3l液体瓶筒式灭菌生产线控制系统设计(附件)【字数：10152】
新型连续灭菌自动生产线是灭菌领域的热点，此项研究与千家万户的生活息息相关，有很大的前景。而且区别于普通的人工操作灭菌，连续灭菌生产线的优点是消耗能量少，生产效率高，人工成本低以及灭菌质量更加可靠。基于此，我们团队创新地设计了一种动态连续灭菌装置，更好地保证人类健康的同时，也能带来可观的经济效益。最初，团队队员一起分析了国内外的新兴动态连续灭菌装置的发展现状，在了解国外最新科研成果的同时，也清楚分析认识了我国连续自动灭菌生产线的发展动态，认识到了自己的不足。根据我国当前现状，团队制定了比较现实的目标，在考虑系统性能的同时也要考虑实现的难易程度和实用性。然后，我们团队查阅资料，综合各种连续灭菌设备的优点，进行了总体的结构设计。这个灭菌系统需要达到的要求是能够实现自动控制，从而减少人工劳动强度，并且有高温水灭菌，高温蒸汽灭菌两种灭菌方式可以选择。在各个工作的环节中，水温，液位要能自动控制，故障时可以手动控制，传送带和推杆要能实现节拍运行，从而控制上下料与传送带的运行，灭菌时间吻合。本自动灭菌系统的控制用西门子S7-200实现。控制程序写好后需要用西门子S7-200的仿真软件进行仿真，验证程序的正确性，以及是不是能够达到预期的效果。关键词灭菌，可编程控制器，自动控制
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外现状 1
1.3 章节安排 2
第二章 系统整体方案设计 3
2.1整体系统要求 3
2.2系统整体工作循环 3
2.3主要控制部分 6
2.4节拍控制时间计算 9
2.5 PID算法简介 11
第三章 系统设计 11
3.1 产品选型 12
3.1.1 选择PLC 12
3.1.2 可编程序控制器 12
3.1.3 选择传感器 12
3.2 系统电机电路设计 13
3.3 I/O分配表 14
3.4 PLC外部接线图 15
3.5 模拟量扩展模块 16
3.6 PID控制 17
3.6.1 PID回路定义表 18
3.6.2回路输入和输 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
出量转换和标准化 18
3.6.3编写PID控制程序 19
3.6.4参数设定 22
3.7 相关控制电路设计 28
3.7.1主筒供水电路 28
3.7.2 水温控制 30
3.7.3 控制步进电机的电路 31
3.7.4 上下料推杆控制 36
第四章 系统仿真 37
4.1 开机 38
4.2 灭菌模式选择 38
4.3 给水 39
4.4 通入蒸汽 40
4.5 手动给水排水 40
4.6 水温仿真 41
4.7步进电机 42
4.8 推杆 44
总结与展望 47
致谢 47
参考文献 48
第一章 绪论
1.1 研究背景
就目前为止，有很多传统的灭菌方式，比如高温蒸汽灭菌法，流动蒸汽灭菌法，应用最为广泛的巴氏灭菌法，巴氏灭菌法等等，但是，这些方法优点也缺点并存。传统的灭菌方式优点就是初期成本低，技术成熟，易于实现。至于传统灭菌方式的确定就更为明显。首先它们生产效率低下，不能满足当今大规模作业的要求，其次它们的能源利用率不高，能耗过大，还有就是传统灭菌方法自动化程度低，工人的劳动强度很大，作业现场环境恶劣，存在着很多安全隐患。
因此，研究新型的连续灭菌自动生产线具有很大的前景和意义。而且现在的自动化技术已经比较成熟，已经有很多自动生产线投入了使用，并且取得了很好的效果，推动了相关行业的进步和生产力的发展。工业控制大多使用PLC进行控制，这种技术成熟稳定，可行性高，将这种技术运用到灭菌生产线中可以大大提高生产效率和灭菌质量，是灭菌技术进入一个新纪元。
1.2 国内外现状
相对于其他灭菌方式，高温灭菌最容易实现，应用最为广泛。在很高的温度下细菌会失活被杀死，从而达到灭菌的目的。在高温灭菌方式中主要有湿热灭菌和干热灭菌两种方式。这两种灭菌的原理都一样，只不过是操作方式不同。
一般说来湿热灭菌的效果更好，主要的湿热灭菌设备就是湿热灭菌柜。在我国，常见的就是水浴式灭菌柜，但是其所需要的资金也比较大，对于中小企业来说难以承受。蒸汽灭菌虽然效果没有水浴式好，但是其价格低廉，能耗小，所以广受欢迎，其中脉动真空式灭菌柜应用最为广泛。
热力灭菌是传统的灭菌方法，处理方便，灭菌效果可靠，仍是目前我国普遍使用的灭菌方法。但是，这种方法仍存在不少缺陷，它们的能源利用率不高，能耗过大，还有就是自动化程度低，工人的劳动强度很大，作业现场环境恶劣，存在着很多安全隐患。以牛奶的灭菌为例，这种灭菌方法生产的产品保质期仅仅有几天的时间，带来大量浪费的同时，也给人们的身体健康带来隐患。国内的灭菌方式和设备和国外仍然有不小的差距。
国外的发达国家的灭菌设备、技术已经非常成熟，其灭菌设备可以实现在一个加工中心中自动运行，无需人工操作，可以大大节省人力和时间，生产效率和灭菌质量得到很大程度的提高。比如，法国ABC公司的全自动灭菌生产线，这款设备已经达到了世界先进水平，在领域内享有很高的知名度。
虽然国内设备。技术相对落后，但是，随着对灭菌的越来越重视，国内的对于灭菌设备的的研究也是投入了大量的人力和物力，相信不远的将来，国内的灭菌设备和技术也会迎头赶上。
1.3 章节安排
本文的第一章介绍了这个课题的来源和对其研究的意义，介绍了主要研究的内容。同时也分析了当前的现状和国内外的研究水平和存在的一些问题。虽然我们和国外及水平有差距，但是这也是我们研究的动力。
本文第二章介绍了总体的设计。首先对该系统的工作循环进行了阐述，确定了控制方式。同时对整个操作系统进行总体的流程设计。其中主要控制过程包括水位的自动控制、水温的自动控制，主桶及上下料电机与推杆的节拍控制。同时也对西门子PLC进行了介绍。之后对水位，水温检测所用到的PLC模拟量扩展模块进行简单介绍。然后分析了电机的控制原理。对各个传送带和推杆的街拍运行的时间进行计算。最后对水位水温控制用到的PID算法的原理进行了介绍。
第三章开始进行控制系统设计。这一章中首先选择了西门子PLC的型号。根据输入输出信号选择了相应的扩展模块。然后对各个检测元件进行了选择，紧接着编写了PLC输入输出表。并画出了各元件的外部接线图。最关键的是进行PID控制的详细设计，以方便后面程序的调用。最后，根据输入输出表对各步控制的实现进行了程序的编写。
第四章是对程序进行模拟仿真，控制程序写好后需要用西门子S7200的仿真软件进行仿真，验证了程序的可行性，正确性，以及是不是能够达到预期的效果。
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第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外现状 1
1.3 章节安排 2
第二章 系统整体方案设计 3
2.1整体系统要求 3
2.2系统整体工作循环 3
2.3主要控制部分 6
2.4节拍控制时间计算 9
2.5 PID算法简介 11
第三章 系统设计 11
3.1 产品选型 12
3.1.1 选择PLC 12
3.1.2 可编程序控制器 12
3.1.3 选择传感器 12
3.2 系统电机电路设计 13
3.3 I/O分配表 14
3.4 PLC外部接线图 15
3.5 模拟量扩展模块 16
3.6 PID控制 17
3.6.1 PID回路定义表 18
3.6.2回路输入和输 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
出量转换和标准化 18
3.6.3编写PID控制程序 19
3.6.4参数设定 22
3.7 相关控制电路设计 28
3.7.1主筒供水电路 28
3.7.2 水温控制 30
3.7.3 控制步进电机的电路 31
3.7.4 上下料推杆控制 36
第四章 系统仿真 37
4.1 开机 38
4.2 灭菌模式选择 38
4.3 给水 39
4.4 通入蒸汽 40
4.5 手动给水排水 40
4.6 水温仿真 41
4.7步进电机 42
4.8 推杆 44
总结与展望 47
致谢 47
参考文献 48
第一章 绪论
1.1 研究背景
就目前为止，有很多传统的灭菌方式，比如高温蒸汽灭菌法，流动蒸汽灭菌法，应用最为广泛的巴氏灭菌法，巴氏灭菌法等等，但是，这些方法优点也缺点并存。传统的灭菌方式优点就是初期成本低，技术成熟，易于实现。至于传统灭菌方式的确定就更为明显。首先它们生产效率低下，不能满足当今大规模作业的要求，其次它们的能源利用率不高，能耗过大，还有就是传统灭菌方法自动化程度低，工人的劳动强度很大，作业现场环境恶劣，存在着很多安全隐患。
因此，研究新型的连续灭菌自动生产线具有很大的前景和意义。而且现在的自动化技术已经比较成熟，已经有很多自动生产线投入了使用，并且取得了很好的效果，推动了相关行业的进步和生产力的发展。工业控制大多使用PLC进行控制，这种技术成熟稳定，可行性高，将这种技术运用到灭菌生产线中可以大大提高生产效率和灭菌质量，是灭菌技术进入一个新纪元。
1.2 国内外现状
相对于其他灭菌方式，高温灭菌最容易实现，应用最为广泛。在很高的温度下细菌会失活被杀死，从而达到灭菌的目的。在高温灭菌方式中主要有湿热灭菌和干热灭菌两种方式。这两种灭菌的原理都一样，只不过是操作方式不同。
一般说来湿热灭菌的效果更好，主要的湿热灭菌设备就是湿热灭菌柜。在我国，常见的就是水浴式灭菌柜，但是其所需要的资金也比较大，对于中小企业来说难以承受。蒸汽灭菌虽然效果没有水浴式好，但是其价格低廉，能耗小，所以广受欢迎，其中脉动真空式灭菌柜应用最为广泛。
热力灭菌是传统的灭菌方法，处理方便，灭菌效果可靠，仍是目前我国普遍使用的灭菌方法。但是，这种方法仍存在不少缺陷，它们的能源利用率不高，能耗过大，还有就是自动化程度低，工人的劳动强度很大，作业现场环境恶劣，存在着很多安全隐患。以牛奶的灭菌为例，这种灭菌方法生产的产品保质期仅仅有几天的时间，带来大量浪费的同时，也给人们的身体健康带来隐患。国内的灭菌方式和设备和国外仍然有不小的差距。
国外的发达国家的灭菌设备、技术已经非常成熟，其灭菌设备可以实现在一个加工中心中自动运行，无需人工操作，可以大大节省人力和时间，生产效率和灭菌质量得到很大程度的提高。比如，法国ABC公司的全自动灭菌生产线，这款设备已经达到了世界先进水平，在领域内享有很高的知名度。
虽然国内设备。技术相对落后，但是，随着对灭菌的越来越重视，国内的对于灭菌设备的的研究也是投入了大量的人力和物力，相信不远的将来，国内的灭菌设备和技术也会迎头赶上。
1.3 章节安排
本文的第一章介绍了这个课题的来源和对其研究的意义，介绍了主要研究的内容。同时也分析了当前的现状和国内外的研究水平和存在的一些问题。虽然我们和国外及水平有差距，但是这也是我们研究的动力。
本文第二章介绍了总体的设计。首先对该系统的工作循环进行了阐述，确定了控制方式。同时对整个操作系统进行总体的流程设计。其中主要控制过程包括水位的自动控制、水温的自动控制，主桶及上下料电机与推杆的节拍控制。同时也对西门子PLC进行了介绍。之后对水位，水温检测所用到的PLC模拟量扩展模块进行简单介绍。然后分析了电机的控制原理。对各个传送带和推杆的街拍运行的时间进行计算。最后对水位水温控制用到的PID算法的原理进行了介绍。
第三章开始进行控制系统设计。这一章中首先选择了西门子PLC的型号。根据输入输出信号选择了相应的扩展模块。然后对各个检测元件进行了选择，紧接着编写了PLC输入输出表。并画出了各元件的外部接线图。最关键的是进行PID控制的详细设计，以方便后面程序的调用。最后，根据输入输出表对各步控制的实现进行了程序的编写。
第四章是对程序进行模拟仿真，控制程序写好后需要用西门子S7200的仿真软件进行仿真，验证了程序的可行性，正确性，以及是不是能够达到预期的效果。
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