冰激凌凝冻机电气控制系统设计开题报告

全文总字数：3078字

1. 研究目的与意义

我国目前冰激凌凝冻机控制电路大多依然采用传统的继电器-时间控制方式，生产效率低且成本高。 因此在plc自动化技术成熟的今天，以冰激凌凝冻机控制为例，研究设计其基于plc的控制电路是十分必要的。这也顺应了现在制冷技术机电一体化的发展趋势。这项研究对我国凝冻机产品结构和技术结构改善有着重要意义，能在国际市场上争有独立的一席之地。

随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，plc技术现在已经非常成熟。功耗和体积减小，稳定，抗干扰，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便。最主要的是编程简单，不需要太多电气方面的理论支撑，因此在电气控制方面应用广泛，且在日常生活中很常见。当今世界plc市场竞争激烈，plc技术日益精进，这对我国plc的发展是个很大的考验。现在人民生活水平提高，冰激凌机十分常见且需求量正在逐步增长，往自动化方向发展。

21世纪，plc会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。因此研发plc有着重要的时代意义，有利于我国工业自动化的发展。

2. 国内外研究现状分析

上世纪80年代至90年代中期，是plc发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40%。在这时期，plc在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，plc逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的dcs系统。

有关于凝冻机，国内目前大多还是采用时间继电器的电路，但已经有采用三菱fx-plc，结合触摸屏和变频器等器件的电路。与传统的冰激凌机控制系统相比,大大提升了冰激凌机系统的自动化水平,且更加人性化。其采用了电子膨胀阀,使得制冷系统的制冷效率有所提高；在电气系统中,改用固态继电器,实现了过零无扰启动, 增加了电气设备的寿命；另一方面, 选用变频调速,增加了控制的灵活性, 并且实现了电机的软启动。基于以上措施,很大幅度地削减了对设备的冲击,提高了系统的可靠性以及安全性。

和路雪在北京的公司之前的凝冻机使用了西门子s5系列产品，但是随着s5系列产品的全面停产，导致备品备件供应周期长，保障性差，甚至有些部件根本无法买到。与此同时，进口设备维护成本高、维护人员不能及时的到达现场解决问题也十分头疼。出于稳定生产、减少维护成本等考虑，和路雪（中国）公司决定将s5升级到s7。并且在sciample公司的协助下将原来的hoyer显示屏更换为西门子mp277。这个案例是中国目前冰激凌市场的写照。一是冰激凌市场呈现上升姿态，像和路雪这样的鳌头企业也急需升级设备，扩张市场；二是冷凝机的控制电路由plc主导基本是大势所趋；三是现在国内工业自动控制系统的plc基本都是靠进口，虽然功能强大，但是价格昂贵。最重要的功能的调试、扩展和设备维修需要请开发公司的专业人员，周期太长且又是一笔额外的开销。无形中增加了成本，这对国内冷凝机产业的成长是不利的。

3. 研究的基本内容与计划

本次设计的主要研究内容是设计一个基于西门子s7-200型号plc的冰激凌凝冻机自动控制系统，让凝冻机摆脱传统的继电器控制电路，提高其自动化程度。学习s7-200编程软件和cad的使用，熟悉凝冻机的相关元器件并完成选型。根据控制要求给出若干套控制方案，然后进行对比测试，选择最佳方案进行优化测试，绘制设计图、梯形图等，最后撰写说明书。

具体计划如下：

2017.1.15~2017.2.1：初步了解设计命题，完成s7-200软件安装和初步学习。

4. 研究创新点

本次设计中没有采用传统的时间继电器电路，而是采用了时下成熟及热门的PLC电路，其具有高度自动化且准确的优点，提升了灵活性、可靠性和安全性。增加了电器的寿命，且机电一体化程度更高。