摘 要

林业生物质在化学处理之前，往往要加热预处理，提高化学反应速度， 预处理过程需要两段加热控制处理，目前多采用一段加热，该设备为制浆造纸蒸球改造而成，传统生产中工艺曲线人工控制，过程繁琐，浪费劳动力，接触式温度表与滑环连接影响信号稳定与测量精度，需要改造加热模式，无线测量温度，预处理的效果不好，有待解决。可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜， 可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。采用 PLC编制程序，可以灵活设置升温曲线，能更好的得到预处理效果，同时也可以避免多次试验人为操作，造成试验结果难以比较的缺点。目前采用预处理的设备，由造纸蒸煮设备改造而成，可以节省试验设备投资。

本文利用西门子S7-200实现控制系统编程克服了人工控制中无法按照给定的升温曲线进行,控制误差大，纸浆的得率低，能耗和化学品消耗高等诸多不良因素。不仅可以保证控制精度，减少污染物的排放，节省了污水排放，建造绿色企业；而且易于通过改变工艺曲线，进行工艺改革，缩短蒸煮时间，同时节省劳动力，具有较大的经济和社会效益。

关键词：PLC；无线测温；蒸煮控制

Biomass cooking preconditioning steam ball control system design

ABSTRACT

Forest biomass prior to chemical treatment, tend to heat pretreatment, to improve the speed of chemical reactions, pretreatment process requires two-stage heating control process, the current use of the heating period, the device is adapted from the pulp and paper steam ball, traditional production technology curve artificial control, process cumbersome waste of labor, contact thermometer and slip ring connections affect the signal stability and accuracy of measurement，we need to transform heat mode, the wireless temperature measurement, pretreatment is not good, to be resolved. Programmable Logic Controller (PLC) PLC is an industrial control computer, is inherited computer, automatic control technology and communication technology as one of the new automatic device. It has a strong anti-jamming capability, inexpensive, reliable, easy to program, easy to use and other characteristics, in the industrial field by the project operator like so PLC has been widely used in various fields of industrial controls. Using PLC programming, can be flexibly set temperature curve, better able to get the effect of pretreatment also prevented several tests human action, resulting disadvantage test results are difficult to compare. Currently used pretreatment equipment, cooking equipment made by the transformation of the paper, you can save the test equipment investment.

   In this paper, Siemens S7-200 for control system programming manual control can not be overcome in accordance with the given heating curve, the control error is large, low yield pulp, energy and chemical consumption HIGHER lot of negative factors. Not only can guarantee the control precision, reduce the emission of pollutants, saving sewage, construction of green enterprises; and easy to process by changing the curve, the reform process, shorten the cooking time and save labor, with great economic and social benefits.

Key words：；PLC；Wireless temperature measurement；Cooking Control

目 录

1 绪论………………………………………………………………………………………………………1

1.1 课题研究背景……………………………………………………………………………………1

1.2 国内外研究现状………………………………………………………………………………1

1.3 本文主要工作……………………………………………………………………………………2

2 预处理工艺流程与实验设备……………………………………………………………………………3

2.1 工艺流程…………………………………………………………………………………………3

2.2 部分实验设备简介………………………………………………………………………………3

3 控制系统硬件设计………………………………………………………………………..………………6

3.1 控制系统的选择…………………………………………………………………………………6

3.2 CPU简介与选型……………………………………………………………………………………6

3.3 EM231简介………………………………………………………………………………………7

3.4 温度传感器………………………………………………………………………………………8

3.5 电气原理图绘制………………………………………………………………………………....11

4 控制程序编写……………………………………………………………………………………………18

4.1 控制要求…………………………………………………………………………………………18

4.2 I/O地址分配……………………………………………………………………………………18

4.3 PID控制程序设计……………………………………………………………………………19

4.4 梯形图编写………………………………………………………………………………………23

结论 ………………………………………………………………………………………………………36致谢 ………………………………………………………………………………………………………37参考文献 …………………………………………………………………………………………………38

1 绪论

1.1 课题研究背景

在最近几十年内，随着化石能源的不断消耗和全球温室效应的加剧，能源转型和新型可再生绿色能源的开发成为了世界研究的热点。目前已经发现并大规模使用的新型可再生绿色能源有太阳能、风能、水能.生物质能等。生物质能因其提供低硫燃料，提供廉价能源，将有机物转化成燃料可减少环境公害，与其他非传统性能源相比较技术上的难题较少。成为了一个重要的新型能源，它大概占世界总能源的百分之十左右。生物质作为生物质能的来源，林业生物质在化学处理之前，往往要加热预处理。预处理的目的主要是除去木质素和半纤维素，降低纤维素的结晶度和提高基质的孔隙率，这些物理化学特性的改变，直接影响着后期热化学转化生物质产品的品质和得率。预处理的方法主要有生物法、化学法和生物法。

生物质蒸煮预处理实验中，蒸煮的好坏直接影响到后续产物或者工序的质量，目前大部分小型工厂的蒸煮过程由于加工环境恶劣，草灰极大，蒸球内碱液的强腐蚀性和饱和蒸汽的高温、高压，加之被控对象含有较大的非线性和较大的总管蒸汽压力干扰，使得蒸煮过程采用自动控制效果很不理想，目前多数工厂仍采用手工控制。但是，如今PLC技术已经非常成熟计算机无故障率可达数十年，运行稳定可靠.蒸煮采用PLC控制方法简单易行，只需要把蒸煮所需要的模拟量、开关量等控制参数输入PLC接口，经过编程就能实现蒸煮过程自动控制。这样就能实现温度、压力、流量等模拟量和电机开停等开关量的数据自动采集，优化控制调节阀门开度，实现升温程序控制，自动判断保温终点。实现自动、遥控之间的任意转换。