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投料控制系统
一、设计分析
1、1工艺流程
硫酸/氨水投料主要设备由硫酸罐/氨水罐、化合桶、流量计、电动阀、手动阀组成。每个化合桶按照操作指示加入一定体积的硫酸/氨水，以达到生产工艺要求。具体流程如下（单套）：
1、2硫酸/氨水投料控制系统要求
硫酸/氨水投料控制系统分为以下五个部分：
(1)每次投入的硫酸/氨水数量、时间、化合桶号、当日总累计投入数量要求能够实时查询；
(2)每个化合桶硫酸/氨水电动阀投完硫酸后要求能够自动关闭，以防止忘记关闭阀门导致生产事故，阀门的开、闭状态操作室能够有指示，电动阀出现故障不能关闭或打开要有报警；
(3)硫酸/氨水投入量超过了设定数量，要求有报警提示；
(4)硫酸/氨水投料控制系统要求能够集成在一台电脑上操作；
(5)如果电动阀门全部关闭，但流量信号仍在增加，要求有报警提示；
1、3设计方案的主要工作
本方案以业主要求为最终目的，结合我公司的设计施工经验来进行设计。具体来说，本方案的工作主要集中在以下几个方面：
(1)利用PLC来采集电动阀反馈的数字信号；
(2)利用PLC来输出的数字信号来控制电动阀的动作；
(3)利用人机界面来进行参数设置和命令操作；
(4)利用计算机来进行参数设置、命令操作、数据查询；
(5)利用RS485串行通信来实现流量计、PLC、触摸屏、计算机来实现数据共享和数据交换；
(4)利用电气回路来实现对各种设备的供电、动作执行（例如驱动电磁阀/声光报警）；
二、硫酸/氨水投料控制系统的设计
2．1硫酸/氨水投料控制系统的硬件网络结构
该系统适用于近地/远程控制管理现场，操作人员可以在现场输入每个化合桶的硫酸/氨水投料量、自动运行系统、手动开关电磁阀、查看设备报警状态。当就地控制柜近地/远程按钮切换到远程时，管理人员在控制室除了可以进行以上炒作以外，还可以查询实时工艺数据、查询历史工艺数据。
硫酸/氨水投料控制系统的硬件网络结构分为三个部分。
第一部为控制室的上位监控计算机，主要设备有：
(1)工控机；
(2)显示器；
(3)多串口卡；
(4)计算机外部设备
第二部为就地PLC控制柜，主要设备有：
(1)触摸屏；
(2)PLC；
(3)柜体和柜内集成电器；
第三部为终端设备，主要设备有：
(1) 流量计；
(2) 电动阀
(3) 手动阀（本方案不做设计）
硫酸/氨水投料控制系统的硬件网络结构示意图，如下图所示：
2．2硫酸/氨水投料控制系统的软件
硫酸/氨水投料控制系统的软件分为三个部分：
(1)上位机软件；
上位机软件是本公司用基于C语言的高级语言编制的软件。该软件运行于上位监控计算机上。主要作用是将生产数据以一定的形式显示和存储至画面和数据库中，以便用户查询；并可与PLC实现数据交换，以达到远程控制功能
(2)PLC软件；
PLC软件是用PL C厂家的开发软件，结合工艺要求，以逻辑关系编制。主要作用是达到业主的工业要求驱动现场设备、数据的采集与存储。PLC软件是整个硫酸投料控制系统的核心。它是一个独立的系统，即使上位机故障或不工作仍然能够独立工作，不影响生产。
(3)触摸屏软件；
触摸屏软件是用触摸屏厂家的开发软件，结合PLC软件和业主要求编制。主要作用是人机友好对话，使操作者无障碍的进行对参数输入、设备的操作命令。
2．3主要硬件设备选型
(1)上位机
上位机选用研华工控机610H。主要参数如下：
 ★主板：PCA6010VG工控主板
★CPU:E5300
★系统内存：1G
★系统硬盘：250G
★光驱：DVD
★机箱： 19" 加固型 4U上架式机箱
★底板： 14插槽无源底板
★磁盘驱动器托架：抗冲击，可支持 3个5.25"和1个3.5" 磁盘驱动器
★接口:前端配备 USB 和 PS/2 键盘 I/O 接口
★指示灯：机箱前面板上的系统状态 LED 指示灯可显示电源、硬盘和系统电压的运行情况
★散热：过滤冷却风扇可在整个机箱内维持正的空气循环
★防护：防干扰、防尘、防震、防扰流的能力。
(2)PLC
PLC选用西门子S7-200系列PLC。点数统计如下表：
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设备名称
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内容
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数据类型
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输入
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输出
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电动阀
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开启
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开关量
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1
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关闭
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开关量
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1
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开到位
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开关量
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1
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关到位
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开关量
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1
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故障
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开关量
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1
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小计：
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3
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2
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10台合计
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30
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20
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声光报警器
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开停（0：停状态，1：开状态）
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1
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合计：
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30
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21
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备：RS485通讯口需要3个。
PLC的主要参数:
 它可连接７个扩展模块，最大扩展至168点数字量I/O点,有13Ｋ字节程序和数据存贮空间，６个独立的30KHｚ高速计数器，２路独立的20KHｚ高速脉冲输出。配有2个RS-485通讯／编程口，具有PPI通讯、MPI通讯和自由方式通讯能力。
★存储器： 程序存储器 4096字
★用户数据存储器 2560字
★存储器类型 EEPROM
★存储卡 EEPROM
★数据后备（超级电容） 190小时
★编程语言 LAD，FBD和STL
★程序组织 一个组织块（可以包含子程序和中断程序）
★内置高速计数器 ６个（30KHｚ）
★内置模拟电位器 ２个（８位分辨率）
★脉冲输出 ２个高速输出（20KHｚ）
★通讯中断 １发送器／２接收器
★定时中断 ２个（１ｍｓ－255ｍｓ）
★输入中断 ４个
★实时时钟 内置
★口令保护 ３级口令保护
★为传感器提供5VDC电流：660ｍＡ
(3)触摸屏
触摸屏选用和利时10.4”人机界面HT7A00T，主要参数如下：
 ★显示：10.4 英寸的 TFT 显示屏，256 色
★分辨率: 800 x 480 像素
★控制器件：电阻模拟触摸屏，带有8 个可自由组态的触觉反馈键
★用户存储器：1MB
★Interfaces：1 x RS 485 / RS 422
★防护等级： IP 65 (前面板，如果已安装) 后面板IP 20
★安装开口：310 x 248 mm (宽 x 高)
★前面板：335x 275 mm(宽 x 高)
★设备深度: 61 mm
★组态软件：WinCC flexible
三、硫酸/氨水投料控制系统的配置清单
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安装位置
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设备、软件名称
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数量
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控
制
室
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工控机-研华610H
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1台
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显示器-三星22英寸
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1台
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多串口卡-MOXA CP-114
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1个
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UPS电源柜- 1000VA
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1台
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操作系统软件- Windows XP
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1套
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组态软件
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生
产
现
场
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PLC-西门子S7200
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2套
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触摸屏- 和利时HT7A00T
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2台
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柜体-美国威图MS IP54
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2台
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柜内低压电器-施耐德等
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2套
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触摸屏、PLC编程费
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2套
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流量计-DN80/316L
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4套
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485通讯线-RVVP2*1.5
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米
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10芯线-RVV10*1,5
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米
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布线与安装（含辅材）
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2套
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系统调试
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不锈钢电动阀-220V
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20台
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注：由于RS485通讯距离限制,通讯设备的通讯距离应控制在500米以内。
四、 结论
本方案在现有客户提供资料要求的基础上，介绍了硫酸投料控制系统的设计，重点讨论了软硬件以及控制思路设计，客户可以根据自身的工艺要求，提出改正意见。
本文的主要工作如下：
(1)建立了B／S模式的硫酸投料控制系统，以PLC系统为工程核心建立上位控制系统，实现了控制室站对生产情况的集中管理和远程监控。
(2)完成硫酸/氨水投料控制系统主要硬件选型的设计，并且列出主要性能参数，保证了监控系统的可靠性和安全性。
(3)完成硫酸/氨水投料控制系统的投资预算，并且列出预算清单，给客户提供投资参考
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