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1、安徽建筑工业学院 毕业(设计)论文江苏科技大学毕业论文（设计）学 院：电子信息学院 专 业：电气工程及其自动化课 题： 基于PLC烘丝机控制系统的设计 学 号： 姓 名： 江 华 指导教师 ： 许运飞 职 称： 年 月 日江苏科技大学电子信息学院 毕业论文（设计） 基于PLC烘丝机控制系统的设计摘要烘丝机是卷烟厂制丝车间生产线中的重要设备,其主要功能是确保烘丝机出口烟丝达到符合卷烟工艺要求的含水率,提高烟丝的成丝率和填充值,改变烟丝的物理性能,使烟香味变得醇和。为了保证烟丝出口水分达到设定值的允差波动范围内,运用了计算机技术,采用新型高性能的西门子S7-200系列PLC自动化控制系统,使烘丝机
2、的各项性能指标达到工艺要求。关键词：烘丝机；自动化控制系统；西门子PLCBased on PLC drying machine control system designAbstractDrying machine is a cigarette factory production line silk shop in the important equipment, its main function is to ensure that the export of tobacco drying silk machine to meet our technical requirements of
3、 the moisture content of cigarettes to enhance the rate of tobacco-forming wire and fill values, to change the physical properties of tobacco, to become alcohol and tobacco flavor. In order to ensure water reaches the set value of tobacco exports within the fluctuation range of the tolerance, these
4、of computer technology, using new high-performance Siemens S7-200 series PLC automatic control system, so that the drying wire machine performance to process requirements.Key words: Tobacco Machine; Automation Control System; Siemens PLC目录I引言1II 绪论22.1论文研究的目的与意义22.2系统设计功能2III 系统分析4IV 系统的硬件设计与实现54.1
5、烘丝机的简单工作过程54.2 烘丝机控制系统硬件设计64.3 PLC主机的选用及概述84.4 模拟量输入/输出扩展模块的选用及概述94.5 模拟量D/A扩展模块的选用及概述94.6其他各部分功能概述10V 系统的软件设计与实现145.1烘丝机控制系统软件设计145.2主程序流程图155.3程序设计19VI 结论26参考文献27致谢28I引言PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由最初的一位机发展到8位机。随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用，形成了现代意义上的PLC。进入20世纪80年代以来，随着大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器构成的微机
6、化PLC得到了惊人的发展，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗、体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且远程I/O和通信网络、数据处理以及人机界面也有了长足的发展。现在PLC不仅能得心应手地应用于制造业自动化，而且还可以应用于连续生产的过程控制系统，和中小型单机电气控制系统，在运动控制中也有运用。所有这些已经使之成为自动化控制系统中不可缺少的控制器。本文主要从硬件和软件两个方面介绍以S7_200PLC CPU226为核心的烘丝机系统的组成和设计思路，本设计就以卷烟厂的烘丝机为例。在这个烘丝机系统里，用的是S7_CPU226
7、主机、模拟量输入/输出扩展模块、模拟量D/A扩展模块、传送带烟丝输入/输出、启动按钮、速度传感器、铂电阻、蒸汽压力、筛网吹风电磁阀、汽箱除尘电机、热风风机执行电机、变频器、烘筒执行电机、电动角执行器、电动调节阀，以此来完成烘丝机自动控制功能。文中将分别给出硬件接线图和给出主程序和流程框图。II 绪论在卷烟生产中，烟草占了很重要的地位，烟草的质量直接关系到烟的质量。而在对烟草的处理过程中，有一道非常重要的工序就是对烟丝的烘干。烘丝的质量不仅仅关系到烟丝填充率的高低，还直接影响到卷烟的吸味及生产效益。在以前的烘丝机电控系统中，采用的是传统的继电器加上一些分立的电气元件，其结构复杂，维护困难，设备运
8、行不稳定，人机交互界面差。经这样烘丝机加工出来的烟丝含水率波动性大，极易造成烟丝松散或霉变。为此，本设计采用西门子的S7-200系列PLC对烘丝机电控系统进行改造，使之成为一种自动控制系统，提高生产效率。2.1论文研究的目的与意义目的：对基于PLC烘丝机控制系统进行研究和设计，可消除传统烘丝机系统加工出来的烟丝含水率波动性大，造成的烟丝松散或霉变，确保烘丝机出口烟丝达到符合卷烟工艺要求的含水率,提高烟丝的成丝率和填充值,改变烟丝的物理性能,使烟香味变得醇和，提高生产效率；实现基于PLC烘丝机控制系统的软、硬设计。意义：一方面，通过对烘丝机控制系统的设计来学习并掌握有关PLC的知识和速度传感器、
9、铂电阻、蒸汽压力、筛网吹风电磁阀、汽箱除尘电机、热风风机执行电机、变频器、烘筒执行电机、电动角执行器、电动调节阀的原理，达到进一步巩固平时所学的专业知识。另一方面，将所学的理论知识和实践相结合，为以后在此基础上结合相关领域设计产品和改进产品性能具有很好的实践意义。 2.2系统设计功能 （1）检测功能 检测送入烘丝机的烟丝。 检测蒸汽的压力。 检测热风的温度。 （2）控制功能 控制汽箱除尘的执行电机。 控制烘筒的转速。 控制电动角执行器，进行热风温度的控制与调节。 控制电动调节阀，进行蒸汽压力的控制与调节。 控制热风风机的执行电机。 控制筛网吹风电磁阀。III 系统分析系统分析包括需求分析以及可
10、行性分析。首先，对系统做需求分析。在烘丝机系统中，用来烘干烟丝的热能主要来自两个方面：一方面是由电动调节阀控制的进入烘筒内异型薄板热交换器的高温蒸汽，通常是通过改变调节阀门的开度来控制热交换的蒸汽压力，而在传统的继电器控制系统中，这部分是由继电器控制的，控制效率与控制准确度都不高。另一方面是由电动角执行器控制的热空气，此热空气在电动角执行器的控制下，沿烟丝流动的方向或者逆烟丝流动的方向吹入烘筒，使得烟丝悬浮翻滚受热均匀后带走水蒸气。同样地，在传统的继电器控制系统中，电动角执行器是由继电器控制的，其效率比较低。基于PLC烘丝机控制系统，控制电磁阀开度的依据是入口烟丝的流量、入口烟丝的水分、出口烟
11、丝的水分及烘丝机的工作状态。同时电动角执行器也是由PLC控制的。这样使得烘丝机效率高、可靠性高、灵敏度高、使用寿命长、通用性强等优点。基于上述对系统的需求分析，展开对系统的可行性分析。随着PLC技术和计算机软件技术的发展，基于PLC的计算机仿真技术也得到发展。本设计主要用S7_200 226PLC控制系统。这个器件在PLC仿真软件里是有的，虽然目前S7_200的仿真软件不能运行一些特殊的运行指令，但本设计仍然满足可行。最后，考虑系统的经济可行性。由于在本次设计中采用226PLC以及若干器件。通过市场调查，随着大规模集成电路的普及，元件的价格也大幅度下降，从经济方面考虑，整个系统的造价相对来说较
12、低，能够满足企业批量生产，可以向市场推广。IV 系统的硬件设计与实现4.1 烘丝机的简单工作过程（1）开始。是指烘丝机系统上电开始工作。（2）预热状态。是指在烘丝机系统上电后，紧接着系统自动进入2030min的预热状态。（3) 入口有烟丝送入。是指在烘丝机的入口上系统通过自动检测到有需要烘干的烟丝送入烘丝机，需要对其进行烘干。（4) 正常启动。是指一旦有烟丝送入，系统将正常启动烘筒以及相关的热能输送设备开始工作。（5） 出口有烟丝送出。是指在烘丝机的出口上有已经被烘干合格的烟丝送出。（6） 系统正常工作。是指在完成了一个烘干过程后，并且保证烟丝送入口的持续送入烟丝的情况下，烘丝机系统将自动进入
13、持续的正常工作状态，直到生产结束。（7） 入口无烟丝输入。是指在烟丝入口处没有需要烘干的烟丝送入。（8） 异常处理。是指在系统检测大入口处没有烟丝进入时，系统将自动进入短期中断状态，一旦检测到入口处无烟丝进入时间超过一定的限度，系统将快速将烘筒内的烘干了的烟丝倒出，最后停在系统工作。图1 烘丝机本体及其关联设备组成图图中：YT8P:控制型电子皮带秤，提供烟丝流量和最小称重信号；SFY:红外水分仪，检测烘丝机入（出）口烟丝水分；M1、M2、M3:分别为烘丝机本体中滚筒、热风风机、汽箱除尘电机；YV1:筛网吹风电磁阀；RT1:铂电阻，检测热风温度；YM1:电动角执行器，调节热风温度；YM2:电动调节阀，调节蒸汽压力；BP1:压力变送器，检测蒸汽压力。图2 烘丝机简单工作过程4.2 烘丝机控制系统硬件设计烘丝机本体部分主要涉及烘丝机本身的一些机械结构方面的设计问题，并不涉及
