s7400plc气动球阀控制系统的设计
日 期 随着社会的不断进步，越来越多的行业开始向自动化的方向发展，为什么会有这样的改变，原因很简单，人工生产的成本相对于自动化的机械设备来说要高，难度要大，而且人工操作的话会犯错误，会疲惫不能长时间工作，但是机械不会。所以基本所有的工厂生产都开始机械化，以自动化的流程来完成工厂的生产。本次课题研究就是通过S7-400PLC控制生产线上的气动球阀来完成自动化生产。本课题大大减少了劳动力的使用量，使生产标准化，增加生产效率。阀门在设计之初需要考虑到方便阀门的调试与部分其他要求，具备远程控制和现场手动控制两种模式。本文介绍了气动球阀的种类，机械结构，工作原理以及如何控制，通过PLC对于生产线上不同区域的阀门的控制，使得生产符合工艺需求，可以通过PLC使得阀门实现不同程度的开启，而且会在后期的清洗管道.设备中提供很大的便利。
目 录
引言 1
一、阀门概述 2
（一）主要种类 2
（二）气动球阀的组成 2
（三）气动球阀的工作原理 3
（四）气动球阀的安装方式及主要参数 4
二、DCS控制系统 4
（一）DCS的特点 4
（二）控制机柜的分布 5
（三）DCS工作原理 6
三、PLC的应用与控制 6
（一）PLC与计算机的通讯 7
（二）PLC对于阀门的控制 7
（三）PLC与DCS的关系 8
四、WNCC控制中心 8
（一）登录画面 8
（二）操作画面 9
（三）控制方案 10
五、操作流程 15
（一）生产操作流程 15
（二）停止生产操作流程 15
总结 16
致谢 17
参考文献 18
附录 19
（一）控制程序要求 19
（二）工艺流程图 21
（三）程序 21
引言
现代工业中正在实现自动化生产，为了减低人工的成 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
本，增加生产效率，使生产标准化，但不能减低产品的质量，经过对生产线以及工艺的了解，因采用气动球阀来实现生产线药液的控制，不仅需要完成对药液的控制而且需要在工艺上保证产品的质量，在现实中有很多不同的药，各种药品所需要的工艺也是不同的，气动球阀在药厂生产的使用十分广泛，其安装简单而且可以控制其开度，使得气动球阀在药业生产中取得了不可替代的地位。此控制系统通过PLC使得药物生产实现自动化以及标准化，降低了产品生产的难度，提高了产品的质量、产量。
一、阀门概述
本产品是正大青春宝（德清）药业有限公司向金流茂业流体科技有限公司订制的自控球阀（如图11、图12所示）。自控球阀分两大类：气动球阀和电动球阀，顾名思义气动球阀是通过气及压缩空气来控制阀门的开关，电动球阀是通过电来控制阀门的开关，本课题采用的阀门属于气动球阀。本产品的主要作用是截断和接通介质，也可以用于流体的调节与控制，是流体运送系统中的控制部件。
图11 气动球阀 图12 气动调节阀
（一）主要种类
1.气动球阀;
2.气动蝶阀；
3.气动调节阀。
（二）气动球阀的组成
如图13、图14所示，气动球阀主要由以下部分组成：
1.阀杆
阀杆以便采用2cr13材质构成，用与反馈阀门的动作情况，便于在限位开关卡死或损坏的情况下观察阀门的开关情况。
2.气动执行器
气动执行器一般分为两种：双动型与单动型。双动型气动执行器：对阀门的开启和关闭进行两位式的控制。单动型气动执行器：又称弹簧复位型气动执行器，在气路切断或故障的情况下，阀门会自动恢复初始状态。（开启or关闭）本课题使用为单动型气动执行器。
3.电磁阀
电磁阀分为单电控电磁阀和双电控电磁阀。单电控电磁阀：供电时阀门有开启或者关闭动作，断电时阀门恢复原样。双电控电磁阀：一个线圈得电时阀门开启，另一个线圈得电时阀门关闭。本课题使用为单电控电磁阀。
4.限位开关
又称回讯器是一个阀门的开关状态的装置。（只有在开位和关位才会回传信号）近距离时可以通过限位开关上的“OPEN”/“CLOSE”来观察阀门的状态，远程控制时我们可以通过在控制画面显示的有限位开关反馈的开/关信号来知道阀门目前的状态。一般分为机械式.接近式.感应式。本课题使用为机械式。
5.气电定位器
根据电流信号（标准420mA）的大小对阀门的介质流量进行调节.控制。
6.气源处理联件
空气减压阀.过滤器.油雾器，起到压缩空气稳压.清洁.运动部件润滑的作用。
消音器
安装在电磁阀的排气口，降低阀门关闭时的噪音。
8.快插接头
一段连接于电磁阀或者执行器，另一端将气管插入即可使用。
9.空压机
全称：空气压缩机是压缩空气的气压发生装置。
10.气管
气管一般使用软管.紫铜管.不锈钢。常用规格φ6mm.8mm。
11.手动操作按钮
在自动控制不能正常控制的情况下手动操作。
图13 阀门侧视图 图14 阀门正视图
（三）气动球阀的工作原理
气动球阀分为2个大类：气动开关型阀门与气动调节型阀门。
气动开关型阀门由气动执行器、阀门、电磁阀、限位开关、气源处理联件、手动操作机构、消音器、快插接头、空压机、气管组成，通过空压机提供的压缩空气为动力源，经过电磁阀换向去驱动气动执行器，气动执行器来带动阀门动作以此实现阀门的开关，如图15所示。
气动调节型阀门由气动执行器、阀门、气电定位器、气源处理联件、手动操作机构、消音器、快插接头、空压机、气管组成。气动调节阀就是以空压机提供的压缩空气为动力源，通过气电定位器来控制驱动气动执行器压缩空气的压力大小，实现控制阀门的开度。
/
图15 气动开关阀工作原理
（四）气动球阀的安装方式及主要参数
1.安装方式
气动球阀的安装方式分为两种：卡盘连接（又称快装）和法兰连接。
2.主要参数
阀杆：2cr13。
阀座：硬密封（合金钢和硬质合金）。
阀芯：卫生级304。
目 录
引言 1
一、阀门概述 2
（一）主要种类 2
（二）气动球阀的组成 2
（三）气动球阀的工作原理 3
（四）气动球阀的安装方式及主要参数 4
二、DCS控制系统 4
（一）DCS的特点 4
（二）控制机柜的分布 5
（三）DCS工作原理 6
三、PLC的应用与控制 6
（一）PLC与计算机的通讯 7
（二）PLC对于阀门的控制 7
（三）PLC与DCS的关系 8
四、WNCC控制中心 8
（一）登录画面 8
（二）操作画面 9
（三）控制方案 10
五、操作流程 15
（一）生产操作流程 15
（二）停止生产操作流程 15
总结 16
致谢 17
参考文献 18
附录 19
（一）控制程序要求 19
（二）工艺流程图 21
（三）程序 21
引言
现代工业中正在实现自动化生产，为了减低人工的成 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
本，增加生产效率，使生产标准化，但不能减低产品的质量，经过对生产线以及工艺的了解，因采用气动球阀来实现生产线药液的控制，不仅需要完成对药液的控制而且需要在工艺上保证产品的质量，在现实中有很多不同的药，各种药品所需要的工艺也是不同的，气动球阀在药厂生产的使用十分广泛，其安装简单而且可以控制其开度，使得气动球阀在药业生产中取得了不可替代的地位。此控制系统通过PLC使得药物生产实现自动化以及标准化，降低了产品生产的难度，提高了产品的质量、产量。
一、阀门概述
本产品是正大青春宝（德清）药业有限公司向金流茂业流体科技有限公司订制的自控球阀（如图11、图12所示）。自控球阀分两大类：气动球阀和电动球阀，顾名思义气动球阀是通过气及压缩空气来控制阀门的开关，电动球阀是通过电来控制阀门的开关，本课题采用的阀门属于气动球阀。本产品的主要作用是截断和接通介质，也可以用于流体的调节与控制，是流体运送系统中的控制部件。
图11 气动球阀 图12 气动调节阀
（一）主要种类
1.气动球阀;
2.气动蝶阀；
3.气动调节阀。
（二）气动球阀的组成
如图13、图14所示，气动球阀主要由以下部分组成：
1.阀杆
阀杆以便采用2cr13材质构成，用与反馈阀门的动作情况，便于在限位开关卡死或损坏的情况下观察阀门的开关情况。
2.气动执行器
气动执行器一般分为两种：双动型与单动型。双动型气动执行器：对阀门的开启和关闭进行两位式的控制。单动型气动执行器：又称弹簧复位型气动执行器，在气路切断或故障的情况下，阀门会自动恢复初始状态。（开启or关闭）本课题使用为单动型气动执行器。
3.电磁阀
电磁阀分为单电控电磁阀和双电控电磁阀。单电控电磁阀：供电时阀门有开启或者关闭动作，断电时阀门恢复原样。双电控电磁阀：一个线圈得电时阀门开启，另一个线圈得电时阀门关闭。本课题使用为单电控电磁阀。
4.限位开关
又称回讯器是一个阀门的开关状态的装置。（只有在开位和关位才会回传信号）近距离时可以通过限位开关上的“OPEN”/“CLOSE”来观察阀门的状态，远程控制时我们可以通过在控制画面显示的有限位开关反馈的开/关信号来知道阀门目前的状态。一般分为机械式.接近式.感应式。本课题使用为机械式。
5.气电定位器
根据电流信号（标准420mA）的大小对阀门的介质流量进行调节.控制。
6.气源处理联件
空气减压阀.过滤器.油雾器，起到压缩空气稳压.清洁.运动部件润滑的作用。
消音器
安装在电磁阀的排气口，降低阀门关闭时的噪音。
8.快插接头
一段连接于电磁阀或者执行器，另一端将气管插入即可使用。
9.空压机
全称：空气压缩机是压缩空气的气压发生装置。
10.气管
气管一般使用软管.紫铜管.不锈钢。常用规格φ6mm.8mm。
11.手动操作按钮
在自动控制不能正常控制的情况下手动操作。
图13 阀门侧视图 图14 阀门正视图
（三）气动球阀的工作原理
气动球阀分为2个大类：气动开关型阀门与气动调节型阀门。
气动开关型阀门由气动执行器、阀门、电磁阀、限位开关、气源处理联件、手动操作机构、消音器、快插接头、空压机、气管组成，通过空压机提供的压缩空气为动力源，经过电磁阀换向去驱动气动执行器，气动执行器来带动阀门动作以此实现阀门的开关，如图15所示。
气动调节型阀门由气动执行器、阀门、气电定位器、气源处理联件、手动操作机构、消音器、快插接头、空压机、气管组成。气动调节阀就是以空压机提供的压缩空气为动力源，通过气电定位器来控制驱动气动执行器压缩空气的压力大小，实现控制阀门的开度。
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图15 气动开关阀工作原理
（四）气动球阀的安装方式及主要参数
1.安装方式
气动球阀的安装方式分为两种：卡盘连接（又称快装）和法兰连接。
2.主要参数
阀杆：2cr13。
阀座：硬密封（合金钢和硬质合金）。
阀芯：卫生级304。
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