基于西门子S7-1200的海绵原料定量投料控制系统_开题报告

（一）国内外现状

化工生产涉及到的内容比较多，危险系数比较高，由于生产过程比较复杂，因此需要做好过程控制工作。随着PLC功能的逐渐完善，PLC已经能够被广泛的应用于连续过程控制领域，其中过程控制主要是指完成对于生产过程中的电流、电压、温度以及压力等的模拟量进行闭环控制。

在国家十三五规划下，国内海绵等物品需求量日与俱增，特别是在汽车制造、家具产品等行业需求量巨大。我国是一个汽车制造大国，也是个人口大国，而目前大型海绵制品的生产加工还基本处于外资企业垄断状态。国内海绵制造工厂因为产量小、自动化程度低，从而导致产品品质差、产量低、市场占有比例小等窘境。相反国外许多海绵生产厂家，早已完成自动化升级改造，不仅使工程自动化程度提高降低劳动力，同时也提升产品品质，提高产品在市场中的竞争力。而作为自动化工程的核心——自动机控制器，国外工程基本使用以美国Rockwell、瑞士ABB、日本横河等厂家的DCS（分布式控制系统Distributed Control System）为主的计算控制系统。••••••

（二）PLC控制的优势

目前DCS控制系统由于其复杂性与价格问题，许多小企业无法普及，而在

该类系统可方便实现生产过程中的现场储罐数据信息采集（例如：介质温度、储罐液位、管道介质流量等），并可通过I/O控制泵的启停、开关阀门的开闭、比例阀的开度等控制。

控制工艺的过程中对于控制顺序有严格要求的PLC（可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller）系统，具有可选组项与项目等特点，自动上世纪60年代诞生以来，PLC因它的灵活性与方便的扩展性，可广泛使用与化工控制系统。同时可编程逻辑控制器用于顺序逻辑控制，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，也有采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高可编程逻辑控制器的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。并且可编程逻辑控制器可对模拟系数以及精确度计算是，可按照扫描周期精细数据转换。目前中大型的PLC控制系统支持多种总线协议（如TCP/IP、Modbus-TCP、Profinet、FF等），需要时可与工厂管理层相连接。

（三）西门子S7-1200系列PLC

新的模块化SIMATIC S7-1200控制器是西门子公司新推出产品的核心产品，可实现简单却高度精确的自动化任务。SIMATIC S7-1200 控制器实现了模块化和紧凑型设计，功能强大、投资安全并且完全适合各种应用。全新的TIA博途采用了新型、统一软件框架，可在同一开发环境中组态西门子的所有可编程控制器、人机界面和驱动装置。在控制器、驱动装置和人机界面之间建立通信时的共享任务，可大大降低连接和组态成本。例如，用户可方便地将变量从可编程控制器拖放到人机界面设备的画面中。然后在人机界面内即时分配变量，并在后台自动建立控制器与人机界面的连接，无需手动组态。同时S7-1200集成的PROFINET 接口用于进行编程以及 HMI 和 PLC-to-PLC 通信。另外，该接口支持使用开放以太网协议的第三方设备。该接口具有自动纠错功能的 RJ45 连接器，并提供 10/100 兆比特/秒的数据传输速率。它支持多达 16 个以太网连接以及以下协议：TCP/IP native、ISO on TCP 和 S7 通信。

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二、^范文提纲

1海绵工业生产的现状

1.1海绵的制作原理与主要原材料

1.2国外海绵生产现状

1.2.1国外海绵生产规模

1.2.2国外海绵生产车间

1.3国内海绵生产现状

2系统控制器件选型

2.1化工PLC控制系统

2.1.1PLC的发展

2.1.2化工PLC控制系统的优劣

2.1.3化工PLC控制系统要求

2.2西门子S7-1200

2.2.1西门子PLC简介

2.2.2西门子S7-1200PLC

2.3化工组态

2.3.1国内主流组态软件简介

2.3.2组态软件对比

2.3.3组态王KingView6.5

2.4工业人机界面

2.4.1国内主流人机界面对比

2.4.2MCGS人机界面

3海绵原料投料系统

3.1储罐区安全控制

3.1.1进料液位安全联锁

3.1.2温度PID控制

3.1.3罐内压力安全监控

3.2中间罐安全控制

3.2.1储罐出料与中间罐液位联锁

3.2.2罐内压力安全控制

3.2.3管道温度PID控制

3.3反应釜

3.3.1反应釜进料泵

3.3.2反应釜搅拌电机控制

4.电气设计

4.1进料泵与搅拌电机

4.1.1电机与ABB变频器控制

4.1.2西门子模块化低压电器控制

4.2西门子S7-1200PLC系统

4.2.1PLC参数设置

4.2.2远程I/O站设置

4.2.3程序设计

4.2.3.1模拟量转换

4.2.3.2工程量转换

4.2.3.3液位与重量转换

4.2.4程序下载与在线监控

4.3组态上位机

4.3.1组态建立与联机

4.3.2变量创建

4.3.3画面编辑

4.3.4变量关联

4.4人机界面

4.4.1人机画面制作

4.4.2人机变量与PLC联机

附录一：工艺流程图

附录二：电气原理图

附录三：变量表

附录四：PLC程序

三、参考文献

[1]李方园.西门子S7-1200PLC从入门到精通[M].浙江：机械工业出版社. 2018

[2]廖常初.S7-1200PLC编程及应用[M].重庆：机械工业出版社. 20017

[3]段礼才.西门子S7-1200PLC编程及使用指南[M].北京：机械工业出版社. 20016

[4]殷群.组态软件基础及应用（组态王KingView）[M].北京：机械工业出版社. 2017

[5]李建军.工业组态软件引用——组态王6.5[M].北京：中国劳动社会保障出版社. 2015

[6]朱益江.MCGS工控组态技术及应用[M].浙江：华中科技大学出版社. 2017

[7]李飞.PLC在化工过程控制中的应用[J].化工工程与装备.2010（7）:12-17

[8]熊炎炎,李墨林.探析PLC技术在化工装置电气自动化控制中的应用[J].化工管理.2014（3）:21-25

[9]任晨明.PLC控制系统在化工自动化控制系统中的应用研究[J].中国化工贸易，2013 :7

[10]谢立朋.分析PLC在化工过程控制中的应用[Z].龙源期刊网. ://.qikan.com.cn/ .2016年第24期