专业方向课程设计题 目 无热再生压缩空气干燥机PLC控制系统设计 学 院 自动化学院专 业 电气工程与自动化专业班 级 07063011学 号 07063040学生姓名 李文志指导教师 吴茂刚 张卫完成日期 2010年9月19日目录一、无热再生干燥器介绍 (2)1、工作原理2、工艺流程3、时序图二、PLC控制系统设计 (5)1、系统电气控制图2、三菱顺序功能法和经验梯形图法编程3、西门子S7-200编程4、 S7-200程序软件模拟三、结论 (14)参考文献一、 无热再生干燥器1、干燥器简介干燥器是通过加热使物料中的湿分(一般指水分或其他可挥发性液体成分)汽化逸出，以获得规定湿含量的固体物料的机械设备。
1.1干燥器分类干燥器可按操作过程、操作压力、加热方式湿物料运动方式或结构等不同特征分类。
按操作过程，干燥器分为间歇式(分批操作)和连续式两类；按操作压力，干燥器分为常压干燥器和真空干燥器两类按加热方式，干燥器分为对流式、传导式、辐射式、介电式等类型。
按湿物料的运动方式，干燥器可分为固定床式、搅动式、喷雾式和组合式；按结构，干燥器可分为厢式干燥器、输送机式干燥器、滚筒式干燥器、立式干燥器、机械搅拌式干燥器、回转式干燥器、气流式干燥器、振动式干燥器等多种。
1.2干燥器的未来发展方向干燥器的未来发展将在深入研究干燥机理和物料干燥特性，掌握对不同物料的最优操作条件下，开发和改进干燥器；另外，大型化、高强度、高经济性，以及改进对原料的适应性和产品质量，是干燥器发展的基本趋势；同时进一步研究和开发新型高效和适应特殊要求的干燥器，如组合式干燥器、微波干燥器和远红外干燥器等。
干燥器的发展还要重视节能和能量综合利用，如采用各种联合加热方式，移植热泵和热管技术，开发太阳能干燥器等；还要发展干燥器的自动控制技术、以保证最优操作条件的实现；另外，随着人类对环保的重视，改进干燥器的环境保护措施以减少粉尘和废气的外泄等，也将是需要深入研究的方向。
1.3无热再生干燥器主要优点1.干燥器具有足够处理能力的干燥剂吸附容量，保证干燥效果达－40℃。
2. 控制阀门采用四阀结构，进气阀为常开型，排气阀为常闭型，具有较高的可靠性和安全性，即使电器出现故障维修，亦不影响正常供气。
气动切断阀阀座，阀杆为不绣钢材料，密封为聚四氟乙烯，能保证30万次动作无泄漏。
3. 干燥器转换设有充压和均压过程，减小因阀门转换过程压力急速变化（四通阀、组合阀，梭阀），对干燥剂产生的冲击破碎。
4. 干燥器出口设置粉尘过滤器，确保成品气的质量，含尘量≤1mg/m3，粒径≤0.01μm。
1.4 RSXW型无热再生干燥器工作原理RSXW型无热再生干燥器是利用吸附剂化学和物理吸附原理，使压缩空气中的水蒸气在工作压力下被吸附剂（氧化铝或分子筛）吸附，从而去除了压缩空气中的绝大部分水蒸汽，使压缩空气得到干燥。
采用已干燥的压缩空气减压后脱附/再生饱和的吸附剂。
2、工艺流程2.1、工艺流程图图：1 旋风分离器 2 除油除尘过滤器 3 手动球阀(检修) 4 自动排水装置 5 切换阀（气动阀或电磁阀） 6 消声器 7 二位五通(三通)电磁阀（控制气动阀）8 吸附塔 9 手动球阀(节流减压) 10 对夹式止回阀 11 粉尘过滤器 12 空气出口阀 13 空气进口阀14 空气旁通阀 15 手动球阀（控制气动阀气源） 16 手动球阀（控制气动阀气源）2.2、压缩空气干燥部分压缩空气干燥部分由旋风分离器（选配件）、除油过滤器（选配件）、自动排水器、切换阀、吸附塔、排气阀、引气阀、二位五通(或二位三通)电磁阀和粉尘过滤器（选配件）组成，其工作流程如下：干燥器开机后，DC-1塔吸附运行，DC-2塔再生。
在预先设定的时序控制下，切换阀5-A打开、5-B关闭，排放阀5-B1打开、5-A1关闭，经过除油的湿压缩空气进入DC-1塔，水分被吸附剂吸附；干燥后的空气通过止回阀10-A排入下游管线；部分干燥压缩空气在压差的作用下通过阀9流向DC-2塔，其压力被降至接近大气压，由于降压后空气体积同比例增大，使再生用空气的相对湿度只有干燥空气的几分之一，这样这种特别干燥的再生空气中的水蒸气分压远远低于DC-2塔内吸附剂床层的水蒸气分压。
吸附床层中的水蒸气在压差的作用下释放至再生空气中并被带走，再生空气通过排放阀5-B1和消声器6排入大气。
再生结束后，DC-1、DC-2塔切换不能马上切换，而是先关闭排放阀5-B1，DC-2塔压力升高至系统压力，即“均压”过程。
因为再生时，吸附塔处于大气压状态，与吸附状态有较大的压差，如果直接切换会导致压力冲击，严重时引起机械故障。
2.3、吸附/再生的切换方式当两个吸附塔的压力相同时，控制系统发出信号进行切换——DC-1塔再生、DC-2塔吸附。
本类型干燥器的吸附/再生周期如图2表示：图2 PLC/LOGO 控制吸附/再生周期图标准型干燥器是采用PLC/LOGO 控制干燥器的自动循环切换,由PLC/LOGO 发出电信号给二位五通(或二位三通)电磁阀控制切换阀动作，完成干燥器的自动循环切换。
3、时序图时序图与工艺流程图符号对应关系时序图 SV1 SV2 CV1 CV2 工艺流程图 5-B 5-A5-A15-B1二、PLC 控制系统设计由于在干燥器停止工作后，机器的空气进口阀和出口阀不会立即关闭，这样A 塔和B 塔仍然与外界相连，可以自行均压；与此同时，A 塔和B 塔通过也可以通过手动球阀相互均压，因此可以认为当启动干燥器时，A 塔和B 塔的压强相等，无需再进行均压，机器直接进入干燥与再生状态。
所以，本人所编写程序由SV2和CV2同时开启时开始。
1、系统电气控制图1.1 西门子CPU224 XP简介本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展值至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。
20K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器（100KHz），2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O,位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。
是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。
2、三菱顺序功能法和经验梯形图法编程梯形图中各符号备注：符号X0 X1 Y1 Y2 Y3 Y4 备注启动按钮停止按钮 5-A开启 5-B开启 5-B1开启 5-A1开启2.1步进顺序控制法(1)运行时，当停止按钮开启后，程序将在当前周期运行完毕后停止，并返回初始状态。
（2）如要求停止按钮开启后，程序立即停止，且重新启动后程序由初始状态开始运行，则只需在（1）的程序之后加上另一段程序即可，如下图：（3）如要求停止按钮开启后，程序立即停止，且重新启动后程序由上次停止状态开始运行，则只需在（1）的程序之后加上另一段程序即可，如下图：2.2经验设计法3、西门子S7-200编程梯形图中各符号备注符号I0.0 I0.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 备注启动按钮停止按钮5-A开启5-B开启5-B1开启5-A1开启3.1经验设计法4、S7-200程序软件模拟4.1 仿真软件介绍该仿真软件可以仿真大量的S7-200指令（支持常用的位触点指令、定时器指令、计数器指令、比较指令、逻辑运算指令和大部分的数学运算指令等，但部分指令如顺序控制指令、循环指令、高速计数器指令和通讯指令等尚无法支持。
仿真程序提供了数字信号输入开关、两个模拟电位器和LED输出显示，仿真程序同时还支持对TD-200文本显示器的仿真，在实验条件尚不具备的情况下，完全可以作为学习S7-200的一个辅助工具。
4.2 仿真步骤（1）启动仿真程序。
（2）利用Configuration|CPU Type选择合适的CPU类型，如图所示。
（3）程序加载选择仿真程序的Program|Load Program命令，打开加载梯形图程序窗口如图所示，仅选择Logic Block（梯形图程序）和Data Block（数据块）。
点击Accept按钮，从文件列表框分别选择awl文件和文本文件（数据块默认的文件格式为dbl文件，可在文件类型选择框中选择txt文件），如图所示。
加载成功后，在仿真软件中的AWL、KOP和DB1观察窗口中就可以分别观察到加载的语句表程序、梯形图程序和数据块。
（4）点击工具栏按钮，启动仿真。
（5）观察仿真结果由时序图可知，在一个循环周期内，共会出现六种状态：三、结论吸附式无热再生型干燥器，其优势在于：工作流程简单，配套设备少，造价低，功能齐全，使用寿命长，维护方便。
干燥器可为相同排气量的无油空气压缩机配套，合理配置后也可与有油压缩机配套。
采用双塔循环切换的工作方式，经系统处理后的压缩空气其成品气露点可达-40℃或-70℃。
而使用PLC控制无热再生干燥器具有很多优点：①可靠性高、抗干扰能力强；②编程容易、简单易学；③功能完善，使用方便；④设计、安装、调试工作量小；⑤体积小、质量轻、能耗低。
由于PLC是我们大三上学期所学的课程，因此在编程前，我不仅温习了过去所学的PLC知识，而且又学习了一些新的知识。
与此同时，为了方便编程，我掌握了各种编程软件（三菱编程、西门子编程及西门子仿真）的使用。
更重要的是，通过这次实习的编程、调试过程中，我通过自己的努力，解决了各种各样的问题，不仅让我对PLC有了一个更深刻的了解，而且增加了我的实战经验。
因此此次专业课程设计，让我受益匪浅。
参考文献：【1】郑风翼. 图解西门子S7-200系列PLC入门[M]. 北京：电子工业出版社，2009【2】郑风翼. 图解西门子S7-200系列PLC应用88例[M]. 北京：电子工业出版社，2009 【3】郑风翼. 图解PLC控制系统梯形图与语句表[M]. 北京：人民邮电出版社，2007。