【正文】 控制學院 氣升 0701 班學生 趙延平 畢業(yè)設計 第 1 頁 共 45 頁 濟南大學畢業(yè)設計專用紙 目錄 摘要 ……………………………………………………………………………… .…… ..…… .3 Abstract……………………………………………………………………………………… .… 4 1 緒論 …………………………………………………………………………………………… 5 課題的內(nèi)容及要求 ………………………………………………………………… ..5 樣品粉碎模塊及注射泵控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史和應用領(lǐng)域 ……………………… ..5 可編程控制器（ PLC）的發(fā)展及應用 ………………………………… …………… .5 可編程控制器（ PLC）的發(fā)展 ……………………………………………… ..5 可編程控制器（ PLC）的應用 ……………………………………………… ..5 課題的引進 …………… .……………………………………………………… ..5 2 基于樣品粉碎模塊及加液控制系統(tǒng)的總體分析與設計 ………………………………… ..5 控制系統(tǒng)的工藝過程要求 …………………………………………………………… 5 系統(tǒng)設計方案 …………………………………………………………………… …… 5 方案框架與構(gòu)思 …………………………………………………………………… ..5 3 硬件選型及設計 …………………………………………………………………………… ..5 變量的編制 … ………………………………………………………………………… ..5 系統(tǒng)硬件設備的選型 …………………………………………………………………… 5 4 上位機監(jiān)控軟件的選擇 …………………………………………………………………… ..5 5 基于樣品粉碎模塊及加液泵控制系統(tǒng)的軟件設計 ……………………………………… ..5 可編程控制器（ PLC）的程序設計 ………………………………………………… .5 可編程控制器（ PLC）主程序設計 …………………………………………… 5 粉碎機控制的子程序設計 ………………………………………… ..……… .5 注射泵控制的子程序設計 ……………………………………………… ..… .5 清洗泵控制的子程序設計 … ………………………………………………… .5 智能步進電機驅(qū)動器的控制程序設計 ……………………………………… .5 基于組 態(tài)王 的上位機監(jiān)控軟件的設計 ……………………………………… .5 組態(tài)王 簡介 …………………………………………………………… ..5 S7200 PLC 與組態(tài)王 的 PPI 通信 …………………………………… .5 自動樣品提取凈化集成裝置界面設計 ……………………………………… 5 調(diào)試過程中遇到的問題 ………………………………………………………………… .5 設計總結(jié) ………………………………………………………………………………… .5 致謝 ……………… ……………………………………………………………………… .5 參考文獻 ………………………………………………………………………………… .5 控制學院 氣升 0701 班學生 趙延平 畢業(yè)設計 第 2 頁 共 45 頁 濟南大學畢業(yè)設計專用紙 基于 樣品粉碎模塊及注射泵控制系統(tǒng) 設計 摘要 當今社會，信息技術(shù)迅猛發(fā)展，已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域。 隨著全球一體化和食品貿(mào)易國際化，食品安全已經(jīng)成為一個世界性的挑戰(zhàn)和全球重要的公共衛(wèi)生問題。近幾年，重大食品安全事件的頻頻發(fā)生以及消費者對安全食品的需求，使得食品安全問題成為全世界矚目的熱點。應用現(xiàn)代化的分析技術(shù)，研究建立快速準確的食品安全分析方法勢在必行。 樣品粉碎是樣品 制備當中非常重要的一個環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)手工操作步驟繁瑣，容易產(chǎn)生人工誤差。樣品粉碎及加液泵控制系統(tǒng)是一套全自動，全功能的樣品制備系統(tǒng)，采用標準計算機通過上位機軟件來控制，可以獨立完成樣品的粉碎、加液、抽濾、提取生成的樣品等工作。本課題在分析樣本制備工藝流程和控制要求的前提下，進行硬件控制部分設計和軟件監(jiān)控系統(tǒng)設計。為了達到可靠穩(wěn)定的控制硬件控制部分選擇 S7200 PLC 做主控制器。軟件監(jiān)控部分利用組態(tài)王，實現(xiàn)系統(tǒng)控制界面。同時選擇滿足精度要求的注射泵，結(jié)合工藝要求，根據(jù)組態(tài)設置，自動生成注射泵控制代碼， 使食品 檢測 具有更高的靈敏度、準確度和更小的樣品用量，并且分析方法更快速 。利用智能步進電機驅(qū)動控制器，結(jié)合工藝流程編制機械臂控制程序，完成多個工位的加液。 配方是機器設置參數(shù)的一個集合，而對于批處理器，一個配方可能被用來描述批處理過程中的不同步驟。組態(tài)王支持對配方的管理，用戶利用此功能可以在控制過程中得心應手，提高效率。比如當 檢驗 過程需要大量的控制變量參數(shù)時，如果一個接一個地設置這些變量參數(shù)就會耽誤時間，而使用配方，則可以一次設置大量的控制變量參數(shù)，滿足生產(chǎn)過程的需要。 關(guān)鍵詞 ： 粉碎機（均質(zhì)器） ； 注射泵； 組態(tài)王； 配方 ； 數(shù)據(jù)庫； 控制學院 氣升 0701 班學生 趙延平 畢業(yè)設計 第 3 頁 共 45 頁 濟南大學畢業(yè)設計專用紙 Abstract Current society,the information technology is developed rapidly, has already got deeply to each field 。 With the globalization and the internationalization of food trade, food safety has bee a global challenge and an important public health problem. In recent years, major food safety incidents occur frequently, and consumer demand for safe food, making food safety the focus of attention as the world39。s hot spots. Application of modern analytical techniques to study the establishment of rapid and accurate analysis of food security is imperative. Samples were crushed sample preparation is a very important, but traditional manual steps and cumbersome and prone to manual crushed and added a pump control system is fully automatic, fullfeatured sample preparation system, the use of standard puter software to control PC can be pleted independent of the crushed sample, add fluid, leaching, extraction and so on generated samples . This issue in the analysis sample preparation process and control requirements under the premise of control part of hardware design and software design of monitoring system. In order to achieve a stable and reliable control of the control part of hardware to choose the master S7200 PLC controller. Part of the software to monitor the use of Kingview to achieve system control the same time, choose to meet the precision requirements of injection pump, bined with technological requirements, in accordance with configuration settings, automatically generated control code injection pump, so that the food has a higher detection sensitivity, accuracy and a smaller amount of sample, and analysis more quickly. Intelligent stepper motor driver controller, bined with process control procedures for the preparation of the robot arm, to plete a number of workers increases fluid spaces. Formula is the machine set up a collection of parameters, and for approved processors, a formula may be used to describe the batch process of the different management support for the formula, the user can use this function handy in the control process and improve efficiency. For example, when the testing process requires a large number of parameters of the control variable, if set up one after the parameters of these variables will be time delay, and the use of formula, you can set up a large number of control variable parameters, to meet the needs of the production process. Key word： Pulverizer。 Injector。 KingView。 Formula。Database 控制學院 氣升 0701 班學生 趙延平 畢業(yè)設計 第 4 頁 共 45 頁 濟南大學畢業(yè)設計專用紙 1 緒論 課題的內(nèi)容及要求 本課題主要 研究內(nèi)容是將樣品粉碎、加液控制和直角坐標機械臂組成自動化樣品加液粉碎處理模塊單元。該處理模塊具備按設定參數(shù)進行樣品加液功能、樣品均質(zhì)粉碎功能、清洗功能，從而實現(xiàn)同時處理 16 個樣品的加液均質(zhì)的功能。主要設備包括粉碎機、注射泵、步進電機、機械臂、空氣隔膜泵、氣體閥等。根據(jù)實驗流程及關(guān)鍵技術(shù)點的研究，本科題設計出一套操作靈活、控制精度高的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化樣品加液粉碎處理模塊單元的程序控制。本控制系統(tǒng)使用西門子可編程控制器對粉碎機、注射泵、步進電機、機械臂控制實現(xiàn)自動樣品提取凈化組合裝置系統(tǒng)的設計。建立的系統(tǒng)使 用上位機組態(tài)界面對設備進行控制。其控制過程首先是在上位機組態(tài)界面中對各個設備的參數(shù)進行設置，然后通過組態(tài)界面與西門子 PLC 可編程控制器通信達到對各個設備控制的目的。實現(xiàn)對樣品的自動提取和凈化。 樣品粉碎模塊及注射泵控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史和應用領(lǐng)域 從 20 世紀 60 年代末 70 年代，世界上許多國家都致力于跨學科、夸行業(yè)的超細粉碎技術(shù)的研究。產(chǎn)生了許多粉碎設備，主要有機械式、氣動式、電動式粉碎機。機械式粉碎機有振動粉碎機、離心粉碎機、擠壓粉碎機、雷蒙粉碎機、塔式粉碎機、高速粉碎機等。在超細粉碎中，電動式粉碎機技術(shù)是公認 的能有效獲得最小微粒的一種高效粉碎技術(shù)，是現(xiàn)在深加工不可缺少的手段。電動式粉碎機的產(chǎn)品，具有顆粒細、粒度分布窄、活性大、分散性能好等一系列特點。廣泛適用于化工、制藥、食品、防疫和商檢、醫(yī)療衛(wèi)生部門。 國外對注射泵的研制較早，如日本、美國和德國等國家上世紀 80 年代末就進行了注射泵的研制。現(xiàn)在市場大多是流行的國外產(chǎn)品，類型多樣性能較好，如美國自然基因公司的Harvard Apparatus PHD 22/2022 型注射泵（控制精度為 %，速度范圍 微升 /小時到 ）和 SP500 型注射泵控制精度為 1%，最小流速 、最高流速300ml/h,美國 IMED 公司 Gemini PC2TX 型注射泵，速度范圍 ，并且可以實現(xiàn)四路控制，此外還有德國貝朗（ B|BRAUN）公司的 Multifuse 型、 Perfusor Compact型（控