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1、毕业设计（论文）报告纸共 75 页 第 1 页 装 订 线 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书课题名称课题名称 生生产过产过程控制系程控制系统设计统设计（ （PLC 控制）控制）学院学院(部部) 电电子与控制工程学院子与控制工程学院 专专 业业 电电气工程及其自气工程及其自动动化化 班班 级级 28040501 学生姓名学生姓名 周良军周良军 学学 号号 2804050124 月月 日至日至 月月 日共日共 周周指导教师指导教师(签字签字) 教学院长教学院长(签字签字) 年年 月月 日日毕业设计（论文）报告纸共 75 页 第 2 页 装 订 线 毕业设计任务书毕业设计任务书一、一、设
2、计内容（论文阐述的问题）设计内容（论文阐述的问题）本设计的背景是利用造纸工业产生的废液生产颗粒状复合肥料,要求为该生产过程设计相应的控制系统。造纸企业污染排放是我国水污染的一个主要原因。将造纸厂的废水直接排放会导致生态环 境严重恶化，而废水污染治理不仅技术复杂，而且投资很大，因此造纸废液治理成为企业和社 会日益关注的问题。另一方面，造纸黑液也含有大量的可利用成分，其中含氮、钾（硫酸钾） 、磷、硅及有机物 等因此。可以将造纸厂排出的黑液浓缩后，与有机质预配料混合,再通过喷雾干燥成复合肥，达 到治理造纸黑液的目的。 利用造纸工业产生的废液生产颗粒状复合肥的简化工艺过程如图所示。由图可见，经浓缩 后
3、的造纸黑液经泵 P1 送入 1#储料罐，有机配料浓液经泵 P2 送入 2#储料罐中。经泵 P3、P4 将 两种液体输入反应器 3#罐中，先加热到一定温度，然后进行搅拌。搅拌一段时间后由 P5 送入 4#原料罐中，再由高压泵 P5 打入压力式干燥器中进行干燥处理，产品由干燥器下部收集。对上述过程控制要求如下：一、用 PLC 实现逻辑控制：(1)按下总启动按钮,P1、P2 启动运行，将浓缩造纸黑液和配料浓液分别打入 1#、2#罐；（2）1#、2#罐控制： 1#、2#罐液位达到上限时 P1、P2，P3、P4 ；1#、2#罐液位达到上限时 P3、P4，P1、P2。（3）3#罐控制3#罐液位达到上限时：
4、1） P3、P4；2） 电加热器，加热到 40OC 时，电加热器，搅拌电机；3） 搅拌时间到 2min 时搅拌电机，P5。3#罐液位达到下限时，P5。（4）4#原料罐控制：毕业设计（论文）报告纸共 75 页 第 3 页 装 订 线 P54#罐液位达到上限时送风机电磁阀 VP6P54#罐液位达到下限时 P6电磁阀 V送风机二、过程参数检测：1、 反应器温度；2、干燥器温度；3、蒸气加热器出口温度；4、高压泵 P6 出口压力5、14#罐液位指示三、用自动化仪表实现干燥器内温度控制控制：1、 控制方案设计（控制量、干扰量等）2、 调节器选择（型号、控制规律、正/反作用等）3、 调节阀（作用形式、流量
5、特性等）4、 工程设计（仪表接线图等）四、设计原始资料（实验、研究方案）四、设计原始资料（实验、研究方案）1、 1#、2#罐尺寸 H(mm)：30005000；反应器尺寸 H(mm)：200030004#罐尺寸 H(mm)：500080002、高压泵压力(Mpa)：263、干燥器进风温度(C)：300-3504、反应器电加热功率(KW)：305、P1P4 功率（KW）：5.5；P5 功率（KW）：7.5；P6 功率（KW）：12； 6、送风机功率（KW）：7.5三、设计完成后提交的文件和图表（论文完成后提交的文件）三、设计完成后提交的文件和图表（论文完成后提交的文件）1. 计算说明书部分：计算
6、说明书部分：（1） 设计背景及工艺过程描述（2） FX2N系列 PLC 的主要特点（3） 过程控制系统的工程设计方法（4） PLC 控制系统构成（5） 干燥器温度控制方案的确定毕业设计（论文）报告纸共 75 页 第 4 页 装 订 线 （6） 过程检测控制仪表及主要控制电器选择（7） PLC 逻辑控制程序的设计及分析说明（8） 元件名称及符号一览表（9） 设计总结2、图纸部分：、图纸部分：1、控制工艺流程图2、主电路原理图3、PLC 接线原理图4、过程控制方框图5、控制柜元件布置图6、仪表接线图注：以上图纸任选一张手工绘制。注：以上图纸任选一张手工绘制。四、毕业设计（论文）进程安排四、毕业设计
7、（论文）进程安排序号序号 设计（论文）各阶段名称设计（论文）各阶段名称 日期（教学周）日期（教学周） 1 1 收集资料，学习相关知识 2 2 过程控制系统设计 3 3 PLC 控制系统逻辑控制系统设计 4 4 PLC 控制程序的设计 5 5 工程图纸绘制、审定 6 6 设计完善，答辩准备 五、主要参考资料五、主要参考资料毕业设计（论文）报告纸共 75 页 第 5 页 装 订 线 长安大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称生产过程控制系统设计（PLC 控制）课题来源自选项目课题类型工程设计指导教师王俭老师学生姓名周良军学 号2804050124专 业电气工程及其自动化一、课题意义：一、课题意义：
8、 可编程控制器（PLC）产生于上世纪六十年代，作为一种新兴的工业控制设备，它集合了计算机技术和自动化技术。其灵活可靠、功能强大、使用方便的优点，使得可编程控制器在控制系统中的应用越来越广泛。随着科技的飞速发展，现在的可编程控制器已经拥有了很多的功能，可以用于逻辑控制、模拟控制、设备控制、自动化生产控制等。还可以与其他的计算机等设备组成集散控制系统。可编程控制器之所以能得到飞速发展，是因为它和传统的电器控制相比有很多优点，它继承了传统控制方式的控制效果和功能，它还有传统控制方式无法实现的功能。具体的说，相对于传统的控制方式，它有以下优点：1.控制方法，传统控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器
9、机械触点的串联或并联等组合进行控制逻辑，其明显的缺点是线多且复杂、体积大、功耗大。系统一旦架构完毕，将无法进行实时的系统改进和升级。可编程控制器因为采用了计算机技术，其逻辑是以方程式的方式存在存储器里，因此，在结构上体积小、接线少、功耗小。触点结构也可以灵活的扩展。2.控制速度，传统控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。而 PLC 通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快， 程序指令执行时间在微秒级，且不会出现触点抖动问题。3.控制精度，传统控制电路由于机械接触问题，无法达到可编程控制器精度高。4.可靠性，传统的控制系统用机械触点接触，其存在机械磨损
10、、电弧烧伤等，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性较差。而 PLC 大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其寿命长、可靠性高，PLC 还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。正因为上述优点，可编程控制系统在工业控制中的普遍应用是势在必行。对于造纸废液处理系统，使用可编程控制系统进行控制，也能极大的提高生产效率和节约成本。毕业设计（论文）报告纸共 75 页 第 6 页 装 订 线 二、课题的目前发展状况二、课题的目前发展状况 随着技术的发展和市场需求的增加，PLC 的结构和功能正在不断的改进，各个厂家也在不断
11、推出自己的新产品，产品的更新换代速度很快。在造纸废液处理这个领域，传统的技术大多使用的传统的控制方式继电器式。但是很多大型现代化的污水处理企业已经开始使用 PLC 控制系统。相比之下，PLC 控制系统在控制性能和了或新性上都超过传统控制方式，在行业内也得到了广泛的认可。逐步在新一轮的技术改造中占据优势。PLC 正朝着两个方向发展，一是微小型，具有体积更小、速度更快、功能 更强、多功能、兼容性更好等特点，为小型化、低成本的控制要求服务；二是 大型，在具有以上特点的同时，还具有网络化、通信等特点，以满足组网功能， 组建整个工厂的自动化控制系统。在造纸行业的应用，也会是朝着这个方向发 展。三、三、设
12、计方案的初步考虑设计方案的初步考虑(或或“主要技术路线主要技术路线”) 造纸废液生产颗粒状复合肥料（plc）控制系统主要分两大（系统）部分组成，一是配料反应系统，二是干燥处理系统。配料反应系统：要实现配料，其方法大致有：1、通过调节泵 P3、P4 的流量来实现对原料成比例注入反应罐的控制。2、通过调节 1#、2#罐的液位上下限来实现对原料成比例注入反应罐的控制。3、在反应罐中设置上中下三个液位限，按先后顺序注两种原料，以此来实现对原料成比例注入反应罐的控制。本反应罐需要一定的时间进行加热和搅拌，所以无需连续注入原料，因此，选择第三种方式实现。反应罐中恒温搅拌阶段温度波动小于1，其控制过程示意图如图所示：调节器温度检测反应罐毕业设计（论文）报告纸共 75 页 第 7 页 装 订 线 干燥处理系统：干燥处理系统： 原材料经过反应、加热、搅拌等工序以后，形成了高浓度的糊状物质，储存在 4#原料罐中，经过高压泵 P6 打入到干燥器中，干燥后最终得到我们的产品。要实现该干燥过程的自动控制，首先要选择出合适的被控参数，要检测产品是否干燥合格，最直接的方法就是检测产品中的水分，但是由于技术等原因，测量水分十分困难，所以，我们选择干燥器温度作为被控参数。温度波动小于2. 在干燥过程中分别有原料流量、空气量、蒸汽量影响干燥器温度，分别会形成不同的控制方式，具体的控制示意图分别如下：图
