论文总字数：24942字

摘 要

随着现代科技的发展，大部分工厂的生产都日益变得自动化、智能化，可编程序控制器PLC的快速发展也为此做出了巨大的贡献。本文针对水泥助磨剂制造的复杂性及生产环境的恶劣性等一系列情况，设计了一种基于PLC的水泥助磨剂自动配料控制系统。

通过分析系统的控制功能，本设计选用西门子S7-200系列的PLC作为控制核心，采用触摸屏作为监控界面，用定量的称重装置对进料量进行实时采集。根据系统的功能要求进行硬件选型，其中包括搅拌电机、出料泵、糖稀泵、控制阀、配料秤、触摸屏等设备的选型。并且绘制了控制系统的工艺流程图、电气原理图、PLC接线图等一系列CAD图纸，同时用MCGS制作监控界面，用STEP7编写PLC梯形图。本设计以触摸屏为上位机，实现对现场运行状况的监控，以 PLC 为下位机，实现电机的启动和停止、控制阀的开闭及信号的检测。总体设计实现了水泥助磨剂的实时在线生产，增强了控制系统的抗干扰能力，提高了配料精度并减轻了工作人员的负担。

关键词：PLC 自动配料 MCGS 水泥助磨剂

The Design of automatic batching control system of cement grinding aids based on PLC

Abstract

With the development of modern science and technology, most of the factory production has become more automated and intelligent, and the rapid development of programmable controller PLC has made a great contribution to this end. In view of the complexity of the cement grinding aids, this paper designs a kind of automatic control system of cement grinding aids based on PLC.

By analyzing the control function of the system, this design selects the SIEMENS S7-200 series PLC as the control core and uses the touch screen as the monitoring interface and uses the quantitative weighing device to carry on the real-time collection to the feed quantity. This design selects the hardware according to the requirement of the function of the system, including a stirring motor, a material pump, syrup pump, control valve, batching scales, touch screen and other equipment selection. And I draw the flow chart of the control system, electrical schematics, PLC wiring diagram, and a series of CAD drawings. At the same time this design production monitoring by using MCGS, and prepare the PLC ladder diagram by using STEP7. This design uses the touch screen as the upper computer to realize the field operation condition monitoring, and uses the PLC as the lower position machine to realize the starting or stopping of motor and the opening or closing of control valve and the signal detection. Overall design Realizes the cement grinding aids in real-time online production, and enhances the control system anti-interference ability, and improves the batching accuracy and reduces the burden on the staff.

Key Words: PLC; Automatic batching; MCGS; Cement grinding aids

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 应用前景 1

1.3 国内外的研究及发展趋势 1

1.4 本文主要工作 2

第二章 配料系统概述 3

2.1 配料系统总体组成 3

2.2 配料系统工艺流程 3

2.2.1 预溶模式 5

2.2.2 配料模式 5

2.3 配料系统实现功能 5

2.4 电控系统的组成 6

第三章 硬件设计 7

3.1 下位机的硬件设计 7

3.1.1 PLC基本单元及相关模块选定 7

3.1.2 I/O分配 8

3.2 自动配料系统主电路设计 9

3.2.1 主电路的工作原理 9

3.2.2 搅拌电机的选型 10

3.2.3 出料泵的选型 11

3.2.4 糖稀泵的选型 11

3.2.5 热继电器的选型 12

3.2.6 空气开关的选型 12

3.3 自动配料系统控制电路设计 13

3.3.1 控制电路的工作原理 13

3.3.2 接触器的选型 15

3.3.3 中间继电器的选型 15

3.4 称重系统硬件设计 15

3.4.1 称重模块的工作原理 16

3.4.2 称重模块的选型 16

3.4.3 称重显示控制器 17

3.5 搅拌系统的硬件设计 19

3.5.1 搅拌容器的选择^[2] 19

3.5.2 搅拌器的结构 20

3.6 控制阀的设计 20

3.6.1 气动蝶阀的工作原理 21

3.6.2 控制阀的选型 21

3.7 上位机的硬件设计 22

3.7.1 TPC7062KS的连接 23

3.8 PLC控制柜的设计 24

第四章 软件设计 25

4.1 下位机软件设计 25

4.1.1 PLC系统软件 25

4.1.2 PLC控制程序设计 25

4.2 上位机软件设计 31

4.2.1 MCGS监控系统的构成及功能 32

4.2.2 配料监控界面的设计 33

4.3 PLC与上位机通讯 38

4.4 PLC与称重仪表的通讯 39

第五章 现场维护 40

结 语 41

参考文献 42

致 谢 43

附录1 （电气原理图） 44

（一）配料系统主电路图 44

（二）配料系统控制电路图 44

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