酸奶生產(chǎn)過程控制

1、電氣及自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 酸奶生產(chǎn)過程控制 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 年 級： 專 業(yè)： 班 級： 指導(dǎo)教師： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院制2017年5月酸奶生產(chǎn)過程控制設(shè)計(jì)機(jī)械與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)1.課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)（1） 在了解酸奶生產(chǎn)的原理的前提下，運(yùn)用剛剛學(xué)過的組態(tài)知識設(shè)計(jì)一組仿真設(shè)備，而且通過酸奶生產(chǎn)的控制進(jìn)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(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種模擬與仿真裝置的原理與使用方法，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手操作能力。（3） 通過本次試驗(yàn)是同學(xué)們對組態(tài)王軟件知識的整合和仿真設(shè)

2、計(jì)能力的訓(xùn)練，并為后繼課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。 1.2 課程設(shè)計(jì)的要求（1）通過使用工控組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)與仿真，設(shè)計(jì)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(jì)一個(gè)具有控制和監(jiān)控的系統(tǒng)，能獨(dú)立完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 （4）用工控組態(tài)王軟件仿真實(shí)現(xiàn)酸奶生產(chǎn)控制的功能。2.酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計(jì)方案制定2.1酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計(jì)的原理酸奶生產(chǎn)是一個(gè)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(jì)一個(gè)功能相對完整的工程，即設(shè)計(jì)的工程相對獨(dú)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(jì)系統(tǒng)的一些實(shí)際內(nèi)容。并且制作報(bào)警窗口、歷史實(shí)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(jì)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(gè)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(dòng)畫連接 6.編寫命令語言 7.進(jìn)行運(yùn)行系統(tǒng)的配置 8保存工程并運(yùn)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(gè)系統(tǒng)就無法正確的運(yùn)行，基本的設(shè)計(jì)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(jì)方案實(shí)施3.1設(shè)計(jì)過程3.1.1新建工程 首先新建一個(gè)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(gè)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(xiàng)，在右邊的工作區(qū)中出現(xiàn)了“新建”圖標(biāo)，雙擊圖標(biāo)，進(jìn)入設(shè)備界面，選擇“仿真PLC”的“COM”項(xiàng)，如下圖。再單擊“下

5、一步”，為仿真PLC設(shè)備取一個(gè)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(xiàng)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(diǎn)擊“數(shù)據(jù)詞典”，在右邊的框中點(diǎn)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(diǎn)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(gè)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(gè)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(gè)“反應(yīng)器”，三個(gè)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(diǎn)擊“工具箱”里的“立體管道”，將各個(gè)器件聯(lián)系在一起構(gòu)成整體。（4） 全部添加完以后，點(diǎn)擊“全保存”。 圖3.1.4（1）定義整體畫面 3.1.5 建立動(dòng)畫連接（1） 液位模式動(dòng)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(diǎn)原奶液位”

7、；填充顏色為藍(lán)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(gè)反應(yīng)器的動(dòng)畫連接。（2） 設(shè)置數(shù)字式動(dòng)畫設(shè)置，如圖3.1.5（2）（3） 設(shè)置閥門動(dòng)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(jìn)入“應(yīng)用程序命令語言”對話框圖標(biāo)，雙擊，進(jìn)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(yùn)行調(diào)試 保存命令語言，進(jìn)入主畫面全保存，再切換到VIEW，打開運(yùn)行畫面，結(jié)果如下圖3.1.7所示 圖3.1.7系統(tǒng)運(yùn)行畫面 3.1.8 進(jìn)

8、行運(yùn)行系統(tǒng)的配置3.1.8.1 實(shí)現(xiàn)畫面切換功能（1） 建立相關(guān)控制畫面，分別為報(bào)警和事件畫面、實(shí)時(shí)趨勢曲線畫面、歷史趨勢曲線畫面、XY控件畫面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表畫面和歷史數(shù)據(jù)報(bào)表，與建立主畫面原理一樣，如下圖所示。 圖3.1.8（1）報(bào)警和事件畫面 圖3.1.8（2）實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表畫面 圖3.1.8（6）歷史數(shù)據(jù)報(bào)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(jìn)去。 （3） 點(diǎn)擊命令語言，編輯命令語言（4）以上操作可實(shí)現(xiàn)畫面切換功能3.2 系統(tǒng)參數(shù)計(jì)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(jì)的仿真實(shí)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(dòng)控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)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(dāng)前的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢，面向低端自動(dòng)化市場及應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)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(biāo)，集成了對亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（Ki

10、ngHistorian）的支持，可以為企業(yè)提供一個(gè)對整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)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(shí)有效地獲取信息，及時(shí)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(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定且使用方便的特點(diǎn)，并根據(jù)國內(nèi)眾多用戶的反饋及意見，對一些功能進(jìn)行了完善和擴(kuò)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(shí)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(bào)表及web發(fā)布功能進(jìn)行了大幅提升與改進(jìn)，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(bào)表所有功能的基礎(chǔ)上新增了報(bào)表向?qū)Чδ埽軌蛞越M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(bào)表、日報(bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表、季報(bào)表和年報(bào)表。此外，還可以實(shí)現(xiàn)值的行列統(tǒng)計(jì)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(shí)現(xiàn)畫面發(fā)布，數(shù)據(jù)發(fā)布和OCX控件發(fā)布，同時(shí)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(yùn)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(bào)表顯示、報(bào)警顯示等，同時(shí)可以方便快捷的向工業(yè)現(xiàn)場發(fā)布控制命令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的功能。組態(tài)王集成了對KingHistorian的支持，且支持?jǐn)?shù)據(jù)同時(shí)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(diǎn)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(dú)立開發(fā)的工業(yè)數(shù)據(jù)庫。具有單個(gè)服務(wù)器支持高達(dá)100萬點(diǎn)、256個(gè)并發(fā)客戶同時(shí)存儲和檢索數(shù)據(jù)、每秒檢索單個(gè)變量超過20,000條記錄的強(qiáng)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(shí)時(shí)查看和檢索歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的要求。特點(diǎn)： 它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)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(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)

13、中完成上傳下達(dá)、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(dòng)畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)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(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(jì)仿真實(shí)現(xiàn)在本次設(shè)計(jì)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(dāng)原奶液面和發(fā)酵劑液面=50時(shí)，兩個(gè)閥門打開，混合罐液面

14、增加；當(dāng)原奶液面和發(fā)酵劑液面=50時(shí)，這兩個(gè)閥門關(guān)閉，成品奶閥門自動(dòng)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(yùn)行。運(yùn)行結(jié)果如下圖所示。4.3 酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計(jì)系統(tǒng)測試當(dāng)開始運(yùn)行主畫面時(shí)，系統(tǒng)跟命令語言預(yù)設(shè)的情況一樣，在50這個(gè)分界點(diǎn)發(fā)生了轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行一切正常，液面數(shù)據(jù)符合運(yùn)行規(guī)律，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的功能。4.4 酸奶生產(chǎn)控制設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析通過系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，還有主畫面的數(shù)據(jù)體現(xiàn)，符合我們設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求，各項(xiàng)系統(tǒng)運(yùn)行十分流暢，與我們的初衷一致。我們能夠根據(jù)這個(gè)系統(tǒng)來實(shí)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(jì)，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(jìn)一步的拓展和延伸。開始時(shí)覺得這個(gè)設(shè)計(jì)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(xì)觀看，并且一邊看一邊練習(xí)。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(jì)相關(guān)內(nèi)容的搜索，如何將平時(shí)教室里所學(xué)知識運(yùn)用于解決實(shí)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(xué)邊做，并且不斷向同學(xué)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(jì)圖形界面，建立動(dòng)畫連接，運(yùn)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(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)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(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)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(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)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(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。 6.參考文獻(xiàn)1賈貴禮.組態(tài)軟件控制技術(shù)主編M.北京理工大學(xué)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)