wincc的溶剂精馏监控系统设计plc控制(附件)
本课题是基于S7-300 PLC的溶剂精馏监控系统—PLC控制，该系统主要有以下功能氮气吹扫、丙酮连续精馏、乙醇间歇精馏和报警处理等。PLC系统设计完毕后能进行仿真，能够与WinCC实现通讯。PLC系统通过上位机传来的参数，在仿真时程序运行较为可靠，基本满足了控制要求。关键词 PLC，WinCC，溶剂精馏
目录
1 绪论 1
1.1 系统开发的背景与意义 1
1.2 系统研究的内容与目的 1
1.3 丙酮的作用 2
1.4 乙醇的作用 2
1.5 精馏塔原理 3
2 控制器和软件的选择 3
2.1 S7300 PLC 系统组成 3
2.2 STEP 7 编程软件简介 4
2.3组态软件WinCC的简介与发展现状 5
3工艺要求与硬件配置 5
3.1工艺图展示 5
3.2 I/O分配表 9
3.3 硬件选型 12
3.4 PLC接线图 13
4 程序设计 14
4.1 流程图设计 14
4.2 主程序 16
4.3 故障报警与处理 23
4.4 急停处理 24
4.5模式互锁 26
4.6 PID控制模块 27
4.7 排空程序 32
5 系统调试 33
5.1 S7PLCSIM仿真软件调试 33
5.2 模式选择仿真 33
5.3 氮气吹扫仿真 33
5.4 时间转换仿真 35
5.5 模拟量转换仿真 35
5.6 PID模块仿真 35
结论 37
致谢 38
参考文献 39
附录A 40
附录B 45
1 绪论
随着我国工业的迅猛发展,大型工厂数量越来越多与规模越来越大。与此同时，需要的溶剂纯度也越来越高，本系统需要丙酮和乙醇这2种化工企业中比较常用的药剂。而以往的提纯办法有很多缺点：效率低下、纯度低、安全系数低。而精馏塔则是分离提纯的一个 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
常用且可靠的办法。如何去设计好一整套的工业控制程序，这显得十分重要。
1.1 系统开发的背景与意义
由于我国对经济的大力发展，使得对工业生产规模的需求增大，再加上计算机技术和自动化技术的高速发展，原先的溶剂精馏系统流程无法满足日益增长的要求，比如：安全系数低；操作繁琐[16]；产品浓度不符合标准；无法直观了解溶液变化等等。这就迫使我们去寻找另一种方法，可以使得溶剂精馏监控变得高度自动化。每个企业都必须解决以下问题：劳动强度大、生产过程不可靠、安全系数低、生产成本较高等等[7]。
从以往的精馏设备的发展来比较，精馏技术与化学加工工业的的发展是一致的，就像左右手一样，都得大力发展。精馏技术的任何进步，都会极大刺激化工工业的技术发展需求，而化工工业的发展也可以刺激精馏技术的进步[5]。在每一个时期，化工行业都需要精馏技术的大幅进步。为了适合生产的不同原料比例的需求，在不同的时期几乎可以同步的出现几十种不同汽液流动型式的塔内件构型，以适应压力、生产规模、原料性质、操作体系和生产要求等多种可变量的精馏过程[14]。
1.2 系统研究的内容与目的
内容：本课题来源于某化工企业，目的是采用精馏方式将丙酮溶液进行高纯度提纯并进一步提纯残液中的乙醇。本子课题是采用S7300PLC根据上位机指令及参数要求完成氮气吹扫、丙酮连续精馏、乙醇连续精馏、系统排空等全自动控制，并将运行状态、过程参数、故障信息处理上报上位机。
要求：
1、了解精馏塔工作原理、系统结构及控制要求；
2、完成模块选择与硬件组态；
3、控制程序设计与调试；
4、系统调试；
5、按照对毕业设计（论文）的要求：完成毕业论文的撰写与答辩以及相关外文资料的翻译工作。
目的有以下3点：
1、培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力和初步科学研究的能力。
2、结合毕业设计课题收集、查阅相关的文献资料，训练学生文献检索能力和外文阅读能力；培养学生的创新意识、创造能力，提高学生的设计能力和实践动手能力；锻炼撰写设计说明书的能力。
3、熟练掌握PLC在自动化控制系统中的设计与调试。
1.3 丙酮的作用
废液中含有丙酮、乙醇、少量的异丙醇、煤油、脂肪酸等等丙酮（常压下沸点为56.2度）的浓度为90%95%。（常压下沸点为56.2度），乙醇（常压下沸点为78.3度）的浓度大约为3%。根据相关法律法规，不经过处理的废液不可以直接排放。
丙酮是重要的有机合成原料，在化学制药行业和较为复杂的化工行业中起不可或缺的作用！但是在由于现代工业生产技术的落后，工厂必不可少的会产生大量的丙酮废液。丙酮，化学符号为CH3COCH3，中文正式名称为二甲基甲酮，是最小的饱和酮，无色透明，但是有独特的辛辣气味，丙酮溶液对人体的危害主要是对中枢神经系统的抑制与麻醉，有时也可能危害到人体的肝肾功能；具有一定的肝毒性,可损坏粘膜功能,吸入其蒸发出的气体后可引起头痛、发热、支气管炎等症状。若是将这些废液直接排入水中,会污染水体、大片地区的神态环境，并且有较为严重的安全隐患。
1.4 乙醇的作用
工业现场对工业乙醇的需求特别大，与此同时，工业现场也产生大量的乙醇废液，而工业废酒精又对水的污染特别严重，所以需要加以回收处理。在生产过程中，废水主要来自蒸馏发酵成熟排出的含有大量酒精的废液，在对生产设备的洗涤、冲洗，以及各种其他工艺的冷却使用水中大量存在。废乙醇溶液含有大量混合物的乙醇废液，但是由于提取乙醇溶液需要一定的技术和成本，对许多厂家来说是一笔不小的负担，所以很多厂家将这些溶液称为乙醇废液。在本文所涉及的废液中同样大量存在，气味浓烈，并且无法直接排放。
目录
1 绪论 1
1.1 系统开发的背景与意义 1
1.2 系统研究的内容与目的 1
1.3 丙酮的作用 2
1.4 乙醇的作用 2
1.5 精馏塔原理 3
2 控制器和软件的选择 3
2.1 S7300 PLC 系统组成 3
2.2 STEP 7 编程软件简介 4
2.3组态软件WinCC的简介与发展现状 5
3工艺要求与硬件配置 5
3.1工艺图展示 5
3.2 I/O分配表 9
3.3 硬件选型 12
3.4 PLC接线图 13
4 程序设计 14
4.1 流程图设计 14
4.2 主程序 16
4.3 故障报警与处理 23
4.4 急停处理 24
4.5模式互锁 26
4.6 PID控制模块 27
4.7 排空程序 32
5 系统调试 33
5.1 S7PLCSIM仿真软件调试 33
5.2 模式选择仿真 33
5.3 氮气吹扫仿真 33
5.4 时间转换仿真 35
5.5 模拟量转换仿真 35
5.6 PID模块仿真 35
结论 37
致谢 38
参考文献 39
附录A 40
附录B 45
1 绪论
随着我国工业的迅猛发展,大型工厂数量越来越多与规模越来越大。与此同时，需要的溶剂纯度也越来越高，本系统需要丙酮和乙醇这2种化工企业中比较常用的药剂。而以往的提纯办法有很多缺点：效率低下、纯度低、安全系数低。而精馏塔则是分离提纯的一个 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
常用且可靠的办法。如何去设计好一整套的工业控制程序，这显得十分重要。
1.1 系统开发的背景与意义
由于我国对经济的大力发展，使得对工业生产规模的需求增大，再加上计算机技术和自动化技术的高速发展，原先的溶剂精馏系统流程无法满足日益增长的要求，比如：安全系数低；操作繁琐[16]；产品浓度不符合标准；无法直观了解溶液变化等等。这就迫使我们去寻找另一种方法，可以使得溶剂精馏监控变得高度自动化。每个企业都必须解决以下问题：劳动强度大、生产过程不可靠、安全系数低、生产成本较高等等[7]。
从以往的精馏设备的发展来比较，精馏技术与化学加工工业的的发展是一致的，就像左右手一样，都得大力发展。精馏技术的任何进步，都会极大刺激化工工业的技术发展需求，而化工工业的发展也可以刺激精馏技术的进步[5]。在每一个时期，化工行业都需要精馏技术的大幅进步。为了适合生产的不同原料比例的需求，在不同的时期几乎可以同步的出现几十种不同汽液流动型式的塔内件构型，以适应压力、生产规模、原料性质、操作体系和生产要求等多种可变量的精馏过程[14]。
1.2 系统研究的内容与目的
内容：本课题来源于某化工企业，目的是采用精馏方式将丙酮溶液进行高纯度提纯并进一步提纯残液中的乙醇。本子课题是采用S7300PLC根据上位机指令及参数要求完成氮气吹扫、丙酮连续精馏、乙醇连续精馏、系统排空等全自动控制，并将运行状态、过程参数、故障信息处理上报上位机。
要求：
1、了解精馏塔工作原理、系统结构及控制要求；
2、完成模块选择与硬件组态；
3、控制程序设计与调试；
4、系统调试；
5、按照对毕业设计（论文）的要求：完成毕业论文的撰写与答辩以及相关外文资料的翻译工作。
目的有以下3点：
1、培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力和初步科学研究的能力。
2、结合毕业设计课题收集、查阅相关的文献资料，训练学生文献检索能力和外文阅读能力；培养学生的创新意识、创造能力，提高学生的设计能力和实践动手能力；锻炼撰写设计说明书的能力。
3、熟练掌握PLC在自动化控制系统中的设计与调试。
1.3 丙酮的作用
废液中含有丙酮、乙醇、少量的异丙醇、煤油、脂肪酸等等丙酮（常压下沸点为56.2度）的浓度为90%95%。（常压下沸点为56.2度），乙醇（常压下沸点为78.3度）的浓度大约为3%。根据相关法律法规，不经过处理的废液不可以直接排放。
丙酮是重要的有机合成原料，在化学制药行业和较为复杂的化工行业中起不可或缺的作用！但是在由于现代工业生产技术的落后，工厂必不可少的会产生大量的丙酮废液。丙酮，化学符号为CH3COCH3，中文正式名称为二甲基甲酮，是最小的饱和酮，无色透明，但是有独特的辛辣气味，丙酮溶液对人体的危害主要是对中枢神经系统的抑制与麻醉，有时也可能危害到人体的肝肾功能；具有一定的肝毒性,可损坏粘膜功能,吸入其蒸发出的气体后可引起头痛、发热、支气管炎等症状。若是将这些废液直接排入水中,会污染水体、大片地区的神态环境，并且有较为严重的安全隐患。
1.4 乙醇的作用
工业现场对工业乙醇的需求特别大，与此同时，工业现场也产生大量的乙醇废液，而工业废酒精又对水的污染特别严重，所以需要加以回收处理。在生产过程中，废水主要来自蒸馏发酵成熟排出的含有大量酒精的废液，在对生产设备的洗涤、冲洗，以及各种其他工艺的冷却使用水中大量存在。废乙醇溶液含有大量混合物的乙醇废液，但是由于提取乙醇溶液需要一定的技术和成本，对许多厂家来说是一笔不小的负担，所以很多厂家将这些溶液称为乙醇废液。在本文所涉及的废液中同样大量存在，气味浓烈，并且无法直接排放。
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