水泥磨主电机稀油站控制系统设计 毕业设计

水泥磨主电机稀油站控制系统设计 毕业设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 水泥磨主电机稀油站控制系统设计 摘 要 随着科学技术的发展，人们对生产设备的稳定性，高效性，低成本性要求也越来越高。水泥磨主电机稀油站肩负着主电机的润滑和温控的重担，以确保主电机始终处在一个适宜的条件下运转。本设计要求控制系统能够完成对稀油站的控制功能，包含温度的控制、油压的控制、主电机的启停等。本设计首先介绍了水泥磨主电机稀油站的工艺过程，分析了控制系统国内外的发展现状;根据稀油站的工艺流程设计了整体控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ;其次进行控制系统的硬件选型、控制柜设计、接线设计和PLC软件设计;最后应用MCGSE组态软件对稀油站的运行全过程进行了监控画面的设计，建立了设备操作画面、设备状态监视画面满足设计指标要求。本设计实现了对水泥磨主电机稀油站控制系统的控制，对于确保水泥生产能安全有效的进行具有重大的现实意义。 关键词:稀油站，PLC，控制柜，组态 I 洛阳理工学院毕业设计(论文) Design of Control System for The Lubricating Station of Main Motor of Cement Mill ABSTRACT With the development of science and technology, people stability, high efficiency, low cost production equipment requirements are also increasing. Cement mill main motor lubrication oil station shouldering the main motor lubrication and temperature of the burden in order to ensure that the main motor is always in proper conditions next operation. This design requires the control system to complete the lubrication oil station control functions including control of the temperature, oil pressure control, start and stop the main motor, require mapping and wiring design design includes control cabinet, the need to use professional graphics software AUTOCAD and Visio, as well as system design procedures for the preparation and system configuration. The design of the system through the computer and PLC monitoring and control, PLC to communicate with the computer, PLC selection data Siemens S7-200, PLC system collected for analysis, and instructions issued by the appropriate action to control the system, the computer system set by state of the real-time monitoring system, complete control system functioning ministries. KEY WORDS: Lubricating station，PLC， Configuration，Control cabinet II 洛阳理工学院毕业设计(论文) 目 录 前 言 .................................................................................................. 1 第1章 绪论 ........................................................................................ 2 1.1 本课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 国内外研究动态......................................................... 2 1.2 本课题选题的依据和意义..................................................... 2 1.3 本课题研究的基本内容和解决的重点问题 ......................... 3 1.3.1 基本内容 ...................................................................... 3 1.3.2 解决的主要问题........................................................... 3 1.4 本课题研究的进度................................................................. 3 1.5 本论文的主要内容................................................................. 4 第2章控制系统总体设计 .................................................................. 5 2.1 稀油站的工艺过程................................................................. 5 2.1.1 水泥磨主电机稀油站的工作原理............................... 5 2.1.2 水泥磨主电机稀油站的工艺流程图 ........................... 5 2.1.3 水泥磨主电机稀油站使用环境要求 ........................... 5 2.2 水泥磨主电机稀油站控制系统的功能和工作特点 ............. 6 2.3 水泥磨主电机稀油站控制系统的控制要求 ......................... 7 2.3.1 系统各个部件的作用................................................... 7 2.3.2 系统各部件控制参数要求........................................... 7 2.3.3 PLC控制系统的控制要求 ........................................... 8 2.4 主电机稀油站控制系统的控制方案 ..................................... 8 2.4.1 系统的整体控制方案................................................... 8 2.4.2 系统内元部件的控制方案........................................... 9 第3章 控制系统硬件设计 .............................................................. 10 3.1 控制系统的整体构成............................................................11 3.2 控制系统中变量分析............................................................11 3.2.1 加热器参数分析......................................................... 12 3.2.2 系统控制变量分析..................................................... 13 3.3 硬件选型 .............................................................................. 13 III 洛阳理工学院毕业设计(论文) 3.3.1 PLC的选型 ................................................................. 13 3.3.2 各元件的选型 ............................................................ 14 3.4 控制器的接线....................................................................... 15 3.4.1 主电路接线图 ............................................................ 15 3.4.2 PLC模块接线图 ......................................................... 16 3.5 控制柜的设计....................................................................... 18 3.5.1 PLC控制柜简介 ......................................................... 18 3.5.2 PLC主柜面介绍 ......................................................... 19 3.5.3 PLC控制柜图 ............................................................. 20 第4章 系统软件设计 ...................................................................... 22 4.1 控制系统软件的整体设计................................................... 22 4.2 控制系统软件中子程序的设计 ........................................... 23 4.2.1 系统手动运行模块设计............................................. 23 4.2.2 系统自动运行模块设计............................................. 25 4.2.3 系统报警模块程序设计............................................. 26 4.2.4 系统输出模块程序设计............................................. 27 4.2.5 系统转换模块程序设计............................................. 28 4.3 组态软件软件设计............................................................... 29 4.3.1 监控画面设计 ............................................................ 29 4.3.2 控制系统数据库构造................................................. 31 第5章 控制系统的调试 .................................................................. 32 5.1 调试系统的搭建................................................................... 32 5.1.1 通讯测试 .................................................................... 32 5.1.2 工程下载 .................................................................... 32 5.2 启动运行 .............................................................................. 33 第6章 总结与展望 .......................................................................... 36 6.1 本设计主要完成的工作....................................................... 36 6.2 该系统的控制性能与优缺点............................................... 36 6.3 系统设计难点....................................................................... 37 6.4 系统的拓展与改进............................................................... 37 IV 洛阳理工学院毕业设计(论文) 结 论 ................................................................................................ 38 谢 辞 .................................................................................................. 39 参考文献 ............................................................................................ 40 附 录 ................................................................................................ 42 外文资料翻译 .................................................................................... 47 V 洛阳理工学院毕业设计(论文) 前 言 水泥生产过程是一个十分复杂的工艺过程，研究水泥生产过程的控制技术，除去不必要的生产环节，降低生产所需成本，能够大幅提升生产效率。主电机担负着水泥生产过程中的重要环节，因此水泥磨主电机稀油站的作用不可忽视，它肩负着维护主电机高效运行的责任，主电机能否高效 [1]稳定的运行与稀油站密不可分。 目前， 国外先进水泥生产公司的主电机稀油站都采用PLC控制系统，但国内目前只有少数大型水泥生产公司如此，大多数还是手动控制和继电器控制相结合，相比于PLC控制需要更多的人力和更复杂的检修过程，成 [2]本较高，生产效率得不到最大化。不仅如此，PLC控制系统对稀油站系统的控制更准确，他可以实时反应稀油站系统和主电机的工作状态，使的的生产过程更清晰，提高生产效率。 稀油站主要负责维护主电机的温控和润滑，单单这两点就能决定主电机的工作效率、稳定性和生产使用效率。本设计中系统对主电机的温度控制和部件润滑主要是通过PLC和上位机计算机来完成的。稀油站油箱内装有温度传感器，实时监测油箱内油温，PLC通过其采集的数据进行分析，进而控制加热器的动作，保证油温始终处于正常设置水平范围内，油压的控制也是如此。本设计中采用两个低压油泵，一备一用，必要时两个油泵 [3]可以同时运行以达到为主机完全润滑的作用。 1 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第1章 绪论 1.1 本课题国内外研究动态 稀油站在水泥生产中起着很大的作用。通过稀油站将润滑油液输送到设备的摩擦部位。润滑油在机器工作时，就会在摩擦作用下产生一层层油膜，这种油膜包裹在机器零部件摩擦接触表面的周围，从而减轻了机器设 [4]备的自我摩损。此外，润滑介质而且可以吸收机器设备运行产生的巨大热量，降低机器运行的温度，提高其使用寿命，是水泥生产过程中不可或缺的一个重要环节。 稀油站可以采用普通继电器元件控制或者采用PLC控制，也可以带有DCS控制接口。稀油站控制系统从原先的普通继电器控制到先进的PLC [5]控制经过了漫长的发展时间。基于工厂本身的基础设备限制以及技术的匮乏，普通继电器控制的稀油站还是存在各种各样的小工厂中。采用PLC控制的稀油站的普及还需要时间的，不过这只是时间问题。采用PLC控制系统的稀油站是社会发展的趋势。 1.2 本课题选题的依据和意义 在水泥的生产过程中对设备的要求其实是很高的，这与它的恶劣生产环境息息相关。PLC控制系统能很好的适应各种恶劣的生产环境，其稳定性高，操作简单，在水泥生产过程中可以发挥更大的性能。非常有效的解决了水泥生产过程中对稀油站控制系统的恶劣环境的高要求性。这是普通继电器控制系统相对于PLC控制系统所没有的优势。所以本课题选用的是PLC控制系统对稀油站进行控制，这样不仅能够提高稀油站的工作效率而 [6]且能够延长其使用寿命并且紧跟科技发展的步伐。 本课题研究的是基于PLC的水泥磨主电机稀油站控制系统。这就要求自己对PLC有深刻的认识和能熟练的运用PLC对设备进行准确的控制。通过对这个课题的学习研究，通过理论与实践的结合，能够让自己对PLC 2 洛阳理工学院毕业设计(论文) [7]的了解和应用更进一步加深。另外，通过这次的设计，能够使自己找到自身的缺点并进行改正，还能大幅度的提高自己的动手能力，同时也能充分激发自己在学习上的的兴趣。 1.3 本课题研究的基本内容和解决的重点问题 1.3.1 基本内容 基本内容:本课题主要研究的是基于PLC的水泥磨主电机稀油站控制系统，是利用PLC对电机进行控制，主副油泵电机，主电机，加热器及仪表等的控制。主副油泵电机一备一用，加热器提高油箱温度，仪器仪表对系统进行数据采集。控制柜采用可编程序控制器S7-200PLC以实现自动控制及故障报警功能，并可以与中控室上位机计算机进行通讯。从而实现系统运行状态的实时监控。 稀油站一般由主副油泵，加热器，温度传感器，压力传感器，控制柜等组成。主要有电加热，油压联锁保护，油位上下限报警，温度报警等功能。 1.3.2 解决的主要问题 主要解决的问题: (1) 电能参数检测方法的掌握及各个控制系统中的控制器、传感器、 执行器、人机界面、电机等设备的型号、参数、数量等; (2) 控制系统的I/O点统计表; (3) 控制器的接线，控制柜的设计; (4) PLC的选择、安装、接线、调试; (5) PLC编程软件的使用和梯形图编写稀油站系统的编程; (6) 控制系统的整体框图。 1.4 本课题研究的进度 (1) 开题报告(第1-3周):查找相关资料，设计整体方案，撰写开题 3 洛阳理工学院毕业设计(论文) 报告; (2) 硬件设计(第4-5周):控制方案设计，选择控制器型号，系统其 他相关设备选型; (3) 软件设计(第6-8周):系统硬件接线设计，控制柜设计; (4) 综合调试(第9-10周):PLC软件设计，上位机监控软件设计; (5) 论文编写(第11-12周):系统调试; (6) 指导答辩(第13-14周):撰写毕业论文，答辩。 1.5 本论文的主要内容 本论文主要是对水泥磨主电机稀油站控制系统的设计，本论文通过PLCS7-200对水泥磨主电机的稀油站进行控制，从而实现稀油站系统对水泥磨主电机各部件的控温和润滑，以达到生产要求。系统的主要设计主要在第二章至第第五章，第二章主要描述系统设计的总体思路，其中包括稀油站的工作原理，系统的控制要求等;第三章主要描述了控制系统的硬件设计，其中包含变量的分析，主电路图的绘制，PLC的选型以及控制柜的设计;第四章主要描述了系统软件设计部分，主要包括了软件的总体设计，程序梯形图的编写，各个子程序的介绍及说明和组态软件的设计;第五章是整个系统调试的过程，其中主要讲述了系统组态的调试。 4 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第2章控制系统总体设计 2.1 稀油站的工艺过程 2.1.1 水泥磨主电机稀油站的工作原理 稀油站一般由主副油泵，加热器，温度传感器，压力传感器，控制柜等组成。整个设备是围绕着润滑和控温而设计工作的，所以整个设备中稀 [8]油站的润滑和控温是最重要的。稀油站的好坏之结决定着主电机的使用寿命和工作效率。设备开启时如果油箱温度低与下限值，首先启动电加热器，对油箱进行加热，待温度达到一定值(不可超过42?)时，加热器停止运行;主油泵启动，待油压达到下限值0.12MPa时，并且系统无任何预报警信号、供油油温满足要求时，控制柜发出允许主机启动的信号，主电机启动。主油泵仍在继续运行过程中，两主副油泵一备一用，供油压力低于下限设定值0.12MPa时，为保证供油压力，备用油泵自动启动工作，当供油压力达到设定值0.3MPa时，备用泵自动停止。这时一个实时动态联锁。 2.1.2 水泥磨主电机稀油站的工艺流程图 生产过程大概可以分成温度控制和油压控制两个工艺过程,水泥磨主电机稀油站的生产工艺如图2-1所示: 2.1.3 水泥磨主电机稀油站使用环境要求 (1)供电电压380V/220V,波动?10,;频率50HZ，波动?1,; (2)环境温度0,40?,相对湿度小于90,(25?时); (3)无震动、无腐蚀性气体、无爆炸的环境; [9](4) 海拔高度?1000米。 5 否洛阳理工学院毕业设计(论文) 开始 图 是 加热器启动2-1 否水泥 油温大于 油温达到磨主42? 38? 电机 是 稀油加热器停止 站工 艺流否 程图 副油泵开启 2.2 是 否 水主油泵启动 泥油压报警是磨 油压达到0.3Mpa 主 电 油压达到0.12Mpa 机稀油站控制系统的功能和工作特点 副油泵 系统简介:本系统主要通过对油箱油温以及输送油压的控制为主电机关闭 降温和润滑的作用，从而为其提供适宜的运行环境。达到延长主电机寿命和提高主电机的生产运行效率。 本系统的主要功能:通过热传感器检测油箱内的油温是否达到生产环境要求以及是否控制加热器加热从而达到对邮箱内油温的调控;通过对主副油泵的控制来达到对油压的调控，通过这两个主要的工艺流程从而达到 [10]对主电机降温和润滑的目的。 本系统的工作特点:本系统采PLC作为控制器，系统操作使用较为简便，PLC编程的简单以及减少了人为操作的频率，其性价比较用继电器控制来说高很多。目前使用PLC来作为控制器已是相当普遍的趋势，当前的 主机启动 6 洛阳理工学院毕业设计(论文) PLC产品已经发展为标准化、模块化，系统也已经十分完善，厂家使用起来也特别方便，PLC用软件编程来代替了大量的继电器工作，因而大大减少了由于继电器触点接触不良引起的生产故障，大大提高了系统的抗干扰能力，同时也大大减少了系统的维护工作，一般只需对其程序进行修改就可以解决大多问题。水泥磨主电机稀油站的工作特点就是在主电机进行生产运行的过程中能够对其进行润滑和降温，以达到让主电机能更好的生产运行使其生产寿命更长。 2.3 水泥磨主电机稀油站控制系统的控制要求 2.3.1 系统各个部件的作用 各部件作用:油泵—向润滑部位供油;单向阀—防止润滑油逆向流动;安全阀—保护系统压力，当系统油压大于设定值时，安全阀打开向油箱泄 [10]油;过滤器—过滤润滑油中的杂质;加热器—加热油箱润滑油温度。 2.3.2 系统各部件控制参数要求 加热器:系统运行前若油箱内油温低于下限值(38?)，加热器启动进行加热直至达到上限值(42?)时，加热器关闭。加热器启停由PLC控制，温度由油箱内的温度传感器感应得出并传送至PLC，通过PLC分析后做出相应指令。 油泵:系统在运行过程中，主副油泵一备一用，油压下限值为0.12Mpa，当供油压力低于这个值时，备用油泵启动，油压上限值为0.3Mpa，当供油压力达到这个值时，备用油泵停止。主副油泵的启停由PLC控制，压力由压力传感器感应得出并传送给PLC，通过PLC分析后做出相应的指令。 温度报警器:在运行过程中油温高于42?或低于38?设定值时，温度报警器自动报警。温度报警器的动作由PLC控制，温度由油箱内的温度传感器感应得出并传送至PLC，通过PLC分析后做出相应指令。 压力报警器:在运行过程中油压高于或低于设定值时，压力报警器自动报警。压力报警器的动作由PLC控制，压力由压力传感器感应得出并传 [11]送至PLC，通过PLC分析后做出相应指令。 7 洛阳理工学院毕业设计(论文) 2.3.3 PLC控制系统的控制要求 (1) 保证PLC控制系统稳定可靠 本系统设计的主要原则是能够保证PLC控制系统稳定运行，这就要求在设计时做好系统内每一部分的设计处理，确保控制系统稳定有效的运行。 (2) 力求系统简单有效经济实用 一个新的控制系统虽然能够提高产品生产效率和质量，但是在构建新的控制系统工程时也需要投入大量的人力、物力和时间。所以在满足控制要求时，设计需要避免不必要的浪费以及系统后期运行时维护也要简单快捷，尽量减少资金投入。这就要求我们在设计系统时，不仅要让系统简单高效，还要保证系统的稳定性，减少系统的检修维护等。使的设计成本更低，更加简单经济实用。 (3)适应发展的需要 随着科学技术的不断发展，人们对于控制系统的要求也不断地提高， [12]设计时要适当考虑到控制系统日后的发展和完善的情况。为了满足日后的生产需要和系统改进，这就要求在系统设计过程中要留有适当的余量。 2.4 主电机稀油站控制系统的控制方案 2.4.1 系统的整体控制方案 本系统主要由PLC、上位机PC、通信模块、控制柜、压力传感器、温度传感器、油位传感器、加热器、主油泵、副油泵等组成。工作过程是各个传感器采集相应的参数，然后传送给PLC，接着送给PC，PLC通过对相应参数的处理与分析自动发出相应动作指令，做出报警或控制加热器启停、主/副油泵启停、主机启停，以达到系统控制要求。系统的总体控制流程图，如图2-2所示。 8 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图 压力传感器 2- 油位传感器2 系 统温度传感器 总 体主、副油泵 控PCPLC 制加热器 框 图 压力报警器 2.温度报警器 4. 2 主电机 系统内元部件的控制方案 1. 主电机的启停控制 (1)主电机:水泥磨筒体高速旋转的驱动设备。主电机型号为YR1000-8/1180，功率为1000kW，电压6000V，电流121A，频率50Hz， [13]转速740r/min，转子电压967V，转子电流650A。 (2) 所选用的主电机为电压6kV，功率1000kW的高压绕线转子型大功率电机。它是一种长期工作制的恒转矩类负载，对于调速方面这类机械不做过多要求，由于其带载启动较为困难，所以应采用高压开关柜加液体电阻变阻起动柜的方式来进行启动控制，以满足带载起动和安全性能两方面的要求。 (3) 主电机带水电阻起动柜起动。收到PLC发出的主机启动指令时，主电机启动，此时时间继电器进入计时，到达计时设定值条件后，接触器得电完成主电机接地动作。 9 洛阳理工学院毕业设计(论文) 2. 各个模拟量的检测与控制 加热器的选择与计算 首先要确定油需要的总热量: T=错误～未找到引用源。+错误～未找到引用源。+T，kJ/h(3-15); 总3 T—提高稀油站油温所需要的热量; 1 T—油箱吸收的热量; 2 T=错误～未找到引用源。c(错误～未找到引用源。T-T)，kJ/h(3-17); 2121 T=kF(错误～未找到引用源。-T)，kJ/(3-18); 平均空气3 k—油箱壁的传热系数; F—油箱侧壁的表面积(一般不计入油箱底面积)，错误～未找到引用 2源。; T=错误～未找到引用源。+错误～未找到引用源。+T 总3 =28215+2526+2386 [14]=331127kJ/h。 10 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第3章 控制系统硬件设计 3.1 控制系统的整体构成 本水泥磨主电机稀油站控制系统的设计主要由五大部分组成，首先是数据采集系统，主要由温度传感器、压力传感器、油位传感器来构成，各个传感器在系统运行期间担任采集各自数据的功能。还有就是PLC与各个模块的通信部分尤为关键，其中PLC与计算机之间的通信更是重中之重，系统的通信模块将采集系统采集的数据传送给PLC，同时将PLC的指令送达到系统相应的部位，其主要担任系统内部各个部分的数据传输指令传达的功能。还有就是系统的报警系统，稀油站报警系统像是监考的老师一般时时刻刻监督着水泥磨主电机稀油站控制系统的各个部位的运转情况，如 [15]果有错误出现，报警系统会立刻做出相应的报警动作。还有就是系统温控模块，这里主要涉及的是加热模块，这个模块涉及到的设计比较简单，仅由一个加热器组成。最后就是压力控制模块，这是系统中相对通信系统一样很重要的模块，主要是主副油泵的的电机控制，通过对主副油泵电机的控制来控制主副油泵启停以及工作状态，以达到对油压的控制目的。系统整体框图如图3-1所示。 温度控制压力控制 采集系统报警系统PLC 主电机 图3-1系统整体框图 11 洛阳理工学院毕业设计(论文) 3.2 控制系统中变量分析 3.2.1 加热器参数分析 水泥磨主电机稀油站担负着主电机的润滑和降温的作用，顾名思义温度控制对整个系统的作用至关重要。温度传感器检测温度传送至PLC，PLC通过对温度数据的分析发出指令对加热器进行控制，以达到系统对温度的控制。下面是对系统中加热器的选择与其数据分析: 加热器的选择与其数据分析 (1)加热器数据分析 首先要确定油需要的总热量: T=错误～未找到引用源。+错误～未找到引用源。+T，kJ/h(3-15); 总3 T-提高稀油站油温所需要的热量; 1 Q-油箱内润滑介质总量，按装满的错误～未找到引用源。.75计算，L; T1和T2分别为加热前后润滑介质的温度，?; T2-油箱吸收的热量; T=错误～未找到引用源。c(错误～未找到引用源。T-T)，kJ/h(3-17); 2121 错误～未找到引用源。错误～未找到引用源。-油箱金属的重量，kg; T3-加热过程中油箱散失的热量，kJ/h; T=kF(错误～未找到引用源。-T)，kJ/(3-18); 平均空气3 K-油箱壁的传热系数; F-油箱侧壁的表面积(一般不计入油箱底面积)，错误～未找到引用 2源。; T1错误～未找到引用源。=0.75cγ(T2-T1)Q =0.5*4.18*0.9*(50-40)*错误～未找到引用源。.75*2*错误～未找到引用源。 =28215kJ/h T2=错误～未找到引用源。错误～未找到引用源。c(错误～未找到引1 用源。-t) 21 =(109.2+137+109.2+148.2)*0.12*4.8*10 =2526.05kJ/h 12 洛阳理工学院毕业设计(论文) 3 错误～未找到引用源。=kF(错误～未找到引用源。-t) 平均空气 =2385.78kJ/h T=T+T+T 总123 =28215+2526+2386 [14]=331127kJ/h (2)加热器的选择: 根据设计的要求选用的电加热器为电压220V，功率24kw，SRY4-220/6。 3.2.2 系统控制变量分析 本系统主要控制的变量有润滑油温度和压力，其中对油温的控制是通 [16]过温度传感器、PLC、加热器之间的协同作用实现的。首先是温度传感器检测油箱内温度，通过系统内通信系统传送至PLC，PLC温度数据进行分析同3.2.1，并且与设定的油温数据(下限值38?、上限值42?)进行对比，如果数据低于下限值，PLC将发出加热器启动加热的指令由系统通信模块传送至加热器，与此同时邮箱内温度传感器实时监测邮箱内温度，这是一个动态的关系只有这样才能保证油箱温度始终处于一个主电机所需 [17]要的正常的水平。 对于油压的控制和上述所描述的温度的控制如出一辙。采集数据的传感器由温度传感器变为压力传感器，其中的通信过程一样，PLC对所采集的数据进行分析并与初设值对比，当油箱内温度正常时主油泵启动，压力传感器送回的数据油压低于设定值0.12Mpa时，备用油泵启动(此时主油泵依旧运行)，当压力传感器送回的数据达到设定值0.3Mpa时，备用油泵 [18]停止(主油泵依旧运行)。这依然是一个动态的关系。本设计PLC控制系统的输入输出表，I/O分配表如表3-1所示。 13 洛阳理工学院毕业设计(论文) 3.3 硬件选型 3.3.1 PLC的选型 PLC选用西门子S7-200，S7-200 PLC是一种小型的可编程控制器， [19]其适应各种生产环境中的检测、监测及控制。系统不论是在独立运行过程中，还是相连成网络，S7-200系列PLC都能对系统实现复杂的控制功 [20]能。这就是S-7200性价比高于其他PLC的理由。考虑到水泥生产过程中恶劣的环境和为了降低成本减少开销所以选择S7-200PLC。本控制系统中采用性价比比较高的CPU-224和EM-231模块。 3.3.2 各元件的选型 (1) 加热器的选型:加热器选用型号为SRY4-220/6的电加热器，电压220V，功率24kw(原因同3.2.1)。 (2) 各阀门的选型:AF-E40/0.8安全阀，DF-40的单向阀，Q11F的球阀。 (3) 油泵驱动电机的选型:选用成本相对较低性价比高的CB-B型号的齿轮泵，具体型号为CB-B125，(额定压力2.5MPa，额定流量125L/min)。其驱动电机为额定功率4KW，转速1440/min的Y112M-4-135。 (4) 润滑介质的选择:本设计考虑到稀油站的使用环境和液压大小选用油膜强度较高，润滑性能能较好，抗氧化能力强，稳定性较强，腐蚀作用小的N22-N23的工业润滑油。 表3-1 系统I/O分配表 14 洛阳理工学院毕业设计(论文) 3.4 控制器的接线 3.4.1 主电路接线图 水泥磨主电机稀油站控制系统主电路中主要由空气开关，接触器，热继电器以及主副油泵，加热器和主电机构成，系统主电路接线图如图3-2所示。 15 洛阳理工学院毕业设计(论文) N L2 L3L1 QF0 QF3 QF4 QF2QF1 KM1KM3 KM2KM0 MM 3~ 3~ 油泵2电加热油泵1 图3-2系统主电路接线图 本系统主电路图是使用AUTOCAD所绘制，AUTOCAD是一个专业的绘图软件，图中所示L1，L2,L3,为三相电源三个相，N为接地。QF0空气开关是整个系统电路接线图的总开关，电路图中所有的元器件所需要的电流必经由QF0开关。QF1、QF2、QF3、QF4为各支路空气开关，KM0、KM1、KM2、KM3为接触器。电路通电后QF0闭合，QF1闭合，KM0闭合1号油泵通电运转;以此类推2号油泵、电加热器、主电机。 3.4.2 PLC模块接线图 (1) CPU-224模块 CPU-224模块CPU的外部图如图3-3所示 16 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图3-3 CPU-224模块CPU的外形图 CPU-224模块使用得最多的S7 - 200产品，其性能的提高主要表现在运算速度、程序存储区容量、变量存储区容量以及其他性能方面。本机集成14输入/10输出，程序存储容量的扩大，数据存储容量的大幅扩大，是其和大多数CPU相比的明显优势，它最多可以有7个扩展模块，有内置时钟，有更强的模拟量和高速计数的处理能力。操作较为简单也是CPU-224模块相比较其他CPU模块的优势，我们在学校所做的实验大都是CPU-224模块，由于自己已经熟练使用和它普及率较高以及其自身所具有的高性价比使其让大家普遍接受，所以选用CPU-224模块。 CPU-224模块CPU的内部接线图如图3-4所示。 图中接线端子分别代表:2号I10.0-手动自动，3号I10.1-开1备2,4号I10.2-开2备1，5号I10.3-1号手动,6号I10.4-2号手动,7号I10.5-手动加热,9号I11.0-油上限,10号I10.7-油下限，11号I11.1-温高报警,12号I11.2-压差报警,13号I11.3-消音。 17 洛阳理工学院毕业设计(论文) 2 3171 11 121516 7 8 9 4 5 6 131410 图3-4 CPU-224模块CPU的内部接线图 (2) CPU-EM231模块 CPU-EM231模块CPU的外形图如图3-5所示: 图3-5 CPU-EM231模块CPU的外形图 CPU-EM231模块具有模拟量输入(A/D转换)的特殊功能是S7-200 18 洛阳理工学院毕业设计(论文) 系列独一无二的，其模拟量输入模块可以将外部输入的4通道模拟量转换为PLC内部处理需要的12位数字量。EM231模拟量输入模块与PLC基本单元或扩展单元相连接是通过扩展电缆进行的，数字量的传送是通过PLC内部的总线进行的。EM231模块用于选择输入信号的输入范围(量程)、分辨率、输入类型等决定于其配置区域装有的3个设定开关。 CPU-EM231模块CPU的内部接线图如图3-6所示。 图3-6 CPU-EM231模块CPU的内部接线图 3.5 控制柜的设计 3.5.1 PLC控制柜简介 控制柜是指成套的控制柜,可实现电机,开关的控制的电气柜。PLC综合控制柜的保护功能主要体现在过载、短路、缺相保护等方面。控制柜即可以实现单柜自动控制，也可以实现多柜通过以太网或现场总线网络组成集散控制系统它可以根据实际控制规摸的大小，进行随意组合。 PLC控制柜应用面比较广泛能够适应各种规模的自动化控制场所。PLC控制柜抗干扰能力强、性能稳定、可扩展，可完成设备自动控制运行和设备自动化 19 洛阳理工学院毕业设计(论文) 等功能。PLC控制可塑性强，设计可以根据厂家要求为其量身定做，满足厂家生产要求，而且还可以添加触摸屏，使得操作更为简单方便。PLC控制柜一般由空气开关、PLC、电源、继电器、接线端子五部分组成。 3.5.2 PLC主柜面介绍 控制柜具有现场手动和远方自动控制方式。现场手动是电机调试或紧急调试时操作位，而远方自动是设备运行时的操作位。 (1) 现场手动:1号油泵启停“1号油泵指示”(绿灯)运行，2号油泵启停“2号油泵指示”(绿灯)运行，加热器启停“加热器指示”(绿灯)运行。 (2) 远控运行:合上所有小型断路器，电控发出允许远程启动信号(备妥)，中控收到信号，待中控启动油站的信号，主油泵首先启动，压力满足设定要求，无任何报警、停车报警信号、供油油温满足要求时，电控柜发出允许主机启动的信号，中控收到信号，待主机运行信号发出，以联锁现场电控与中控的联接，主油泵仍在继续运行。油温下限值是38?，上限值是42?，在运行之前，若油箱油温低于下限设定值时，加热器启动开始加热;油箱油温高于上限设定值时，加热器关闭停止加热。油压下限值是0.12MPa，上限值是0.3MPa，在运行过程中，主副油泵一备一用，当供油压力低于下限设定值时，备用油泵启动工作，当供油压力达到设定值时，备用泵停止工作。 (3) 报警、指示功能:当有任何一个因素不满足设定条件时造成报警，电铃鸣响，报警继电器KA5动作。重故障继电器KA6动作。 ? 低压油压低:在运行过程中，低压供油压力低于下限设定值 (0.12MPa)时，备用油泵启动工作,若低压压力持续低于下限设定值 (0.12MPa) 待10秒钟后，故障指示“灯响铃指示”灯、HL6(主机停车)亮，电铃报警，同时发出主机停车信号。 ? 油箱油位低/油位高:当油箱油位低于下限位时，电铃报警，HL13指示灯亮。当油箱油位高于上限位，电铃报警，HL13指示灯闪亮。 ? 供油温度高:当油箱温度高于上限设定值时, 电铃报警，HL15指示灯亮。 20 洛阳理工学院毕业设计(论文) ? 过滤器压差高:当压差过高时，HL16指示灯亮(过滤器压差高)，电铃报警。 3.5.3 PLC控制柜图 (1) PLC主柜面图如图3-7所示。 HL151号泵HL13主电机2号泵加热器 指示指示指示指示指示指示 HL16HL1响铃HL6 指示指示指示指示 150 用1备2手动2号油泵启动用2备11号油泵 按钮自动手动按钮按钮按钮手动按钮 加热器 手动 报警指示急停按钮 80 图3-7 PLC主柜面图 (2)控制柜布局图如图3-8所示。 21 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图3-8 控制柜布局图 22 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第4章 系统软件设计 4.1 控制系统软件的整体设计 (1) 主程序流程图 下图4-1是水泥磨稀油站主电机控制系统主程序流程图 开始 是否按是否满足是否满足是否有 下I0.0报警输出数值 是是是是 手动转换报警输出 图4-1系统主程序流程图 本系统主程序采用模块化结构，包含有手动运行模块，自动运行模块，报警模块，输出模块，转换模块。开始时PLC系统通电，当按下I0.0时，系统进入手动运行状态;当再一次按下I0.0时，系统进入自动运行状态;当系统满足报警条件(VD4,R、I0.7、I1.0、I1.1、I1.2)时，达到报警要求时，系统程序进入报警子程序;当系统满足输出条件(M2.1、M0.7、M2.2、M0.5、M0.6、M2.3或M0.2、M10.2和SM0.5等)时达到输出要求时，系统程序进入输出子程序。 23 洛阳理工学院毕业设计(论文) (2)主程序梯形图 本系统主程序采用的是模块化构图方式，下面是系统的主程序的梯形图，此设计按照此程序运行以实现稀油站对主电机的各个作用，主程序梯形图如下图4-2所示。 图4-2主程序梯形图 4.2 控制系统软件中子程序的设计 4.2.1 系统手动运行模块设计 (1) 手动运行模块即为现场手动，主要用于电机的调试或者系统紧急调试过程中。系统手动运行模块流程图，如下图4-3所示 系统上电后，当I0.0闭合时，程序进入手动运行状态;当I0.1、I0.2和I0.3同时闭合时泵1手动M2.1进入运行状态;当I0.1、I0.2和I0.4同时闭合时泵2手动M2.2进入运行状态;当I0.1、I0.2和I0.5同时闭合时加热器手动M2.3进入运行状态。 24 洛阳理工学院毕业设计(论文) 开始 否 是否按下自动状态按下I0.0I0.0 是 手动状态 否 是否按下按下I0.2I0.1 是 开1备2开2备1是否按下是否按下是否按下 I0.3I0.4I0.5 是是是 图4-3手动运行控制流程图 手动1号泵手动2号泵手动加热器 (2) 系统手动运行模块梯形图如下图4-4所示。 25 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-4系统手动运行模块梯形图 4.2.2 系统自动运行模块设计 (1) 自动运行模块控制流程图如下图4-5所示。 开始 否是否按下 I0.0 是 手动 否否是否按下是否按下 I0.1I0.2 是是 开1备2开2备1 自动状态 M0.0 图4-5自动运行模块控制流程图 系统上电后，当I0.0闭合时，程序进入自动运行状态(I0.0手动自动 切换);当I0.1、I0.2任意闭合时M0.0自动状态。 (2) 自动运行模块梯形图如下图4-6所示。 26 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-6自动运行模块梯形图 4.2.3 系统报警模块程序设计 报警模块梯形图如下图4-7所示。 27 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-7报警模块梯形图 4.2.4 系统输出模块程序设计 系统输出模块梯形图如下图4-8所示。 28 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-8系统输出模块梯形图 4.2.5 系统转换模块程序设计 系统转换模块梯形图如下图4-9所示。 29 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-9系统转换模块梯形图 4.3 组态软件软件设计 4.3.1 监控画面设计 系统的监控软件采用了MCGSE组态软件，其包含组态环境和运行环境两个部分。利用它来设计水泥磨主电机稀油站控制系统主要步骤有:主控窗口建立、设备窗口建立、用户窗口建立、实时数据库完成和运行策略完成五个步骤。 (1) 工程画面的制作:是整个工程制作的主要步骤之一，其主要目的是以实际的控制对象为模板通过绘制和动画功能的设置能够实时模拟系统的运行。它是在用户窗口中完成，由新建窗口组建。稀油站监控窗口画面制作具体步骤如下:? 在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”， 如图4-10所示。 图4-10窗口0 30 洛阳理工学院毕业设计(论文) ? 选中“窗口0”，单击“窗口属性“，进入“用户窗口属性设置”。 ? 将窗口名称改为:“监控窗口”;其它不变，单击“确认”，如图4-11所示。 图4-11监控窗口界面图 ? 在“用户窗口”中，选中“监控窗口”，双击“监控窗口”根据系统设计需要进 行绘制监控窗口。最后生成的画面如图4-12所示。 图4-12组态监控画面 31 洛阳理工学院毕业设计(论文) 4.3.2 控制系统数据库构造 MCGS中定义的数据对象的作用域是全局的，像通常意义的全局变量一样，数据对象的各个属性在整个运行过程中都保持有效，系统中的其它部分都能对实时数据库中的数据对象进行操作处理。而数据对象是实时数据库的基本单元。构造实时数据库的过程，就是定义数据对象的过程。 通过对水泥磨主电机稀油站控制系统工作要求的分析，要实现对稀油站控制系统的仿真需要以下实时数据库及数据对象方可完成。如下图4-13所示。 图4-13系统实时数据库 32 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第5章 控制系统的调试 5.1 调试系统的搭建 5.1.1 通讯测试 在工具出口中点击“下载工程并进入运行环境”鼠标点击“通讯测试”，根据提示修改错误，直至没有错误提示，通讯测试图如图5-1所示。 图5-1通讯测试图 5.1.2 工程下载 工程下载:在工具出口中点击“下载工程并进入运行环境”，点击“模拟运行”，软件进入模拟运行状态，点击“工程下载”，下载所要运行的工程，根据提示修改错误，直至无错误提示，工程下载图如图5-2所示。 33 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图5-2工程下载图 5.2 启动运行 启动运行:在工具出口中点击“下载工程并进入运行环境”，点击“模拟运行”，无出现任何提示后，软件进入模拟运行状态，进行下一步骤。点击“工程下载”，下载所要运行的工程，工程下载完毕后，检查有无错误提示和报警提示，确认无错误报警提示可以进行下一步后。点击“启动工程”这时组态软件会进入模拟运行环境。本设计使得监控系统首先进入开机画面，如图5—3所示。开机画面停止3S后系统自动进入系统监控画面。系统监控画面如图5-4所示。 停止运行:点击下载配置中的“停止运行”，系统模拟停止，系统停止运行界面如图5-5所示。 34 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图5-3系统开机画面 图5-4系统监控画面 35 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图5-5停止运行画面 36 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第6章 总结与展望 6.1 本设计主要完成的工作 本设计是通过西门子S7-200 PLC对水泥磨主电机稀油站系统进行控制的，此次设计主要工作是完成对稀油站系统的手动控制和自动控制，并且稀油站各部分的工作状态能清楚的显示在PC机的实时监控画面上，达到提高主电机工作效率的目的。 设计过程中要明确本系统的 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 ，有一个明确的设计方案可以事半功倍。本设计的总方案就是利用PLC完成对系统的控制，其中包含系统监控和手动/自动的切换。明确方案之后，就进入了紧张的设计过程当中。设计过程中要确保自己每一步的准确性，不能与总方案脱离。首先是系统总的电气图的绘制，这要用到专业的绘图软件AUTOCAD和VISIO，这就要求自己能够熟练掌握这两个绘图软件。电气图中包含主电路图、PLC模块图及其接线图、控制柜设计图、系统流程图、程序控制流程图等，电气图的绘制是本设计的重中之重。其次就是系统程序梯形图的编写，本设计中所使用的编程软件是V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9软件。再就是组态的设计，可以说组态为PLC系统锦上添花，它可以使PLC的操作变得清楚明了。 6.2 该系统的控制性能与优缺点 本系统是通过传感器感知各部位的参数变化经由PLC处理然后发出指令以达到控制效果。这样的方法对于系统参数的统计与收集达到的准确度会很高，因此对于系统的控制指令也会更加有利于主电机的工作效率的提高。 优点是:本设计中开始时通过检测油箱内温度的大小来确定系统油泵的启停，温度过低可由加热器进行加热，此外油压的大小也决定着主副油泵的启停状态，两油泵协同完成油压的控制。待油压与温度数值达到主电 37 洛阳理工学院毕业设计(论文) 机可运行状态时，主电机启动。以上都是实时数据，这样决定了系统对主电机运行环境的最优化处理，能够实时准确的保证主电机的工作效率。 缺点是:本系统的设计缺少降温系统，这就不能很好的保证在温度过高的环境中主电机的工作状态始终优良，这也是本设计美中不足的地方。 6.3 系统设计难点 现阶段对于我来说此次设计的难点就是系统程序的编写，由于各方面原因，西门子编程方面自己掌握的不是很好，程序编写起来错误很多，因此需要查阅大量的相关书籍和观看大量的相关视频教程来补充自身这方面的不足;还有就是控制柜的设计，因为控制柜的设计需要用到AUTOCAD绘图软件，之前接触过这个软件，但是自己并不能使用它来设计复杂的控制柜，这也就要求自己从零学起，这方面还是相当大的一个难点。 6.4 系统的拓展与改进 实际生产过程中主电机稀油站控制系统是相当复杂的，而本设计中仅仅涉及到了一些简单的功能，并不能与实际生产中的稀油站系统相媲美。上面提到过本系统缺少应有的降温系统，是的这个系统不能在温度过高的环境中使用。这也就便显出了本系统的不足之处，局限性大。如果能在系统中添加上降温系统，这样系统中才会有完善的温控系统，既能降温又能加热，只有这样才能对主电机的运转环境保证最优化处理，才能够保证主电机的生产效率。 38 洛阳理工学院毕业设计(论文) 结 论 本设计是通过西门子S7—200 PLC对水泥磨主电机稀油站系统进行控制的，此次设计主要工作是完成对稀油站系统的手动控制和自动控制，并且稀油站各部分的工作状态能清楚的显示在PC机的实时监控画面上，达到提高主电机工作效率的目的。本系统通过传感器感知各部位的参数变化经由PLC处理然后发出指令以达到控制效果。这样的方法对于系统参数的统计与收集达到的准确度会很高，因此对于系统的控制指令也会更加有利于主电机的工作效率的提高。优点是:本设计中开始时通过检测油箱内温度的大小来确定系统油泵的启停，温度过低可由加热器进行加热，此外油压的大小也决定着主副油泵的启停状态，两油泵协同完成油压的控制。待油压与温度数值达到主电机可运行状态时，主电机启动。以上都是实时数据，这样决定了系统对主电机运行环境的最优化处理，能够实时准确的保证主电机的工作效率。缺点是:本系统的设计缺少降温系统，这就不能很好的保证在温度过高的环境中主电机的工作状态始终优良，这也是本设计美中不足的地方。实际生产过程中主电机稀油站控制系统是相当复杂的，而本设计中仅仅涉及到了一些简单的功能，并不能与实际生产中的稀油站系统相媲美。上面提到过本系统缺少应有的降温系统，是的这个系统不能在温度过高的环境中使用。这也就便显出了本系统的不足之处，局限性大。如果能在系统中添加上降温系统，这样系统中才会有完善的温控系统，既能降温又能加热，只有这样才能对主电机的运转环境保证最优化处理，才能够保证主电机的生产效。 39 洛阳理工学院毕业设计(论文) 谢 辞 本此设计能够圆满的完成，我首先要感谢我的指导教师蒋建虎教授。刚开始为论文做准备时自己是一头雾水，就连最基本的文献资料的查找都做不好，但是蒋老师却细心认真的教导我查找方法，这让我对毕业设计向下的进行有了很大的自信心。虽然老师平常很忙，但总能抽出时间听我们汇报设计的进程，并且帮助我们解决设计上的难题，给我们鼓励。我们知道蒋老师的不易，老师在出差期间也不忘指导我们，不管是通过QQ或者其他通讯方式。虽然有时候因为自己做不好设计而对老师心存害怕，但是我们知道蒋老师是为了我们好的，为了我们能将这大学四年所学的知识做一个更好的总结，为我们将来踏上社会能有更扎实的脚步，我们深知蒋老师一心为我们。在此，我想对蒋老师说一声谢谢～谢谢您，蒋教授～ 40 洛阳理工学院毕业设计(论文) 参考文献 [1]张平.生料磨稀油站控制系统的改造.陕西:秦岭水泥股份有限公司，2005 [2]唐国成.基于西门子PLC的稀油站控制系统设计.江苏:科行环境技术有限公司，2011 [3]李荣开，邹六省.生料磨主电机稀油站控制系统设的改造.天津:水泥股份有限公司三分厂，2006 [4]刘让建，赵冬亮，张宽，李相鹏.立磨主电机稀油站控制系统的改造.山东:鲁碧建材有限公司，2013 [5]高洪利，王克东，郭晓斌.水泥厂稀油站检测控制系统的改造.山 东:鲁南水泥有限公司，2004 [6]许世同.稀油站的电气控制改进.江苏:徐州中联水泥有限公司， 2009 [7]焦建波，陈风梅.大型铸造盘式离心机稀油站自动控制及改造. 河北:邢台轧辊异型辊有限公司，2014 [8]王广强.关于大型水泥磨和原料磨发热点的降温.山东:中联大坝水泥有限公司，2008 [9]张红梅，魏东至.基于实现磨机用高低压稀油站的自动控制.河南:河南工业贸易职业技术学院，郑州市技师学院,2014 [10]张喜平，张晋，王淑芳.谈谈PLC在稀油站控制系统中的应用于维 护.宁夏:宁夏工商职业技术学院,2010 [11]S7-200 CN可编程序控制器手册.西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团，2005 [12]郁汉琪(电气控制与可编程序控制器应用技术(南京: 东南大学出版社，2003 [13]刘明红.水泥磨稀油站油耗过大原因分析及处理措施.湖南:华中 特种水泥厂，1994 [14]唐全胜，张晓.水泥磨稀油站自动控制系统的改进.广东:南华水泥有限公司，2005 41 洛阳理工学院毕业设计(论文) [15]李国锋，武创.稀油站不明故障原因分析及控制程序优化.内蒙古:乌兰察布中联水泥有限公司,2005 [16]顾阿伦，史宵鸣，汪澜，赵秀生.中国水泥行业节能减排的潜力与成本分析.北京:清华大学能源环境经济研究所，中国建筑材料 科学研究院,2006 [17]SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册.北京:机械工业出版 社，2002 [18]西门子(中国)有限公司. 深入浅出西门子S7-200PLC(第三版). 北京:北京航空航天大学出版社，2007 [19]郑凤翼，金沙.图解西门子S7-200系列PLC应用88例.北京:电 子工业出版社，2009 [20]柳梁. 编程控制器(PLC)入门PLC及其硬件组成. 计算机时代， 1996 42 洛阳理工学院毕业设计(论文) 附 录 附录题目 1. 主程序指令表: LD SM0.0 CALL 手动:SBR0 LD SM0.0 CALL 自动:SBR1 LD SM0.0 CALL 报警:SBR2 LD SM0.0 CALL 输出:SBR3 LD SM0.0 CALL 转换:SBR4 2. 手动子程序指令表: LD SM0.0 AN 自动手动:I0.0 = 手动状态:M2.0 LD SM0.0 AN 手动状态:M2.0 AN 开1备2:I0.1 AN 开2备1:I0.2 LPS A 手动1号泵:I0.3 = 泵1手动:M2.1 LRD A 手动2号泵:I0.4 = 泵2手动:M2.2 LPP 43 洛阳理工学院毕业设计(论文) A 加热器手动:I0.5 = 手动加热器:M2.3 3. 自动子程序指令表: LD SM0.0 A 自动手动:I0.0 LD 开1备2:I0.1 O 开2备1:I0.2 ALD = 自动状态:M0.0 LD SM0.0 A 自动状态:M0.0 A 允许远程启动:I0.6 = 远程启动标志:M0.1 LDR< 温度:VD0, 38.0 LD 自动运行加温:M0.2 AR< 温度:VD0, 42.0 OLD A 远程启动标志:M0.1 = 自动运行加温:M0.2 LD 远程启动标志:M0.1 AR>= 温度:VD0, 42.0 = 油泵运行:M0.3 LD 远程启动标志:M0.1 AR>= 压力:VD4, 0.12 = 主机启动:M0.4 LD 油泵运行:M0.3 LPS LDR< 压力:VD4, 0.12 LDR< 压力:VD4, 0.3 44 洛阳理工学院毕业设计(论文) A 主机启动:M0.4 OLD ALD = 两泵启动:M0.7 LPP LPS A 开1备2:I0.1 = 泵1运行:M0.5 LPP A 开2备1:I0.2 = 泵2运行:M0.6 4. 报警子程序指令表: LD 两泵启动:M0.7 O 泵2运行:M0.6 O 泵1运行:M0.5 AR< 压力:VD4, 0.12 TON 低压报警计时:T37, 100 LD 低压报警计时:T37 = 压力低报警:M10.0 LD 油下限:I0.7 = 下限油报警:M10.1 LD 油上限:I1.0 = 上限油报警:M10.2 LD 温高报警:I1.1 = 温度过高报警:M10.3 LD 压差报警:I1.2 = 报警压差:M10.4 5. 输出子程序指令表: 45 洛阳理工学院毕业设计(论文) LD 泵1手动:M2.1 O 两泵启动:M0.7 O 泵1运行:M0.5 = 泵1:Q0.0 LD 泵2手动:M2.2 O 两泵启动:M0.7 O 泵2运行:M0.6 = 泵2:Q0.1 LD 手动加热器:M2.3 O 自动运行加温:M0.2 = 电加热:Q0.2 LD 主机启动:M0.4 = 主电机:Q0.3 LD 压力低报警:M10.0 = HL11:Q1.0 LD 压力低报警:M10.0 = HL6:Q1.1 LD 下限油报警:M10.1 LD 上限油报警:M10.2 A SM0.5 OLD = HL13:Q0.5 LD 温度过高报警:M10.3 = HL15:Q0.6 LD 报警压差:M10.4 = HL16:Q0.7 LD 报警压差:M10.4 O 温度过高报警:M10.3 O 上限油报警:M10.2 O 压力低报警:M10.0 46 洛阳理工学院毕业设计(论文) AN 消音:I1.3 = 电铃:Q1.2 6. 转换子程序指令表: LD SM0.0 ITD AIW0, LD0 AENO DTR LD0, LD0 AENO MOVR LD0, 温度:VD0 /R 320.0, 温度:VD0 LD SM0.0 ITD AIW2, LD0 AENO DTR LD0, LD0 AENO MOVR LD0, 压力:VD4 /R 3200.0, 压力:VD4 47 洛阳理工学院毕业设计(论文) 外文资料翻译 The Programmable Logic Controller Early machines were controlled by mechanical means using cams, gears, levers and other basic mechanical devices. As the complexity grew, so did the need for a more sophisticated control system. This system contained wired relay and switch control elements. These elements were wired as required to provide the control logic necessary for the particular type of machine operation. This was acceptable for a machine that never needed to be changed or modified, but as manufacturing techniques improved and plant changeover to new products became more desirable and necessary, a more versatile means of controlling this equipment had to be developed. Hardwired relay and switch logic was cumbersome and time consuming to modify. Wiring had to be removed and replaced to provide for the new control scheme required. This modification was difficult and time consuming to design and install and any small "bug" in the design could be a major problem to correct since that also required rewiring of the system. A new means to modify control circuitry was needed. The development and testing ground for this new means was the U.S. auto industry. The time period was the late 1960's and early 1970's and the result was the programmable logic controller, or PLC. Automotive plants were confronted with a change in manufacturing techniques every time a model changed and, in some cases, for changes on the same model if improvements had to be made during the model year. The PLC provided an easy way to reprogram the wiring rather than actually rewiring the control system. The PLC that was developed during this time was not very easy to program. The language was cumbersome to write and required highly trained programmers. These early devices were merely relay replacements and could do very little else. The PLC has at first gradually, and in recent years rapidly developed into a sophisticated and highly versatile control system component. Units today are capable of performing complex math functions including 48 洛阳理工学院毕业设计(论文) numerical integration and differentiation and operate at the fast microprocessor speeds now available. Older PLCs were capable of only handling discrete inputs and outputs (that is, on-off type signals), while today's systems can accept and generate analog voltages and currents as well as a wide range of voltage levels and pulsed signals. PLCs are also designed to be rugged. Unlike their personal computer cousin, they can typically withstand vibration, shock, elevated temperatures, and electrical noise to which manufacturing equipment is exposed. As more manufacturers become involved in PLC production and development, and PLC capabilities expand, the programming language is also expanding. This is necessary to allow the programming of these advanced capabilities. Also, manufacturers tend to develop their own versions of ladder logic language (the language used to program PLCs). This complicates learning to program PLC's in general since one language cannot be learned that is applicable to all types. However, as with other computer languages, once the basics of PLC operation and programming in ladder logic are learned, adapting to the various manufacturers’ devices is not a complicated process. Most system designers eventually settle on one particular manufacturer that produces a PLC that is personally comfortable to program and has the capabilities suited to his or her area of applications. It should be noted that in usage, a programmable logic controller is generally referred to as a “PLC” or “programmable controller”. Although the term “programmable controller” is generally accepted, it is not abbreviated “PC” because the abbreviation “PC” is usually used in reference to a personal computer. As we will see in this chapter, a PLC is by no means a personal computer. Programmable controllers (the shortened name used for programmable logic controllers) are much like personal computers in that the user can be overwhelmed by the vast array of options and configurations available. Also, like personal computers, the best teacher of which one to select is experience. 49 洛阳理工学院毕业设计(论文) As one gains experience with the various options and configurations available, it becomes less confusing to be able to select the unit that will best perform in a particular application. The typical system components for a modularized PLC are: 1. Processor. The processor (sometimes call a CPU), as in the self contained units, is generally specified according to memory required for the program to beimplemented. In the modularized versions, capability can also be a factor. This includes features such as higher math functions, PID control loops and optional programming commands. The processor consists of the microprocessor, system memory, serial communication ports for printer, PLC LAN link and external programming device and, in some cases, the system power supply to power the processor and I/O modules. 2. Mounting rack. This is usually a metal framework with a printed circuit board backplane which provides means for mounting the PLC input/output (I/O) modules and processor. Mounting racks are specified according to the number of modules required to implement the system. The mounting rack provides data and power connections to the processor and modules via the backplane. For CPUs that do not contain a power supply, the rack also holds the modular power supply. There are systems in which the processor is mounted separately and connected by cable to the rack. The mounting rack can be available to mount directly to a panel or can be installed in a standard 19" wide equipment cabinet. Mounting racks are cascadable so several may be interconnected to allow a system to accommodate a large number of I/O modules. 3. Input and output modules. Input and output (I/O) modules are specified according to the input and output signals associated with the particular application. These modules fall into the categories of discrete, analog, high speed counter or register types. Discrete I/O modules are generally capable of handling 8 or 16 and, in 50 洛阳理工学院毕业设计(论文) some cases 32, on-off type inputs or outputs per module. Modules are specified as input or output but generally not both although some manufacturers now offer modules that can be configured with both input and output points in the same unit. The module can be specified as AC only, DC only or AC/DC along with the voltage values for which it is designed. Analog input and output modules are available and are specified according to the desired resolution and voltage or current range. As with discrete modules, these are generally input or output; however some manufacturers provide analog input and output in the same module. Analog modules are also available which can directly accept thermocouple inputs for temperature measurement and monitoring by the PLC. Pulsed inputs to the PLC can be accepted using a high speed countermodule. This module can be capable of measuring the frequency of an inputsignal from a tachometer or other frequency generating device. These modules can also count the incoming pulses if desired. Generally, both frequency and count are available from the same module at the same time if both are required in the application. Register input and output modules transfer 8 or 16 bit words of information to and from the PLC. These words are generally numbers (BCD or Binary) which are generated from thumbwheel switches or encoder systems for input or data to be output to a display device by the PLC. Other types of modules may be available depending upon the manufacturer of the PLC and it's capabilities. These include specialized communication modules to allow for the transfer of information from one controller to another. One new development is an I/O Module which allows the serial transfer of information to remote I/O units that can be as far as 12,000 feet away. 4. Power supply. The power supply specified depends upon the manufacturer's PLC being utilized in the application. As stated above, in some cases a power supply 51 洛阳理工学院毕业设计(论文) capable of delivering all required power for the system is furnished as part of the processor module. If the power supply is a separate module, it must be capable of delivering a current greater than the sum of all the currents needed by the other modules. For systems with the power supply inside the CPU module, there may be some modules in the system which require excessive power not available from the processor either because of voltage or current requirements that can only be achieved through the addition of a second power source. This is generally true if analog or external communication modules are present since these require ? DC supplies which, in the case of analog modules, must be well regulated. 5. Programming unit. The programming unit allows the engineer or technician to enter and edit the program to be executed. In it's simplest form it can be a hand held device with a keypad for program entry and a display device (LED or LCD) for viewing program steps or functions, as shown. More advanced systems employ a separate personal computer which allows the programmer to write, view, edit and download the program to the PLC. This is accomplished with proprietary software available from the PLC manufacturer. This software also allows the programmer or engineer to monitor the PLC as it is running the program. With this monitoring system, such things as internal coils, registers, timers and other items not visible externally can be monitored to determine proper operation. Also, internal register data can be altered if required to fine tune program operation. This can be advantageous when debugging the program. Communication with the programmable controller with this system is via a cable connected to a special programming port on the controller. Connection to the personal computer can be through a serial port or from a dedicated card installed in the computer. A Programmable Controller is a specialized computer. Since it is a computer, it has all the basic component parts that any other computer has; a Central Processing Unit, Memory, Input Interfacing and Output Interfacing. 52 洛阳理工学院毕业设计(论文) The Central Processing Unit (CPU) is the control portion of the PLC. It interprets the program commands retrieved from memory and acts on those commands. In present day PLC's this unit is a microprocessor based system. The CPU is housed in the processor module of modularized systems. Memory in the system is generally of two types; ROM and RAM. The ROM memory contains the program information that allows the CPU to interpret and act on the Ladder Logic program stored in the RAM memory. RAM memory is generally kept alive with an on-board battery so that ladder programming is not lost when the system power is removed. This battery can be a standard dry cell or rechargeable nickel-cadmium type. Newer PLC units are now available with Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) which does not require a battery. Memory is also housed in the processor module in modular systems. Input units can be any of several different types depending on input signals expected as described above. The input section can accept discrete or analog signals of various voltage and current levels. Present day controllers offer discrete signal inputs of both AC and DC voltages from TTL to 250 VDC and from 5 to 250 VAC. Analog input units can accept input levels such as ?10 VDC, ?5 VDC and 4-20 ma. current loop values. Discrete input units present each input to the CPU as a single 1 or 0 while analog input units contain analog to digital conversion circuitry and present the input voltage to the CPU as binary number normalized to the maximum count available from the unit. The number of bits representing the input voltage or current depends upon the resolution of the unit. This number generally contains a defined number of magnitude bits and a sign bit. Register input units present the word input to the CPU as it is received (Binary or BCD). Output units operate much the same as the input units with the exception that the unit is either sinking (supplying a ground) or sourcing (providing a voltage) discrete voltages or sourcing analog voltage or current. These output signals are presented as directed by the CPU. The output circuit of discrete 53 洛阳理工学院毕业设计(论文) units can be transistors for TTL and higher DC voltage or Triacs for AC voltage outputs. For higher current applications and situations where a physical contact closure is required, mechanical relay contacts are available. These higher currents, however, are generally limited to about 2-3 amperes. The analog output units have internal circuitry which performs the digital to analog conversion and generates the variable voltage or current output. Before a study of PLC programming can begin, it is important to gain a fundamental understanding of the various types of PLCs available, the advantages and disadvantages of each, and the way in which a PLC executes a program. The open frame, shoebox, and modular PLCs are each best suited to specific types of applications based on the environmental conditions, number of inputs and outputs, ease of expansion, and method of entering and monitoring the program. Additionally, programming requires a prior knowledge of the manner in which a PLC receives input information, executes a program, and sends output information. With this information, we are now prepared to begin a study of PLC programming techniques. When writing programs for PLCs, it is beneficial to have a background in ladder diagramming for machine controls. This is basically the material that was covered in Chapter 1 of this text. The reason for this is that at a fundamental level, ladder logic programs for PLCs are very similar to electrical ladder diagrams. This is no coincidence.The engineers that developed the PLC programming language were sensitive to the fact that most engineers, technicians and electricians who work with electrical machines on a day-to-day basis will be familiar with this method of representing control logic. This would allow someone new to PLCs, but familiar with control diagrams, to be able to adapt very quickly to the programming language. It is likely that PLC programming language is one of the easiest programming languages to learn. 54 洛阳理工学院毕业设计(论文) 可编程序控制器 早期的机器用机械的方法采用凸轮控制、齿轮、杠杆和其他基本机械设备。增长的复杂性,因此需要一种更了复杂的控制系统。该系统包含有线继电器和开关控制元素。这些元素,要求提供有线控制逻辑的必要特定类型的机器上运行。这是一台机器,不接受需要变更或修改,但作为制造技术改进和植物转换为新产品变得更加理想的和必要的,一个更加多才多艺该设备具有控制手段,发展。继电器和开关特性的逻辑是笨重,费时要修改。线路必须拆卸和更换提供新的控制方案的要求。这个修改是针对设计、安装、消费的设需要正确接线系统。一个新的方式修改控制电路是需要的。开发和测试基地为这个新的方法美国的汽车工业。晚的时间是1960年代至1970年代初,结果是采用可编程序控制器PLC。面对汽车需要改变生产工艺改变每一次模型,在某些情况下,改善同一模型是在做了模型的一年。PLC提供一个简单的方法来重组接线,而不是实际电路重组的控制系统。 开发了PLC,在这段时间里是不太容易计划的。这PLC语言是难于书写和需要受过高度训练的程序员。这些早期的仅仅是传递装置,可以随心所欲的做很少就可以完成预先的任务。PLC在近年来迅速发展成为一种具有非常高的通用性控制系统的组成部分。今天已经能够执行复杂的运算功能包括数值积分的分化与已开放操作快速处理器的速度。曾经的PLC可只处理离散输入输出(即开关式信号),而今天的系统能够接受并产生模拟的电压和电流以及广泛的电压水平和脉冲信号。PLC设计的目的也是非常明确的。不像个人电脑,它们可以典型地操作振动、冲击、高温、电子噪声、生产设备暴露等。 随着越来越多的厂商卷入了可编程序控制器(PLC)的生产和开发,以及可编程序控制器(PLC)能力的拓展,编程语言也就随之增强了。需要这些先进的编程能力是有必要的。同时,制造商往往发展自己版本的使用于语言程序(PLC)的梯形逻辑语言。这个复杂可编程逻辑控制器(PLC)在学习编程的时候,既然一个可适用于所有的类型语言不能完全做到了解。然而,就像其他的计算机语言一样,可编程序控制器(PLC)的基本操作和编程逻辑是有学习阶段，去适应不同厂家的设备，这不是一个复杂的过程。大多数的系统设计师最终在一个特定的制造厂商自己产生一个可编程序控制器 55 洛阳理工学院毕业设计(论文) (PLC)的程序并具备适合它的地区性的应用能力。 应该指出的是,使用一个可编程逻辑控制器,普遍被称为“PLC”或“可编程控制器”。虽然术语“可编程控制器”已被普遍接受,但它并不是缩写“PC”，因为简称的“PC”通常用于个人电脑。正如我们所看到的, PLC控制绝不是一台个人电脑。 可编程控制器(缩短名字用于可编程逻辑控制器)像个人电脑用户可以做出了巨量的选择和配置。来到使用者面前,就像个人电脑，是最好老师的一个很好的选择。考虑到不同的收益和配置的选择,它就可以选择单位，使其变得能够将最好地履行在一个特定的应用。 典型的系统部件模块化可编程序控制器(PLC)是: 1、处理器 处理器(有时叫一个CPU),就像在独立控制单元,通常是根据指定的内存需求为程序是什么实施。在模块化的版本,能力也可以是一个重要的因素。这包括高等数学功能等特点,采用PID控制回路可编程的命令。处理器构成的微处理器、系统内存,串行通讯港口打印机,可编程序控制器(PLC)局域网连接装置和外部编程,在某些情况下,该系统供电电源处理器和I / O模块。 2、安装架 这通常是金属框架,印刷电路板提供用于安装底板意味着PLC输入/输出(I / O)模块和处理器。指定安装架是根据模块的数量必须执行系统。安装架提供数据和电力连接处理器与模块通过底板。对于CPU,它不包含一个电源、架子上也成立这种模块化的电力供应。有系统处理器安装连接电缆单独架子上。安装架能可直接向山面板或者可以安装在标准19“宽设备内阁。cascadable安装架是这么多允许一个系统互连来容纳大量I / O模块。 3、输入和输出模块 输入和输出(I / O)模块根据输入指定输出信号与之关联的特定应用程序。这些模块秋天分成离散、模拟、高速计数器或注册类型。 离散I / O模块一般都是有能力处理8和16,在某些情况下,开关类型的输入和输出一个模块。模块指定为输入或输出,但一般虽然一些制造商们 56 洛阳理工学院毕业设计(论文) 提供了模块可配置和输入输出点在同一单元内。 模拟输入和输出模块都是可行的,适用于在 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 中 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的预期的分辨率和电压或电流范围。随着这些都是一般离散输入或输出模块,一些制造商就在相同的模块提供模拟的输入和输出。PLC模拟模块也可以输入可直接接受热电偶的温度测量和监测。 脉冲输入与可编程序控制器(PLC)可以接受使用高速计数器模块。这一个模块能够从一个转速或其他频率产生装置测量频率的一个输入信号。这些模块也可以计算想要的脉冲计数。一般来说, 如果双方都需要应用程序，在同一时间内，两个频率和计数可从相同的模块执行。 输入和输出模块寄存器从PLC传递8和16位字信息。这些就是一般编号(BCD码或二进制), 由PLC产生复开关或编码器系统的数据输入或输出显示于设备。提供的其他类型的模块也可以根据可编程序控制器(PLC)的制造商的能力而定。这些包括专业通信模块,以允许转让信息从一个控制器到另一个地方。一个新的发展是一个I/O模块允许串行传输远程I/O信息,可以到12000英尺远的地方。 4、电力供应 电源指定取决于厂商的可编程序控制器(PLC)中所使用的应用程序。如前所述,在某些情况下一分力量供应能力提供所需的电力系统布置处理模块的一部分。如果电源是一个独立的模块,它提供的电流必须能大于所需的其它模块的总和电流。系统是在CPU模块供电, 因为电压或电流的要求有一些模块的实现不可以从处理器获得过多的能量,只能通过增加第二电源，一般来说这是事实。如果模拟外部通信模块,目前由于这些要求在直流供应的情况下,在模拟模块必须进行调整。 一个可编程控制器是一个专门的计算机。因为它是一台电脑所有的基本组成部分,任何其他计算机都具有中央处理器、存储器和输入和输出接口。 中央处理器(CPU)是可编程序控制器(PLC)控制的重要部分。它可以直接从记忆和行为对那些命令解释相同的程序的命令。在当前的可编程序控制器(PLC)的这个单位是一个以微处理器为基础的系统。中央处理器(CPU)在系统模块的处理器模块。 57 洛阳理工学院毕业设计(论文) 记忆系统通常是两种类型的,只读存储器和随机存储器。ROM的记忆包含程序信息，允许中央处理器解释和行为的梯形逻辑程序存储在RAM记忆。RAM记忆通常为了不失去梯形编程系统功率的移除。这种电池可以是一个标准的干电池充电nickel-cadmium或类型。现在可更新的可编程序控制器(PLC)单位与电可擦可编程只读存储器(EEPROM)不需要电池。记忆也在模块化系统的处理器模块。 任何不同的类型的输入单位可以取决于预期的输入信号。输入一段可以接受离散的模拟信号。今天的控制器提供两种离散信号的输入交流和直流电压TTL 250 VDC,从5到250 VAC。模拟输入单位可以接受输入水平线,比如?10伏直流电、?5伏直流电和4电流环值。每CPU作为一个单一的1或0在模拟输入单元的内容模拟/数字转换电路和现在的输入电压到中央处理器，离散输入单元输入到现在以二进制规格化以最大字数数目进行传输。位的数字取决于该决议的单位，代表输入电压或电流。通常有一个定义数量的大小和数量位符号位。现在登记这个词输入单元输入到中央处理器,因为它是得到了二进制或BCD码)。 操作相同的输出单元和输入单元的除外，要么单位提供一个地或采购(提供一个电压)离散电压或采购模拟电压或电流。在输出信号的引导下,提出了中央处理器。不连续的输出电流可以为TTL和较高的直流电压或Triacs AC电压输出。为更大的电流的应用在关闭时使中间继电器接点可用。这些更大的电流一般限于2到3安培。电路输出的数字模拟的模拟模块转换生成可变电压或电流输出。PLC编程语言是一个最简单的编程语言学习。 58