酸奶生產(chǎn)過程控制

1、電氣及自動化課程設(shè)計報告題 目： 酸奶生產(chǎn)過程控制 學生姓名： 學生學號： 年 級： 專 業(yè)： 班 級： 指導教師： 機械與電氣工程學院制2017年5月酸奶生產(chǎn)過程控制設(shè)計機械與電氣工程學院自動化專業(yè)1.課程設(shè)計的任務(wù)與要求1.1 課程設(shè)計的任務(wù)（1） 在了解酸奶生產(chǎn)的原理的前提下，運用剛剛學過的組態(tài)知識設(shè)計一組仿真設(shè)備，而且通過酸奶生產(chǎn)的控制進一步了解各種組態(tài)王應(yīng)用的流程。（2） 由于組態(tài)軟件包括組合模擬裝置和仿真裝置，通過它可以進一步學習與掌握各種模擬與仿真裝置的原理與使用方法，實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合，增強實驗設(shè)計能力和動手操作能力。（3） 通過本次試驗是同學們對組態(tài)王軟件知識的整合和仿真設(shè)

2、計能力的訓練，并為后繼課程的學習和畢業(yè)設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)。 1.2 課程設(shè)計的要求（1）通過使用工控組態(tài)王軟件設(shè)計與仿真，設(shè)計出具體監(jiān)控設(shè)備，編譯出完整的程序，能夠?qū)崿F(xiàn)控制監(jiān)控功能。 （2）熟悉工控組態(tài)王軟件的應(yīng)用。 （3）設(shè)計一個具有控制和監(jiān)控的系統(tǒng)，能獨立完成整個系統(tǒng)的設(shè)計。 （4）用工控組態(tài)王軟件仿真實現(xiàn)酸奶生產(chǎn)控制的功能。2.酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計方案制定2.1酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計的原理酸奶生產(chǎn)是一個壓力、溫度、液位控制系統(tǒng)，它以發(fā)酵罐位主反應(yīng)器，具體過程就是把新鮮原牛奶和發(fā)酵劑加入混合罐，通過監(jiān)控混合罐的液位控制原料的注入量，經(jīng)過攪拌充分混合注入到發(fā)酵罐，發(fā)酵完成后即可獲得成品酸奶。以組態(tài)王軟

3、件知識位基礎(chǔ)，設(shè)計一個功能相對完整的工程，即設(shè)計的工程相對獨立，自成系統(tǒng)，工程所包含的功能比較全面，能反應(yīng)所設(shè)計系統(tǒng)的一些實際內(nèi)容。并且制作報警窗口、歷史實施曲線等使之能夠起到監(jiān)控的作用。2.2酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計的技術(shù)方案利用組態(tài)王軟件的仿真過程，建立新組態(tài)王工程分為以下幾個步驟：1.創(chuàng)建新工程 2.定義設(shè)備 3.定義變量 4.定義畫面 5.建立動畫連接 6.編寫命令語言 7.進行運行系統(tǒng)的配置 8保存工程并運行調(diào)試。這些是基本的仿真步驟，必須一環(huán)連著一環(huán)，任何地方出了問題，那么這個系統(tǒng)就無法正確的運行，基本的設(shè)計思路如上述步驟。 組態(tài)王酸奶控制和PLC設(shè)備連接框圖如下2.2（1）： 新鮮原奶

4、添加 發(fā)酵劑 混合液 混合液出料閥 冷卻池 儲存罐 成品酸奶 圖2.2（1） 組態(tài)王和PLC設(shè)備連接框圖 3.酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計方案實施3.1設(shè)計過程3.1.1新建工程 首先新建一個工程，命名為：酸奶生產(chǎn)控制，存儲路徑為：d：download酸奶生產(chǎn)控制的組態(tài)。如下圖3.1.1(1) 圖3.1.1（1） 新建工程存儲路徑 然后建立一個主畫面，如下3.1.1（2）所示： 3.1.1（2） 新畫面建立 3.1.2 定義外部設(shè)備在組態(tài)王工程瀏覽器樹形目錄中，在“設(shè)備”中選擇“COM1”選項，在右邊的工作區(qū)中出現(xiàn)了“新建”圖標，雙擊圖標，進入設(shè)備界面，選擇“仿真PLC”的“COM”項，如下圖。再單擊“下

5、一步”，為仿真PLC設(shè)備取一個名稱。再單擊“下一步”，選擇設(shè)備連接的串口為COM1。直到最后一步，如下第二張圖片。設(shè)備定義完成后，可以在COM1項下看到新建的設(shè)備“PLC1” 圖3.1.2（1）定義外部設(shè)備 圖3.1.2（2）外部設(shè)備定義3.1.3 定義變量（1）在組態(tài)王工程瀏覽器樹形目錄中，點擊“數(shù)據(jù)詞典”，在右邊的框中點擊“新建”，定義變量“原奶液位”，為內(nèi)存整型，初始值位100，最大值為1000，在點擊“確定”（2）同理定義“發(fā)酵劑液位”和“成品奶液位”（3）再定義三個內(nèi)存離散變量：原奶出料閥、發(fā)酵劑出料閥、成品奶出料閥。 （4）定義三個管道水流，分別為管道水流、管道水流1、管道水流2。

6、都為內(nèi)存整型。圖形分別如下圖3.1.3（1）原奶液位定義變量圖3.1.3（2）控制水流定義變量3.1.4 定義畫面（1） 如下圖3.1.4（1）所示，在“工具箱”找到“圖庫管理器”，添加四個“反應(yīng)器”，三個合適的“閥門”，并寫出名稱。（2） 再利用文本，添加“酸奶生產(chǎn)監(jiān)控畫面”和各器件的名稱，在反應(yīng)器下添加文本#。（3） 點擊“工具箱”里的“立體管道”，將各個器件聯(lián)系在一起構(gòu)成整體。（4） 全部添加完以后，點擊“全保存”。 圖3.1.4（1）定義整體畫面 3.1.5 建立動畫連接（1） 液位模式動畫設(shè)置，在畫面上雙擊“原奶罐”圖形，對話框設(shè)置如下圖3.1.5（1）：變量名選擇“本站點原奶液位”

7、；填充顏色為藍色；最小值：0，占據(jù)百分比：0；最大值：100，占據(jù)百分比：100。同理設(shè)置其他三個反應(yīng)器的動畫連接。（2） 設(shè)置數(shù)字式動畫設(shè)置，如圖3.1.5（2）（3） 設(shè)置閥門動畫，如圖3.1.5（3） 圖3.1.5（1） 圖3.1.5（2） 圖3.1.5（3）3.1.6 編寫命令語言在工程瀏覽器的目錄中，選擇“文件|命令語言|應(yīng)用程序命令語言”，進入“應(yīng)用程序命令語言”對話框圖標，雙擊，進入編寫命令語言，命令語言如下圖內(nèi)所示。 3.1.7 保存工程并運行調(diào)試 保存命令語言，進入主畫面全保存，再切換到VIEW，打開運行畫面，結(jié)果如下圖3.1.7所示 圖3.1.7系統(tǒng)運行畫面 3.1.8 進

8、行運行系統(tǒng)的配置3.1.8.1 實現(xiàn)畫面切換功能（1） 建立相關(guān)控制畫面，分別為報警和事件畫面、實時趨勢曲線畫面、歷史趨勢曲線畫面、XY控件畫面、實時數(shù)據(jù)報表畫面和歷史數(shù)據(jù)報表，與建立主畫面原理一樣，如下圖所示。 圖3.1.8（1）報警和事件畫面 圖3.1.8（2）實時趨勢曲線 圖3.1.8（3）歷史趨勢曲線 圖3.1.8（4）XY控件畫面 圖3.1.8（5）實時數(shù)據(jù)報表畫面 圖3.1.8（6）歷史數(shù)據(jù)報表 （2） 在主畫面選擇工具箱中的菜單工具，找出下面的對話框，將所有的畫面都添加進去。 （3） 點擊命令語言，編輯命令語言（4）以上操作可實現(xiàn)畫面切換功能3.2 系統(tǒng)參數(shù)計算及元器件選擇 元器

9、件包含以下三類： 1.反應(yīng)器：原奶罐、發(fā)酵劑罐、成品奶罐、存儲罐。 2.控制閥門：原奶出料閥、發(fā)酵劑出料閥、成品奶出料閥。 3.流水管道：流水管道、流水管道1、流水管道2。 3.3 酸奶生產(chǎn)控制系統(tǒng)整體電路圖4.酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計的仿真實現(xiàn)4.1 組態(tài)王軟件介紹組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。組態(tài)王kingview6.55是亞控科技根據(jù)當前的自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，面向低端自動化市場及應(yīng)用，以實現(xiàn)企業(yè)一體化為目標開發(fā)的一套產(chǎn)品。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺為目標，集成了對亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實時數(shù)據(jù)（Ki

10、ngHistorian）的支持，可以為企業(yè)提供一個對整個生產(chǎn)流程進行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺，使企業(yè)能夠及時有效地獲取信息，及時地做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。 組態(tài)王保持了其早期版本功能強大、運行穩(wěn)定且使用方便的特點，并根據(jù)國內(nèi)眾多用戶的反饋及意見，對一些功能進行了完善和擴充。組態(tài)王kingview6.55提供了豐富的、簡捷易用的配置界面，提供了大量的圖形元素和圖庫精靈，同時也為用戶創(chuàng)建圖庫精靈提供了簡單易用的接口；該款產(chǎn)品的歷史曲線、報表及web發(fā)布功能進行了大幅提升與改進，軟件的功能性和可用性有了很大的提高。 組態(tài)王在保留了原報表所有功能的基礎(chǔ)上新增了報表向?qū)Чδ?，能夠以組態(tài)王的歷

11、史庫或KingHistorian為數(shù)據(jù)源，快速建立所需的班報表、日報表、周報表、月報表、季報表和年報表。此外，還可以實現(xiàn)值的行列統(tǒng)計功能。 組態(tài)王在web發(fā)布方面取得新的突破，全新版的Web發(fā)布可以實現(xiàn)畫面發(fā)布，數(shù)據(jù)發(fā)布和OCX控件發(fā)布，同時保留了組態(tài)王Web的所有功能：IE瀏覽客戶端可以獲得與組態(tài)王運行系統(tǒng)相同的監(jiān)控畫面，IE客戶端與Web服務(wù)器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過網(wǎng)絡(luò)您可以在任何地方獲得與Web服務(wù)器上相同的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報表顯示、報警顯示等，同時可以方便快捷的向工業(yè)現(xiàn)場發(fā)布控制命令，實現(xiàn)實時控制的功能。組態(tài)王集成了對KingHistorian的支持，且支持數(shù)據(jù)同時存儲到組態(tài)王歷史庫

12、和工業(yè)庫，極大地提高了組態(tài)王的數(shù)據(jù)存儲能力，能夠更好地滿足大點數(shù)用戶對存儲容量和存儲速度的要求。KingHistorian是亞控新近推出的獨立開發(fā)的工業(yè)數(shù)據(jù)庫。具有單個服務(wù)器支持高達100萬點、256個并發(fā)客戶同時存儲和檢索數(shù)據(jù)、每秒檢索單個變量超過20,000條記錄的強大功能。能夠更好地滿足高端客戶對存儲速度和存儲容量的要求，完全滿足了客戶實時查看和檢索歷史運行數(shù)據(jù)的要求。特點： 它具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)

13、中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。 4.2 酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計仿真實現(xiàn)在本次設(shè)計中，原奶罐和發(fā)酵劑罐各自通過原奶出料閥門、發(fā)酵劑出料閥門向混合罐里添加原奶和發(fā)酵劑，當原奶液面和發(fā)酵劑液面=50時，兩個閥門打開，混合罐液面

14、增加；當原奶液面和發(fā)酵劑液面=50時，這兩個閥門關(guān)閉，成品奶閥門自動打開，混合罐開始通過閥門往存儲罐里排混合液，直到混合液排完，閥門關(guān)閉，系統(tǒng)停止運行。運行結(jié)果如下圖所示。4.3 酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計系統(tǒng)測試當開始運行主畫面時，系統(tǒng)跟命令語言預(yù)設(shè)的情況一樣，在50這個分界點發(fā)生了轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)運行正常，罐子內(nèi)部壓力符合液面的多少，在常溫下，反應(yīng)器、閥門運行一切正常，液面數(shù)據(jù)符合運行規(guī)律，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的功能。4.4 酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計數(shù)據(jù)分析通過系統(tǒng)能夠正常運行，還有主畫面的數(shù)據(jù)體現(xiàn)，符合我們設(shè)計這個實驗的設(shè)計要求，各項系統(tǒng)運行十分流暢，與我們的初衷一致。我們能夠根據(jù)這個系統(tǒng)來實現(xiàn)控制酸奶生產(chǎn)過程

15、。5.總結(jié)及體會通過這次設(shè)計，我對組態(tài)王的知識了解掌握了很多，對以前的知識有了進一步的拓展和延伸。開始時覺得這個設(shè)計比較難，沒辦法著手，于是就到網(wǎng)絡(luò)上查找相關(guān)內(nèi)容，查到了對于組態(tài)王軟件使用的相關(guān)視頻介紹，仔細觀看，并且一邊看一邊練習。還對自己所做題目基于組態(tài)王的液位控制系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)內(nèi)容的搜索，如何將平時教室里所學知識運用于解決實際問題是有很大困難。網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)內(nèi)容很好的啟發(fā)了思路，邊學邊做，并且不斷向同學請教，舉一反三，大家互相討論，最后終于很大的收獲。經(jīng)過設(shè)備的配置，構(gòu)造數(shù)據(jù)庫變量，設(shè)計圖形界面，建立動畫連接，運行和調(diào)試，論文的撰寫，這一系列的過程后，我們不僅解決了問題，而且基本熟悉了組態(tài)王

16、這款軟件。課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術(shù)發(fā)展的日新日異，回顧起此次組態(tài)王課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整一星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。 6.參考文獻1賈貴禮.組態(tài)軟件控制技術(shù)主編M.北京理工大學出版社.20072組態(tài)6.0使用手冊.北京亞控科技發(fā)展有限公司.20083王曉根.工業(yè)控制組態(tài)