工业清洗剂生产自动投料控制系统设计
传统清洗剂的生产是人工投料方式，产品质量和生产安全得不到保障。本文基于PLC与WinCC自动投料控制系统设计，详细介绍了工业清洗剂生产自动投料的基本工艺，并根据工艺的要求，设计了清洗剂生产自动投料控制系统的方案。主要完成自动投料系统变量配置、PLC控制程序编写、上位机WinCC组态画面设计。通过系统的连接调试，实现软水物料、酸性物料、碱性物料、量大的小料物料的准确投料和执行机构的精确控制，最终提高产品质量。该系统具有运行可靠、操作简单、功能可扩展性强等特点。关键词 清洗剂，投料系统，PLC ，WinCC
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 配料系统的发展现状 1
1.3 研究内容 2
2 系统工艺流程及通讯 2
2.1 自动投料方案设计 2
2.2 控制系统通讯介绍 4
3 配料系统的硬件电路设计 5
3.1 PLC输入输出 5
3.2 输入输出接线图 6
3.3 电气主电路接线图 8
3.4 配料系统的硬件配置 8
4 程序设计 9
4.1 系统启停程序设计 9
4.2 系统控制流程 10
4.3 控制系统隔膜泵的运行 16
4.4 控制系统NaOH泵的运行 17
4.5 控制系统KOH泵的运行 18
4.6 控制系统软水泵、搅拌釜及转料泵的运行 19
5 系统调试运行 22
5.1 WinCC概述 22
5.2 PLC控制程序仿真 22
5.3 PLC与WinCC通讯 23
5.4 PLC与WinCC系统联调 28
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
附录PLC梯形图 34
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
随着我国科学技术的快速发展，工业生产规模的扩大，计算机技术和自动化技术的飞速发展，使配料控制系统也朝着高度自动化的方向发展[1]。因为生产清洗剂的物料大部分具有腐蚀性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，如果生产过程中采用人工方式来投料，可能造成意外的人身伤害，所以在进行投料时采用自动投料是非常有必要的。自动投料控制系统既可以保证生产的安全可靠性也可以降低生产成本以及减轻劳动强度。
伴随计算机技术在工业中的运用，配料系统的监控可以通过计算机上的上位机组态画面来实现，并不需要亲临现场就可以达到观察和控制生产过程。监控系统可实现实时过程数据监视、模拟显示工艺流程、实时数据记录查阅、系统操作员权限设定、工艺参数设定、设置运行过程事件报警及手自动控制切换[2]。这种自动化监控方式能够保证投料精度、保障生产安全同时可以提高产品质量。
1.2 配料系统的发展现状
随着计算机技术和微电子技术的发展，微机配料控制系统经历了下面四个阶段：人工手动控制、机械电气控制、单片机控制、工业控制计算机集中控制[3]。
在第一阶段，因为配料系统的设备都非常大而且各设备之间联系很少，导致这个阶段都是人工投料与配料。而在这种人工操作下，产品的质量与人工的操作技术和对过程的掌握有很大的关系。这种控制阶段不但消耗人力而且生产质量不高，被淘汰是必然。
在第二阶段，随着电子管和晶体管技术的进步，这就使得配料系统趋向于小型化。这种控制提高了产品的质量和生产的效率。相对于手动控制有了较大的进步，但也有噪声和抗干扰能力低的缺点。
在第三阶段，在集成芯片技术快速发展的基础上，就到了单片机配料系统阶段。这个阶段配料系统的成本和电路的复杂程度相对于前面两种配料系统明显降低，同时安全性和可靠性也提高很多，并且能够满足绝大多数用户的要求。所以到目前为止，单片机配料系统在中小型企业配料生产中仍然占据了主控地位。
在第四阶段，随着社会的发展和科学技术的进步，工业控制计算机集中控制系统到来。在配料系统中计算机通过可编程控制器（如PLC等）对现场生产工作进行控制，通过上位机组态软件对现场生产工作进行监视[3]。这种控制系统的安全可靠性、效率和干扰能力得到了大大的提升。
1.3 研究内容
本课题主要研究清洗剂生产自动投料控制系统，其最终目的是保证投料精度、保障生产安全以及提高产品质量等。所以要对系统涉及到的设备进行控制，采用PLC对生产的控制和组态软件WinCC对生产的监视。这样操作人员就可以通过计算机远程监控工业清洗剂生产的整个过程，实现自动投料的目的，方便快捷。
研究的主要内容包括：
（1）通过查阅图书馆、网络数据库收集相关资料，了解工业清洗剂生产工艺流程，明确系统控制的具体要求，设计切实可行的系统方案。
（2）根据控制的具体要求，对该控制系统PLC进行硬件配置、在PLC和WinCC软件中建立变量、PLC程序的编写及WinCC上位机组态画面的设计等。组态界面主要包括：投料监控、各种投料配方、历史曲线、报警、高低限位设置、泵和阀门控制等画面。在系统启动前，可以通过手动方式对系统的物料投加的顺序及配方物料重量进行修改；在系统运行中，由于PLC的控制程序，该系统可以自动对生产过程中三种清洗剂的各个泵实现启停。
（3）通过对称重器、投料器、原料泵、转料泵、隔膜泵、软水泵、搅拌釜、进出料阀等设备进行控制，实现自动投料数据采集、监控、配方保存、历史曲线、实时曲线和故障报警功能，方便管理人员监控生产情况和对不合格产品及时作出调整，避免不必要的损失。
（4）清洗剂生产自动投料控制系统进行仿真调试（即PLC程序与WinCC上位机联调）。首先在PLC里对LAD程序进行单独仿真调试，直到调试完成。然后将PLC和WinCC上位机连接，按照生产清洗剂的工艺要求一步步进行调试，看PLC程序和WinCC上位机组态界面是能否按照工艺要求正常运行，当出现故障或者超过限定值时系统是否报警以及是否正常的运行，对出现的情况逐个解决直到控制系统的正常运行。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 配料系统的发展现状 1
1.3 研究内容 2
2 系统工艺流程及通讯 2
2.1 自动投料方案设计 2
2.2 控制系统通讯介绍 4
3 配料系统的硬件电路设计 5
3.1 PLC输入输出 5
3.2 输入输出接线图 6
3.3 电气主电路接线图 8
3.4 配料系统的硬件配置 8
4 程序设计 9
4.1 系统启停程序设计 9
4.2 系统控制流程 10
4.3 控制系统隔膜泵的运行 16
4.4 控制系统NaOH泵的运行 17
4.5 控制系统KOH泵的运行 18
4.6 控制系统软水泵、搅拌釜及转料泵的运行 19
5 系统调试运行 22
5.1 WinCC概述 22
5.2 PLC控制程序仿真 22
5.3 PLC与WinCC通讯 23
5.4 PLC与WinCC系统联调 28
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
附录PLC梯形图 34
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
随着我国科学技术的快速发展，工业生产规模的扩大，计算机技术和自动化技术的飞速发展，使配料控制系统也朝着高度自动化的方向发展[1]。因为生产清洗剂的物料大部分具有腐蚀性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，如果生产过程中采用人工方式来投料，可能造成意外的人身伤害，所以在进行投料时采用自动投料是非常有必要的。自动投料控制系统既可以保证生产的安全可靠性也可以降低生产成本以及减轻劳动强度。
伴随计算机技术在工业中的运用，配料系统的监控可以通过计算机上的上位机组态画面来实现，并不需要亲临现场就可以达到观察和控制生产过程。监控系统可实现实时过程数据监视、模拟显示工艺流程、实时数据记录查阅、系统操作员权限设定、工艺参数设定、设置运行过程事件报警及手自动控制切换[2]。这种自动化监控方式能够保证投料精度、保障生产安全同时可以提高产品质量。
1.2 配料系统的发展现状
随着计算机技术和微电子技术的发展，微机配料控制系统经历了下面四个阶段：人工手动控制、机械电气控制、单片机控制、工业控制计算机集中控制[3]。
在第一阶段，因为配料系统的设备都非常大而且各设备之间联系很少，导致这个阶段都是人工投料与配料。而在这种人工操作下，产品的质量与人工的操作技术和对过程的掌握有很大的关系。这种控制阶段不但消耗人力而且生产质量不高，被淘汰是必然。
在第二阶段，随着电子管和晶体管技术的进步，这就使得配料系统趋向于小型化。这种控制提高了产品的质量和生产的效率。相对于手动控制有了较大的进步，但也有噪声和抗干扰能力低的缺点。
在第三阶段，在集成芯片技术快速发展的基础上，就到了单片机配料系统阶段。这个阶段配料系统的成本和电路的复杂程度相对于前面两种配料系统明显降低，同时安全性和可靠性也提高很多，并且能够满足绝大多数用户的要求。所以到目前为止，单片机配料系统在中小型企业配料生产中仍然占据了主控地位。
在第四阶段，随着社会的发展和科学技术的进步，工业控制计算机集中控制系统到来。在配料系统中计算机通过可编程控制器（如PLC等）对现场生产工作进行控制，通过上位机组态软件对现场生产工作进行监视[3]。这种控制系统的安全可靠性、效率和干扰能力得到了大大的提升。
1.3 研究内容
本课题主要研究清洗剂生产自动投料控制系统，其最终目的是保证投料精度、保障生产安全以及提高产品质量等。所以要对系统涉及到的设备进行控制，采用PLC对生产的控制和组态软件WinCC对生产的监视。这样操作人员就可以通过计算机远程监控工业清洗剂生产的整个过程，实现自动投料的目的，方便快捷。
研究的主要内容包括：
（1）通过查阅图书馆、网络数据库收集相关资料，了解工业清洗剂生产工艺流程，明确系统控制的具体要求，设计切实可行的系统方案。
（2）根据控制的具体要求，对该控制系统PLC进行硬件配置、在PLC和WinCC软件中建立变量、PLC程序的编写及WinCC上位机组态画面的设计等。组态界面主要包括：投料监控、各种投料配方、历史曲线、报警、高低限位设置、泵和阀门控制等画面。在系统启动前，可以通过手动方式对系统的物料投加的顺序及配方物料重量进行修改；在系统运行中，由于PLC的控制程序，该系统可以自动对生产过程中三种清洗剂的各个泵实现启停。
（3）通过对称重器、投料器、原料泵、转料泵、隔膜泵、软水泵、搅拌釜、进出料阀等设备进行控制，实现自动投料数据采集、监控、配方保存、历史曲线、实时曲线和故障报警功能，方便管理人员监控生产情况和对不合格产品及时作出调整，避免不必要的损失。
（4）清洗剂生产自动投料控制系统进行仿真调试（即PLC程序与WinCC上位机联调）。首先在PLC里对LAD程序进行单独仿真调试，直到调试完成。然后将PLC和WinCC上位机连接，按照生产清洗剂的工艺要求一步步进行调试，看PLC程序和WinCC上位机组态界面是能否按照工艺要求正常运行，当出现故障或者超过限定值时系统是否报警以及是否正常的运行，对出现的情况逐个解决直到控制系统的正常运行。
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