s7300plc的烟草加料控制系统设计【字数：11779】
烟草加料是卷烟生产中的一道重要工序，传统手工加料由于人为因素限制常常无法达到工艺要求，甚至可能出现错误，这不但造成人力资源浪费，还可能造成无法磨灭的损失。为了提高烟草品质、降低操作人员的劳动强度，提高生产效率，烟叶加料控制系统的研究早已是烟草行业中关注的问题。本文设计了基于西门子S7-300 PLC的烟草加料控制系统，对整个系统进行控制，可以对加料系统储存罐中料液的温度、流量、压力等参数的采集、存储，以及对储存罐进行保温、对烟叶进行均匀施加料液的自动控制、余料回收、管路清洗与排污等控制。具有自动化的一系列相关操作，既方便了人力也提升了质量，对生产起到了革命性的促进作用。文章简要阐述了烟草加料的发展前景以及背景,详细地辨析其系统的主要的功能及特点,并在此基础上提出了总体设计方案。此次的设计是基于SIEMENS S7-300PLC和Wincc flexible,主要是对烟草加料控制系统的硬件规划部分和软件设计部分进行了仿真设计。为了达到对温度控制以及料液添加的精确，程序主要采用PID闭环回路的控制。
目 录
1. 绪论 1
1.1 烟草加料系统发展现状 1
1.2.主要研究内容 1
1.3本论文的结构和内容 2
2.烟草加料控制系统的总体设计方案 3
2.1控制系统设计方案 3
2.2总体流程图 4
2.3控制系统的工作原理 4
2.4主要控制变量及控制方案 5
2.4.1烟草加入量，料液应添加量 5
2.4.2料液添加瞬时值，料液添加累积值，电磁调节阀开度 5
2.4.3罐内温度，蒸汽薄膜阀 5
3. 烟丝加料控制系统的硬件设计 6
3.1S7300系列各模块的使用 6
3.1.1 PLC模块选用介绍 6
3.1.2PLC 模块安装 6
3.2PLC的硬件接线图 7
3.3硬件的选型 8
3.3.1电动机的选型 8
3.3.2蒸汽薄膜阀选型 8
3.3.3电磁阀选型 9
3.3.4温度传感器选型 9
3.3.5称重压力传感器选型 9
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> 3.3.6位置传感器 9
3.3.7质量流量计 9
4. 烟草加料控制系统的编程软件设计 10
4.1 编程软件简介 10
4.2项目的编写 10
4.3I/O资源的分配和定义 12
4.4各阶段流程图及主要程序的开发 13
4.4.1称重阶段主要程序 13
4.4.2预填充阶段主要程序 14
4.4.3保温阶段主要程序 14
4.4.4加料阶段主要程序 16
4.4.5加料管清理阶段 17
4.4.6储存罐清理阶段 18
4.4.7报警阶段 18
4.5 本设计PID控制算法简介 19
5. 上位机画面的设计 20
5.1 Wincc flexible软件的概述 20
5.2 Wincc flexible画面的设计与制作 20
5.2.1 新建项目 20
5.2.2烟草加料系统界面设计 21
5.3建立与PLC通讯、创建数据词典 23
5.4 动画连接 24
5.4.1开关量的连接 24
5.4.2趋势曲线的监测 25
5.4.3 I/0域的使用 25
6. 系统的运行与调试 27
6.1程序调试 27
6.2系统的总体运行与组态监控 28
6.2.1.称重阶段 28
6.2.2预填充及加料阶段 28
6.2.3加料管清理阶段 30
6.2.4储存罐清理 30
6.2.5液位控制 31
6.2.6报警阶段 32
7.总结 34
参考文献 35
致谢 36
附录 37
1. 绪论
1.1 烟草加料系统发展现状
90年代初期，出现了手动控制的烟草加香加料。它是在生产过程中，依靠人工手动调节开关、阀门开度，控制相关工作。虽然简单，但是这种控制方式，受人为因素影响，生产误差大，质量低。
90年代中期，开环控制方式的出现使控制系统的检测元件、控制元件、执行机构具备了识别和判断的能力。系统能够提前设置控制参数，系统按固有参数加工，但是，若产品质量的终端参数发生变化，加工过程不会自动纠正，仍然需要人工监测参数并及时修正。若人工监测不到位，纠正不及时，产品质量会受到严重影响。
90年代后期，自动控制理论开始快速发展，闭环控制理论的出现使得控制元件制造技术有了巨大发展，特别是出现了可编程式逻辑控制器，使自动化发展更迅猛。PLC因其具有体积小，抗震强，运算快，智能化高，故障少等特点，很快就替代了继电逻辑控制，相应的PID调节器的控制功能模块也植入了PLC程序中，系统具备了自动识别、自动纠正产品的过程参数与终端参数的能力，并且比以往的控制系统更强、更快、更精确，提高了全世界工业制造水平。
烟草加料是烟丝制造过程中关键环节之一,加料的精度和保温的温度稳定性直接影响产品品质。达不到要求,会造成烟叶料液偏差大,导致烟叶在经过储存互相渗透后无法实现糖料的均匀吸收,造成制成的烟支在吸食时同一品牌香气不均匀、口味不同、消费者对品牌的认知度降低,甚至严重的，可能会造成烟支外表产生黄斑、异状,直接影响卷烟的外观和口味。
1.2.主要研究内容
本课题是基于西门子S7300平台，主要是依靠CPU315F2处理器和使用西门子触摸屏设计了一个可以进行人机交互的烟草加料电气控制系统。由于设备资源的缺陷，本设计主要先是对烟草加料电气控制系统的硬件电路和软件编程进行设计，然后通过Wincc flexible的仿真运行进行在线调试，可以实现人机交互界面的实现。
为了同时满足两种控制精度的要求，本设计分别使用了单回路闭环 PID 调节，料液添加阶段把加料料液经过质量流量计的瞬时流量和累积量引入计算控制，温度保温阶段把温度传感器的实时温度引入计算控制。
目 录
1. 绪论 1
1.1 烟草加料系统发展现状 1
1.2.主要研究内容 1
1.3本论文的结构和内容 2
2.烟草加料控制系统的总体设计方案 3
2.1控制系统设计方案 3
2.2总体流程图 4
2.3控制系统的工作原理 4
2.4主要控制变量及控制方案 5
2.4.1烟草加入量，料液应添加量 5
2.4.2料液添加瞬时值，料液添加累积值，电磁调节阀开度 5
2.4.3罐内温度，蒸汽薄膜阀 5
3. 烟丝加料控制系统的硬件设计 6
3.1S7300系列各模块的使用 6
3.1.1 PLC模块选用介绍 6
3.1.2PLC 模块安装 6
3.2PLC的硬件接线图 7
3.3硬件的选型 8
3.3.1电动机的选型 8
3.3.2蒸汽薄膜阀选型 8
3.3.3电磁阀选型 9
3.3.4温度传感器选型 9
3.3.5称重压力传感器选型 9
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/> 3.3.6位置传感器 9
3.3.7质量流量计 9
4. 烟草加料控制系统的编程软件设计 10
4.1 编程软件简介 10
4.2项目的编写 10
4.3I/O资源的分配和定义 12
4.4各阶段流程图及主要程序的开发 13
4.4.1称重阶段主要程序 13
4.4.2预填充阶段主要程序 14
4.4.3保温阶段主要程序 14
4.4.4加料阶段主要程序 16
4.4.5加料管清理阶段 17
4.4.6储存罐清理阶段 18
4.4.7报警阶段 18
4.5 本设计PID控制算法简介 19
5. 上位机画面的设计 20
5.1 Wincc flexible软件的概述 20
5.2 Wincc flexible画面的设计与制作 20
5.2.1 新建项目 20
5.2.2烟草加料系统界面设计 21
5.3建立与PLC通讯、创建数据词典 23
5.4 动画连接 24
5.4.1开关量的连接 24
5.4.2趋势曲线的监测 25
5.4.3 I/0域的使用 25
6. 系统的运行与调试 27
6.1程序调试 27
6.2系统的总体运行与组态监控 28
6.2.1.称重阶段 28
6.2.2预填充及加料阶段 28
6.2.3加料管清理阶段 30
6.2.4储存罐清理 30
6.2.5液位控制 31
6.2.6报警阶段 32
7.总结 34
参考文献 35
致谢 36
附录 37
1. 绪论
1.1 烟草加料系统发展现状
90年代初期，出现了手动控制的烟草加香加料。它是在生产过程中，依靠人工手动调节开关、阀门开度，控制相关工作。虽然简单，但是这种控制方式，受人为因素影响，生产误差大，质量低。
90年代中期，开环控制方式的出现使控制系统的检测元件、控制元件、执行机构具备了识别和判断的能力。系统能够提前设置控制参数，系统按固有参数加工，但是，若产品质量的终端参数发生变化，加工过程不会自动纠正，仍然需要人工监测参数并及时修正。若人工监测不到位，纠正不及时，产品质量会受到严重影响。
90年代后期，自动控制理论开始快速发展，闭环控制理论的出现使得控制元件制造技术有了巨大发展，特别是出现了可编程式逻辑控制器，使自动化发展更迅猛。PLC因其具有体积小，抗震强，运算快，智能化高，故障少等特点，很快就替代了继电逻辑控制，相应的PID调节器的控制功能模块也植入了PLC程序中，系统具备了自动识别、自动纠正产品的过程参数与终端参数的能力，并且比以往的控制系统更强、更快、更精确，提高了全世界工业制造水平。
烟草加料是烟丝制造过程中关键环节之一,加料的精度和保温的温度稳定性直接影响产品品质。达不到要求,会造成烟叶料液偏差大,导致烟叶在经过储存互相渗透后无法实现糖料的均匀吸收,造成制成的烟支在吸食时同一品牌香气不均匀、口味不同、消费者对品牌的认知度降低,甚至严重的，可能会造成烟支外表产生黄斑、异状,直接影响卷烟的外观和口味。
1.2.主要研究内容
本课题是基于西门子S7300平台，主要是依靠CPU315F2处理器和使用西门子触摸屏设计了一个可以进行人机交互的烟草加料电气控制系统。由于设备资源的缺陷，本设计主要先是对烟草加料电气控制系统的硬件电路和软件编程进行设计，然后通过Wincc flexible的仿真运行进行在线调试，可以实现人机交互界面的实现。
为了同时满足两种控制精度的要求，本设计分别使用了单回路闭环 PID 调节，料液添加阶段把加料料液经过质量流量计的瞬时流量和累积量引入计算控制，温度保温阶段把温度传感器的实时温度引入计算控制。
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