喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告 概要（共6篇）
喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告 概要 篇1
PLC讨论课报告
组号： 第十九组 小组成员：陈永秀、张丁文、刘红申、曹嘉元
贡献度排名
第一名：曹嘉元 第二名：陈永秀 第三名：张丁文 第四名：刘红申
目录
第一章、控制对象喷雾干燥塔的分析...........................................................................................4
1.1喷雾干燥塔背景描述........................................................................................................4 1.2 喷雾干燥塔工艺流程简介...............................................................................................4 1.3 燃烧系统..........................................................................................................................4 1.4干燥系统...........................................................................................................................6 1.5 投料系统..........................................................................................................................7 1.6除尘系统...........................................................................................................................7 第二章、控制系统的硬件设计.....................................................................................................9
2.1 喷雾干燥塔控制功能描述..........................................................................................9 2.2 如何使用好喷雾干燥塔.................................................................................................10 第三章 喷雾干燥塔组态王实现图...............................................................................................14 第四章、控制系统流程图.............................................................................................................15 4.1 燃烧系统流程图.............................................................................................................15 4.2 投料系统流程图.............................................................................................................17 4.3 燃烧系统流程图.............................................................................................................18 4.4 除尘系统流程图.............................................................................................................19 第五章 控制plc梯形图..............................................................................................................21 第六章、控制系统调试报告.........................................................................................................22 6.1系统准备阶段..................................................................................................................22 6.2点火启动过程..................................................................................................................22 6.3投料系统进入工作过程..................................................................................................22 6.4除尘系统进入工作..........................................................................................................22 6.5手自切换系统..................................................................................................................22 6.6安全保护系统..................................................................................................................22 6.7报警系统..........................................................................................................................22 6.8真实调试结果..................................................................................................................22 第七章 心得体会..........................................................................................................................23
第一章、控制对象喷雾干燥塔的分析
1.1喷雾干燥塔背景描述
喷雾干燥塔将液态的料浆经喷枪雾化后喷入干燥塔内，干燥塔利用燃料燃烧的能量将鼓风机送入的空气进行加热;热空气在干燥塔内将雾化的料浆干燥为超细颗粒粉态成品。粉状成品在塔内利用旋风分离原理从热空气中分离出来，有塔的底部翻版阀定期排入收集袋中的合格原料。热空气则通过布袋除尘器除尘后排除。喷雾干燥塔控制系统主要由燃烧、干燥、投料、除尘等几个主要部分组成。主要用于把液态原料制备成固体粉末原料的设备。它被广泛得使用于化工、食品、陶瓷等诸多行业，作为原料或成品加工的设备，该设备一般都作为一套相对独立的系统进行成套供应。1.2 喷雾干燥塔工艺流程简介
喷雾干燥塔P&ID图如图1-1所示。按工艺流程，喷雾干燥塔控制系统可以分为燃烧系统、干燥系统、投料系统、布袋系统等。
图 例：溢流阀排风机除尘器T干燥塔PT手动阀电磁阀电动调节阀鼓风机T料浆罐助燃风机料浆泵火检探头加热器增压泵供油泵燃料油箱油包点火变压器联动调节
1-1 喷雾干燥塔P&ID图
1.3 燃烧系统
燃烧系统的主要设备有供油泵、增压泵、溢油阀、油包、截止阀、调节阀、点火变压器、火检探头、助燃风机等。
当系统启动后，供油泵运转，燃油通过溢油阀在回路中运行，这样第一可以加快点火时候的系统响应速度，第二可以检测回路的工作是否正常。按下点火按钮后，助燃风机启动，进行五分钟的吹扫过程在吹扫的同时点火，可以把残留的可燃物燃烧掉，防止在点火的时候由于可燃物过多，导致爆炸事故。吹扫结束后开增压泵开始投油，投油负荷定为额定负荷的45%，投油30s后断点火变压器，此时火检，若火检输入信号为1则说明点火成功，继续投油保持燃烧，然后再升负荷。若火检信号为0，则说明点火不成功，立即停止投油，助燃风机进行吹扫五分钟，为下一次的点火做好准备。主油回路采用双电磁阀串联的目的为保持截止的可靠性，燃料调节阀和助燃风机调节阀联动，使风和燃料的按比例变化。
燃烧系统的I/O表如下表所示。
1.4干燥系统
干燥系统的主要设备有鼓风机、干燥塔、除尘器、排风机。
在干燥系统中，鼓风机将空气送入换热器中加热，热空气进入干燥塔干燥所需物质，接着干燥塔出口的热空气进入除尘器进行除尘，最终通过排风机排入大气。系统启动的时候运行鼓风机和排风机，因为提前开不影响系统的安全性，同使在点火的初期还有保护加热器的作用。同样在停止系统的时候最后停风机，同样使保护作用。
在干燥系统中，涉及到空气温度和干燥塔内负压控制。温度的控制包括热空气进口温度、烟气出口温度、干燥塔出口温度，其中热空气进口温度是调节燃油量（即燃油调节阀的开度）的主要依据。干燥塔的负压是改变排风机转速（主要通过变频器实现）的主要依据，干燥塔的出口温度是给料多少的主要依据，当排烟温度超过一定温度的时候声光报警，等待运行人员确认。
干燥系统的I/O下表所示。
1.5 投料系统
投料系统的主要设备有料浆灌、溢流阀、电磁阀、料浆泵、喷雾装置。投料系统在点火成功后，温度满足一定数值的时候，启动料浆泵，经过雾化，喷入干燥塔，物料经干燥后从下面的排出合格产品。同时，根据控制目标自动增/减料枪，保证干燥效果。
投料系统的主要控制信号为料浆出口压力，根据干燥内负压和温度控制料浆出口压力在一定范围内，以确保料浆的雾化效果。
投料系统的I/O表如下表所示。
1.6除尘系统
除尘器属于喷雾干燥塔的外围设备，除尘器外壁布置了三只气锤，内部设置八个除尘布袋实现对出塔空气的过滤除尘。
除尘系统为达到除尘效果要求气锤按固定的时间间隔对塔外壁进行振打，同时8只布袋按固定的时间间隔进行反吹。除尘器布置在干燥塔旁，在负压控制中可以考虑到除尘器的反吹会造成干燥塔塔内负压的明显波动。此时应该禁止负压检测信号的信号输出，在反吹过后回复正常以后，再解除信号的输出指令。
除尘系统I/O表如下表所示。
其他功能、另外还有一些I/O点起报警、就地指令等一些重要功能具体表如下表 所示。
第二章、控制系统的硬件设计
2.1 喷雾干燥塔控制功能描述
良好的控制系统的主要指标是安全和经济，本次课程设计控制对象喷雾干燥塔的控制目标是在安全的前提下确保对象的工艺参数稳定，并以安全作为优化目标。针对该喷雾干燥塔所提出的控制要求主要有以下方面的考虑：顺序启动功能、安全停机功能、自动点火功能、熄火保护功能、系统安全保护功能、状态监测和自动报警功能、自动投入油枪和撤除油枪功能、自动温控功能、设备离线强制启停功能、指示灯测试功能、模拟量控制功能等。喷雾干燥塔控制系统需要实现的主要功能如下：
（1）、自动顺序启动功能
系统可实现顺序启动。程序能够实现排风机，鼓风机，助燃风机，供油泵，增压泵的顺序启动。（2）、安全停机功能
可以自动按供油泵，电磁阀，助燃风机的顺序停止系统。停机过程中提供自动吹扫和系统自动复位功能。（3）、自动点火功能
实现系统安全点火。点火条件成立时有灯指示，此时按下“点火”按钮并保持2秒钟以上，可自动实现安全点火；不具备点火条件时，没有灯指示，操作“点火”按钮，系统不予响应。（4）、熄火自动保护功能
点火过程和正常运行中因出现熄火信号，系统能自动保护设备安全，并恢复到点火准备状态。（5）、系统安全保护功能
系统出口超温保护。出口温度超过规定的故障限值5秒，打开“紧急排放阀”；出口温度超过故障限值1分钟，执行“自动停机”以保证系统安全。（6）、状态检测和自动警报功能
系统进口温度，出口温度，排烟温度，塔内塔内负压，料浆压力异常时提供光字牌提示和声音报警，并具有报警保持，等待确认功能（7）、自动投入喷枪和撤除喷枪功能。
在“自动模式”下，当投料温度升高时增加燃烧量，温度升高到一定值，自动增加一根喷枪；当投料温度降低时减少燃烧量，温度降低到一定值时自动减少一根喷枪。
（8）、指示灯测试功能
在任何情况下，系统都可以检测指示灯是否能够正常使用，按下“灯测试”按钮，所有指示灯点亮，取消“灯测试”按钮，所有指示灯回复原状态。（9）、点火之后系统进入手动控制，当满足一定条件后系统自动切换到自动控制。
2.2 如何使用好喷雾干燥塔 技术指标
水分蒸发速率最大为: 10 kg 气体干燥速率最大为: 150 kg/h 注入空气速率 350 °C。
主要功能
可将溶液状态的物料喷入喷雾干燥塔中，物料干燥后呈固体粉末状态出料。
应用范围
用于生物农药，医药，食品微生物的干燥。特点：
1、干燥速度快，完成只需数秒钟；
2、适宜于热敏性物料干燥；
3、使用范围广：根据物料的特性，可以用于热风干燥、离心造粒和冷风造粒，大多特性差异很大的产品都能用此机生产；
4、由于干燥过程是在瞬间完成的，产成品的颗粒基本上能保持液滴近似的球状，产品具有良好的分散性，流动性和溶解性；
5、生产过程简化，操作控制方便。喷雾干燥通常用于固含量60%以下的溶液，干燥后，不需要再进行粉碎和筛选，减少了生产工序，简化了生产工艺。对于产品的粒径、松密度、水份，在一定范围内，可改变操作条件进行调整，控制、管理都很方便；
6、为了使物料不受污染和延长设备寿命，凡是与物料接触部分，均可以采用不锈钢材料制造。作用原理
空气经过滤和加热，进入干燥器顶部空气分配器，热空气呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液经塔体顶部的高速离心雾化器或高压雾化器，喷雾成极细微的雾状液珠，与空气并流接触在极短的时间内可干燥为成品。成品连续地由干燥塔底部和旋风分离器中输出，微尘物料由脉冲布袋收集器收集，废气由风机排空。
喷雾干燥塔常见毛病与修复 粘壁现象
主要原因：
（1）进料量太大, 不能充分蒸发；（2）喷雾开始前干燥室加热不足；（3）开始喷雾时, 下料流量调节过大；（4）加入的料液不稳定。
补救措施：
适当减少进料量;适当提高热风的进口和出口温度;在开始喷雾时, 流量要小, 逐步加大, 调节到适当时为止;检查管道是否堵塞, 调整物料固形物含量, 保证料液的流动性。
水分含量高
主要原因：一般是排风温度太低。
补救措施：适当减小进料量, 以提高排风温度。纯度低 主要原因：
（1）空气过滤效果不佳；（2）积粉混入成品；（3）原料纯度不高；（4）设备清洗不彻底。
补救措施：
检查空气过滤器中过滤材质敷设是否均匀, 过滤器使用时间是否太长, 若是应立即更换;检查热风入口处焦粉情况, 克服涡流;喷物前应将料液过滤;重新清洗设备。
粉粒太细 主要原因：含固量太低或进料量太小。
补救措施：提高料液的含固量, 加大进料量, 提高进风温度。
跑粉现象
主要原因：旋风分离器的分离效果差。补救措施：
（1）检查旋风分离器是否由于敲击、碰撞而变形；（2）提高旋风分离器进出口的气密性；
（3）检查其内壁及出料口是否有积料堵塞现象。
喷头转速低
主要原因：离心喷头部件出了故障。补救措施：检查喷头内部件。
蒸发量低
主要原因：
(1)整个系统的空气量减少；(2)热风的进口温度偏低；
(3)设备有漏风现象, 有冷风进入干燥室。补救措施:(1)检查离心机的转速是否正常；(2)检查离心机调节阀位置是否正确；
(3)检查空气过滤器及空气加热器管道是否堵塞；(4)检查电网电压是否正常；(5)检查电加热器是否正常工作；(6)检查设备各组件连接是否密封。
喷头振动
主要原因：
（1）喷头的清洗和保养不当引起的喷盘内附有残留物质或主轴产生弯曲和变形；
（2）离心盘动平衡不好。补救措施：
（1）检查喷雾盘内是否有残存物质, 若有应及时清洗；（2）发现主轴有异常, 要进行更换；（3）对离心盘的动平衡重新调整或更换。
操作注意事项：
1、首先开启离心风机，然后开启加热器，并检查是否漏气、如正常即可进行预热，因热风预热决定着干燥设备的蒸发能力，在不影响被干燥物料质量的前提下，应尽可能提高进风温度。
2、预热时干燥室顶部安放雾化器处，干燥室部和旋风分离器下料口处必须密封，以免冷风进入干燥室，降低预热效率。
3、当干燥室进口温度达到设定温度时，开启离心喷头，当喷雾头达到最高转速时，开启进料泵，加入清水喷雾10分钟后更换成 料液，进料量应由小到大，否则将产生粘壁现象，直到调节到适当的要求。料液的浓度应根据物料干燥的性质来配制，以保证干燥后成品有良好的流动性。
4、干燥成品的温度和湿度，取决于排风温度，在运行过程中，保持排风温度为一个常数是极其重要的，这取决于进料量的大小，下料量稳定，出口温度是比较稳定的。若料液的含固量和流量发生变化时出口温度也会出现变动。
5、产品温度太高，可减少加料量，以提高出口温度，产品的温度太低，则反之。对于产品温度较低的热敏性物料可增加加料量，以降低排风温度，但产品的温度将相应提高。
第三章 喷雾干燥塔组态王实现图
第四章、控制系统流程图
4.1 燃烧系统流程图
启动以上均满足的情况下，点火许可。否长按点火指令2秒排风机是延时5s投鼓风机否否在吹扫条件满足条件下，连续吹扫5分钟10s后火焰正常是点火成功，系统准备好。吹扫成功是紧急停炉或停止指令是否投料系统投助燃风机停止供油泵供油泵不泄露的情况下，投燃料供油泵。停止燃料电磁阀投燃料增压泵停止助燃风机停止增压泵、调节阀、点火变压器投燃料电磁阀否停止指令投燃料调节阀是停止鼓风机、延时5s后停排风机投点火变压器结束 图4.1燃烧系统流程图 当按下开始按钮2s后，启动排风机，延时5s后，启动鼓风机，使干燥塔内保持负压。
1.启动排风机、鼓风机后对系统进行连续吹扫5分钟，若在吹到过程中某个开启的排、鼓风机停止，则重新吹扫。吹扫过程中，吹扫进行中指示灯亮，吹扫结束后，指示灯灭。
2.吹扫成功后在燃料供油泵不漏油的情况下，依次开启助燃风机、供油泵、燃料电磁阀、燃料调节阀、点火变压器。以上均正常投入时，点火许可，同时点火许可灯亮。
3.长按点火指令两秒，若十秒后火焰正常，则点火成功，在无急停指令和停止指令的情况下，系统准备完毕，系统准备完毕指示灯亮，等待投料，同时自动转为手动。否则依次停止供油泵、燃料电磁阀、助燃风机、增压泵、调节阀、点火变压器，若有停止指令，则依次停止鼓风机、排风机。否则，依次开启助燃风机、供油泵、燃料电磁阀、燃料调节阀、点火变压器。恢复到点火准备状态。4.2 投料系统流程图
点火成功，系统准备完毕。否投料温度达到最低温度值是手动状态自动状态料浆泵喷枪A、B、C投料浆泵，延时5秒喷枪A.否则停止料浆泵、喷枪A。当投料温度达到中等温度设定值时，投喷枪B。否则停止喷枪B。当投料温度达到最高温度设定值时，投喷枪C.否则停止喷枪C。结束 图4.2投料系统流程图
系统准备完毕后，当投料温度未达到最低值时，为手动状态，可以通过手动头料浆泵、喷枪。
1.当投料温度达到最低值时，自动由手动转到自动状态，先投入料浆泵。延时 5s，投喷枪A，不满足时则停止，转为手动。
2.当投料温度达到中温度值时，投喷枪B。否则停止喷枪B。3.当投料温度达到高温度值时，投喷枪C。否则停止喷枪C。
4.3 燃烧系统流程图
工作时，出现相关参数异常。排风温度异常塔内负压异常进口温度异常出口温度异常声音报警同时闪光报警。报警确认闪光变为平光。故障解除报警灯熄灭结束
图4.3燃烧系统流程图 正常干燥过程中，若相关参数异常时，则会进行相应的报警警示。
1.当排风温度异常时，会出现声音报警，同时排风温度异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。
2.当塔内负压异常时，会出现声音报警，同时塔内负压异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。
3.当进口温度异常时，会出现声音报警，同时进口温度异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。
4.当出口温度异常时，会出现声音报警，同时出口温度异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。
4.4 除尘系统流程图
系统准备完毕，正常运行时。已投入气锤B已投入气锤B已投入气锤A小火位置大火位置手动状态自动状态自动状态自动状态自动状态自动状态每20秒气锤A自动击打5秒每20秒气锤A自动击打5秒每20秒气锤A自动击打5秒投入正吹布袋1、2、3、4，延时55秒投入正吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8，延时55秒投入反吹布袋1、2、3、4，延时5秒投入反吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8，延时5秒气锤A、B、C正吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8反吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8否急停指令，熄火信号或停止是手动状态自动状态延时一分钟，停止各设备。结束 图4.4除尘系统流程图
1.点火成功系统准备完毕后，在系统未达到相关要求时，设备启动为自动状态，可以手动投入气锤和布袋。
2.当小火位置时，自动由手动转为自动，投入正吹布袋1234，延时55s，反吹布袋1234，延时5s。若无急停指令，停止指令或火焰状态异常，则循环进行。若有则延时一分钟，按顺序停止布袋和气锤。
3.当大火位置时，自动由手动转为自动，投入正吹布袋12345678，延时55s，反吹布袋12345678，延时5s。若无急停指令，停止指令或火焰状态异常，则循环进行。若有则延时一分钟，按顺序停止布袋和气锤。
4.手动投入气锤后，则气锤变为自动状态，每20s自动击打5s。
第五章 控制plc梯形图 21
第六章、控制系统调试报告
6.1系统准备阶段
启动前的指示灯检测——检测系统是否满足点火条件——系统准备完毕。
6.2点火启动过程
系统启动——开机吹扫（10s）——吹扫指示灯亮，排风机、鼓风机工作——吹扫结束后吹扫指示灯灭，风压正常——启动燃料泵——10s后启动增压泵——10s后启动燃料电磁阀和助燃风机——油压正常——10s后启动点火变压器——点火成功——10秒后关闭点火变压器。
6.3投料系统进入工作过程
进口温度的判定——进口温度正常——5s后启动料浆泵——料浆压力的判定——料浆压力正常——5s后按进口温度范围选择开启喷枪个数
6.4除尘系统进入工作
点火指令长按2秒——启动排风机——10s后启动鼓风机——除尘器的3个气锤按一定频率工作——除尘器的8个布袋每2个一组按顺序以一定的时间间隔工作规定的时间
6.5手自切换系统
按下手/自切换键，PLC脱离对设备的控制，同时切换到手动控制面板；再按下手/自切换键，切换到PLC控制状态，PLC恢复对设备的控制，同时切断手动控制面板对设备的控制。
6.6安全保护系统
停机条件——料浆泵，喷枪，燃料泵，助燃风机瞬间停止工作——5s后燃料增压泵停止工作——5s后燃料电磁阀停止工作——鼓风机和排风机保持工作（吹扫），布袋除尘器停止工作——吹扫停止——系统准备完毕。
6.7报警系统
报警系统预计实现的功能如下：
报警条件达成（熄火报警除外）——对应指示灯闪烁，报警蜂鸣器持续报警——按下确认键——指示灯切换成平光，蜂鸣器停止报警。注：该过程可以循环工作，即按下确认键后第二个报警信号依然可以出发同样的报警。
6.8真实调试结果
上面为预期要达到的结果，在程序完成之后经调试，发现系统准备阶段的顺序启动与顺序停止能成功实现，投料系统与除尘器系统也能成功实现，手自动切换、安全保护系统也能实现，在报警系统方面我们存在着不足，就是报警声音必须通过报警确认之后才能消除，不能通过其他方法来消除报警声音，这个与实际不符 合，另外还有一个变频器的使用不是很熟悉，所以这个功能也没有实现，总体上来说还是实现了大部分功能。
第七章 心得体会
回顾起此次的PLC课程讨论课，至今我仍感慨颇多。从理论到实践，从程序完成到程序连线调试再到最后的完成。在这两个星期的时间里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多有用的东西，不仅巩固了以前学到的PLC知识，而且学到了许多在课本上没有的知识，同时也懂得了一些程序运行的窍门，加深对 PLC控制系统的理解与掌握。
这次的讨论课让我感觉到理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，就像在课程设计中，好多东西自己明明知道，但是就是不会用或者是设计出来的程序有错误，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论，才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考能力。在设计过程中遇到了不少的问题，可以说是困难重重，有程序本身错误，模拟量不是很会，程序不完善前后限制，连线失误等等问题，这毕竟是第二次做的，难免会遇到各种各样的问题。但是这个不严重，在设计过程中，发现自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻掌握得不够牢靠，通过这次之后，一定把以前多学过的知识弄熟。
在这次的讨论课中，我们分工协作，优化了工作流程，使得效率大大提高。并且他在他的那一部分做完的过程中，发现我这边有困难，也积极帮助我解决这些问题，分担了一些困难。我认为这样的工作才是一个团队的工作，团队需要个人，个人离不开团队，必须发扬团队的精神，团队精神也是这次课程设计的重要保证。
喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告 概要 篇2
班级: 姓名: 学号: 指导教师: 成绩: 电子与信息工程学院 路灯控制器的设计 1 前言
目前很多城市路灯控制系统多数处于人工管理的状态,使路灯管理和维护成本加大。为此,本次设计提出一种新的路灯控制器方案,通过光敏电阻检测自然光强度，自动切换路灯的开关状态,大大减少路灯管理、维护的费用,同时降低电能的不必要损耗。
1.1 课程设计的目的
本次设计的目的就是在掌握传感器的基本应用,并且能够联系其他元件设计出成品,进行理论与实际的结合,提高应用计算机软件的有关设计能力,提高分析、解决实际问题的能力。
1.2 课程设计的要求及要求
(1天黑时灯亮,利用光敏二极管的阻值变化,控制可控硅的导通;(2天亮时,利用光敏二极管的阻值变小,控制可控硅的断路,使灯熄灭;(3或用继电器控制灯的开、关;(4引入声控,晚上光线较暗,有声音时路灯点亮,声音消失后延长(白天即使有声音也灯也不亮。设计分析
使用光照强度作为传感器,目前最为常用且性价比较高的就是光敏电阻,利用其光线较强时,电阻值较低,而光线较暗时则电阻较大的特点,利用电桥,可将光线信号转换成电信号,再通过电压比较器等方式,可以有效地完成控制需要。这类设计中,只要能将光线信号取出,整个设计也便完成了大半,至于控制部分的设计,可采用继电器输出,这样就算驱动较大的路灯负载,只需再加接触器便可完成。
至于声控部分,可以在电路中加入一个麦克风(mic,感知外界声音的大小,再通过硬件转化成电信号,最终控制灯的亮灭。
声光控路灯控制器可以自动实现白天光线较暗和晚上遇到声响时,路灯自动点亮,从而实现人来灯亮,人走灯灭,既方便又实用。不仅节约了电能,而且能延长灯泡使
用寿命。可广泛应用于路灯,楼梯,走廊,卫生间等公共场所的照明控制。此控制器经济实用,即使一般的脚步声也能感应出来,灯泡发光照明好。设计原理及电路图
路灯控制器电路主要由电源电路、声控电路、光控电路、延时电路,负载电路等构成。工作时,先由光控电路和声控电路一起向声光控制电路输入信号,当两个信号同时有效时,声光控制电路才往下传输信号,才向开并电路送去信号,使开关打开,同时也促使延时电路开始工作,而电路的电源由电源经过桥式整流以后,再经过降压电路降过压以后来提供,电路中其他需供电的电路由降压以后再进行稳压以后来供电,负载的供电直接由电源来提供。总体框图如下图3-1所示,工作流程如箭头所示:
3-1 路灯控制器的原理 3.1电源电路设计
电源电路的主要作用是为路灯控制器的负载提供电源,同时为其中的控制电路提电源,其由220V 交流电源经过一个桥式整流的整流作用,再经过电阻R1, R2分压,C1滤波,使电压稳定在10V 左右,为数字集成电路和其他负载电路提供稳定直流电压,同时经桥式整流过的电压经过开关管给光源负载供电。(电路如图3-2
图3-2 电源电路 3.2光声控制电路设计
控制电路的主要作用是完成对声控和光控电路的控制,即照明电路的亮与不亮都由控制电路来控制完成,控制电路是路灯控制电路中的主体电路,它包括声控和光控电路,只有当声控和光控电路同时起作用时,即既有光信号又有声音信路时,控制电路才会作用,开关打开。
光控部分采用光敏电阻的感光特性来工作的,即当有光线的时候,其处于低电阻状态,其上几乎不分得电压;在没有光线或者光线较暗的时候,其处于高阻状态。此电路就是利用光敏电阻的光电特性输出高低电平信号来起到光控作用的。电路如图3-3所示
图3-3 光控电路
声控部分主要是通过话筒等声音接收电路来把声音信号转化为电信号。三极管VT在没有声音信号时处于饱和状态,当有声音信号时,声音信号通过电容的耦合,短时间内拉低VT基极的电位,使三极管VT的瞬间截止,VT的集电极上产生一个瞬间高电平送入控制电路,经过处理,从而达到声控的目的。电路如图3-4所示。
图3-4 声控电路 3.3 延时电路设计
延时电路的作用主要是完成保持晶闸持续导通一段时间,维持发光二极管持续发光一段时间,持续时间的长短由延时电容的放电时间来决定,延时电容的放电时间即为照明的持续时间,当充电电容通过电阻放电,从开始放电开始直到放电结束的这一段时间(即由R,C来决定,只要改变电阻值或电容值,即可改变充放电时间长短,从而维持TC4011BP 的8,9脚的高电平在一段时间内保持不变,从而决定LED的发光的时间长短,即维持照明的时间改变。其组成只要由电阻、电容,电容是通过电阻放电的。电路如图3-5所示。
图3-5 延时电路
3.4 开关电路设计 当 CD4011 的 3 脚输出高电平时经过 R2,R3 分压后供给 SCR 控制极一个约 2V 左右的 开关信号 使开关管 V2 导通 灯泡发光 当 CD4011 的 3 脚为低电平时 开关管关断 LED。，熄灭，直到 3 脚变为高电平时才亮。电路如图 3-6 所示。R 2 V 3 6 K R 1 8 K 3 G N 图 3-6 开关电路 3.5 照明电路设计 照明电路即一系列发光设备，如发光灯、二极管等，通过控制电路，控制其亮灭。3.6 整体电路设计 交流电经 D1—4 整流后，经 R1、R2 分压，在 C1 两端获得约 12V 的工作电压，供控 制电路工作。R9 为光敏电阻，白天时在光照的作用下，呈低阻状态，CD4011（2）脚处于 低电平，而由于 R5 的存在，在静态时 VT 为导通状态，CD4011（1）脚为低电平，其（3）脚输出为高电平。该电平经与非门反相后 CD4011（4）脚为低电平，使二极管 D5 因处于 反偏状态而截止，使得 CD4011（11）脚为低电平，晶闸管 Q1 处于截止状态，灯 LED0 不 亮。傍晚光线变暗时，光敏电阻 R9 的阻值变大，使 CD4011 的（2）脚为高电平，但由于 其第（1）脚仍为低电平，所以（11）脚输出仍为低电平，灯 LED0 不亮。只有在有声音时，才能合声传感器的 Mic2 产生一个电信号，经 C3 耦合到 VT 的基极，使 VT 的集电极瞬时 输出高电平，CD4011 的（1）脚为高电平，（3）脚输出为低电平，与非门反相后（4）脚 5 D T
喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告 概要 篇3
目 录
一、前 言 1
1.可编程序控制器的概述
2．FX2N系列PLC简介 2
3．特殊功能模块 2
4.调功器 3
5.温度变送器 3
二、系统设计 4
1．系统设计要求 4
2．系统硬件设计 4
2.1． 水箱温度自动调节系统： 4
2.2． 输入输出点数的分配表 5
2.3． 相关元器件的选型 5
2.4． PLC的外部接线原理图 6
3．系统软件设计 7
3.1． 模拟量与数字量的对应关系 7
3.2． 系统流程图的设计 7
3.3． 系统梯形图 8
3.4． 系统指令表 9
3.5． 系统实时监控图 10
三、总 结 12
四、附 录 13
4.1.课题介绍 13
4.2.控制要求 13
第一章 前 言
1.1 可编程序控制器的概述
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛应用在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场这一需求迅速做出反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。可编程控制器就是顺应这一需要出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。编程控制器不仅可以按事先编好的程序进行各种逻辑控制，还具有随意编程、自动诊断、通用性好、体积小、可靠性高的特点。因此，可编程控制器正逐步取代着继电器－接触器控制系统。
国际电工委员会（IEC）于 1982年11月和 1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。可编程序控制器（PLC）主要由CPU模块、输出模块和编程器组成。PLC的特殊功能模块能完成某些特殊的任务。从使用方式PLC分为： 1）整体式PLC（又称单元式或箱体式）整体式PLC是将电源、CPU、I／0部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构；2）模块式PLC，将PLC各部分分成若干个单独的模块，模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构3）PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。
2.2 FX2N系列PLC简介
本次设计中，我们将采用FX2n系列PLC,FX系列PLC为单元型，内含CPU、电源和固定搭配的输入/输出。Q4AR系列为双机热备系列，最大输入输出点数为8192点。A系列PLC的最大输入输出点数为2048点。F系列程控器的最大输入输出点数为256点。三菱小型 FX 2（N）系列程控器的输入输出点最大不超过256点。每台主机可连模入、模出、高速记数、定位等特殊功能模块，不超过8个。FX系列在日本三菱的姬路制作所生产。三菱姬路制作所累计已生产超过三百万台 FX系列 PLC。目前FX系列PLC为中国内地销量最多的小型PLC。FX2n系列PLC是该系列中功能最强、速度最快的微型PLC。有RAM, EPROM和EEPROM FX2N系列 PLC 的特点超高速的运算速度 0.08微秒.比FX2的0.48微秒快六倍.容量极大8K步(最大16K步).比FX2大四倍.机体小型化 比FX2小50%.兼容FX2的编程设计.备有多种不同的FX2N扩展单元及特殊模块.殊功能模块
在工业控制中，某些输入量（例如压力、温度、流量、转速等）是连续变化的模拟量，某些执行机构要求PLC输出模拟信号，而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换成标准的电流和电压。其中，D/A转换器将PLC的数字输出量转换成模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是完成A/D转换和D/A转换。根据设计要求，本次设计选用模拟量输入模块FX2N-4AD，该模块用4个12位模拟量输入通道，输入量程为DC-10V??+10V和4—20MA，转换速度为15MS/通道或6MS/通道（高速）。
2.4 调功器
调功器是应用晶闸管（又称可控硅）及其触发控制电路用于调整负载功率的盘装功率调整单元。
在电子设备中起重要作用的晶闸管（也称可控硅，英文缩写SCR）被广泛用于各类生产部门，正在成为自动化、高效化不可缺少的装置。在最新的温度控制中晶闸管的利用明显的普及起来。但在国内对其有不同的叫法，如晶闸管调整器、可控硅调整器、晶闸管控制器、可控硅控制器、晶闸管调压器、可控硅调压器、晶闸管调功器、可控硅调功器、调压器、调功器、晶闸管交流电力控制器、可控硅交流电力控制器、电力调整器、电力控制器、电压调整器、电压控制器等。
2.5 温度变送器
温度变送器，专应于热电阻或热点偶，讲温度转换成4-20MA的电流信号。
至于要不要加模块，要看接受的控制器对于输入信号是0-10V还是4-20MA。一般现在的控制器，都直接配有相应的温度变送器模拟量输入模块，如温控器，PLC的热电阻模拟量模块等
温度变送器的作用是与热电偶或热电阻配合，将温度或温差信号转换成4—20毫安的统一的直流电信号，并将这些信号输送给调节器或显示仪表。PT100的热电阻输出的是电阻信号，变送器输出的是毫安信号，温度变送器0-100度与0-150度最大值时输出电流均为20MA，所以当温度同为100度时，0-100度的变送器输出电流为20MA，而0-150度的变送器输出电流为14-15MA左右。所以在不改变接收装置参数的情况下它们不可以互换。
第二章 系统设计
2.1 系统设计要求
本系统的被控对象是1KW电加热管，被控制量是水箱的水温T，PLC的模拟量输出控制调功器的输出，由调功器控制电加热管的通断，被控对象为水箱中的单相电热管，被控制量为水箱水温。它由铂电阻PT100测定，输入到温度变送器上，量程为0~100℃。温度变送器变换为4~20mA传送给PLC的模拟量输入通道。根据给定值加上dF与测量的温度值相比较的结果，PLC模拟量输出通道向晶闸管调功器发出控制信号，从而达到控制水箱温度的目的
2.2 系统硬件设计
根据对系统设计内容的分析，确定控制系统所需要的输入输出点数为1/3点。选用FX系列PLC, 输入输出点数的分配如表2-1所示，由于系统必须对温度信号进行采集和控制，还必须使用到模拟量输入/输出模块FX-4AD模块、晶闸管跳功模块、温度变送器。
2.2.1水箱温度自动调节系统：
该闭环系统的组成中，刮号中的部分即用FX系列的PLC和模拟量FX-4AD模块实现；用热电偶检测水箱温度，温度变送器将温度转换为标准量程的电流送给模拟量输入模块，经过PLC的内部处理将模拟量转化成可识别的数字量与设定值比较处理，在将控制信号作用于控制调功器上，以此来控制水箱中电热管的开关情况，实现对水箱温度的闭环控制。
2.2.2 输入输出点数的分配表
表2-1 输入和输出点分配表
2.2.3 相关元器件的选型
表2-2 元器件明细表
2.2.4 PLC的外部接线原理图
PLC的外部接线原理图
图2-4 PLC的外部接线原理图
第三章 系统软件设计
3.1 模拟量与数字量的对应关系
转化时应综合考虑变送器的输出、出入量程和模拟量输入模块的量程，找出被测物理量与A/D转换后的数据之间的关系。
根据系统要求，所要测量的温度量程为0-100C,所对应的数据量为0-2000，由此可根据公式：
测量温度=(100*D0/2000)C=0.05D0C
其中，D0为PLC转换出来的数字量
3.2 系统流程图的设计
PLC梯形图
3.4 系统指令表
3.5 系统实时监控图
监控图3
第三章 总 结
两周的PLC课程设计对我收益匪浅，让我系统性地认识和全面地掌握了PLC编程和调试技术，让我将平常学的PLC编程及应用方法学以致用，使我的PLC编程能力有了很大提高和进步，让我对PLC应用有了深入细致的了解。
第一、二周，我们寻找有关的资料和课题小组成员间一起交流看法和讨论设计方案，进行设计的总体规划，理清课程设计思路。但是将这些具体的方案落实到每一个设计环节和步骤中，难免会出现意想不到错误，这就需要我们在进行设计的过程中利用所掌握的知识认真排查错误原因，多方面的思考问题的关键不断地改正自己的设计不足之处和错误。
第三、四周，对硬件电路的工作原理和可编程知识的掌握是进行下一步的软件设计的关键。进入了软件设计方案和具体的编程和调试运行阶段。在这个阶段中，对系统的需求分析和如何采用模块化设计思想是设计方案主要解决的问题。在这一周遇到最大的问题就是如何实现闭环方法来实现温度控制，在没有任何有价值的参考资料的情况下，通过不断地设计尝试和反复地设计调试初步解决了问题。但是也存在了设计上的不足之处。需要用到模拟量的输入/输出模块，而且所编程序也和课堂上老师所讲完全不一样，给我们的课题制作带来了很大的困难。但是我们还是通过查阅资料，询问老师按时完成了我们的课题。
四周的PLC编程及应用的课程设计，发现自己在这方面的学习还需要不断的加深。通过这段时间的学习认识，对温控闭环的系统有了一个整体的认识，熟悉各种器件和软件应用。在这里，本次设计中感谢两位指导老师对我的帮助。
4、附 录
4.1.课题介绍
本系统的被控对象是1KW电加热管，被控制量是水箱的水温T，PLC的模拟量输出控制调功器的输出，由调功器控制电加热管的通断，被控对象为水箱中的单相电热管，被控制量为水箱水温。它由铂电阻PT100测定，输入到温度变送器上，量程为0~100℃。温度变送器变换为4~20mA传送给PLC的模拟量输入通道。根据给定值加上dF与测量的温度值相比较的结果，PLC模拟量输出通道向晶闸管调功器发出控制信号，从而达到控制水箱温度的目的。
4.2.控制要求
设计PLC模拟量输入输出的闭环控制系统，实现水箱的自动
调节和控制。根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工
喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告 概要 篇4
课程代码：8610 课程名称：Visual Basic 程序设计 适用专业：计算机应用类专业 设计编号：P2006016
课程设计时间：暂不单独规定时间，随课程进行。课程设计授课单位：专业基础教研室
课程设计指导方式：集体辅导与个别辅导相结合
课程设计教材及主要参考资料：
（1）田智 编《QBasic/Visual Basic 6.0程序设计语言教程》内蒙古大学出版社（2）丁爱萍等 编《Visual Basic程序设计》西安电子科技大学出版社 教学参考书
（3）唐凯军
编《Visual Basic 6.0编程》山东电子音像出版社（4）赵晨阳
编《Visual Basic程序设计》电子工业出版社（5）王晓敏等 编《Visual Basic程序设计》铁道出版社（6）潘晓南
编《Visual Basic程序设计基础》铁道出版社
（7）吴文虎
编《Visual Basic.NET程序设计教程》铁道出版社（8）柴欣
等编《Visual Basic程序设计实验教程》铁道出版社
（9）刘钢 主编全国计算机等级考试二级丛书编委会编《Visual Basic典型题汇与解析》、《Visual Basic程序设计与应用案例》，高教出版社
（10）刘韬等 编《Visual Basic数据库系统开发实例导航》，人民邮电出版社（11）龚沛曾等 编著，《Visual Basic程序设计教程》，高等教育出版社，2000.9（12）杨正华等 编著，《Visual Basic 游戏编程导学》，清华大学出版社，2004.9
一、课程设计教学目的及基本要求
1、掌握Visual Basic程序设计的一般设计方法，具备初步的独立设计能力；
2、通过课程设计，把本学期、本学科领域所覆盖及延伸的知识点应用到具体的实例当中；
3、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，培养学生自主学习和独立创新的精神；
4、增强学生的动手能力和应用理论的能力，把各控件结合在一起，培养综合运用技巧和Visual Basic 程序设计能力。
5、通过课程设计，学生能达到具备设计功能较为复杂的Windows应用程序的能力；
目的是。同时，通过课程设计，是人才培养体系中极为重要的一环。
二、课程设计内容及安排
1、根据设计题目要求，设计用户界面；
2、编写程序代码，代码应具有详细注释，用来说明程序的功能、结构；
3、调试、运行程序；
4、保存文件；
5、生成.EXE文件；
6、打包、发行；
7、编写课程设计报告。
三、设计题目
1、边框调整 设计要求：制作一个类似资源管理器内部边框调整的程序，当鼠标放在窗口中间的直线上时，鼠标将变成双向箭头，此时可以按住鼠标左键左右拖动来改变窗口的宽度。
2、历史记录 设计要求：制作能够记忆最近打开的文件功能的例子。文件菜单中显示了最近打开过的4个文件，用鼠标左键单击“清除历史记录”按钮可以清除这4个记录，用鼠标左键单击“退出”可以退出该程序。
3、实现渐变实例的背景 设计要求：制作1个实现渐变效果背景的程序。拖动3个滚动条可以改变3种单色，“合成颜色”显示的是3种单色叠加的效果，用鼠标左键单击按钮“更新窗体背景色”可以将这种合成颜色的渐变效果用于整个窗体；用鼠标左键单击按钮“上下颜色对换”可以将三种单色上下对调；用鼠标左键单击“退出”可以退出该程序。
4、打开文本文件
设计要求：制作一个可以打开文本文件的窗体。运行程序后，用鼠标单击打开按钮，弹出一个通用对话框，选择所要打开的TXT文件，在TextBox中显示打开文件的内容。
5、进度条
设计要求：制作一个在拷贝文件和下载文件时经常见到的进度条程序。运行程序后，用鼠标左键单击“开始”按钮，三个不同的进度条开始工作；其中两个显示了百分比，另一个虽然没有数值显示，但从进度条上的小格数可以大概估计出进度情况。
6、动态菜单
设计要求：制作一个动态菜单程序。将鼠标移动到标题栏和菜单栏的交界线附近时，隐藏的菜单显示出来，同时可以看到菜单右下角的两条线；用鼠标单击选定的菜单，即可弹出菜单选项，同时在菜单的左下角有两条边界线；移开鼠标并在其它位置单击一下，菜单又隐藏起来。
7、滚动显示的界面
设计要求：制作一个滚动显示的界面程序。用鼠标单击“打开图片”，弹出地个通用对话框，在此对话框中可以选定一张图片后打开，便可以在窗体中加载一张图片，移动滚动条可移动图片；用鼠标单击“滚动显示文本”，可以看见窗口中的文字开始滚动，单击“停止滚动显示”，则文字定格。
8、图画板
设计要求：制作一个利用鼠标绘图的程序。可以用鼠标绘制直线、圆及矩形等曲线。
9、VB中实现特殊文字效果
设计要求：制作一个能够实现特殊文字效果的程序。运行程序后，窗体中实现了三种文字效果：雕刻效果、阴影效果和浮雕效果。
10、流水灯
设计要求：制作一个程序，图中的红、黄、绿三种灯做逆时针旋转。
11、图像浏览器
设计要求：制作一个可以浏览BMP、JPG、GIF和ICO图片、图标的程序，对于一张大图片可以拖动滚动条进行浏览，如果在同一文件夹下有多个图片文件，可以单击“上一张”和“下一张”按钮进行浏览。
12．调色板
设计要求：制作一个常用调色板的程序。上面是颜色带，显示了各种颜色的渐变效果；下面是调色区，调整显示颜色的变化
四、课程设计考核方法、成绩评定和时间安排
考核方法：课程设计结束时，要求学生提交的内容包括：
1、程序清单：代码应具有详细注释，用来说明程序的功能、结构；
2、设计报告: 报告中应包含上机时遇到的问题及解决办法，观察到的现象及其分析，对程序设计技巧的总结及分析等；程序的输出结果及对结果的分析；实验的心得体会，以及其它信息；
3、提交时，须向指导教师说明：程序的使用方法，调用方法、操作步骤等；要求输入信息的类型及格式；出错信息的含义及程序的适用范围等。
成绩评定：课程设计成绩分两部分，设计报告占40％，设计作品占60％。
课程设计时间安排：12周布置题目；13周－14周设计电路；15周－16周设计调试电路；17周验收，并进行成绩评定。
课程设计可作为本课程的平时成绩，课程设计未通过验收或没有认真完成，平时成绩可以按0分记载。
喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告 概要 篇5
电气工程及自动化
基于PLC的变频恒压供水系统设计
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在政府及社会倡导节水节能现实条件下，我们这个水资源和电能都及其短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水、小区供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低，但是随着社会经济的飞速发展，住房制度改革的不断深入，城市建设规模的不断扩大，人口的增多和人们生活水平的不断提高，对城市供水的数量、质量、经济、稳定、可靠性提出了越来越高的要求，也直接体现了城市小区物业管理水平的高低。
传统的小区供水方式有:恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、气压罐供水、液力藕合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式。传统的小区供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源;效率低;可靠性差;自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。寻求供水与能耗之间的最佳性价比，是困扰企业的一个长期问题。目前各供水厂的供水机泵设计按最大扬程与最大流量这一最不利条件设计，水泵大多数时间在设计效率以下运行。导致电动机与水泵之间常常出现大马拉小车问题。因此，如何解决供水与能耗之间的不平衡，寻求提高供水效率的整体解决方案，是各个供水解水企业关心的焦点问题之一。随着人们对供水质量和供水系统可靠性要求的不断提高，需要利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，要求设计出高性能、高节能、能适应供水厂的复杂环境的恒压供水系统成为必然趋势。
随着科学的发展，变频器的使用也越来越广泛，不管是工业上还是家用电器上都会用到变频器。可以说，只要有三相异步电动机的地方，就有变频器的存在。也随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活、消防供水中。变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压的恒定来满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。
变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、压频比控制及各种保护功能上。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构。为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅大量的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本较高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器。
目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的转速，水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制器(PLC)及相应的软件予以实现，有的采用单片机及相应的软件予以实现。但在系统的动态性能、稳定性能、抗干扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，远远没能达到所有用户的要求。
在实际应用中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等有着重要意义。变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。目前变频恒压供水系统正朝着高可靠性、多品种系列化、全数字化微机控制的方向发展。追求高度智能化、标准化、系统化是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。
变频恒压供水系统能适用于生活水、工业用水以及消防用水等多种场合的供水要求，该系统具有如下几个特点：
(1)供水系统的控制对象是用户管网的水压，是过程控制量，同其他一些过程控制量(如:温度、浓度、流量等)一样，对控制作用的响应具有滞后性。
(2)用户管网中因为有管阻等因素的影响，同时又由于水泵自身的一些特有的特性，使水泵转速的变化与管网压力的变化成正比，因此变频调速恒压供水系统是一个线性系统。
(3)变频调速恒压供水系统要具有广泛的通用性，面向各种各样的供水系统，而不同的供水系统管网结构、用水量和扬程等方面存在着较大的差异性，因此其控制对象的模型具有很强的多变性以及不确定性。
(4)在变频调速恒压供水系统中，由于有定量泵的加入，而定量泵的控制是时时发生的，同时定量泵的运行状态直接影响供水系统的模型参数，使其不确定性地发生变化。所以认为变频调速恒压供水系统的控制对象是时时变化的。
(5)用变频器进行调速，用调节泵和固定泵的组合进行恒压供水，节能效果十分显著，对每台水泵进行软启动，启动电流可从零到电机额定电流，减少了启动电流对电网的冲击同时减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。
(6)当出现意外的情况(如突然停水、断电、泵、变频器或软启动器故障等)时，系统能根据泵及变频器或软启动器的状态，电网状况及水源水位，管网压力等工况点自动进行切换，保证管网内压力恒定。在故障发生时，执行专门的故障程序，保证在紧急情况下的仍能进行供水。
二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：
研究的基本内容：
1)
基于PLC的变频恒压供水系统的系统组成以及工作原理。
2)
基于PLC的变频恒压供水系统的PLC程序的设计。
3)
状态循环转换控制的电气设计方案。
4)
上、下位机的通信模块。
拟解决的主要问题：
1、掌握基于PLC的变频恒压供水系统的工作原理。
2、基于PLC的变频恒压供水系统的硬件和软件设计。
3、PID算法在变频调速恒压供水系统中的应用。
4、完成上、下位机的通信设置，通过通信模块实现对供水系统的远程监控和故障报警。
三、研究步骤、方法及措施：
步骤及方法：
(1)了解国内外PLC的变频恒压供水系统的发展动态。
(2)掌握基于PLC的变频恒压供水系统的工作原理。
(3)重点讨论PLC的变频恒压供水系统的硬件和软件设计、PID算法在变频调速恒压供水系统中的应用以及上、下位机的通信设置，通过通信模块实现对供水系统的远程监控和故障报警。
(4)
设计一套由PLC、变频器、远传压力表、多台水泵机组、计算机、通信模块等主要设备构成的全自动变频恒压供水及其远程监控系统。
(5)得出结论。
措施：
图书馆查找相关的书籍、期刊、杂志等，通过上网寻找相关的一些资料，查看当代对该技术的研究成果和最新的动态。然后通过对这些资料的学习和研究进一步的熟悉和理解设计所需的相关知识。在设计过程中及时与指导老师探讨，对不了解的问题及时向老师请教。
四、参考文献
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喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告 概要 篇6
1.操作系统：Windows 2.程序设计语言：C++语言
3.有界缓冲区内设有20个存储单元，其初值为0。放入／取出的数据项按增序设定为1－20这20个整型数。
技术要求：
1、生产者和消费者各有两个以上。多个生产者或 多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操作 的函数代码。每个生产者和消费者对有界缓冲 区进行操作后，即时显示有界缓冲区的全部内 容，当前指针位置。
2、编写多线程同步方法解决生产者-消费者的程 序，并完成对进程进行模拟同步和互斥的控制。2 设计总体思路 2.1 多线程编程思想 编写Windows下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h以及windows.h.在LINUX下进行多线程编程首先要用到CreateThread()这个函数.函数CreateThread()用来创建一个线程，它的原型为：
HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // pointer to security attributes DWORD dwStackSize, // initial thread stack size LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, // pointer to thread function LPVOID lpParameter, // argument for new thread DWORD dwCreationFlags, // creation flags LPDWORD lpThreadId);// pointer to receive thread ID 第一个参数是指向SECURITY_ATTRIBUTES型态的结构的指针。在Windows 98中忽略该参数。在Windows NT中，它被设为NULL。第二个参数是用于新线程的初始堆栈大小，默认值为0。在任何情况下，Windows根据需要动态延长堆栈的大小。第三个参数是指向线程函数的指标。函数名称没有限制，但是必须以下列形式声明： DWORD WINAPI ThreadProc(PVOID pParam);第四个参数为传递给ThreadProc的参数。这样主线程和从属线程就可以共享数据。第五个参数通常为0，但当建立的线程不马上执行时为旗标CREATE_SUSPENDED。线程将暂停直到呼叫ResumeThread来恢复线程的执行为止。第六个参数是一个指标，指向接受执行绪ID值的变量。2.1.1线程数据 在单线程的程序里，有两种基本的数据：全局变量和局部变量。但在多线程程序里，还有第三种数据类型：线程数据。它和全局变量很象，在线程内部，各个函数可以象使用全局变量一样调用它，但它对线程外部的其它线程是不可见的。这种数据的必要性是显而易见的。例如我们常见的变量errno，它返回标准的出错信息。它显然不能是一个局部变量，几乎每个函数都应该可以调用它；但它又不能是一个全局变量，否则在A线程里输出的很可能是B线程的出错信息。ThreadHandle[0]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producer1)其六个参数分别表示为安全设置，堆栈大小，入口函数，函数参数，启动选项，输出线程 ID，返回线程句柄。2.1.2 互斥锁 互斥锁用来保证一段时间内只有一个线程在执行一段代码，必要性显而易见：假设各个线程向同一个文件顺序写入数据，最后得到的结果一定是灾难性的.函数mutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);用来生成一个互斥锁.NULL参数表明使用默认属性.如果需要声明特定属性的互斥锁，须调用函数
CreateMutex(NULL,FALSE,NULL)
WaitForSingleObject(mutex,INFINITE)声明开始用互斥锁上锁，直至调用ReleaseMutex(mutex)为止，均被上锁，即同一时间只能被一个线程调用执行.当一个线程执行到pthread_mutex_lock处时，如果该锁此时被另一个线程使用，那么此线程被阻塞，即程序将等待到另一个线程释放此互斥锁.2.1.3 信号量 信号量本质上是一个非负的整数计数器，它被用来控制对公共资源的访问。当公共资源增加时，调用函数aitForSingleObject(empty,INFINITE)增加信号量。只有当信号量值大于０时，才能使用公共资源，使用后，函数WaitForSingleObject(full,INFINITE)减少信号量。
函数 ReleaseSemaphore(full,1,NULL)用来增加信号量的值。当有线程阻塞在这个信号量上时，调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞，选择机制同样是由线程的调度策略决定的。函数ReleaseSemaphor()用来释放信号量。2.2 设计原理 生产者线程和消费者线程共享同一个缓冲队列，生产者线程向缓冲区中写数据，消费者线程从缓冲区中取数据。但两者必须在使用缓冲队列资源时保持互斥，否则可能会导致在写入时产生数据覆盖，在读出时得到错误数据。因而要在程序中设置一个互斥锁或公用信号量，用于保证线程间的互斥执行。同时生产者线程和消费者线程必须保持同步关系，因为生产者线程的执行为消费者线程提供了需要的数据，是其执行的前提。反之，消费者线程的执行为生产者线程腾出了空闲的缓冲单元，为写数据提供了条件。即消费者线程执行的前提：缓冲队列中至少有一个单元有数据；生产者线程执行的前提：缓冲队列中至少有一个单元是空的。在设计过程中，利用信号量和wait、signal原语操作来实现。如图1所示：
图1 生产者、消费者共享有界缓冲区
2.3 原语操作实现 The structure of the producer process do { // 生产产品 wait(empty);wait(mutex);// 往Buffer中放入产品 signal(mutex);signal(full);} while(true);The structure of the consumer process do { wait(full);wait(mutex);// 从Buffer中取出产品 signal(mutex);signal(empty);// 消费产品 } while(true);3 开发环境与工具 系统平台：Windows环境 实现语言：C++语言 开发工具：Vs2012 4 概要设计 4.1 数据结构设计 通过分析课程设计要求，具体设计出如下数据结构: 1.int buffer[20]={0};//定义缓冲区空间大小 2.包含数据结构pthread_t 它记录一个线程的号，主要包括下面几个函数，完成不同的功能： ThreadHandle[0]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producer1);//创建一个线程。ExitThread(0);CloseHandle(ThreadHandle[0]);//等待一个线程结束。4.2 程序模块实现 4.2.1 生产者（Producer）模块 生产者线程向一缓冲区中写入数据，且写入缓冲区的数目不能超过缓冲区容量。当生产者产生出数据，需要将其存入缓冲区之前，首先检查缓冲区中是否有“空”存储单元，若缓冲区存储单元全部用完，则生产者必须阻塞等待，直到消费者取走一个存储单元的数据，唤醒它。若缓冲区内有“空”存储单元，生产者需要判断此时是否有别的生产者或消费者正在使用缓冲区，若是有，则阻塞等待，否则，获得缓冲区的使用权，将数据存入缓冲区，释放缓冲区的使用权，其流程图如图2所示： 生产一条数据No是否可用存储单元等待资源，阻塞Yes被唤醒No是否可用Yes存入一条数据等待使用权，阻塞被唤醒归还使用权数据单元加1，唤醒消费者 图生产者流程图
//生产者线程 DWORD WINAPI Producer(LPVOID lpPara){ do{ WaitForSingleObject(empty,INFINITE);冲区减1 WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);上锁 //空缓//信号量 buffer[in]=in+1;//往Buffer中放入产品 in=(in+1)%BUFFER_SIZE;//放入指针调整，为下次送出做准备 printAll();ReleaseMutex(mutex);//信号量解锁 ReleaseSemaphore(full,1,NULL);//满缓冲区加1，即当公共资源增加时，调用函数ReleaseSemaphore（）增加信号量 }while(1);}
4.2.2 消费者(Consumer)模块 消费者线程从缓冲区中读取数据，且消费者读取的数目不能超过生产者写入的数目。消费者取数据之前，首先检查缓冲区中是否存在装有数据的存储单元，若缓冲区为“空”，则阻塞等待，否则，判断缓冲区是否正在被使用，若正被使用，若正被使用，则阻塞等待，否则，获得缓冲区的使用权，进入缓冲区取数据，释放缓冲区的使用权。其执行流程如图3所示：
No是否可用存储单元等待资源，阻塞Yes被唤醒是否可用No等待使用权，阻塞Yes被唤醒取出一条数据归还使用权空缓冲区加1，唤醒一个生产者消费数据 图3 消费者流程图 //消费者线程 DWORD WINAPI Consumer(LPVOID lpPara){ do{ WaitForSingleObject(full,INFINITE);区减1 WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);量上锁 //满缓冲 //信号 buffer[out]=0;//从Buffer中取出产品 out=(out+1)%BUFFER_SIZE;//取指针调整，为下次取做准备 printAll();ReleaseMutex(mutex);//信号量解锁 ReleaseSemaphore(empty,1,NULL);//空缓冲区加1 }while(1);} 5 详细设计 5.1 源程序代码 #include #include 进入Windows开发环境后，通过Vs2012编辑器在其中编写。进入Vs2012的命令，对程序执行编译运行命令后，即可在屏幕上显示出程序运行的结果，其运行结果如下图5所示： 总结 其实在做这道题目时花费了好长时间，第一点是书上大多介绍的是关于UNIX系统下的消费者生产者线程问题，因此一开始调试不出来，后来查阅了有一些资料知道要在windows平台下运行必须要导入 【喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告 概要】推荐阅读： 旋转喷雾干燥06-30 喷雾除臭安装设计方案05-18 谷物流化床干燥器设计09-17 水喷雾系统07-17 外喷雾系统09-26 干燥系统07-08 煤泥干燥系统论文05-30 真空干燥系统08-09 干燥设备实习报告10-22 除尘喷雾06-16