94

以上加熱方式為實(shí)際測(cè)試中反復(fù)測(cè)量后設(shè)定。（3）筒體預(yù)熱時(shí)間（空筒）和蒸汽發(fā)生器加熱時(shí)間：表2-5筒體加熱器預(yù)熱實(shí)驗(yàn)預(yù)熱溫度預(yù)熱時(shí)間（秒）第一次實(shí)驗(yàn)15.5422S12.0644S第二次實(shí)驗(yàn)8.2℃610S8.2898S8.21172S8.21388S第三次實(shí)驗(yàn)9596S9910S91233S表2-6蒸汽發(fā)生器加熱器預(yù)熱實(shí)驗(yàn)預(yù)熱溫度預(yù)熱時(shí)間（秒）第三次實(shí)驗(yàn)1200S12.5283S第二次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得，筒體加熱設(shè)定到95℃時(shí)，由于飽和蒸氣加熱后熱慣性很大，筒體會(huì)有繼續(xù)沖溫的現(xiàn)象，沖溫到119發(fā)生器設(shè)定在100℃，當(dāng)繼續(xù)加熱145℃時(shí)，筒體溫度沖溫到第三次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得，筒體加熱設(shè)定到98℃時(shí)，筒體會(huì)繼續(xù)沖溫到113最后確定筒體預(yù)熱連續(xù)加熱溫度控制在70℃，發(fā)生器預(yù)設(shè)溫度在120℃。掌握了預(yù)熱時(shí)候后，對(duì)整個(gè)PLC的編程也有著重要意思，由于電加熱的功率穩(wěn)定，程序可以通過對(duì)時(shí)間的控制來2.2PLC程序開發(fā)環(huán)境2.2.1FXGPWIN的功能和特點(diǎn)介紹FXGPWIN主要是針對(duì)FX系列的PLC程序開發(fā)的一款軟件，它不同于GXDEVELOPER，是專門針對(duì)三菱FX系列的編程工具。功能全面，可以通過指令表，梯形圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖來編程，電腦通過CAB線連接PLC后可以實(shí)時(shí)調(diào)試和監(jiān)視PLC程序的運(yùn)作情況。2.2.2FXGPWIN的編程方式PLC的編程語言與一般計(jì)算機(jī)語言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)語言，也不同與一般的匯編語言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。最常用的兩種編程語言，一是梯形圖，二是助記符語言表。而本軟件還附有狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程的方法。其編程語言都具有以下特點(diǎn)：（1）圖形式指令結(jié)構(gòu)：程序由圖形方式表達(dá)，指令由不同的圖形符號(hào)組成，易于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨(dú)立運(yùn)算功能編制成象征性圖形，用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進(jìn)行組合，并填入適當(dāng)?shù)膮?shù)。在邏輯運(yùn)算部分，幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖，很容易接受。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表示，它沿用二進(jìn)制邏輯元件圖形符號(hào)來表達(dá)控制關(guān)系，很直觀易懂。較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)等，一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示，雖然象征性不如邏輯運(yùn)算部分，也受用戶歡迎（2）明確的變量常數(shù)：圖形符相當(dāng)于操作碼，規(guī)定了運(yùn)算功能，操作數(shù)由用戶填人，如：K400，T120等。PLC中的變量和常數(shù)以及其取值范圍有明確規(guī)定，由產(chǎn)品型號(hào)決定，可查閱產(chǎn)品目錄手冊(cè)。（3）簡化的程序結(jié)構(gòu)：PLC的程序結(jié)構(gòu)通常很簡單，典型的為塊式結(jié)構(gòu)，不同塊完成不同的功能，使程序的調(diào)試者對(duì)整個(gè)程序的控制功能和控制順序有清晰的概念。（4）簡化應(yīng)用軟件生成過程：使用匯編語言和高級(jí)語言編寫程序，要完成編輯、編譯和連接三個(gè)過程，而使用編程語言，只需要編輯一個(gè)過程，其余由系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成，整個(gè)編輯過程都在人機(jī)對(duì)話下進(jìn)行的，不要求用戶有高深的軟件設(shè)計(jì)能力。（5）強(qiáng)化調(diào)試手段：無論是匯編程序，還是高級(jí)語言程序調(diào)試，都是令編輯人員頭疼的事，而PLC的程序調(diào)試提供了完備的條件，使用編程器，利用PLC和編程器上的按鍵、顯示和內(nèi)部編輯、調(diào)試、監(jiān)控等，并在軟件支持下，診斷和調(diào)試操作都很簡單。其中最直觀的是梯形圖：梯形圖是通過連線把PLC指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的PLC指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組，這個(gè)指令組一般總是從裝載（LD）指令開始，必要時(shí)再繼以若干個(gè)輸入指令（含LD指令），以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實(shí)現(xiàn)輸出控制，或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。母線是用來連接指令組的。圖2-1指令表編輯界面圖2-2梯形圖編輯界面3滅菌器PLC程序設(shè)計(jì)3.1全自動(dòng)高溫滅菌器程序工作流程本滅菌器采用飽和蒸汽消毒和真空干燥的滅菌流程，經(jīng)過預(yù)真空，加水，加熱，滅菌，真空干燥和結(jié)束為一個(gè)滅菌工作循環(huán)。系統(tǒng)運(yùn)行過程如下：預(yù)真空：將滅菌室內(nèi)空氣排出，然后流入經(jīng)過過濾后的潔凈空氣。加水：向滅菌室內(nèi)加純凈水。加熱：加熱到選擇的溫度和壓力。滅菌：保持滅菌溫度（大部分是134℃真空干燥：滅菌室自動(dòng)排出剩余的熱水和蒸汽，此時(shí)壓力下降至零，并啟動(dòng)真空泵進(jìn)行抽真空，滅菌器開始真空干燥。結(jié)束：蜂鳴聲提示，滅菌程序結(jié)束。圖3-1程序流程圖3.2控制程序的設(shè)計(jì)在選定了PLC的型號(hào)后，首先根據(jù)實(shí)際需要，分配各個(gè)輸出和輸入口。在確定了各口的分配后，對(duì)于內(nèi)部輔助繼電器，計(jì)數(shù)器，計(jì)時(shí)器再進(jìn)行分配。在實(shí)際編程中，采用了梯形圖編程的方法，更加直觀，邏輯性也更強(qiáng)。在程序編譯完成后可以通過PC連接PLC將程序?qū)懭耄缓笤跇訖C(jī)上進(jìn)行程序運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)。可以同步在PC端監(jiān)視各線圈，觸點(diǎn)的工作情況。而程序中所設(shè)置的各個(gè)每秒計(jì)數(shù)器也能很好的反應(yīng)出每個(gè)狀態(tài)所花的時(shí)間，能掌握更多有用的信息，為程序的進(jìn)一步修改打好基礎(chǔ)。3.2.1I/O分配I/O分配如表3-1所示。表3-1I/O分配表DeviceDevicecommentNameDeviceDevicecommentNameX00KMEN-SB按鈕Y00WB水泵X01MENSUO-SQ門鎖Y01ZKB真空泵X02START-SB啟動(dòng)Y02FANON風(fēng)扇X03Fsw-SQ廢水箱Y03FSQ-Hf發(fā)生熱X04JSW-SQ進(jìn)水箱Y04TT-Ht筒體熱X05GMEN-SQ關(guān)門Y05FSQ-PSF排水閥X06SELECT-121/134選擇Y06FSQ-PQF排氣閥X07Tfb-SQ溫保Y07ZKPQF筒體進(jìn)X10Ttb-SQ溫保Y10ZKJQF發(fā)生排X11C-RST重啟Y11TTPSF筒體排X12KMEN-SQ開門Y12TTPQF筒體排Y13ZQSQF送氣閥Y14KMEN-DDJ開門Y15GMEN-DDJ關(guān)門Y16JSW-OUT進(jìn)水箱Y17FSW-OUT廢水箱Y20Tf-BJ發(fā)生Y21Tt-BJ筒體Y22BJ報(bào)警M6121/134SETM21TT=40筒體溫M22TT=40+M33TT=121M23TT=121+M40TT=40-M41TT=40M42TT=40+M45TT=60-M46TT=60M47TT=60+M50TT=99-M51TT=99M52TT=99+M53TT=65-M54TT=65M55TT=65+M56TT=95-M57TT=95M58TT=95+M59TT=108-M60TT=108M61TT=108+M62TT=121-M63TT=121M64TT=121+M66TT=133M67TT=133-134M68TT=134.2+M80TT=130-M81TT=130M82TT=130+M100HT=99-M101HT=99M102HT=99+M106FT=130-M107FT=130M108FT=130+M110FT=145-M111FT=145-147M112FT=147+M115FT=135-M116FT=135-136M117FT=136+M150PF=0YALI-M151PF=0YALIM152PF=0YALI+M153PF=134YALIM160PT=121YALIM2003S+3S-M202RUN-TIMEM205BJS20TtYR-60S21INWATER+HtYR-95S22HfYR-145CZK-1,2S23SZQ-108BYL30SS24TIPS10STIPQ45SS25FSQPQS26FSQ-INWATER40SS273S-GTTPQHt100S283CI-ZK3MinHf150+Ht95S29SZQ-134S32TT-PSPQS33ZKGCS34ENDS41FSQ-PSS88PT=134YALIT1INWATER60ST2CZK-3MinT330ST4TTPS-10ST5TTPQ1ST6FSQJS-40ST8TTPS30ST9TTPQ30ST10RUN-TIME6MinT1130MinT12134-6MinT13121-20MinT163ST18FSQ-PS20ST132121-20MinC0JRSJ3SC1YZKCISHC2TTJINQ-60SC610SC7C7K5C10040TIMEC10160-TIMEC10295-TIMEC103RUN-TIMEC104RUN-NumberD0Ht-temD1Hf-temD4FX-4AD3.2.2滅菌器程序設(shè)計(jì)由于梯形圖更加直觀，而在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，也采用了梯形圖來設(shè)計(jì)程序。所以以下程序都以梯形圖來加以說明。圖3-2初始狀態(tài)程序0到10指令：開機(jī)時(shí)首先置位計(jì)數(shù)器C100,C103,C110,C130，使得計(jì)數(shù)器從新計(jì)數(shù)。11到14指令：開門按鈕，非運(yùn)行狀態(tài)，開門傳感器同時(shí)動(dòng)作時(shí)，輸出開門信號(hào)。15到18指令：關(guān)門傳感器，運(yùn)行狀態(tài)，門鎖開關(guān)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，輸出關(guān)門信號(hào)。19到25指令：X06選擇121℃/134℃時(shí)，輔助繼電器M5和M626到31指令：進(jìn)水箱，廢水箱液位傳感器結(jié)合秒脈沖，每秒輸出進(jìn)水箱和廢水箱動(dòng)作信號(hào)。32到45指令：蒸氣發(fā)生器和筒體溫度報(bào)警傳感器觸發(fā)時(shí)，每秒輸出蒸氣發(fā)生器、筒體溫度報(bào)警信號(hào)。防止溫度過高。46到54指令：任一報(bào)警信號(hào)觸發(fā)最終報(bào)警輸出，并帶有自鎖功能，保持報(bào)警狀態(tài)。圖3-3設(shè)置計(jì)數(shù)器55到65指令：門鎖關(guān)閉后C0計(jì)數(shù)3，而且持續(xù)計(jì)數(shù)。66到92指令：設(shè)置運(yùn)行時(shí)間計(jì)時(shí)C103，40℃計(jì)時(shí)C100，65℃計(jì)時(shí)C101，121℃圖3-4設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換93到279指令：初始化FX-4AD，進(jìn)行模擬量的數(shù)字化控制。A/D轉(zhuǎn)換后，控制筒體溫度，蒸汽發(fā)生器溫度和筒體壓力。圖4-4S0狀態(tài)指令280到288指令：啟動(dòng)電平，重置S20到S40的狀態(tài)，清楚M6（121/134℃SET），進(jìn)入S0狀態(tài)。289到310指令：門鎖關(guān)閉后，重置Y0到Y(jié)13的狀態(tài)，清除C0，C2，C3，C1。在沒有報(bào)警的情況下，進(jìn)入S20狀態(tài)。圖4-5S20狀態(tài)指令311到332指令：S20狀態(tài)。筒體40℃以下時(shí)：發(fā)生器不加熱，溫度不超過60℃，無報(bào)警的情況下，筒體加熱器連續(xù)工作。筒體溫度在40℃以上且小于等于60℃圖4-6S21狀態(tài)指令333到386指令：S21狀態(tài)。C111，C101每秒計(jì)數(shù)。T1計(jì)時(shí)60秒，T11計(jì)時(shí)1800秒。無報(bào)警情況下，水泵工作1分鐘，同時(shí)蒸汽排氣閥置位1分鐘。筒體加熱器在65℃以下時(shí)：連續(xù)加熱，同時(shí)發(fā)生器加熱器不加熱（防止功率過大）。在65℃到小于等于99℃時(shí)：采用3秒加熱，3秒停止的加熱方法。蒸汽發(fā)生器在65℃到130℃溫度范圍內(nèi)，且筒體加熱器不工作時(shí)（兩個(gè)加熱器交替加熱）采用連續(xù)加熱的方式工作。筒體溫度達(dá)到大于等于99℃圖4-7S22狀態(tài)指令387到428指令：S22狀態(tài)。打開風(fēng)扇和筒體排氣閥，同時(shí)T2計(jì)時(shí)180秒，使真空泵和真空泵排氣閥工作3分鐘。蒸氣發(fā)生器的加熱器在130℃以下，且另一加熱器不工作的情況下，連續(xù)加熱。在130℃到145℃時(shí)：采用加3秒停3秒的加熱方式。C112每秒計(jì)數(shù)。筒體加熱器在99℃及以上時(shí)：T16計(jì)時(shí)3秒，發(fā)生器排氣閥重置，再經(jīng)過3秒，若發(fā)生器溫度達(dá)到145-147℃圖4-8S23狀態(tài)指令429到478指令：S23狀態(tài)。筒體溫度小于等于108℃且蒸汽發(fā)生器溫度在145℃時(shí):打開蒸汽排氣閥。蒸氣發(fā)生器的加熱器在130℃以下，且另一加熱器不工作的情況下，連續(xù)加熱。在130℃到145℃時(shí)：采用加3秒停3秒的加熱方式。筒體溫度108℃以上時(shí)：T3計(jì)時(shí)30秒。筒體溫度99℃以上時(shí)：T20計(jì)時(shí)2秒，筒體排氣閥重置。在筒體溫度小于108℃時(shí)，筒體加熱器圖4-9S24狀態(tài)指令479到511指令：S24狀態(tài)。T4計(jì)時(shí)60秒。筒體排水閥開啟1分鐘，同時(shí)重置筒體排氣閥。T4后延時(shí)1秒后再置位筒體排氣閥，同時(shí)C1計(jì)數(shù)2次。設(shè)置C114每秒計(jì)數(shù)。循環(huán)執(zhí)行S22，兩次。循環(huán)結(jié)束后，延時(shí)1秒無報(bào)警則進(jìn)入S25狀態(tài)，有報(bào)警信號(hào)返回S0。圖4-10S25狀態(tài)指令512到530指令：S25狀態(tài)。重置C1計(jì)數(shù)器。T18計(jì)時(shí)60秒。蒸氣發(fā)生器排氣閥開啟1分鐘。C115每秒計(jì)數(shù)。無報(bào)警運(yùn)行1分鐘后進(jìn)入S26狀態(tài)，有報(bào)警信號(hào)返回S0。圖4-11S26狀態(tài)指令531到549指令：S26狀態(tài)。T6計(jì)時(shí)60秒。水泵和蒸汽發(fā)生器排氣閥工作1分鐘。C116每秒計(jì)數(shù)。1分鐘后無報(bào)警轉(zhuǎn)入S27狀態(tài)，若有報(bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)入S0狀態(tài)。圖4-12S27狀態(tài)指令550到585指令：S27狀態(tài)。啟動(dòng)真空泵和真空排氣閥。置位筒體排氣閥。T7計(jì)時(shí)180秒。蒸氣發(fā)生器的加熱器在130℃以下，且另一加熱器不工作的情況下，連續(xù)加熱。在130℃到145℃時(shí)：采用加3秒停3秒的加熱方式。筒體溫度在99℃以上時(shí)：T16計(jì)時(shí)3秒。3秒后，重置發(fā)生器排氣閥。C圖4-13S28狀態(tài)指令586到638指令：S28狀態(tài)。繼續(xù)控制筒體加熱器和蒸汽發(fā)生器加熱器保持溫度。筒體溫度大于等于99℃時(shí)：T21計(jì)時(shí)3秒，3秒后重置筒體排氣閥。筒體加熱器溫度小于99℃時(shí)：置位發(fā)生器排氣閥。大于99℃時(shí)：重置發(fā)生器排氣閥。根據(jù)121/134℃SET和筒體溫度來判定，給出蒸汽送氣閥圖4-14S29狀態(tài)指令639到696指令：S29狀態(tài)。兩個(gè)加熱器根據(jù)121/134℃來進(jìn)行溫度控制。筒體溫度在95℃以上時(shí)：重置筒體排氣閥。在經(jīng)過T21后，置位筒體排氣閥。筒體加熱器溫度低于99℃時(shí)：置位發(fā)生器排氣閥，大于等于99℃時(shí)，重置。根據(jù)121/134℃圖4-15S30狀態(tài)指令697到709指令：S30狀態(tài)。發(fā)生器溫度在135℃到136℃以上時(shí)，每秒給發(fā)生器排氣閥信號(hào)。發(fā)生器溫度在圖4-16S31狀態(tài)指令710到786指令：S31狀態(tài)。繼續(xù)跟進(jìn)需要由兩個(gè)加熱器分別保持工作溫度。設(shè)置筒體排氣閥的工作時(shí)間和工作溫度。蒸汽排氣閥按121/134℃選擇和實(shí)際溫度進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。筒體溫度133-134.2℃設(shè)置T12計(jì)時(shí)360秒。筒體溫度121-121℃+時(shí)，設(shè)置T13計(jì)時(shí)2400秒。C120每秒計(jì)數(shù)。圖4-17S32狀態(tài)指令787到805指令：S32狀態(tài)。設(shè)置T8計(jì)時(shí)30秒，期間筒體排水閥工作30秒，重置筒體排氣閥，啟動(dòng)發(fā)生器排氣閥。C121每秒計(jì)數(shù)。30秒后無報(bào)警轉(zhuǎn)入S33狀態(tài)，有報(bào)警返回S0。圖4-18S41狀態(tài)指令806到827指令：S41狀態(tài)。設(shè)置T8計(jì)時(shí)50秒，期間重置筒體排氣閥，打開發(fā)生器排水閥，發(fā)生器排氣閥，筒體排水閥。重置C3，與之前狀態(tài)對(duì)應(yīng)。C120每秒計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)時(shí)間。T8時(shí)間后進(jìn)入S33狀態(tài)，若有報(bào)警信號(hào)，返回S0狀態(tài)。圖4-19S33狀態(tài)指令828到871指令：重置C3計(jì)數(shù)器，T10計(jì)時(shí)360秒，啟動(dòng)真空泵和真空排氣閥，置位筒體排氣閥。C2在T10期間每秒計(jì)數(shù)至60。真空進(jìn)氣閥3秒循環(huán)進(jìn)氣。筒體溫度95℃以下，筒體加熱器工作。C122每秒計(jì)數(shù)。圖4-20S34狀態(tài)指令872到887指令：S34狀態(tài)。關(guān)閉風(fēng)扇，真空進(jìn)氣閥，筒體排氣閥。C104計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)次數(shù)，C123每秒計(jì)數(shù)。程序結(jié)束返回初始狀態(tài)。4試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析4.1全自動(dòng)高溫滅菌器程序試驗(yàn)數(shù)據(jù)在經(jīng)過了程序的理論設(shè)計(jì)之后，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)又在實(shí)際的滅菌器上通過PC導(dǎo)入PLC程序，反復(fù)試驗(yàn)，通過數(shù)據(jù)的分析不斷提出改進(jìn)措施，在試驗(yàn)中不斷修改完善。第一次試驗(yàn)：S21筒體加熱設(shè)定99℃65℃以上采用3秒+3秒的加熱方式（加3秒，停3秒）98.7℃轉(zhuǎn)S22FT至147℃轉(zhuǎn)S23FT沖溫至S23TT=90.4℃抽真空3分鐘后轉(zhuǎn)S24加蒸汽，溫度到108℃沖溫至轉(zhuǎn)S25第二次試驗(yàn)：S23抽真空至-0.06Mpa真空泵不工作S2498.4℃--108℃沖至111.6程序修改：在S25加T18第三次真空：-0.07MpaTT=82.4S29TT加熱慢程序修改：TT連續(xù)加熱至95S21TT連續(xù)加熱控制95℃沖溫至第三次試驗(yàn)：空爐運(yùn)行：13：00開始預(yù)熱至55℃（TT=筒體S21進(jìn)水60秒TT=95℃85℃85℃-95℃355℃-85℃（13：02-13-95℃（-13：10）沖溫至S22Y2+Y3+Y6+Y3:<136℃連續(xù)2第四次試驗(yàn)：2TT=14.5℃（初始）筒體內(nèi)S201.加熱至40℃4682.加熱至65℃2488秒沖溫至75℃S21加水60秒TT連續(xù)加熱至80S23抽真空時(shí)溫度（TT）降至77.4第五次試驗(yàn)：2筒體內(nèi)有棉紗初始溫度24S2024℃-40℃341S21TT設(shè)定為9524℃24℃-80℃24℃-95℃沖溫至106℃（125S22加熱器加熱至146筒體溫度120℃（132S23抽真空：Y1Y2Y7Y12筒體溫度升至120S24Y2Y12未沖蒸汽筒體溫度過高S25TT下降至78℃Y2（137S24未沖蒸汽（140℃S25第六次試驗(yàn)：3月2初始爐溫10.7℃S2110.7℃-99℃沖溫至143S22Y1Y2Y3Y7Y12（不動(dòng)作）TT=96.5℃（143.3S23Y2Y3Y12Y13（按需）TT=111.1S24Y2S22TT=111.7℃-102.4℃Y1Y2Y3Y7Y12Y12（需放氣）抽真空后無放氣過程S23Y2Y12S24Y2TT=91.0℃（137.5S25Y2Y6Y12TT=90.9℃TH=S26Y6Y2Y6Y12TH降至71.6℃TT=S27Y1Y2Y3Y7Y12TT溫度過低TT=84.5℃降至74.4℃降至68S28Y2Y3+Y4+Y12Y13（按需）TT=99℃時(shí)，Y12停3秒，Y12+TT=TT=108℃時(shí)，Y4-TT=133.6℃S29Y2Y3+Y4+Y12TT=134.5℃-133.9135TT=103.4℃開爐檢查，有一部分蒸汽呈霧狀，筒體內(nèi)無水。第七次試驗(yàn)：與第六次連續(xù)，爐體內(nèi)保溫60℃S21Y0Y6Y3+Y4+S22Y1Y2Y7Y12TT=104.0℃（133.4S23Y2Y3+Y12Y13（按需）TT=109.4S24Y2S25S26Y0Y2Y6Y12TT=105℃TH=S27Y1Y2Y3Y12Y13（按需）TT=97.4℃降到86.7℃Y12在TT=99℃停3秒TH在142.9第八次試驗(yàn)：與第七次連續(xù)，預(yù)加熱后開始試驗(yàn)，TT=60.7℃TT加熱器=S21Y6Y3Y4+Y4初始連續(xù)S22Y1Y2Y3+Y7Y12TT=94.1℃TT加=S23Y2Y12Y3+TT=112.2℃（119.5S24TT=112.9S22Y1Y2Y7Y12Y3+TT=113S23Y2Y3+Y12Y13（按需）TT=111.7S24Y2Y11時(shí)間太長S25Y2Y6Y12S26Y0Y2Y6Y12S27Y1Y2Y3Y7Y12100TT=102.5℃Y12放氣時(shí)間過長，總運(yùn)行時(shí)間2887秒，增加加熱TT。第九次試驗(yàn)：3月3日一周期總時(shí)間=3323秒TT=11.4℃S21Y6Y4開始連續(xù)Y4+（TT大于等于65℃）Y3+11.4℃-99TH=99℃S22Y1Y2Y3Y12Y7TT=103.4℃-97.0S23Y2Y3+Y12TT=89.2℃+100℃(PHTmax=0.34MpaS24Y2Y12-+S22Y1Y2Y7Y12TT=83.0℃-82.7℃S22Y2Y3+Y12Y13按需TT=99℃S23S24Y2Y12S25Y2Y6Y12發(fā)生器放氣時(shí)間短，需增加S26Y6Y2(2000秒)S27Y1Y2Y3Y7Y12TT=106.5℃-98.5℃S28Y2Y3+Y4+Y12S29Y2Y3Y122574秒-2933秒134.6℃-133.5℃-134.7℃S30Y2Y6Y11Y1Y2Y7Y12TT=134℃-113.3第十次試驗(yàn)：3月3日預(yù)熱后（62.2℃S2162.2℃86.1℃S22TT=87.8℃S23TT到108℃S24筒體放氣S22TT=84.4℃S23TT=84.4℃S24S25TT=106.6S26INWATERS27TT=105.1℃TH=S28Y2Y3+Y4+Y12t=1820秒-2120秒124.9-127.2℃時(shí)間統(tǒng)計(jì)：總耗時(shí)2562SS211SS22181SS23123SS2444SS2521SS2661SS27181SS28201SS29360SS3030SS31360S第試一次試驗(yàn)：3月6日采用TT溫度測(cè)試儀與標(biāo)準(zhǔn)溫度（JM6200）比較在常溫下，同一測(cè)量點(diǎn)TT=12.4℃（JM6200指示為12.35筒體內(nèi)放棉紗及穿透率測(cè)試試紙8：27冷爐開始TT=12.7S21Y6Y4Y0RUN:60STT<70℃Y4連續(xù)工作TT大于等于70℃Y4t=1168SY3+3SS22Y1Y2Y3+Y7Y12t=180SS23Y3+Y4+Y13按需TT=100℃Y12+TT=110.6S24Y2Y6Y11TT=98.5℃S22Y1Y2Y7Y12Y3+PT=-0.065MpaTT=94.9℃S23Y2Y3+Y4+Y12Y13按需Y12在100℃時(shí)放氣后再Y12+TT=109S24Y2Y6Y11t=80St=3133S+300SS26Y6Y2Y6Y12t=45SS27TT=111℃Y1Y2Y3+PT=-0.065MpaTT=106.4S28Y2Y3+Y4+Y12Y13按需TT=135.2℃S31Y3+Y4+Y12Y13按需TT=130℃135.3S32Y6+Y2Y11TT=135S33Y1Y7Y12105.4℃放氣后ZKB+流點(diǎn)溫度計(jì)：下：134℃上：第十二次試驗(yàn)：與第十一次連續(xù)S21t=768SS22PT=-0.78Mpat=201SS23流點(diǎn)溫度計(jì)：筒體上層：134℃筒體中層1：135℃筒體中層2：134℃筒體下層第十三次試驗(yàn)：與第十二次連續(xù)筒體內(nèi)有棉紗布下托盤右前136℃左前右后137℃左后第十四次試驗(yàn)：與第十三次連續(xù)，筒體內(nèi)無棉紗布上托盤138中托盤136下托盤142調(diào)整筒體溫度：134℃時(shí)，設(shè)定Y4溫度為上托盤137中托盤136下托盤146再次試驗(yàn)t=2696S上托盤133中托盤133下托盤134℃+滅菌恒溫恒壓階段：TT=135.0上托盤138中托盤137下托盤1444.2試驗(yàn)結(jié)果說明和總結(jié)通過初期硬件知識(shí)的了解，對(duì)相關(guān)的關(guān)鍵部件的性能有了初步的了解和估計(jì)，但是很多參數(shù)還需要在試驗(yàn)中確定。所以在程序設(shè)計(jì)的初期我就開始了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，并且在程序中加入了很多秒計(jì)數(shù)器，用于測(cè)試各狀態(tài)的時(shí)間，確定筒體加熱器和蒸汽發(fā)生器加熱器的工作時(shí)間和工作溫度。在最初的幾次試驗(yàn)中，主要通過改變不同的加熱方式和加熱溫度點(diǎn)，測(cè)試加熱器和程序中幾個(gè)關(guān)鍵的保溫，加溫環(huán)節(jié)的時(shí)間參數(shù)和實(shí)際效果。在之后的幾次試驗(yàn)中，在筒體中加入了棉紗布，模擬實(shí)際的滅菌場(chǎng)景，進(jìn)一步考察滅菌效果。經(jīng)過一個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)，使用FXGPWIN軟件監(jiān)控了各個(gè)計(jì)數(shù)器和線圈，觸點(diǎn)的工作狀態(tài)，對(duì)整個(gè)程序控制下的工作流程狀態(tài)有了小的心得。隨著試驗(yàn)次數(shù)的增加，也出現(xiàn)了進(jìn)水箱，廢水箱加水問題，每次實(shí)驗(yàn)的消耗問題等，新的麻煩。通過改變各狀態(tài)的工作時(shí)間，在實(shí)際的測(cè)試中，都漸漸得到了改進(jìn)。最后，作為醫(yī)用產(chǎn)品，有十分嚴(yán)格的要求，根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)滅菌器內(nèi)筒體的不同位置都有不同的滅菌溫度要求。根據(jù)要求的需要，我又進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，保證上層，中層，下層的各高溫，低溫點(diǎn)的溫度達(dá)標(biāo)。通過實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了理論一定要在實(shí)踐中才能得到驗(yàn)證。在操作的過程中，也真正反映出了FXGPWIN軟件的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的強(qiáng)大，可以隨時(shí)掌握各點(diǎn)的工作情況，很好的了解整個(gè)流程的運(yùn)行狀態(tài)。另外在遇到一些實(shí)際問題的時(shí)候，一些有經(jīng)驗(yàn)的工程師提出了很多實(shí)用的解決方法和經(jīng)驗(yàn)之談，使試驗(yàn)方法得到豐富，實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到深化，試驗(yàn)的收獲更多。試驗(yàn)的過程雖然辛苦，但是這些數(shù)據(jù)都是很有價(jià)值的，也是程序設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵一環(huán)，伴隨著程序的不斷完善，試驗(yàn)的內(nèi)容也在不斷細(xì)化，雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，但是隨著新標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，今后還有更多的實(shí)驗(yàn)要去進(jìn)行，還有更多的東西需要完善。5結(jié)論5.1論文研究總結(jié)本次全自動(dòng)高溫滅菌器PLC程序設(shè)計(jì)的過程中，精密聯(lián)系滅菌器硬件的參數(shù)特點(diǎn)，通過試驗(yàn)的反復(fù)測(cè)試，最終確定了最穩(wěn)定，最合理的控制程序，完全達(dá)到了要求。在設(shè)計(jì)初期，花了大量的時(shí)間了解加熱器，筒體，閥門等各關(guān)鍵元件的參數(shù)特點(diǎn)，通過簡單的程序測(cè)試了解這些元件的實(shí)際工作情況，這些前期數(shù)據(jù)對(duì)于后期的程序設(shè)計(jì)至關(guān)重要。而在程序設(shè)計(jì)中，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，采用了FXGPWIN軟件從PC端對(duì)PLC編程，它方便的監(jiān)控和修改功能，能夠針對(duì)要求和測(cè)試出的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的修改。在設(shè)計(jì)前，針對(duì)滅菌器各個(gè)階段工作做了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并設(shè)置了大量的報(bào)警措施。在實(shí)際中，程序也很得好的保證了每一個(gè)狀態(tài)的正常運(yùn)行，在模擬實(shí)驗(yàn)中也能夠正常反應(yīng)出相應(yīng)的故障報(bào)警，可以說這次設(shè)計(jì)充分應(yīng)用了PLC的現(xiàn)場(chǎng)控制能力，而后期的筒體內(nèi)部各溫度點(diǎn)的測(cè)試也證明了，PLC完全有能力達(dá)到對(duì)滅菌溫度的精確控制，可以滿足醫(yī)用滅菌的嚴(yán)格要求。經(jīng)過前期的硬件參數(shù)收集，中期的設(shè)計(jì)測(cè)試，后期的修改再測(cè)試。最終完成了能夠穩(wěn)定運(yùn)行的PLC控制程序，并且收集了大量的測(cè)試數(shù)據(jù)。可以說這次的設(shè)計(jì)還是比較成功的。5.2存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)展望在程序設(shè)計(jì)的過程中，PLC的控制功能在滅菌流程的自動(dòng)化運(yùn)行上已經(jīng)做到十分穩(wěn)定和可靠了。但是作為一個(gè)方便使用的產(chǎn)品，友好的使用界面和更多的人性化設(shè)置同樣重要。PLC在這個(gè)方面的功能性還不是非常強(qiáng)大。程序中的一些報(bào)警信號(hào)，和工作狀態(tài)在PLC程序設(shè)計(jì)階段考慮用信號(hào)燈的形式簡單輸出，但是可以采用液晶屏數(shù)顯的方式，使數(shù)據(jù)和信號(hào)的顯示和監(jiān)控更加直觀。為了完成這個(gè)任務(wù)，可以采用另加一塊控制電路，采用單片機(jī)集中控制的方法。將滅菌器的實(shí)時(shí)溫度，運(yùn)行模式，運(yùn)行狀態(tài)和時(shí)間等信號(hào)通過液晶數(shù)顯的方式來及時(shí)顯示。另外，對(duì)每一次的滅菌也應(yīng)該有記錄，包括了運(yùn)行的時(shí)間，滅菌的最高溫度，最低溫度，用來保證監(jiān)控儀器的情況和滅菌效果。對(duì)此傳統(tǒng)的方式是曾加小型打印機(jī)，但是成本比較高，而其要消耗的大量的紙張，不利于環(huán)保，所以今后可以采用U盤的方式，通過USB接口，將相關(guān)的運(yùn)行情況通過U盤保存。我想這些特點(diǎn)現(xiàn)在PLC還是不能具備的，在工業(yè)控制中PLC有著它的優(yōu)勢(shì)，但是在一些具體的人機(jī)界面方面可能不是太完美。這些可以通過借助其他部件來組合的方法來彌補(bǔ)。我想未來的PLC一定也會(huì)考慮到這些，在設(shè)計(jì)上集成一些更強(qiáng)大的功能。另外，這次的程序只是按照本滅菌器的硬件特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，在流程上可能還不是最完美。作為一個(gè)程序，在結(jié)構(gòu)上一定有其他的方法可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，所以在日后還需要不斷的改進(jìn)，能夠精益求精制作出在時(shí)間上更短，控制精度上更準(zhǔn)確，邏輯上更簡潔的程序。謝辭經(jīng)過幾個(gè)月的資料搜集，基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，硬件的初接觸，程序的編寫，反復(fù)試驗(yàn)，到最后今天終于順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文，讓我感覺這個(gè)過程非常值得回味，也讓我從硬件和軟件，動(dòng)手和設(shè)計(jì)等很多方面有很大的提高?；叵朐趧偞_立畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的時(shí)候，心中還充滿了忐忑之情。對(duì)于PLC程序設(shè)計(jì)雖然在之前我有所熟悉，但是作為較復(fù)雜的產(chǎn)品的程序設(shè)計(jì)還是第一次。而且對(duì)于高溫滅菌器我也是知之甚少。所以在畢業(yè)設(shè)計(jì)的一開始，我就閱讀大量的相關(guān)資料，從網(wǎng)上和現(xiàn)場(chǎng)了解和很多硬件方面的知識(shí)。并花了很多時(shí)間向相關(guān)的負(fù)責(zé)工程師學(xué)到了很多滅菌器各個(gè)部件的硬件參數(shù)，電氣原理。為之后的設(shè)計(jì)打好了基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)的過程中，我也是緊密聯(lián)系滅菌器的硬件特點(diǎn)，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上不斷修改程序中的參數(shù)，以達(dá)到完成滅菌控制的要求。這個(gè)過程讓我的綜合能力得到了很大的提高。平時(shí)在學(xué)校中所學(xué)的東西很多都是理論化的，現(xiàn)在有很好的機(jī)會(huì)將理論和實(shí)際結(jié)合，在試驗(yàn)的過程中，我提高了自己的動(dòng)手能力。在設(shè)計(jì)的時(shí)候我也開拓思路，有了更加周密考慮問題的思維，我覺得這些只有在實(shí)際項(xiàng)目的鍛煉中才能體會(huì)和感悟出來的，讓我受益匪淺。另外在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我也得到了很多人的幫助，特別是在實(shí)習(xí)單位，負(fù)責(zé)電氣原理設(shè)計(jì)和硬件組裝的工程師師傅都十分熱心，把很多的經(jīng)驗(yàn)之談以及可能出現(xiàn)的問題都傳授了給我。還有學(xué)長和老師，對(duì)與程序的設(shè)計(jì)都給了很多的建議。在畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師干為勤老師的指導(dǎo)下，我對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)各階段，各部分的詳細(xì)要求有了更深刻的理解，使得設(shè)計(jì)工作開展得較為順利，在遇到困難和疑惑時(shí)，老師也能及時(shí)的給我建議。所以在這里我要感謝實(shí)習(xí)單位能給我信任，給我這個(gè)機(jī)會(huì)，感謝所有在這期間給我無私指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)，前輩。我從中學(xué)到了很多經(jīng)驗(yàn)，是我在之前那么多年課堂學(xué)習(xí)中都沒有體會(huì)領(lǐng)悟到的。最后，我希望這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是我今后生活的一個(gè)良好的起點(diǎn)，以后我會(huì)把從這次設(shè)計(jì)中得到的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)多多的應(yīng)用，能記住這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到的鍛煉，以后取得更好的成績。參考文獻(xiàn)[1]郁漢琪,郭健.可編程控制器原理及應(yīng)用.中國電力出版社,2008.[2]劉守操.可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社,2006.[3]龔仲華，史建成，孫毅.三菱FX\Q系列PLC應(yīng)用技術(shù).人民郵電出版社,2006.[4]洋青杰.三菱FX系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南.機(jī)械工業(yè)出版社,2008.[5]宋伯生.PLC編程使用指南.機(jī)械工業(yè)出版社,2007.[6]向曉漢.電氣控制與PLC技術(shù)基礎(chǔ).清華大學(xué)出版社,2007.[7]廖常初.PLC應(yīng)用技術(shù)問答.機(jī)械工業(yè)出版社,2006.[8]張運(yùn)剛,宋小春,郭武強(qiáng).從入門到精通:三菱FX2NPLC技術(shù)與應(yīng)用人民郵電出版社，2007.[9]W.Bolton.ProgrammableLogicControllers.ElsevierNewnes,2006.[10]HughJack.AutomatingManufacturingSystemswithPLCs,2007。[11]附錄設(shè)計(jì)源程序滅菌器PLC程序指令：LDM8002ZRSTC100C103ZRSTC110C130LDX000ANIXO12ANIM202OUTY014LDM202ANDX001ANIX005OUTY015LDX006PLSM5LDM5ALTM6LDX003ANDM8013OUTY017LDX004ANDM8013OUTY016LDIX007OUTT14K5LDT14ANDM8013OUTY020LDIX010OUTT15K5LDT15ANDM8013OUTY021LDY020ORY021ORY016ORY017ORM205ANIX011OUTM205ANIM8013OUTY022LDM8013ANDX001OUTC0K3LDC0ALTM200RSTC0LDX002ORM202ANIT10OUTM202ANDM8013OUTC103K20000LDM41ANDM8013ANDX001OUTC100K18000LDM8013ANDX001ANDM202MPSANDM53OUTC101K21000MPPANDM62OUTC102K18000LDM8000FROMK0K30D4K1CMPK2010D4M0ANDM1TOPK0K0H3111K1TOPK0K1K4K3FROMK0K29K4M10K1MPSANIM10ANIM18FROMK0K5D0K3MPPCMPK200D0M40CMPK300D0M45CMPK502D0M50CMPK325D0M53CMPK475D0M56CMPK555D0M59ZCPK604K610D0M62ZCPK675K678D0M66CMPK658D0M80CMPK497D1M100ZCPK658K674D1M106ZCPK715K720D1M110ZCPK670K688D1M115CMPK30D2M150CMPK300D2M153CMPK30D2M156CMPK300D2M159LDM8002ZRSTS20S40RSTM6SETS0STLS0LDX001MPSANIM205SETS20MPPZRSTY000Y013RSTC0RSTC2RSTC3RSTC1RSTC2STLS20LDM8013OUTC110K1000LDM45ORM46ANDM200ORM40ANIY003ANIM47ANIM205OUTY004LDM202ANDX001ANIM205SETS21LDM205ORIX001OUTS0STLS21OUTT1K600OUTT11K18000LDM8013OUTC111K1000LDT11ANDM53OUTS40LDIT1ANIM205OUTY000SETY006LDM50ORM51ANDM200ORM53ANIY003ANIM52ANIM205OUTY004LDM106ORM107LDM54ORM55ANBANIY004ANIM108ANIM205ANIM200OUTY003LDM101ORM102RSTY006LDM8013OUTC101K1000LDM51ORM52ANDT1ANIM205ANIY006SETS22LDM205OUTS0STLS22SETY002SETY012OUTT2K1800LDIT2OUTY001OUTY007LDM111ORM110ANIM200ORM106ANIY004ANIM112ANIM205OUTY003LDM8013OUTC112K1000LDM102ORM101ORM201OUTM201OUTT16K30MPSANDT16RSTY006MPPANIY006ANDT16ANIM205AND