大型高效蒸汽灭菌设备的整体建模与组态分析(附件)
摘 要摘 要众所周知，当今社会人们面临的很大问题是平时使用的物品的安全问题，说到底，主要是食品、药品安全问题，所以，对于企业来说，灭菌技术的好坏直接影响人们的健康。本论文中介绍的大型蒸汽灭菌技术属于现代企业的主流灭菌方法，有过程易控，操作方便，灭菌效果好，经济效益高等优点，所以，本课题研究的研究与人们的生活息息相关，具有重要的意义。本论文确立了一种基于连续式过热蒸汽干燥灭菌技术的工作方案，并根据其工作技术需求设计了基于“组态王”软件的控制系统。本文首先根据过热蒸汽干燥灭菌装置功能要求和运行原理进行了控制系统的总体分析设计，介绍了大型蒸汽灭菌系统的机械装置组成与工作流程示意图，进而确立了基于“组态王”的控制策略，并对装置的组成进行详细的分析，明确需要进行控制的环节，然后应用“组态王”软件对蒸汽灭菌系统的各个工作环节，进行组态模拟与调试运行；并给出了过热蒸汽干燥灭菌装置的动态仿真过程与监控数据显示。关键词：过热蒸汽；干燥灭菌；组态王；系统建模目 录
第一章 绪 论 1
1.1大型蒸汽灭菌装置的概况 1
1.1.1蒸汽干燥灭菌技术的发展 1
1.1.2过热蒸汽干燥灭菌的优点 1
1.2组态软件在我国的发展状况 2
1.3课题的研究目的和内容 2
1.3.1课题研究的目的与意义 2
1.3.2课题研究的主要内容 2
第二章 大型高效蒸汽灭菌设备的系统组成 4
2.1灭菌设备机械装置系统组成 4
2.1.1进料、下料装置 4
2.1.2过热蒸汽的发生装置 5
2.1.3滚筒装置 6
2.1.4物料冷却装置 6
2.1.5装置清洗环节 7
第三章 监控界面的软件开发介绍 8
3.1 组态软件简介 8
3.1.1 组态软件概述 8
3.1.2 国内外主要组态软件介绍 9
3.1.3 组态王简介 9
第四章 仿真与构建组态王监控界面 12
4.1灭菌系统界面的开发过程 12
4.1.1配置硬件系统 12
4.1.2 建立对应的设备变量 15
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发介绍 8
3.1 组态软件简介 8
3.1.1 组态软件概述 8
3.1.2 国内外主要组态软件介绍 9
3.1.3 组态王简介 9
第四章 仿真与构建组态王监控界面 12
4.1灭菌系统界面的开发过程 12
4.1.1配置硬件系统 12
4.1.2 建立对应的设备变量 15
4.2 大型蒸汽干燥灭菌设备系统的监控界面开发 17
4.2.1监控主界面的创建过程 18
4.2.2“蒸汽灭菌环节”画面的创建 23
4.2.3“清洗环节”画面的添加与模拟效果图 24
4.2.4“出料环节”的组态画面构建 24
4.2.5“物料干燥环节”的组态画面构建 25
4.2.6创建“报警窗口”组态画面 25
4.2.7创建“趋势曲线”组态画面 27
4.2.8创建“数据报表”组态画面 29
本章小结 31
总结与展望 32
致谢 33
参考文献. 34
绪 论
1.1大型蒸汽灭菌装置的概况
1.1.1蒸汽干燥灭菌技术的发展
本论文中介绍的蒸汽灭菌系统使用的蒸汽，不是液态水直接加热沸腾蒸发形成的蒸汽，因为此时的水蒸气中依然含有部分水分，所以温度还可以继续升高，直到形成过热蒸汽，所谓“过热蒸汽”，就是说，当蒸汽在饱和状态时，接着加热，温度继续升高所形成的蒸汽，叫做饱和蒸汽。过热蒸汽干燥灭菌技术即是利用过热蒸汽对物料进行灭菌，即把被灭菌物料置于130℃～160℃的过热蒸汽中，一定时间之后，就可完成对物料的灭菌工作。
过热蒸汽灭菌的出现，可以追溯到20世纪初，由德国的Hausbrand最早提出这一想法。1920 年，瑞典工程师Karren 曾经设计了一种以过热蒸汽为干燥介质的批式煤炭干燥机用来提高煤炭干燥的效率[2]。1950年以后，工业界意识到到过热蒸汽干燥所拥有的特点和优势。1978年，工业性质过热蒸汽干燥机开始第一次投入使用。20 世纪 80 年代以来，许多发到国家着重于开发这项新技术并推广到商业应用。国际干燥会议就曾讨论过把过热蒸汽干燥技术当做是一种在未来具有巨大潜力的、实用可行且有效的干燥技术[3]。
1.1.2过热蒸汽干燥灭菌的优点
因为利用过热蒸汽进行灭菌具有诸多好处，所以必将推动灭菌技术的飞速发展，并造福于人类世界，下面简述过热蒸汽灭菌技术的几项优点：
1）过热蒸汽利用率高，节能环保，可以增加企业的效益；
2）发生装置安全高效，易操作，且不会产生危险；
3）鉴于过热蒸汽的温度范围，此技术灭菌效率高，速度快，亦可加快被灭菌物料中水分的蒸发；
4）高温条件下，物料内部细菌的蛋白质变性致死，所以过热蒸汽的灭菌效果安全、高效。
1.2组态软件在我国的发展状况
二十世纪八十年代初，组态软件产品在世界上开始出现，并于八十年代末期进入我国市场。但直到九十年代中期前后，组态软件在我国的使用情况并不乐观。在很长一段时间里，国内用户的软件意识还不强，国内的信息技术应用和工业自动化的水平还不是很高，同时国内用户对组态软件还缺乏认识，在项目中基本没有组态软件的预算，所以不会采用组态软件。
随着工业控制系统在国内应用的深化，国内相关的技术人员逐渐意识到组态软件在信息采集、监控、处理等方面的优势，因此，1995年以后组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。
1.3课题的研究目的和内容
1.3.1课题研究的目的与意义
就目前来讲，高压蒸汽灭菌器是应用比较广泛且灭菌效果最好的干燥灭菌设备之一，其种类繁多，例如直立式、手提式、横卧式等。然而它们的灭菌原理和内部构造基本相同。蒸汽干燥灭菌方法的原理比较简单，利用水在正常大气压下，温度达到100℃左右即可沸腾产生水蒸气，随着设备中水蒸气压力的增加，沸腾时蒸汽的温度也将随之增大，此时在密闭的高压蒸汽干燥灭菌装置内，压力表所指示出的蒸汽压力增加到15磅(1.05kg/cm)时，其蒸汽温度则相应的增加到121.3℃左右，在这种温度下，细菌体内的蛋白质与繁殖体经过一定时间即可完全被高温杀死。
本文主要着重于大型高校蒸汽灭菌设备的整体建模，运用组态软件对灭菌系统进行组态分析，要求控制系统能够良好运行并很好的监控系统的实时状态，基于组态王的控制系统，采用组态王中的仿真PLC，更方便的进行控制、模拟与调试，实现对整个系统的控制显示与文件信息的分析与打印。
1.3.2课题研究的主要内容
1.搜集、学习与本论文相关内容有关的知识，掌握蒸汽干燥灭菌技术的相关知识；
2.掌握系统中各个重要指标的数据检测方法与策略，然后选择设计高效合理的管路，并熟悉其工作原理及如何使用相应的控制方法；
3.了解蒸汽灭菌干燥设备压力控制方面的相关知识，即给出待灭菌物料
第一章 绪 论 1
1.1大型蒸汽灭菌装置的概况 1
1.1.1蒸汽干燥灭菌技术的发展 1
1.1.2过热蒸汽干燥灭菌的优点 1
1.2组态软件在我国的发展状况 2
1.3课题的研究目的和内容 2
1.3.1课题研究的目的与意义 2
1.3.2课题研究的主要内容 2
第二章 大型高效蒸汽灭菌设备的系统组成 4
2.1灭菌设备机械装置系统组成 4
2.1.1进料、下料装置 4
2.1.2过热蒸汽的发生装置 5
2.1.3滚筒装置 6
2.1.4物料冷却装置 6
2.1.5装置清洗环节 7
第三章 监控界面的软件开发介绍 8
3.1 组态软件简介 8
3.1.1 组态软件概述 8
3.1.2 国内外主要组态软件介绍 9
3.1.3 组态王简介 9
第四章 仿真与构建组态王监控界面 12
4.1灭菌系统界面的开发过程 12
4.1.1配置硬件系统 12
4.1.2 建立对应的设备变量 15
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发介绍 8
3.1 组态软件简介 8
3.1.1 组态软件概述 8
3.1.2 国内外主要组态软件介绍 9
3.1.3 组态王简介 9
第四章 仿真与构建组态王监控界面 12
4.1灭菌系统界面的开发过程 12
4.1.1配置硬件系统 12
4.1.2 建立对应的设备变量 15
4.2 大型蒸汽干燥灭菌设备系统的监控界面开发 17
4.2.1监控主界面的创建过程 18
4.2.2“蒸汽灭菌环节”画面的创建 23
4.2.3“清洗环节”画面的添加与模拟效果图 24
4.2.4“出料环节”的组态画面构建 24
4.2.5“物料干燥环节”的组态画面构建 25
4.2.6创建“报警窗口”组态画面 25
4.2.7创建“趋势曲线”组态画面 27
4.2.8创建“数据报表”组态画面 29
本章小结 31
总结与展望 32
致谢 33
参考文献. 34
绪 论
1.1大型蒸汽灭菌装置的概况
1.1.1蒸汽干燥灭菌技术的发展
本论文中介绍的蒸汽灭菌系统使用的蒸汽，不是液态水直接加热沸腾蒸发形成的蒸汽，因为此时的水蒸气中依然含有部分水分，所以温度还可以继续升高，直到形成过热蒸汽，所谓“过热蒸汽”，就是说，当蒸汽在饱和状态时，接着加热，温度继续升高所形成的蒸汽，叫做饱和蒸汽。过热蒸汽干燥灭菌技术即是利用过热蒸汽对物料进行灭菌，即把被灭菌物料置于130℃～160℃的过热蒸汽中，一定时间之后，就可完成对物料的灭菌工作。
过热蒸汽灭菌的出现，可以追溯到20世纪初，由德国的Hausbrand最早提出这一想法。1920 年，瑞典工程师Karren 曾经设计了一种以过热蒸汽为干燥介质的批式煤炭干燥机用来提高煤炭干燥的效率[2]。1950年以后，工业界意识到到过热蒸汽干燥所拥有的特点和优势。1978年，工业性质过热蒸汽干燥机开始第一次投入使用。20 世纪 80 年代以来，许多发到国家着重于开发这项新技术并推广到商业应用。国际干燥会议就曾讨论过把过热蒸汽干燥技术当做是一种在未来具有巨大潜力的、实用可行且有效的干燥技术[3]。
1.1.2过热蒸汽干燥灭菌的优点
因为利用过热蒸汽进行灭菌具有诸多好处，所以必将推动灭菌技术的飞速发展，并造福于人类世界，下面简述过热蒸汽灭菌技术的几项优点：
1）过热蒸汽利用率高，节能环保，可以增加企业的效益；
2）发生装置安全高效，易操作，且不会产生危险；
3）鉴于过热蒸汽的温度范围，此技术灭菌效率高，速度快，亦可加快被灭菌物料中水分的蒸发；
4）高温条件下，物料内部细菌的蛋白质变性致死，所以过热蒸汽的灭菌效果安全、高效。
1.2组态软件在我国的发展状况
二十世纪八十年代初，组态软件产品在世界上开始出现，并于八十年代末期进入我国市场。但直到九十年代中期前后，组态软件在我国的使用情况并不乐观。在很长一段时间里，国内用户的软件意识还不强，国内的信息技术应用和工业自动化的水平还不是很高，同时国内用户对组态软件还缺乏认识，在项目中基本没有组态软件的预算，所以不会采用组态软件。
随着工业控制系统在国内应用的深化，国内相关的技术人员逐渐意识到组态软件在信息采集、监控、处理等方面的优势，因此，1995年以后组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。
1.3课题的研究目的和内容
1.3.1课题研究的目的与意义
就目前来讲，高压蒸汽灭菌器是应用比较广泛且灭菌效果最好的干燥灭菌设备之一，其种类繁多，例如直立式、手提式、横卧式等。然而它们的灭菌原理和内部构造基本相同。蒸汽干燥灭菌方法的原理比较简单，利用水在正常大气压下，温度达到100℃左右即可沸腾产生水蒸气，随着设备中水蒸气压力的增加，沸腾时蒸汽的温度也将随之增大，此时在密闭的高压蒸汽干燥灭菌装置内，压力表所指示出的蒸汽压力增加到15磅(1.05kg/cm)时，其蒸汽温度则相应的增加到121.3℃左右，在这种温度下，细菌体内的蛋白质与繁殖体经过一定时间即可完全被高温杀死。
本文主要着重于大型高校蒸汽灭菌设备的整体建模，运用组态软件对灭菌系统进行组态分析，要求控制系统能够良好运行并很好的监控系统的实时状态，基于组态王的控制系统，采用组态王中的仿真PLC，更方便的进行控制、模拟与调试，实现对整个系统的控制显示与文件信息的分析与打印。
1.3.2课题研究的主要内容
1.搜集、学习与本论文相关内容有关的知识，掌握蒸汽干燥灭菌技术的相关知识；
2.掌握系统中各个重要指标的数据检测方法与策略，然后选择设计高效合理的管路，并熟悉其工作原理及如何使用相应的控制方法；
3.了解蒸汽灭菌干燥设备压力控制方面的相关知识，即给出待灭菌物料
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