组态养护窑温度控制系统设计【字数：12643】
目前我国正在大力发展推进建筑工业化, 开发新的养护设备是促进建筑工业化快速发展的主要途径。养护是混凝土砌块生产过程中做关键的环节，本文对传统的养护工艺自动化程度低，温度分布不均匀等问题，进行了解决。采用工业PLC自动化技术和人机界面技术，设计了一套养护窑控制系统，通过人机界面对控制参数进行设定，结合对窑内温度、压力参数监控，实现了养护窑的自动控制。根据混凝土的养护工艺对养护窑的自动控制系统进行优化设计，硬件方面对用到的温度和压力传感器、中间继电器、电机等元件合理选型，软件方面结合STEP7-MicroWin编程软件对养护窑控制系统进行设计。用组态王对人机界面进行设计，实现用户通过人机界面能够对养护窑内的温度和压力进行实时监控。
目 录
1.前言 1
1.1项目研究的意义 1
1.2国内外养护技术研究现状 1
1.3本设计主要研究内容 3
2.系统总体方案设计 4
2.1养护窑系统布局设计 4
2.2养护窑的工艺流程 4
2.3系统控制方案的确定 5
2.4本章小结 5
3.控制系统的硬件设计 6
3.1 PLC的选型 6
3.1.1 PLC选型 6
3.1.2 PLC通讯设计 7
3.1.3 PLC的接线设计 8
3.2传感器选型 9
3.2.1温度传感器选型 9
3.2.2压力传感器选型 10
3.3电机选型 11
3.3.1 循环风机选型 11
3.3.2 拖动电机选型 11
3.3.3电机接线设计 11
3.4其他元器件选型 12
3.5本章小结 13
4.控制系统的软件设计 14
4.1系统软件设计的总体框架 14
4.2模拟量转换程序设计 15
4.3运料程序设计 16
4.4温度控制程序设计 16
4.4.1 PID算法 16
4.4.2 PID温控程序 18
4.4.3降温程序 20
4.5压力程序 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
设计 21
4.6报警程序设计 22
4.7本章小结 22
5.人机界面的设计 23
5.1 组态王概述 23
5.2各界面的设计 23
5.2.1 用户登录界面的设计 23
5.2.2主界面的设计 24
5.2.3实时曲线和历史曲线的设计 24
5.2.4状态监控界面的设计 25
5.2.5控制界面的设计 26
5.2.6报警界面的设计 26
5.3数据词典的建立 27
5.4本章小结 28
6.仿真与调试 29
6.1用户登录功能测试 29
6.2养护窑动作测试 30
6.3温度和压力控制测试 31
6.4报警测试 32
6.5本章小结 32
7.总结与展望 33
7.1总结 33
7.2展望 33
参考文献 34
附录 35
附录一 PLC接线图 35
附录二 电机接线图 36
附录三 温度控制程序 36
致谢 45
1.前言
1.1项目研究的意义
随着我国基础建设的发展，建筑材料的需求越来越大，同时对材料的质量也有了更高的要求。我国传统的建材制造工艺越来越满足不了市场的需求。混凝土砌块养护是砌块生产过程中最重要了的一环，它决定着最终成品的质量。传统的养护方式有两种：自然养护和人工养护。自然养护就是把成型的胡凝土砌块放在自然环境下，任其自行发生水化作用，提高强度。这种养护方式需受气候因素影响很大，而且养护时间很长，人工的消耗巨大。唯一的优点是资金投入低。人工养护目前基本采用室内养护窑这种方式，通过管道向密闭的窑内供热来加速混凝土水化、硬化的速度，同时能够达到理想的硬度。这种养护比自然养护生产效率高，人工成本低，产品质量可靠，唯一不足是前期投入大。而现在随着工业自动化的推进，设计高性能的自动化养护窑系统能够提高生产效率和产品质量，对推动国民生产和社会进步有着巨大的意义。
1.2国内外养护技术研究现状
目前，国内外常见的养护技术有自然养护、湿热养护、热水养护、干热养护、太阳能养护等养护方法。
1.自然养护
自然养护分为洒水养护和塑料薄膜养护。洒水养护是用草帘覆盖混凝土，并洒水保持湿润。根据混凝土品种确定养护时间，例如，普通硅酸盐水泥混凝土不少于7昼夜。喷涂塑料薄膜养护适用于不易喷水养护的高层结构和大面积混凝土结构。将聚氯乙烯树脂塑料溶液喷涂在混凝土表面，溶液挥发后在混凝土表面形成一层薄膜，将混凝土与空气隔离，防止混凝土中水分蒸发，保证水泥正常水化，固化后薄膜会自动老化脱落。
2.蒸汽养护
蒸汽养护是用相对湿度为90的蒸汽加热混凝土。在高湿度和温度条件下，混凝土可以快速水合和硬化，达到所需的强度。蒸汽养护在实际应用中有不可避免的问题。主要问题是，当建筑砌块进出固化窑时，湿热空气进入窑内，冷凝发生在生产车间的屋顶上。另一个问题与蒸汽有关。当温度达到44.5℃时，蒸汽将饱和并发生冷凝。固化窑内壁会产生小水滴，腐蚀固化窑内的金属装置。因此，控制蒸汽固化介质的相对湿度非常重要，但目前还不能很好地实现。
随着我国在基础设施建设领域的投资力度不断加大，蒸汽养护混凝土预制构件的需求也在不断增加。与标准养护混凝土相比，蒸汽养护混凝土在性能上还存在一定的差距，特别是其长期性能容易出现强度减小和耐久性下降等现象。但是可以通过对现有蒸汽养护制度的优化改进，并通过合理添加矿物材料，可以有效改善蒸汽养护混凝土的后期强度和耐久度，这对于混凝土砌块工业化大生产中充分发挥蒸汽养护的优势具有的重要意义。
3.干热养护
对应于湿热养护的另一种热养护是干热养护。在干热固化过程中，部件通过加热空气或低湿度介质直接加热。干热养护是通过加热燃烧室中的空气来进行的，同时燃烧管也被加热。这时，水通过雾化喷嘴喷射到燃烧管上，产生湿热空气。之后，鼓风机将低湿空气送入进气管，低湿空气进入养护窑。湿热空气在窑中对砌块进行加热，空气由排气阀回燃烧室并再次加热。控制系统通过温度传感器反馈的信号控制和调节燃烧器，以满足工艺的要求。
目 录
1.前言 1
1.1项目研究的意义 1
1.2国内外养护技术研究现状 1
1.3本设计主要研究内容 3
2.系统总体方案设计 4
2.1养护窑系统布局设计 4
2.2养护窑的工艺流程 4
2.3系统控制方案的确定 5
2.4本章小结 5
3.控制系统的硬件设计 6
3.1 PLC的选型 6
3.1.1 PLC选型 6
3.1.2 PLC通讯设计 7
3.1.3 PLC的接线设计 8
3.2传感器选型 9
3.2.1温度传感器选型 9
3.2.2压力传感器选型 10
3.3电机选型 11
3.3.1 循环风机选型 11
3.3.2 拖动电机选型 11
3.3.3电机接线设计 11
3.4其他元器件选型 12
3.5本章小结 13
4.控制系统的软件设计 14
4.1系统软件设计的总体框架 14
4.2模拟量转换程序设计 15
4.3运料程序设计 16
4.4温度控制程序设计 16
4.4.1 PID算法 16
4.4.2 PID温控程序 18
4.4.3降温程序 20
4.5压力程序 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
设计 21
4.6报警程序设计 22
4.7本章小结 22
5.人机界面的设计 23
5.1 组态王概述 23
5.2各界面的设计 23
5.2.1 用户登录界面的设计 23
5.2.2主界面的设计 24
5.2.3实时曲线和历史曲线的设计 24
5.2.4状态监控界面的设计 25
5.2.5控制界面的设计 26
5.2.6报警界面的设计 26
5.3数据词典的建立 27
5.4本章小结 28
6.仿真与调试 29
6.1用户登录功能测试 29
6.2养护窑动作测试 30
6.3温度和压力控制测试 31
6.4报警测试 32
6.5本章小结 32
7.总结与展望 33
7.1总结 33
7.2展望 33
参考文献 34
附录 35
附录一 PLC接线图 35
附录二 电机接线图 36
附录三 温度控制程序 36
致谢 45
1.前言
1.1项目研究的意义
随着我国基础建设的发展，建筑材料的需求越来越大，同时对材料的质量也有了更高的要求。我国传统的建材制造工艺越来越满足不了市场的需求。混凝土砌块养护是砌块生产过程中最重要了的一环，它决定着最终成品的质量。传统的养护方式有两种：自然养护和人工养护。自然养护就是把成型的胡凝土砌块放在自然环境下，任其自行发生水化作用，提高强度。这种养护方式需受气候因素影响很大，而且养护时间很长，人工的消耗巨大。唯一的优点是资金投入低。人工养护目前基本采用室内养护窑这种方式，通过管道向密闭的窑内供热来加速混凝土水化、硬化的速度，同时能够达到理想的硬度。这种养护比自然养护生产效率高，人工成本低，产品质量可靠，唯一不足是前期投入大。而现在随着工业自动化的推进，设计高性能的自动化养护窑系统能够提高生产效率和产品质量，对推动国民生产和社会进步有着巨大的意义。
1.2国内外养护技术研究现状
目前，国内外常见的养护技术有自然养护、湿热养护、热水养护、干热养护、太阳能养护等养护方法。
1.自然养护
自然养护分为洒水养护和塑料薄膜养护。洒水养护是用草帘覆盖混凝土，并洒水保持湿润。根据混凝土品种确定养护时间，例如，普通硅酸盐水泥混凝土不少于7昼夜。喷涂塑料薄膜养护适用于不易喷水养护的高层结构和大面积混凝土结构。将聚氯乙烯树脂塑料溶液喷涂在混凝土表面，溶液挥发后在混凝土表面形成一层薄膜，将混凝土与空气隔离，防止混凝土中水分蒸发，保证水泥正常水化，固化后薄膜会自动老化脱落。
2.蒸汽养护
蒸汽养护是用相对湿度为90的蒸汽加热混凝土。在高湿度和温度条件下，混凝土可以快速水合和硬化，达到所需的强度。蒸汽养护在实际应用中有不可避免的问题。主要问题是，当建筑砌块进出固化窑时，湿热空气进入窑内，冷凝发生在生产车间的屋顶上。另一个问题与蒸汽有关。当温度达到44.5℃时，蒸汽将饱和并发生冷凝。固化窑内壁会产生小水滴，腐蚀固化窑内的金属装置。因此，控制蒸汽固化介质的相对湿度非常重要，但目前还不能很好地实现。
随着我国在基础设施建设领域的投资力度不断加大，蒸汽养护混凝土预制构件的需求也在不断增加。与标准养护混凝土相比，蒸汽养护混凝土在性能上还存在一定的差距，特别是其长期性能容易出现强度减小和耐久性下降等现象。但是可以通过对现有蒸汽养护制度的优化改进，并通过合理添加矿物材料，可以有效改善蒸汽养护混凝土的后期强度和耐久度，这对于混凝土砌块工业化大生产中充分发挥蒸汽养护的优势具有的重要意义。
3.干热养护
对应于湿热养护的另一种热养护是干热养护。在干热固化过程中，部件通过加热空气或低湿度介质直接加热。干热养护是通过加热燃烧室中的空气来进行的，同时燃烧管也被加热。这时，水通过雾化喷嘴喷射到燃烧管上，产生湿热空气。之后，鼓风机将低湿空气送入进气管，低湿空气进入养护窑。湿热空气在窑中对砌块进行加热，空气由排气阀回燃烧室并再次加热。控制系统通过温度传感器反馈的信号控制和调节燃烧器，以满足工艺的要求。
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