plc控制的大型食品杀菌罐温控系统设计与仿真(附件)【字数：9681】
摘 要本文介绍了杀菌罐为对象,主要被控参数的杀菌罐内温度，液位和压力作为次要控制参数,利用PLC内部的AD转换转换测量到的模拟量数值与温度、液位和压力的设定值做比较，设计成一个PLC控制的大型食品杀菌罐温控系统;利用传感器,使用PLC梯形图编程语言,实现自动控制杀菌罐的温度。 理解食品杀菌罐温度控制系统的工作原理,遵从设计任务书要求，从众多传感器当中选择合适的温度、液位和压力传感器，并且与选择的PLC配置相互兼容，以达到最合适的线性度。 介绍传感器参数配置的同时，还介绍了所选用的PLC配置编程软件以及详细的PLC编程步骤。因为当今社会中PLC是被广泛使用的，而基于PLC设计的大型食品杀菌罐温控系统会集高稳定、高可靠、高精度、高效率这些优点于一身，这对现在工业化自动化控制有着重大的实际意义。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及设计目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3 项目设计目的和方法 2
第二章 主控制器和传感器的选择 4
2.1 主控制器的选择 4
2.2 传感器的选择 4
2.3 主用硬件设备的参数 5
第三章 PLC控制系统的硬件设计 9
3.1 系统的总体设计方案 9
3.2 模拟量的控制以及A/D值转换 9
3.3液位、压力、温度的A/D值转换10
第四章 PLC控制系统的软件设计 11
4.1 PLC程序设计的方式 11
4.2 编程软件STEP7Micro/WIN 概述 11
4.3 程序设计 12
第五章 硬件仿真 17
5.1硬件仿真接线17
5.2仿真用程序17
5.3仿真过程图20
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1课题背景及设计目的和意义
最早发现瓶瓶罐罐能够长期保持食物新鲜度的是法国人阿佩尔，跟随着阿佩尔的研究脚步，人们慢慢发现要食物变质是因为食物中的微生物滋生导致的，所以要用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
瓶罐储存食物首要因素就是微生物。这样人们就开始灭杀食物上的微生物，来阻止微生物在食物上发酵，破坏食物新鲜度。减少或者彻底灭杀了微生物的瓶罐食物能够保存比其他食物更长的时间。从这个时期以后的瓶罐食品一直被人们认为是最安全的而且没有微生物威胁的食物，几乎普及到了家家户户或多或少都存放着瓶罐食品以备不时之需。
虽然在国外瓶罐食品是受欢迎的，但是在国内它的地位可就一降再降。继中国改革开放近几年来，由于食品供应充裕，科技不断发展，生活水逐年提高，能吃到不同地区不同季节的食物已经不在是什么稀奇的事，与此同时还有谣言说瓶罐食物不营养、不新鲜甚至添加防腐剂，在这样的双重打击下，瓶罐食物进入了消费误区，渐渐淡出了中国消费市场。其实经过高温杀菌的瓶罐食品已经没有了微生物的威胁，那里还需要添加防腐剂。瓶罐食品在国外被誉为安全、健康、营养、风味的食品，家家户户都视为日常饮食不可缺少的食物之一。从一些统计的数据来看，我们可以知道瓶罐食品在中国的市场前景还是极为广阔的，是具有无穷大的发展潜力的。在21世纪，瓶罐食品工业呈现高速发展态势。我畅想在不久的未来，瓶罐食品会出门旅游人手必备，免去出门旅游找不到饭馆的尴尬。
在各种工业生产生活中，我们都知道，温度是最普遍但也最重要的热工参数之一。而且温度控制的精度大小会对产品质量产生重大的影响。虽然温度控制的模式多种多样，但是PLC因为具有高可靠性，强抗干扰能力，易学易用的特点，所以采用PLC控制是其中一种比较优越的控制方式。也有实验结果表明，采用了粗调与细调相结合思想的PLC系统，还具有反应速度快，超调量小，调节迅速，精度高等特点。
生产生活中物体的很多物理现象和化学性质都与温度密不可分，许多过程都是要求控制在一定的温度范围内，而罐头食品杀菌温度通常要求是121℃，到达此标准温度之后就立即开始恒温运行。若是温度低于此值就达不到灭菌效果，而高于此值又会使罐头焦糊变色影响质量，因此在杀菌过程中需要不断的检测温度和有效的控制温度。在工业生产中，常采用闭环控制方式来达到控制温度、压力、流量等连续变化的模拟量的目的。
1.2国内外研究现状
民以食为天，食以安全为先。随着生活质量水平的提高，人们对食品安全性的要求也愈来愈高，而食品的安全问题在很大程度上是某些微生物在食品中的生长繁殖滋生导致的，因此，食品杀菌技术就成为一切食品加工与制造中的重要操作单元，即通过杀灭腐败菌和致病菌来延长食品的贮藏期，保证食品的安全。
传统的杀菌技术虽然有优点，但是也存在种种弊端，例如，高温杀菌会破坏食品的某些热敏性成分如维生素C，降低了食物的营养价值；热风干燥技术会使食物自然的色、香、味改变，影响其感官品质。因此，开发高效、安全、节能和广谱的杀菌新技术就成为食品科学研究和应用的一个热门，目前食品杀菌也多采用微波杀菌、超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌以及超声杀菌这四种新兴杀菌技术。
随着经济和社会的不断发展，除上述提到的四种新技术之外，膜分离除菌技术、高密度CO2和天然防腐剂的应用等高新技术的研究也在不断探索当中，人们对生活要求的不断提高，以及现在广泛推行的可持续发展战略促进着高新技术的不断提高与改进及发展，高新技术有着越来越广阔的应用前景。
在我国由于瓶罐食品行业才刚刚开始起步，所以传统的靠加热来杀菌是我国大多数杀菌工业的主要灭杀微生物的方式，低档次、低质量的瓶罐食品就难以进入人们视野，这也是我国瓶罐食品行业发展缓慢的原因之一。想要摆脱这种难以发展的情况就要向国外学习，同时引进国外先进设备，在消化吸收先进技术的基础上加快在食品领域行业的应用研究，努力和市场接轨，提高国内产品在国际上的竞争力。
1.3项目设计目的和方法
本次课题食品杀菌是将PLC控制与传感技术有机的结合在一起，提高对实时温度控制的精度以及快速性。依据PLC控制的大型食品杀菌罐温控系统设计与仿真任务书，理解瓶罐食品杀菌工艺和控制要求，利用传感器采集温度、压力和液位的模拟量，设计闭环控制的方式来控制采集到的这些模拟量，通过PLC的A/D转换功能将这些模拟量转换成数字量来与设定值做比较，来控制阀门的闭合。因此，要选择合适的温度、压力和液位传感器，除此之外，还要对采样值进行A/D转换。
PLC温度控制系统通常由温度传感器、A/D、D/A转换装置、受控对象组成。在PLC中进行软件编程实现调节功能，在外围电路中设置参考信号，实现PLC系统对实时温度的控制。温度传感器对杀菌罐内的实时温度进行采集，并接经过A/D转换、信号放大将模拟量转变成PLC可以识别的电压或电流信号。信号经PLC处理后、D/A转换从RS485扩展模块输出，通过放大器放大控制电动阀门的开度，从而控制杀菌内的实时温度。其检测杀菌罐内蒸汽温度是由PT100铂电阻以及桥式放大电路组成。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及设计目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3 项目设计目的和方法 2
第二章 主控制器和传感器的选择 4
2.1 主控制器的选择 4
2.2 传感器的选择 4
2.3 主用硬件设备的参数 5
第三章 PLC控制系统的硬件设计 9
3.1 系统的总体设计方案 9
3.2 模拟量的控制以及A/D值转换 9
3.3液位、压力、温度的A/D值转换10
第四章 PLC控制系统的软件设计 11
4.1 PLC程序设计的方式 11
4.2 编程软件STEP7Micro/WIN 概述 11
4.3 程序设计 12
第五章 硬件仿真 17
5.1硬件仿真接线17
5.2仿真用程序17
5.3仿真过程图20
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1课题背景及设计目的和意义
最早发现瓶瓶罐罐能够长期保持食物新鲜度的是法国人阿佩尔，跟随着阿佩尔的研究脚步，人们慢慢发现要食物变质是因为食物中的微生物滋生导致的，所以要用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
瓶罐储存食物首要因素就是微生物。这样人们就开始灭杀食物上的微生物，来阻止微生物在食物上发酵，破坏食物新鲜度。减少或者彻底灭杀了微生物的瓶罐食物能够保存比其他食物更长的时间。从这个时期以后的瓶罐食品一直被人们认为是最安全的而且没有微生物威胁的食物，几乎普及到了家家户户或多或少都存放着瓶罐食品以备不时之需。
虽然在国外瓶罐食品是受欢迎的，但是在国内它的地位可就一降再降。继中国改革开放近几年来，由于食品供应充裕，科技不断发展，生活水逐年提高，能吃到不同地区不同季节的食物已经不在是什么稀奇的事，与此同时还有谣言说瓶罐食物不营养、不新鲜甚至添加防腐剂，在这样的双重打击下，瓶罐食物进入了消费误区，渐渐淡出了中国消费市场。其实经过高温杀菌的瓶罐食品已经没有了微生物的威胁，那里还需要添加防腐剂。瓶罐食品在国外被誉为安全、健康、营养、风味的食品，家家户户都视为日常饮食不可缺少的食物之一。从一些统计的数据来看，我们可以知道瓶罐食品在中国的市场前景还是极为广阔的，是具有无穷大的发展潜力的。在21世纪，瓶罐食品工业呈现高速发展态势。我畅想在不久的未来，瓶罐食品会出门旅游人手必备，免去出门旅游找不到饭馆的尴尬。
在各种工业生产生活中，我们都知道，温度是最普遍但也最重要的热工参数之一。而且温度控制的精度大小会对产品质量产生重大的影响。虽然温度控制的模式多种多样，但是PLC因为具有高可靠性，强抗干扰能力，易学易用的特点，所以采用PLC控制是其中一种比较优越的控制方式。也有实验结果表明，采用了粗调与细调相结合思想的PLC系统，还具有反应速度快，超调量小，调节迅速，精度高等特点。
生产生活中物体的很多物理现象和化学性质都与温度密不可分，许多过程都是要求控制在一定的温度范围内，而罐头食品杀菌温度通常要求是121℃，到达此标准温度之后就立即开始恒温运行。若是温度低于此值就达不到灭菌效果，而高于此值又会使罐头焦糊变色影响质量，因此在杀菌过程中需要不断的检测温度和有效的控制温度。在工业生产中，常采用闭环控制方式来达到控制温度、压力、流量等连续变化的模拟量的目的。
1.2国内外研究现状
民以食为天，食以安全为先。随着生活质量水平的提高，人们对食品安全性的要求也愈来愈高，而食品的安全问题在很大程度上是某些微生物在食品中的生长繁殖滋生导致的，因此，食品杀菌技术就成为一切食品加工与制造中的重要操作单元，即通过杀灭腐败菌和致病菌来延长食品的贮藏期，保证食品的安全。
传统的杀菌技术虽然有优点，但是也存在种种弊端，例如，高温杀菌会破坏食品的某些热敏性成分如维生素C，降低了食物的营养价值；热风干燥技术会使食物自然的色、香、味改变，影响其感官品质。因此，开发高效、安全、节能和广谱的杀菌新技术就成为食品科学研究和应用的一个热门，目前食品杀菌也多采用微波杀菌、超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌以及超声杀菌这四种新兴杀菌技术。
随着经济和社会的不断发展，除上述提到的四种新技术之外，膜分离除菌技术、高密度CO2和天然防腐剂的应用等高新技术的研究也在不断探索当中，人们对生活要求的不断提高，以及现在广泛推行的可持续发展战略促进着高新技术的不断提高与改进及发展，高新技术有着越来越广阔的应用前景。
在我国由于瓶罐食品行业才刚刚开始起步，所以传统的靠加热来杀菌是我国大多数杀菌工业的主要灭杀微生物的方式，低档次、低质量的瓶罐食品就难以进入人们视野，这也是我国瓶罐食品行业发展缓慢的原因之一。想要摆脱这种难以发展的情况就要向国外学习，同时引进国外先进设备，在消化吸收先进技术的基础上加快在食品领域行业的应用研究，努力和市场接轨，提高国内产品在国际上的竞争力。
1.3项目设计目的和方法
本次课题食品杀菌是将PLC控制与传感技术有机的结合在一起，提高对实时温度控制的精度以及快速性。依据PLC控制的大型食品杀菌罐温控系统设计与仿真任务书，理解瓶罐食品杀菌工艺和控制要求，利用传感器采集温度、压力和液位的模拟量，设计闭环控制的方式来控制采集到的这些模拟量，通过PLC的A/D转换功能将这些模拟量转换成数字量来与设定值做比较，来控制阀门的闭合。因此，要选择合适的温度、压力和液位传感器，除此之外，还要对采样值进行A/D转换。
PLC温度控制系统通常由温度传感器、A/D、D/A转换装置、受控对象组成。在PLC中进行软件编程实现调节功能，在外围电路中设置参考信号，实现PLC系统对实时温度的控制。温度传感器对杀菌罐内的实时温度进行采集，并接经过A/D转换、信号放大将模拟量转变成PLC可以识别的电压或电流信号。信号经PLC处理后、D/A转换从RS485扩展模块输出，通过放大器放大控制电动阀门的开度，从而控制杀菌内的实时温度。其检测杀菌罐内蒸汽温度是由PT100铂电阻以及桥式放大电路组成。
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