畜牧无害化处理高温高压罐控制系统的设计和开发

论文摘要

本文致力于设计开发一套高性能、高可靠的畜牧无害化处理高温高压罐控制系统,所做工作是实际科研项目的一部分。论文介绍了我国目前畜牧无害化处理的现状,对国内普遍采用的各种处理方法进行了比较分析,阐述了利用高温高压灭菌消毒技术进行畜牧无害化处理的优点,并介绍了该系统在国内外的技术现状以及本课题研制开发的现实意义。研究分析了畜牧业无害化处理的工艺流程以及畜牧无害化处理监控系统的系统组成,详细论述了高温高压罐控制系统的功能和工作原理,根据压力容器工作特点以及门的机械特性,设计提高安全措施实现软硬件互锁,确定了采用PLC控制器的实现方案,实现了系统的电气设计。运用PLC任务编程思想进行了整个控制系统的PLC程序结构设计,开发实现了控制系统的PLC梯形图程序。研究和分析了系统采用的控制原理,运用PID控制算法实现了高温高压罐罐内的温度控制。所设计开发的系统主要具备以下特点:1)具有远程监控功能。通过RS-485与中控室监控系统进行通讯,实时提供工艺流程的运行状态、数据等信息,能够接收中控室的操作指令,根据指令做出相应的操作,提供远程修改系统参数的功能。实现从装料、处理、粉碎以及包装等整个畜牧无害化处理流程的控制全自动。2)具有灵活的操作。方便的手/自动操作模式切换,自动模式下控制整个处理过程自动完成,包括预真空、加热、平衡1、后真空、热渗透、平衡2等6个阶段,并在完成处理过程后,自动打开罐门,通知智能牵引车拉走处理后的剩余物。3)安全可靠措施与故障诊断处理。高温高压罐是压力容器,危险系数高。要求控制系统设计安全保障措施,能够对高温高压罐各部分进行实时状态检测,普通故障能够自动处理保持系统自动运行,一旦发现紧急情况,系统能够及时停车,并恢复罐内压力为常压。4)具有丰富的图形化触摸屏操作界面,便捷的系统参数输入,人机界面友好。利用串行通信,实现了图形操作终端与PLC的实时通信。通过终端程序的开发,实现了生产线各个设备的运行状况显示、温度趋势曲线、压力趋势曲线、系统参数输入和系统实时报警等功能。为保证该控制系统的可靠性和现场调试投产成功,开发了实验室仿真模拟系统,对高温高压罐的物理特性和机械特性及各种故障进行了仿真模拟,在现场调试之前利用仿真模拟系统对控制系统进行了大量测试和验证。最后,根据系统的实际开发结果,对研究工作进行了总结,并对下一步的工作进行了展望。

论文目录

• 中文部分
• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 该领域的研究现状及发展动态
• 1.3 课题的来源
• 1.4 本课题研究的重要意义
• 1.5 本课题研究的主要内容
• 2 高温高压罐控制系统总体设计方案
• 2.1 畜牧无害化处理的工艺流程
• 2.2 畜牧无害化处理监控系统介绍
• 2.3 高温高压罐控制系统总体设计方案
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 高温高压罐控制系统功能分析
• 2.3.3 高温高压罐工作原理分析
• 2.4 高温高压罐控制系统总体设计思想
• 2.5 系统硬件组成分析
• 2.6 系统控制原理分析
• 2.7 本章小结
• 3 高温高压罐控制系统电气设计
• 3.1 概述
• 3.2 系统规划
• 3.2.1 控制系统主要器件
• 3.2.2 控制系统供电主回路
• 3.3 高温高压罐控制系统PLC模块配置和I/O分配
• 3.3.1 PLC各模块的地址分配
• 3.3.2 输入I/O分配
• 3.3.3 输出I/O分配
• 3.4 设计结果
• 3.5 本章小结
• 4 软件系统设计
• 4.1 概述
• 4.2 通讯协议设计
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 通讯格式的设定
• 4.2.3 数据格式
• 4.2.4 高温高压罐控制系统与中控室监控系统的通讯协议
• 4.2.4.1 上位机查询功能
• 4.2.4.2 上位机指令功能
• 4.3 控制软件设计
• 4.3.1 逻辑控制
• 4.3.2 处理过程控制
• 4.3.3 通讯功能
• 4.3.4 图形操作终端控制
• 4.4 本章小结
• 5 实验仿真系统
• 5.1 概述
• 5.2 仿真系统的设计方案
• 5.2.1 仿真系统的设计目标
• 5.2.2 仿真系统的结构
• 5.2.3 构造仿真软件变量数据库
• 5.3 仿真系统的软件设计
• 5.3.1 仿真系统的工作原理
• 5.3.2 仿真模拟罐内气体物理特性
• 5.3.3 仿真软件的实现
• 5.4 仿真结果
• 5.5 本章小结
• 6 完成情况及展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 有待解决的问题及展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 硕士期间发表论文
• 英文部分
• 1.Preface
• 1.1.Background
• 1.2.Status Quo and Development Trends
• 1.3.Source of Topic
• 1.4.Significance of Research
• 1.5.Contents on the Main Issues
• 2.Overall Design of the Autoclave Control System
• 2.1.Safety Disposal of Livestock Process
• 2.2.Introduction of the Monitoring System of Safety Disposal of Livestock
• 2.3.General design scheme of the Autoclave Control System
• 2.3.1.Introduction
• 2.3.2.Functions of the Autoclave Control System
• 2.3.3.Working-principle of the autoclave vessel
• 2.4.Overall design thought of Autoclave System
• 2.5.Hardware Composition
• 2.6.Control System Theorem
• 2.7.Brief Summery of this Chapter
• 3.Electronic Design of the Autoclave Control System
• 3.1.Introduction
• 3.2.Project of the System
• 3.2.1.The main components of the control system
• 3.2.2.The main circuit of power supply
• 3.3.PLC Module Configuration and I/O Assignment
• 3.3.1.Address Assignment of Each Module
• 3.3.2.I/O Assignment of Input terminal
• 3.3.3.I/O Assignment of output terminal
• 3.4.Design Results
• 3.5.Brief Summary of this Chapter
• 4.Software System Design
• 4.1.Introduction
• 4.2.Communication Protocol Project
• 4.2.1.Summary
• 4.2.2.Communication Format Enactment
• 4.2.3.Data Format
• 4.2.4.Communication Protocol for the Autoclave Control System and the Monitoring System
• 4.3.Design of Software
• 4.3.1.Logic Control
• 4.3.2.Manufacture Process Control
• 4.3.3.Communication Function
• 4.3.4.Graphic Operation Terminal
• 4.4.Brief Summary of Chapter
• 5.Experimental Simulating System
• 5.1.Introduction
• 5.2.Design Proposal of the Simulating System
• 5.2.1.Goals of the Simulating System
• 5.2.2.Framework of the Simulating System
• 5.2.3.Form the Database of Simulating Software
• 5.3.Software Design of the Simulating System
• 5.3.1.Operating Principle of the Simulating System
• 5.3.2.Simulating the Physical Characters of Air in Vessel
• 5.3.3.Development of Simulation Software
• 5.4.Simulation Results
• 5.5.Brief Summary of this chapter
• 6.Conclusion and further study
• 6.1.Conclusion
• 6.2.Further studies
• References
• 个人简历