乳化炸药生产中plc测控系统的设计及仿真(附件)【字数：11441】
摘 要在乳化炸药生产的过程中，由于半成品的乳胶基质不稳定，若在生产过程中乳胶基质受到了高温、碰撞、挤压及振动等干扰，都会促使它发生爆炸。所以在控制方面，监测生产环节，做到稳定控制和及时采取措施，使得生产和监测能够有效的结合，从而提高乳化炸药生产过程中的安全性和生产效率，是企业和国家都十分重视的问题。为了安全有效地解决这个问题，本课题研究的是将PLC监测系统应用于乳化炸药半成品乳胶基质的生产过程中，对乳化器实施在线实时自动监控，使之能够在紧急情况下报警并连锁停机。从而解决乳化炸药在自动化生产线中存在的安全隐患。
目 录
第一章 绪论 1
第二章 本课题研究的意义 2
第三章 乳化炸药 3
3.1乳化炸药的发展历史 3
3.2乳化炸药的特点 3
3.3乳化炸药生产中存在的问题与分析 3
第四章 基于PLC生产乳化炸药中乳化器监测系统的设计分析 6
4.1乳化器监测系统的硬件组成 6
4.2乳化器监测系统的工作过程 7
4.3传感器的选用与工作原理 7
第五章 PLC 12
5.1PLC的选用 12
5.2S7200 PLC系统的基本组成 12
5.3PLC的工作过程 12
5.4系统输入和输出与PLC的硬件连接 13
5.5 模拟量扩展模块EM235 13
第六章 可编程控制器对乳化器监测控制系统的实现 18
6.1系统控制流程图 18
6.2STEP7Micro/WIN32编程和控制功能的实现 19
6.3硬件仿真 25
结束语 32
致谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
我国领土面积辽阔，各类工业资源十分丰富。在开采某些资源时，需要用到炸药爆破开采，其中煤矿的开采就需要进行必要的爆破。而且随着我国经济的发展，城市的建设与发展使得对基础工业建设要求的不断扩大，其中老旧城区的改造拆除也会用到炸药爆破。所以我国对于炸药的需求和使用要求也在不断地提高。
乳化炸药是在20世纪70年代发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
展起来的新产品，由美国的H.F.Bluhm首先比较全面的阐述了乳化炸药技术。乳化炸药有着爆炸迅猛、炸药密度高、抗水性能好、爆炸速度大、起爆敏感度良好等优点，被国内外被广泛引用，成为炸药界的新贵。
但乳化炸药的生产过程中存在着非常多的安全问题。乳化炸药是通过乳化器的机械搅拌将乳化剂和氧化剂搅拌成乳胶基质的一种工业炸药。作为基础的乳胶基质并不稳定，在生产过程中会因机械摩擦使温度升高，或是机械振动使乳胶基质不稳定等。如果在生产过程中，乳胶基质受到高温，碰撞和挤压，这都会促使它发生爆炸。所以在控制和安全方面，如何利用有限的资源达到监测生产环节，稳定控制和及时的采取措施。生产和监测有效的结合，从而提高乳化炸药生产过程的安全性和生产效率，一直都是国家和企业关心的问题。
自动化控制技术中，对可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller）的应用是最为普遍的，PLC技术已经十分成熟，应用范围也越来越广泛。PLC所具有的准确、精密、快速、稳定的特点和多点控制的功能，已经使它在乳化炸药的生产过程中得到广泛的应用。PLC控制系统充分地满足了乳化器监测系统所要求的实时性、可靠性、和传输性的要求。本课题研究的是将PLC监测系统应用于乳化炸药半成品乳胶基质的生产过程中，对乳化器在线实时自动监控，在紧急情况下报警并使电机停转，从而解决乳化炸药在自动化生产中存在的安全隐患。
第二章 本课题研究的意义
乳化炸药的生产过程是一个复杂的工业工艺流程，涉及到许多工艺，其中以原料配置、乳化、冷却及敏化的工艺流程最为复杂，是典型的多变量、大滞后、多扰动的工业过程。这就要求对控制系统要有较强的实时性、可靠性、和传输性。
可编程控制器(PLC)是目前市面上十分流行的工业自动化控制装置，具有可靠性高和配置灵活等优点。本课题将其用于乳化炸药生产中半成品乳胶基质的生产过程，对乳化器进行测控，解决其在自动化生产线中存在的安全隐患，从而大大地提高工作效率和安全性。
系统通过对乳化炸药乳化器电机轴承生产中的振动量，乳胶基质的温度值，生产环境的噪声分别进行测量，将采集到的信号经过滤波，放大后，再A/D转换后传输至PLC进行处理，从而得到各参数的特征值。将传感器收集到的值与PLC中已设定好的值进行比较，只要其中一项值不符合设定的要求，则输出停机命令，然后由PLC做出相应动作。这些参数的监控都将直接影响到生产过程的安全与否。
本设计就是利用了PLC和传感器的特点来解决目前国内乳化炸药生产安全问题。用PLC提高效率弥补不足从而实现运行稳定可靠，操作简单，视觉上直观的监测。
第三章 乳化炸药
3.1乳化炸药的发展历史
乳化炸药是20世纪70年代才发展起来的新产品。1969年，美国人Blabm第一次较为全面的解释了乳化炸药的技术。最开始的时候，乳化炸药的起爆并不方便，使用时得依靠中继起爆药来引爆，因为当时乳化炸药是非雷管敏感的。后来，随着对乳化炸药的深入研究，之后生产的乳化炸药是具有雷管感度的，同时兼具良好的抗水性能和爆炸性能，生产成本还低于水胶炸药，因此乳化炸药成为了含水炸药家族中的新贵。目前，乳化炸药在国内外都得到了广泛的应用。
3.2乳化炸药的特点
乳化炸药拥有很多优点，诸如密度高、爆速大、猛度高、抗水性能好等等。并且它通常不采用火炸药为敏化剂，所以在生产中会更安全，污染也更少。目前，乳化炸药的品种有很多，有应用于矿藏开采的露天型乳化炸药，有用于岩石爆破的岩石型乳化炸药，还有用于光面爆破的小直径低爆速的乳化炸药等等。乳化炸药应用十分广泛，尤其适合在有水和潮湿的爆破场合应用。但是它也存在一些缺点，例如其贮存稳定性和质量稳定性就不是特别好，需要在以后的研发中找到解决办法。
目 录
第一章 绪论 1
第二章 本课题研究的意义 2
第三章 乳化炸药 3
3.1乳化炸药的发展历史 3
3.2乳化炸药的特点 3
3.3乳化炸药生产中存在的问题与分析 3
第四章 基于PLC生产乳化炸药中乳化器监测系统的设计分析 6
4.1乳化器监测系统的硬件组成 6
4.2乳化器监测系统的工作过程 7
4.3传感器的选用与工作原理 7
第五章 PLC 12
5.1PLC的选用 12
5.2S7200 PLC系统的基本组成 12
5.3PLC的工作过程 12
5.4系统输入和输出与PLC的硬件连接 13
5.5 模拟量扩展模块EM235 13
第六章 可编程控制器对乳化器监测控制系统的实现 18
6.1系统控制流程图 18
6.2STEP7Micro/WIN32编程和控制功能的实现 19
6.3硬件仿真 25
结束语 32
致谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
我国领土面积辽阔，各类工业资源十分丰富。在开采某些资源时，需要用到炸药爆破开采，其中煤矿的开采就需要进行必要的爆破。而且随着我国经济的发展，城市的建设与发展使得对基础工业建设要求的不断扩大，其中老旧城区的改造拆除也会用到炸药爆破。所以我国对于炸药的需求和使用要求也在不断地提高。
乳化炸药是在20世纪70年代发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
展起来的新产品，由美国的H.F.Bluhm首先比较全面的阐述了乳化炸药技术。乳化炸药有着爆炸迅猛、炸药密度高、抗水性能好、爆炸速度大、起爆敏感度良好等优点，被国内外被广泛引用，成为炸药界的新贵。
但乳化炸药的生产过程中存在着非常多的安全问题。乳化炸药是通过乳化器的机械搅拌将乳化剂和氧化剂搅拌成乳胶基质的一种工业炸药。作为基础的乳胶基质并不稳定，在生产过程中会因机械摩擦使温度升高，或是机械振动使乳胶基质不稳定等。如果在生产过程中，乳胶基质受到高温，碰撞和挤压，这都会促使它发生爆炸。所以在控制和安全方面，如何利用有限的资源达到监测生产环节，稳定控制和及时的采取措施。生产和监测有效的结合，从而提高乳化炸药生产过程的安全性和生产效率，一直都是国家和企业关心的问题。
自动化控制技术中，对可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller）的应用是最为普遍的，PLC技术已经十分成熟，应用范围也越来越广泛。PLC所具有的准确、精密、快速、稳定的特点和多点控制的功能，已经使它在乳化炸药的生产过程中得到广泛的应用。PLC控制系统充分地满足了乳化器监测系统所要求的实时性、可靠性、和传输性的要求。本课题研究的是将PLC监测系统应用于乳化炸药半成品乳胶基质的生产过程中，对乳化器在线实时自动监控，在紧急情况下报警并使电机停转，从而解决乳化炸药在自动化生产中存在的安全隐患。
第二章 本课题研究的意义
乳化炸药的生产过程是一个复杂的工业工艺流程，涉及到许多工艺，其中以原料配置、乳化、冷却及敏化的工艺流程最为复杂，是典型的多变量、大滞后、多扰动的工业过程。这就要求对控制系统要有较强的实时性、可靠性、和传输性。
可编程控制器(PLC)是目前市面上十分流行的工业自动化控制装置，具有可靠性高和配置灵活等优点。本课题将其用于乳化炸药生产中半成品乳胶基质的生产过程，对乳化器进行测控，解决其在自动化生产线中存在的安全隐患，从而大大地提高工作效率和安全性。
系统通过对乳化炸药乳化器电机轴承生产中的振动量，乳胶基质的温度值，生产环境的噪声分别进行测量，将采集到的信号经过滤波，放大后，再A/D转换后传输至PLC进行处理，从而得到各参数的特征值。将传感器收集到的值与PLC中已设定好的值进行比较，只要其中一项值不符合设定的要求，则输出停机命令，然后由PLC做出相应动作。这些参数的监控都将直接影响到生产过程的安全与否。
本设计就是利用了PLC和传感器的特点来解决目前国内乳化炸药生产安全问题。用PLC提高效率弥补不足从而实现运行稳定可靠，操作简单，视觉上直观的监测。
第三章 乳化炸药
3.1乳化炸药的发展历史
乳化炸药是20世纪70年代才发展起来的新产品。1969年，美国人Blabm第一次较为全面的解释了乳化炸药的技术。最开始的时候，乳化炸药的起爆并不方便，使用时得依靠中继起爆药来引爆，因为当时乳化炸药是非雷管敏感的。后来，随着对乳化炸药的深入研究，之后生产的乳化炸药是具有雷管感度的，同时兼具良好的抗水性能和爆炸性能，生产成本还低于水胶炸药，因此乳化炸药成为了含水炸药家族中的新贵。目前，乳化炸药在国内外都得到了广泛的应用。
3.2乳化炸药的特点
乳化炸药拥有很多优点，诸如密度高、爆速大、猛度高、抗水性能好等等。并且它通常不采用火炸药为敏化剂，所以在生产中会更安全，污染也更少。目前，乳化炸药的品种有很多，有应用于矿藏开采的露天型乳化炸药，有用于岩石爆破的岩石型乳化炸药，还有用于光面爆破的小直径低爆速的乳化炸药等等。乳化炸药应用十分广泛，尤其适合在有水和潮湿的爆破场合应用。但是它也存在一些缺点，例如其贮存稳定性和质量稳定性就不是特别好，需要在以后的研发中找到解决办法。
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