仇蕊--开题.doc

中 北 大 学信息商务学院 毕业设计开题报告学 生 姓 名：仇蕊学 号：09050542X03学 院、系：信息商务学院信息与通信工程系专 业：自动化设 计 题 目：液体搅拌控制系统设计指导教师:张艳兵 2013 年 03 月 18 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”； 毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一：课题研究背景和研究意义为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正想缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。一些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，以至现场工作环境十分恶劣，不适合人工现场操作。另外，生产要求该系统要具有混合精确、控制可靠等特点，这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所以为了帮助相关行业，特别是其中的中小型企业实现多种液体混合的自动控制，从而达到液体混合的目的，液体混合自动配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。计算机的出现给大规模工业自动化带来了曙光。1968 年，美国最大的汽车制造厂商通用汽车（GM）公司提出了公开招标方案，设想将功能完备、灵活、通用的计算机技术与继电器便于使用的特点相结合，把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用面向过程、面向问题“自然语言”编程，生产一种新型的工业通用继电器，使人们不必花费大量的精力进行计算机编程，也能方便地使用。这个方案首先得到了美国数字设备（DEC）公司的积极响应，并中标。该公司1969年研制出了第一台符合招标要求的工业控制器，命名为可编程逻辑控制器（PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER），简称PLC（有的称为 PC），并在GM公司的汽车自动装配线上实验获得了成功。 可编程控制器(Programmable Controller)简称 PC，人们将最初用于逻辑控制的可编程 器叫做PLC(Programmable Logic Controller)，通常也称为可编程控制器。它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置；它具有自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，本系统采用在工业领域有着广泛应用德国西门子S7系列S7-200PLC作为主控制器。液体混合系统采用基于PLC的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统，采用模板化结构，具有良好的可移植性和可维护性。对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量，减少了企业产品质量的液动，因此具有广阔的市场前景，液体混合自动配料系统就此应运社会工业生产的需要而诞生了1。二：国内外研究现状鉴于搅拌设备的广泛应用，随着近年来工业技术的发展，流体混合技术在上世纪60到80年代期间得到了迅猛发展，其重点主要是对于常规搅拌桨在低粘和高粘非牛顿均相体系、固液悬浮和气液分散等非均相体系中的搅拌功耗、混合时间等宏观量进行实验研究。长期以来，虽有大量设计经验关联式可用于分析和预测混合体系，但将搅拌反应器从实验室规模直接放大到工业规模，仍是十分危险的，至今仍需要通过逐级放大来达到搅拌设备所要求的传质、传热和混合。这种方法不但消耗巨额的资金和大量的人力物力，而且设计周期很长。据统计，在工业高度发达的美国，化学工业因反应搅拌器设计不合理而造成的损失每年约为10-100忆美元。因此，从更微观更本质的角度，例如采用先进的测试手段和建立合理的数学模型，获取搅拌槽中的速度场、温度场和浓度场，不仅对开发新型搅拌设备，而且对搅拌设备的优化设计具有十分重要的经济意义，对放大和混合的基础研究具有现实的理论意义。而对于搅拌设备的研究，除功率问题外，有关搅拌的流体力学研究具有重要意义。这方面已经做了很多工作，但尚需扩大和深入。在液体中进行搅拌时，搅拌器的功能不仅引起液体的整个运动，而且要在液体中产生波动，波动程度与搅拌器使液体旋转而产生的旋窝现象有密切关系。这些旋窝因经常地互相碰撞和破裂，是液体受到剧烈的搅拌。由此可见在搅拌操作中，对于流体力学研究是极其重要的2。近代化学工业中，流动的物料不再只是一些低粘度的牛顿型流体，许多高粘度流体也常常遇到，尤其是许多高分子溶液以及混有催化剂粒子的浆状流体等非牛顿型流体的应用日益广泛。它们与通常的牛顿型流体具有不同的流动特性，所以对非牛顿型流体的研究是当今的一个重要课题。对高粘度流体，特别是非牛顿型流体的搅拌传热的研究，也是近年来的一个方向4。随着科学技术的发展，设备有大型发展的趋势，也需求搅拌设备大型化。如国外聚合釜已由最初的8-40立方米扩大到60-100立方米，最火的已达到140立方米。采用大型聚合釜可以大大减少操作和检修人员，有利于自动化，减少投资，提高生存率，稳定产品质量。随着容积的大型化，釜型逐渐有细长型向矮胖型发展，而且采用底部搅拌的方式越来越多，多用三叶后掠式搅拌器。三叶后掠式搅拌器是目前大型聚合釜采用的一种较好的搅拌器。因它排出量大，釜内液相循环充分，每分钟可达5-10次，能促使釜内反应均匀一致。可见，科学技术的发展带动了搅拌应用面的扩大，搅拌技术的发展又使得搅拌设备的大型化。为了提高搅拌的全自动好和稳定性能，就需要一个功能更强、性能更好的系统做支持7。目前大部分自动液体混合装置的控制系统的构成主要有三种方法：第一种是采用工业计算机10作为控制器，称重传感器信号通过A/D数据采集卡进入计算机，其它信号通过计算机上的DI/DO卡处理；人机交互界面采用计算机显示界面或专门开发的薄膜面板、LED数显等。这种方法控制程序用VB或VC等语言编写。具有称重算法丰富，数据库功能强大，人机交互性能好等特点。但缺点是控制软件为各个厂家专门开发的兼容性能不好，同时系统的再开发能力和对开关量的处理能力都比较差。另外计算机的稳定性和可靠性也有待提高。第二种方法采用的控制器为单片机，并利用其开发专用的称重控制器。利用一台或多称重控制器和称重传感器构成配料系统。这种方法控制程序用汇编语言编写具有成本低廉、设备可靠性高以及操作简单等特点。但还是有兼容性能、再开发能力差的缺点。另外这种方法较适合于单台设备的控制，对于复杂的控制系统难以处理。第三种方法是采用可编程控制器作为系统控制器，称重传感器信号通过PLC的A/D模块进入PLC主机，其它信号通过的DUDQ模块处理；人机交互界面采用触摸屏、LED数显等。这种方法控制程序用梯形图等PLC编程语言编写。具有算法丰富，可靠性能高，开关量的处理能力强及人机交互性能好等特点。但缺点是数据储存和处理的能力较差5。参考文献：1魏志清. 可编程控制器应用技术M . 北京电子工业出版社,19952 吴景峰.装备制造技术J 2010年第二期3 辛峰杰网络财富 2010年11月 J液体混合装置的自动控制系统研究277-2784 万太富、唐仙咏.可编程控制器及应用M 重庆大学出版社.19945 刘洪涛，黄海PLC应用开发从基础到实践M北京：电子工业出版社，20076 何建平可编程控制器及其应用M重庆：重庆大学出版社，20047马桂香，马全广.电器控制与PLC应用.化学工业出版社，20048李国厚.PLC原理与应用设计M.北京：化学工业出版社，20059廖常初.可编程序控制器应用技术M,重庆大学出版社，199910 刘玉梅.多种液体混合自动控制系统设计J.辽宁工业大学学报，2000，20（3）：25-27 11田瑞庭.可编程控制器及其应用设计M，机械工业出版社，199412史国生.电气控制与可编程控制器技术M，化学工业出版社，200413李俊秀.可编程控制器应用技术M.化学工业出版社，2008,12-2614孙同景.PLC原理及工程应用M.机械工业出版社，200815阮毅.电力拖动自动控制系统M.机械工业出版社，2010,22-3116 张宏林.PLC应用开发技术与工程实践M.北京:人民邮电出版社,2008 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1.研究或解决的问题 设计液体搅拌控制系统，能根据要求自动控制两种液体按照比例进行搅拌，控制两种液体的流量及混合液体的流出。2.拟采用的研究手段液体混合装置主要完成二种液体的自动混合搅拌，此装置需要控制的元件有：键盘，显示器，控制器，电机驱动，搅拌开关量控制器，液位控制器，系统组成如图1所示。搅拌开关量控制器是搅拌系统必不可少的控制单元，用于控制搅拌量；键盘和显示器是每个系统都必不可少的操作显示装置，用于控制和显示；控制器选用PLC，是整个装置的核心部分，用于控制；电机驱动是用来驱动整个系统的装置。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：该同学查阅了大量的资料，完成了液体搅拌控制系统设计的开题报告。开题报告中详细阐述了课题研究的意义、国内外发展的概况以及需要解决的问题和拟采用的研究手段，给出了系统的硬件组成