西门子s7400的中药提取溶媒温度控制系统设计
在中药自动化生产的过程中，药材中有效成分的提取占据着最为重要的地位。因药性的不同，故需要对不同种类的药材所需要使用的溶媒的温度进行严格的监控。溶媒的温度可以说是提取环节中最重要的一个因素。因此，应用了一种工艺系统复杂而又极为有效的溶媒温度监控方法。本文主要介绍了硬件方面以西门子S7-400作为控制器，利用WINCC制作实时监控画面对现场设备上的温度变化传送器、压力变化传送器、液位计、气动球阀、气动调节阀等仪表阀门的监控，对设备内的溶媒温度进行控制。该套系统可以实时、精确、有效的对设备内溶媒的温度进行监视和调控。是目前中药自动化行业最先进的一套温度监控设备。
目 录
引言 1
（一） 课题研究目的 1
（二） 课题研究现状 1
一、温度控制系统的概述 1
二、硬件配置 2
（一） 西门子 2
（二） 仪表、阀门 2
三、工艺控制流程 5
（一） 工艺流程图 5
（二） 主要控制功能及关键点 5
（三） 控制流程 7
四、程序设计
（一）程序设计流程 10
（二）PLC的I/O分配 10
（三） 控制流程 11
五、监控界面设计
（一） WINCC简介 14
（二） 监控界面 15
总结 17
谢 辞 18
参考文献 19
引 言
（一） 课题研究目的
近些年来，国家中药行业蓬勃发展，人工制药系统已经不能满足用户广泛的需要。应运而生的便是中药自动化行业。中药自动化行业采用先进的提取设备和控制系统，可以免去85%～90%的人力劳动，对于温度的监控也得到了更精确的控制，效率得到了极大的提升。这大大促进的行业的发展，缓解了市场供不应求的情况。
中药自动化采用先进的DCS控制系统，通过有中文语言的人机界面显控，用户必需使用登录名和密码在操作屏幕上登录操作，应设置多级权限管理保护：操作员、工程师、维护人员、监控管理员、系统管理员等；每个等级拥有相应的可设置权限，用于使用屏幕数据或修改参数。各等级的权限应仅由系统管理员设置. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
系统内所有控制器均为标准化、模块化结构，控制器应具有较强的耐振动性和抗冲击性。同时，提供强大的自诊断功能。
软件采用中文操作界面，人机界面友好，操作方便、安全。具有数据文字显示、实时趋势显示、棒形图显示、工艺流程画面显示等，操作人员可随时了解各单元设备的运行状态和各种监测参数。
操作站应具有完善的报警功能，能明显区别过程变量报警和系统故障。应能对过程变量报警进行分级、分组，应能自动记录和打印报警信息，记录报警时间，并做到至少1个月的报警记录。
（二） 课题研究现状
温度在中药提取过程中占据着举足轻重的作用，若是没有对温度的实时监测以及控制，中药提取将变得极为艰难。在日常生活中及生产中，若是我们不能够第一时间对温度进行监测和控制，许多行业都将乱成一团。因此可见温度在生活以及生产中的重要地位，现如今采用了自动化控制系统，利用温度变化传送器对需测物质的温度进行测量，利用其它手段进行随时的调控。这大大提高了生产的效率和生产过程中的安全性。
一、温度控制系统的概述
若是使用人工对提取罐内溶媒温度进行监测和控制，难免会有一定的误差，而且费时费力效率不高。但是采用了温度变送器，我们可以实时在画面上看到提取罐内溶媒的温度，使用蒸汽对提取罐的夹套进行加热，利用气动球阀和气动调节阀对蒸汽进行通入，蒸汽的通入量也可以得到实时的有效控制。这确保了药材内有效成分的提取效率，也减轻了人工操作的负担。
二、硬件设计
（一） 硬件配置
1、 西门子S7400
西门子S7400PLC，SIMATICS7400PLC的主要特色为：极高的处理速度、强大的通讯性能和卓越的CPU资源裕量。
S7400系列plc中功能分级的CPU以及种类齐全的模板，总能为其自动化任务找到最佳的解决方案，实现分布式系统和扩展通讯能力都很简便，组成系统灵活自如，用户友好性强，操作简单，免风扇设计。随着应用的扩大，系统扩展无任何问题。
S7400PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。?
S7400由几大系统组成：中央处理单元(CPU)、电源单元（PS）、信号模板（SM）、接口模板（IM）、功能模板（FM）、通讯模板（CP）。
2、仪表、阀门
（1）带显示表的热电阻温度变送器
图21带显示表的热电阻温度变送器
带显示表的热电阻温度变送器如图21所示。热电阻显示器的特点有许多：二线制 4～20mA DC 输出。传输距离远，抗干扰能力强。
冷端、温漂、非线形自动补偿。
测量精度高，长期稳定性好。
温度模块内部采用环氧树脂浇注工艺，适应于各种恶劣和危险场所使用。
一体化设计，结构简单合理，可直接替换普通装配式热电偶、热电阻。
机械保护 IP65 。
采用热电偶温变，可免用补偿导线，降低成本
液晶、数码管、指针等多种指示功能方便现场适时监控。
（2）气动球阀
图22气动球阀
气动球阀是球阀气动球阀是球阀配上气动执行器，在现场负责管道处流体的通断。
如图22所示，气动执行器的执行速度相对较快，最快的开关速度0.05秒/次，所以通常也叫气动快速切断球阀。气动球阀通常配置各种附件，比如电磁阀、气源处理三联件、限位开关、定位器、控制箱等，以实现就地控制和远距离集中控制，在控制室里就可以控制阀门的开关，不需要跑到现场或者高空和危险地带来手动控制,在很大程度上节约了人力资源以及时间和安全性。
目 录
引言 1
（一） 课题研究目的 1
（二） 课题研究现状 1
一、温度控制系统的概述 1
二、硬件配置 2
（一） 西门子 2
（二） 仪表、阀门 2
三、工艺控制流程 5
（一） 工艺流程图 5
（二） 主要控制功能及关键点 5
（三） 控制流程 7
四、程序设计
（一）程序设计流程 10
（二）PLC的I/O分配 10
（三） 控制流程 11
五、监控界面设计
（一） WINCC简介 14
（二） 监控界面 15
总结 17
谢 辞 18
参考文献 19
引 言
（一） 课题研究目的
近些年来，国家中药行业蓬勃发展，人工制药系统已经不能满足用户广泛的需要。应运而生的便是中药自动化行业。中药自动化行业采用先进的提取设备和控制系统，可以免去85%～90%的人力劳动，对于温度的监控也得到了更精确的控制，效率得到了极大的提升。这大大促进的行业的发展，缓解了市场供不应求的情况。
中药自动化采用先进的DCS控制系统，通过有中文语言的人机界面显控，用户必需使用登录名和密码在操作屏幕上登录操作，应设置多级权限管理保护：操作员、工程师、维护人员、监控管理员、系统管理员等；每个等级拥有相应的可设置权限，用于使用屏幕数据或修改参数。各等级的权限应仅由系统管理员设置. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
系统内所有控制器均为标准化、模块化结构，控制器应具有较强的耐振动性和抗冲击性。同时，提供强大的自诊断功能。
软件采用中文操作界面，人机界面友好，操作方便、安全。具有数据文字显示、实时趋势显示、棒形图显示、工艺流程画面显示等，操作人员可随时了解各单元设备的运行状态和各种监测参数。
操作站应具有完善的报警功能，能明显区别过程变量报警和系统故障。应能对过程变量报警进行分级、分组，应能自动记录和打印报警信息，记录报警时间，并做到至少1个月的报警记录。
（二） 课题研究现状
温度在中药提取过程中占据着举足轻重的作用，若是没有对温度的实时监测以及控制，中药提取将变得极为艰难。在日常生活中及生产中，若是我们不能够第一时间对温度进行监测和控制，许多行业都将乱成一团。因此可见温度在生活以及生产中的重要地位，现如今采用了自动化控制系统，利用温度变化传送器对需测物质的温度进行测量，利用其它手段进行随时的调控。这大大提高了生产的效率和生产过程中的安全性。
一、温度控制系统的概述
若是使用人工对提取罐内溶媒温度进行监测和控制，难免会有一定的误差，而且费时费力效率不高。但是采用了温度变送器，我们可以实时在画面上看到提取罐内溶媒的温度，使用蒸汽对提取罐的夹套进行加热，利用气动球阀和气动调节阀对蒸汽进行通入，蒸汽的通入量也可以得到实时的有效控制。这确保了药材内有效成分的提取效率，也减轻了人工操作的负担。
二、硬件设计
（一） 硬件配置
1、 西门子S7400
西门子S7400PLC，SIMATICS7400PLC的主要特色为：极高的处理速度、强大的通讯性能和卓越的CPU资源裕量。
S7400系列plc中功能分级的CPU以及种类齐全的模板，总能为其自动化任务找到最佳的解决方案，实现分布式系统和扩展通讯能力都很简便，组成系统灵活自如，用户友好性强，操作简单，免风扇设计。随着应用的扩大，系统扩展无任何问题。
S7400PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。?
S7400由几大系统组成：中央处理单元(CPU)、电源单元（PS）、信号模板（SM）、接口模板（IM）、功能模板（FM）、通讯模板（CP）。
2、仪表、阀门
（1）带显示表的热电阻温度变送器
图21带显示表的热电阻温度变送器
带显示表的热电阻温度变送器如图21所示。热电阻显示器的特点有许多：二线制 4～20mA DC 输出。传输距离远，抗干扰能力强。
冷端、温漂、非线形自动补偿。
测量精度高，长期稳定性好。
温度模块内部采用环氧树脂浇注工艺，适应于各种恶劣和危险场所使用。
一体化设计，结构简单合理，可直接替换普通装配式热电偶、热电阻。
机械保护 IP65 。
采用热电偶温变，可免用补偿导线，降低成本
液晶、数码管、指针等多种指示功能方便现场适时监控。
（2）气动球阀
图22气动球阀
气动球阀是球阀气动球阀是球阀配上气动执行器，在现场负责管道处流体的通断。
如图22所示，气动执行器的执行速度相对较快，最快的开关速度0.05秒/次，所以通常也叫气动快速切断球阀。气动球阀通常配置各种附件，比如电磁阀、气源处理三联件、限位开关、定位器、控制箱等，以实现就地控制和远距离集中控制，在控制室里就可以控制阀门的开关，不需要跑到现场或者高空和危险地带来手动控制,在很大程度上节约了人力资源以及时间和安全性。
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