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摘 要

罐式集装箱作为一种新型的集装化储运工具，有诸多好处，然而在使用的过程中，需要对一些存储的物体提供特殊的温度区间。但目前国内缺少对罐式集装箱加热系统的研究，难以获得一个精准地温度区间，已经制约罐式集装箱在的工业生产中的进一步应用。本系统设计了一个可以控制罐式集装箱的PLC系统，该系统可以对检测和控制温度。本文从硬件、软件、外接设备、实际测试等多个方面入手，对整个系统的设计过程进行了综合性的介绍。介绍硬件时，详细说明了各个硬件结构的工作原理和主要功能，并给出了与PLC的接线图。软件部分则主要从TIA博途软件入手，介绍了PLC主程序梯形图的编写。此外本文还增加了对人机界面(HMI)的介绍，包括人机界面HMI的设计布局，各个按钮和控件的变量连接和动画定义等。最后本文对设计完成的系统进行了调试并在实际工况下做运行测试，并通过多种条件的运行实测，最终证实了系统的可靠性。

关键词：S7-1200 温度检测与控制系统 罐式集装箱 人机界面

Research on multi-channel detection and control of tank box based on Siemens PLC

Abstract

As a new kind of container, tank container has many advantages, but it needs to provide special temperature range for some objects in the process of using. However, the lack of domestic research on the heating system of tank container makes it difficult to obtain an accurate ground temperature range, which has restricted the further application of tank container in industrial production. This system designs a PLC system which can control the tank container, the system can detect and control the temperature. This paper introduces the design process of the whole system from hardware, software, peripheral equipment, actual test and so on. When hardware is introduced, the working principle and main function of each hardware structure are described in detail, and the wiring diagram with PLC is given. The software part mainly starts with Tia botu software and introduces the programming of PLC main program ladder diagram. In addition, the introduction of HMI is added, including the design and layout of HMI, the variable connection of buttons and controls, and the definition of animation. Finally, the system is debugged and tested under the actual working condition, and the reliability of the system is confirmed by the test under various conditions.

Key words:S7-1200;temperature detection and control system;tank container;HMI

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1研究背景意义 1

1.2 罐式集装箱的国内外研究现状 2

1.3 PLC研究现状 5

1.4本文主要研究内容 8

第二章 系统整体方案 10

2.1 引言 10

2.2 系统整体思路 10

2.3系统成本 11

2.4 本章小结 11

第三章 系统硬件概述 12

3.1 引言 12

3.2 PLC的硬件组态 12

3.3 系统的外接设备 16

3.3 本章小结 18

第四章 系统软件概述 20

4.1 引言 20

4.2 程序的编写 20

4.3 HMI组态 24

4.4 本章小结 27

第五章 系统实际检测 28

5.1 引言 28

5.2 硬件及连接情况的检测 28

5.3 温度传感器的检测 30

5.4 罐式多通道的检测与控制 31

5.5 本章小结 32

第六章 经济性分析 34

第六章 结论 35

参考文献 36

附录 39

1 通道2程序 39

2.通道3程序 40

3.通道4程序 42

4.通道5程序 43

5.通道6程序 45

6.通道7程序 46

7.通道8程序 47

致谢 50

第一章 绪论

1.1研究背景意义

在当今社会条件下，随着经济全球化以及人们对物流要求的不断提升，各国对于危险品和液体燃料的运输、环境保护的环保要求着重严控。同时对于物流安全性、轻量化也提出了比较高的要求。伴随着危险品和液体化学品的运输方式不断的严格化，储运技术的不断提升以及学术科研的不断积累研究，寻求更严格、安全性更高、稳定更好、更高效的特种储运方式成为热门发展领域。其中罐式集装箱制造业就是快速发展的领域之一。如图1.1，是罐式集装箱，属于一种特种的货物集装箱。其主要组成部分为结构框架和能够承受压力的储运罐体。在框架内是固定的储运罐体，罐体主要用于运输腐蚀性、易燃易爆等化学危险品以及液体和粉末固体颗粒状物料^[1-4]。

图1.1 罐式集装箱

因为罐式集装箱的运输方式具有密封性好、安全、高效节能且比较方便联运等优点，所以很适合危险品和化学液体的运输。而且随着世界各国对罐式集装箱的运输技术不断提升，那些还未涉及到罐式集装箱运输的领域也将逐渐实现普及。作为一种特种的集装箱运输方式，罐式集装箱能够保证运输品在整个运输过程中得到安全、快速、环保以及联运等诸多益处。同传统的桶装、槽罐车相比，罐式集装箱能够真正实现整个运输过程的联运，无论是铁路、公路还是水路都可方便运输。而且罐式集装箱的设计及其严格，制造工艺也具有相当高的要求。实验和检测标准也是有独立的国家标准。可有效防止因为碰撞而引起的危险品泄露的事故发生，从而避免化学品的泄露和污染。因此，罐式集装箱在运输途中有极高的安全系数。采用罐式集装箱的运输方式，除了有较高的安全性能、环保、高效等有点外，还可以有效严格控制事故发生率，降低运输风险^[5-7]。

1.2 罐式集装箱的国内外研究现状

对特种介质使用的罐式集装箱整体或其局部的结构设计和研究是现在相关专业人员所研究的重点科研内容。由英国UBH研发和设计的Collar 箱型相关工艺早已成熟，在很多年以来已经被国内外的广大相关产业厂家广泛地接受并使用。由此箱型进行结构和局部的优化发展而生产出的20尺ISO罐式集装箱，比原有箱型更加具有优势。collar 型罐式集装箱经过十几年以来研究人员对其不断进行的结构优化使其的使用已经开发到极限。罐式集装箱所不断追求轻量化的需求使国内外众多制造商均遇到了发展难题，对于collar型罐式集装箱自重的降低问题研究也困扰研究人员和生产商多年。

为了探究加载方式的不同对于罐式集装箱的应力影响，北京化工大学和相关企业的研究人员人用图1.2中所展示的1CC型罐式集装箱作为研究对象构建有限元模型进行对应力影响的分析^[8]。从有限元模型分析结果来看，冲击载荷对罐式集装箱的应力影响较大，但是采用平均压强方法的框架应力影响较小，同时发现等效质量法产生的应力对箱体造成的影响同样比较小，综合全部实验结果可以看出，不同的加载方式产生的应力影响差别较大^[9]。

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