毕业设计----BSY30型抽油泵平台试压机控制系统.doc

bsy30bsy30 型抽油泵平台型抽油泵平台 试压机控制系统试压机控制系统 bsy30 pump platform testing machine control system 学 院：继续教育学院 专 业/班 级：电气工程及其自动化 0804 班 学 号： 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 2010年6 密级：内部密级：内部 专业毕业设计（论文）第 答辩委员会于 年 月 日审定了 班级 学生的毕业 设计（论文） 。 设计（论文）题目： 设计（论文）说明书共 页，设计图纸 张。 毕业设计（论文）答辩委员会意见： 成 绩： 专业毕业设计（论文）答辩委员会 主任委员 （签字） 摘摘 要要 plc（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以其编程方便、 操作简单尤其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用。 变频技术的发展推动了 plc 的应用。它应用大规模集成电路，微型机技术和通 讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超大型等 各种规格的系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制 领域。 随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。 电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运 输做出了不可磨灭的贡献。 plc 在电梯控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于 plc 具 有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯控制过程中，各种 逻辑开关控制与 plc 很好的结合，很好的实现了对电梯的控制。 本文主要讨论研究利用三菱公司的可编程控制器对五层电梯的控制，形成 电梯控制系统。 关键词关键词：电梯；plc；五层 abstractabstract plc (programmable logical controller) took one kind most important, the application situation most industries control microcomputer, it is convenient, operation simple in particular by its programming merit and so on redundant reliability, obtained the widespread application in the industrial production process. it applies the large scale integrated circuit, the miniature machine technology and the communication technology development achievement, gradually formed had the many kinds of merits. along with societys unceasing development, the building is more and more high, but the elevator became the high level building to have the equipment. after humanitys more than centuries unremitting endeavors, the elevator already from the handle switch operation elevator, the push-button control elevator develops to the present group control elevator, has made the indelible contribution . plc in the control in the elevator the application mainly to manifest in its logical switch control function. this function enable plc to have the logic operation, counts with fixed time as well as the data feeds output function. rises and falls in the process in the elevator, each logical switch control and plc very good union. this article main discussion studies using mitsubishi corporations plc molding machine carries on the control to the 5- floor elevator fluctuation, forms the elevator control system key words: 5-floor , elevator; plc; 目目 录录 摘 要 .3 abstract .4 第 1 章 引言 .1 1.1 背景和意义 1 1.2 课题的研究内容 2 第 2 章 系统的总体设计 .3 2.1 bsy30 型抽油泵平台试压机的特点： 3 2.2 系统总体设计方案 3 2.2.1 机械结构 3 2.2.2 液压原理 7 2.2.3 电气原理： 9 2.2.4 工艺流程 .16 第 3 章 系统硬件设计 18 3.1 电器元件的组成 .18 3.1.1 各电器元件的选择 .18 3.1.2 各部分的作用 .19 第 4 章 系统软件设计 22 4.1 mcgs 组态与 s7-200 的连接设置 .22 4.2 西门子 s7-200 程序设计编写27 第 5 章 结论 37 参考文献 38 致 谢 39 第一章 引言 1 第第 1 1 章章 引言引言 1.1 背景和意义 进入二十一世纪以来，我国市场的规模和特点都出现了很大的变革，企业 的经营与管理也已经从过去单一的目标式发展开始向系统化、科学化管理转变。 如何从专业的眼光认识抽油泵试压机设备的发展和市场的转变，如何用科学的 方法对企业的各个层面进行有效的管理，将成为企业未来生存和发展的首要问 题。 但依然有很多的企业的思维仍然停留在创业初期，没有一个适当的规划和 执行控制，只是凭借感觉和企业主的个人好恶进行管理。而且在整体管理过程 中，由于企业主或者管理人员缺乏相关的专业和管理技巧，使得管理过程控制 手段多变，被管理者出现迷茫或者抵触。企业的经营管理混乱，导致企业整体 员工工作绩效下降，缺乏企业归属和安全感。如此导入恶性循环，企业在市场 的地位就岌岌可危了。 企业的经营与管理需要系统化和科学化的知识，并不能一蹴而就，简单施 为。为此，我们特别制作了本设计方案。用专业的视角帮助企业认识抽油泵试 压机设备、开阔思路、理清头绪，引导企业快速有效的找到提高企业竞争能力 的方法。 通过对抽油泵试压机数据的全面分析，确定抽油泵试压机发展概况和基本 特征；运用科学的方法和模型，帮助企业掌握市场动向，明确抽油泵试压机竞 争趋势；并在此基础上，对企业发展中遇到的经营及管理方面的问题进行有针 对性的分析，为企业解决运行中的阻力提供行之有效的解决思路及方法。本设 计内容详实，思路明确，适合广大生产企业及投资公司的经营决策及相关人员 阅读。 bsy30 型抽油泵平台试压机是在平台试压机的基础上根据客户的需求开发， 目地是进一步提高试压过程的自动化程度，减轻工人劳动强度。在对管式抽油 泵进行整体试压，测漏失量的基础上，还可以机械上、卸抽油泵两端的接箍和 一端的固定凡尔，试压时自动上紧封堵，试压过程完成自动化。 不仅大大地提高了劳动生产率，而且为油管生产企业产品质量的提高提供 了基础保障，提高了石油企业的生产安全可靠性。 试压过程由 plc 自动控制，漏失量自动计量。计算机显示压力、扭矩、漏 失量数据，且具有自动储存、报表、打印等功能。 第一章 引言 2 原手动抽抽油泵试压机是抽油泵试压的主要设备，它主要靠手动打压来控 制抽油泵的压力。其压力不稳定的问题影响抽油泵的检测质量，增加了检测成 本，而 bsy30 型抽油泵试压机能够减少或消除试压机的压力不稳定，使其更趋 于可靠和完善。是各大油田抽油泵厂家检测设备中必不可少的先进设备13。 1.21.2 课题的研究内容 bsy30 型抽油泵平台试压机主要由液压站、机座、夹紧主钳、夹紧副钳、 冷却装置、密封机构及顶出机构等组成，作业原理是：启动电动机及油泵，使 各类调压调速阀、电磁、电液阀等进入工作指令状态 bsy30 型抽油泵试压机广 泛应用于全国各大油田的各种规格的抽油泵的高压力检测，从仪器仪表或电脑 显示中准确了解设备的运行状态及被测产品的性能指标，判断其是否合格。同 时该机解决了高压柴油密封的难题，是目前国内抽油泵密封性能检测最先进的 设备。 本课题主要了解抽油泵试压/漏失量过程中的手动/自动的运行控制问题。 其中含压力的控制、当前压力值和设定压力值的读取，各个阀的开关状态等的 显示等。整个控制系统操作简单、运行可靠。 抽油泵试压机是管式泵生产厂和油田泵厂对抽油泵试验的必要设备，该机 能对泵体进行正体试压分段试漏失量，采用液压驱动控制离心泵快速充满试验 介质油缸增压达到规定压力时进入保压几分钟，观察是否泄漏，如果压力在保 压期内不变，说明抽油泵合格可以使用。整个试验用时短、效率高、判断准确、 操作简单安全，是检验抽油泵理想设备14。 第二章 系统的总体设计 3 第第 2 2 章章 系统的总体设计系统的总体设计 2.1 bsy30 型抽油泵平台试压机的特点： （1）首次实现了抽油泵密封性能检测的计量自动化，触摸屏、扩散硅压力 变送器、西门子 plc 等元器件的使用，使繁琐的人工操作通过人机界面自动完 成。 （2）在液压系统中采用 3dy-600/40 电动试压泵，该泵流量大、效率高、 性能稳定、操作性能好、试验压力可任意调节、提高了检测效率。 （3）当到达设定值时扩散硅压力变送器发信号给 plc，plc 控制电液比例 溢流阀动作稳定压力，自动测试密封性能。 （4）扩散硅压力变送器自动计量泵配合间隙漏失量，从而实现了抽油泵配 合间隙漏失量的智能检测。 （5）检测结果自动显示在触摸屏上，并能通过操作台面板上的合格指示灯 指示出来，检测结果真实性、可靠性更高14。 2.2 系统总体设计方案 2.2.1 机械结构 机械结构设计是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘 出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构 件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方 式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零 件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设 计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体 化是结构设计的基本内容。 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对 位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个 表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功 能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面16。 （1）抽油泵平台试压机主要由电气控制柜、液压控制组件、主卡紧钳、试压离 心泵组、液压齿轮泵组、液压油箱、活动工件托辊、试压油箱、机架、抽油泵 试压工件、副钳夹紧、拖链组件组成，见图 2.1 所示。 第二章 系统的总体设计 4 第二章 系统的总体设计 5 图 2.1 机械结构图 （2）液压管汇线由液压吸油管汇、液压站、液压回油管汇、液压泵、试压 介质箱体、齿轮泵、换向阀块、增压阀块组。 液压泵是为液压传动提供加压液体的一种液压元件，是泵的一种。它的功 能是把动力机(如电动机和内燃机等)的机械能转换成液体的压力能。输出流量 可以根据需要来调节的称为变量泵，流量不能调节的称为定量泵。液压系统中 常用的泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵 3 种。齿轮泵：体积较小，结构较简单， 对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较 大。叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀，运转平稳， 噪音小，工作压力和容积效率比齿轮泵高，结构比齿轮泵复杂。柱塞泵：容积 效率高，泄漏小，可在高压下工作，大多用於大功率液压系统；但结构复杂， 材料和加工精度要求高，价格贵，对油的清洁度要求高14。 液压管汇图见图 2.2 所示。其中液压站用来装液压油，液压泵用来起动油 泵电机通过各个换向阀和增压阀块及油路管汇来实现油路的循环，达到控制目 的。 第二章 系统的总体设计 6 第二章 系统的总体设计 7 图 2.2 机械结构图 2.2.2 液压原理 液压原理的定义 ： 在一定的机械、电子系统内，依靠液体介质的静压力，完成能量的积压、传 递、放大，实现机械功能的轻巧化、科学化、最大化 14 。 液压元件的分类： （1） 、把机械能变换为液体（主要是油）能量（主要是压力能）的液压 泵 （2） 、调节、控制压力能的液压控制阀 。 （3） 、把压力能转换为机械能的 液压执行器（液压马达、液压缸、液压 摆动达） 。 （4） 、传递压力能和液体本身调整所必需的液压辅 。 液压技术的用途： 液压技术的特性 ：适合各种机械和设备的自动化、高性能、大容量、体 积小、重量轻等方面的要求。所以虽然它是一门比较新的技术分支，但是在 主动 力的传递机构、辅机的操作机构或作业自动化控制机构等方面广泛应 用8。 液压的优点 ： （1）、液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置。 （2）、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。 （3）、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1） 。 （4）、可自动实现过载保护。 （5）、一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命 长。 （6）、很容易实现直线运动。 （7）、很容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更 高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控 8 。 在此控制系统中系统主要结构：液压系统主要由电机、比例溢流阀、液压 控制阀、管路及管件等组成。采用柴油循环系统作为液压系统及检测抽油泵的 介质，高压回路危险部位，均采用无缝钢管联接，提高了系统的安全性和平稳 性。系统中采用 3dy-600/40 电动试压泵，该泵流量大、效率高、性能稳定、操 作性能好、试验压力可任意调节、提高了检测效率。 液压原理图见图 2.3 所示。 第二章 系统的总体设计 8 图 2.3 液压原理图 第二章 系统的总体设计 9 2.2.3 电气原理： 电气原理图是用来表明设备电气的工作原理及各电器元件的作用，相互之间 的关系的一种表示方式。运用电气原理图的方法和技巧，对于分析电气线路， 排除机床电路故障是十分有益的。电气原理图一般由主电路、控制电路、保护、 配电电路等几部分组成。画电气原理图的一般规律如下： 1、画主电路 绘制主电路时，应依规定的电气图形符号用粗实线画出主要控 制、保护等用电设备，如断路器、熔断器、变频器、热继电器、电动机等，并 依次标明相关的文字符号； 2、画控制电路 控制电路一般是由开关、按钮、信号指示、接触器、继电器 的线圈和各种辅助触点构成，无论简单或复杂的控制电路，一般均是由各种典 型电路(如延时电路、联锁电路、顺控电路等)组合而成，用以控制主电路中受 控设备的“起动”、“运行”、“停止”使主电路中的设备按设计工艺的要求 正常工作。对于简单的控制电路：只要依据主电路要实现的功能，结合生产工 艺要求及设备动作的先、后顺序依次分析，仔细绘制。对于复杂的控制电路， 要按各部分所完成的功能，分割成若干个局部控制电路，然后与典型电路相对 照，找出相同之处，本着先简后繁、先易后难的原则逐个画出每个局部环节， 再找到各环节的相互关系。 电气原理图主要由主回路和控制回路组成。 主回路图见图 2.4 所示，此设备主要由低压电动机和液压泵电动机组成， 功率分别为 3kw 和 11kw。主要由断路器和接触器控制。供电电压为交流 380v。 第二章 系统的总体设计 10 图 2.4 电气控制原理图：主电路图 第二章 系统的总体设计 11 操作台面板图见图 2.5 所示，在面板上有 1 个 mcgs 触摸屏和 24 个按钮指 示灯。用来显示各电机、阀工作在什么状态。在操作台面板上实现对抽油泵试 压机试压漏失量检测的全过程。 第二章 系统的总体设计 12 图 2.5 操作台面板图 输入/输出的选择：plc 从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都 需经过一定距离，为了确保这些信息的正确无误，plc 的 i/o 接口模块都具有 较好的抗干扰能力。 确定 i/o 点数：根据控制系统的要求确定所需要的 i/o 点数时，应再增加 10%20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的 控制方法不同或编程水平不同，i/o 点数也应有所不同1。 开关量输入输出：通过标准的输入输出接口可从传感器和开关（如按钮、 限位开关等）及控制（开关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等） 接收信号。典型的交流输入输出信号为 24240v，直流输入输出信号为 5240 v2。 plc 接线图见图 2.6。plc 采用西门子 s7-200 系列。 图 1 为数字量 24 入 16 出主机，用来控制整个抽油泵系统开关量输入，输出 情况。 第二章 系统的总体设计 13 图 2.6 plc 接线 第二章 系统的总体设计 14 图 2.7 为抽油泵试压机系统开关量输入的 数字量扩展模块。 图 2.7 plc 接线 第二章 系统的总体设计 15 图 2.8 为模拟量扩展模块 ，读入扩散硅压力变送器的 当前压力变化， 当到达设定压力时，扩散硅发出信号给plc，plc 读入当前压力控制增压缸 的增压启停 3 。 图 2.8 plc 接线 第二章 系统的总体设计 16 2.2.4 工艺流程 bsy30 型抽油泵平台试压机的工作流程如下： 在工件放好的前提下，在试压/漏失量之前，选择好手/自动旋转，试压/漏 失量旋钮所在的位置，设定好所需试压的设定压力和保压时间。待一切设定完 成后。 （1）试压： 手动时： 按液压系统启动，卸荷启动，主钳夹紧，副钳夹紧，截止阀 1 关， 截止阀 2 关，增压缸启动，则增压开始，当增压到左限位位置时碰左限位 开关，左增压停止，向右增压。当增压到右限位开关位置时碰右限位开关，右 增压停止，向左增压。直至到设定压力时，增压停止，起动保压时间。保压时 间到截止阀 1 开，截止阀 2 开。保压时间到判断合格不合格。抽油泵举 升控油，控油结束，抽油泵下降。停止，主钳松开，副钳松开，卸荷 启动，按液压系统停止。手动过程结束。 自动时： 自动启动，液压系统自动起动，卸荷自动起动。主钳夹紧副钳夹紧， 则增压开始，截止阀 1 和截止阀 2 自动关闭。到设定压力，增压停止，自动启 动保压时间，保压时间到。截止阀 1，截止阀 2，自动打开。保压时间到判断合 格不合格。抽油泵举升控油，控油结束，抽油泵下降。停止，主钳松开， 副钳松开。 图 2.13 bsy30 型抽油泵平台试压机的工作流程图 第二章 系统的总体设计 17 （2）漏失时：将量怀放在泵头出口处。 手动： 按液压系统启动，卸荷启动，主钳夹紧，副钳夹紧，截止阀 1 关， 截止阀 2 关，增压缸启动，则增压开始，当增压到左限位位置时碰左限位 开关，左增压停止，向右增压。当增压到右限位开关位置时碰右限位开关，右 增压停止，向左增压。直至到设定压力时，增压停止，起动保压时间。保压时 间到截止阀 1 开，截止阀 2 开。保压时间到判断合格不合格。抽油泵举 升控油，控油结束，抽油泵下降。停止，主钳松开，副钳松开，卸荷 启动，按液压系统停止。手动过程结束。 自动时： 主钳夹紧副钳夹紧截止阀 1 关和截止阀 2 开，增压启动则增压开始。 增压缸将压力维持在设定的压力起动保压时间设定。保压时间到，增压缸停止， 截止阀 1 开。根据等径量杯内初始液位高度和终止液位高度差，乘以量杯的截 面积，即可测出漏失量。 第三章 系统软件设计 18 第第 3 3 章章 系统硬件设计系统硬件设计 3.1 电器元件的组成 抽油泵平台试压机电气控制主要由 mcgs 触摸屏、西门子 s7-200 系列 plc、压力变送器、接近开关、正泰电器元件及控制柜等组成。 3.1.1 各电器元件的选择 （1）在此设备中需要的开关量输入点 di 共 25 点，输出点 do 共 17 出，模 拟量输入点 1 点。 （2）左右增压缸往复运动限们开关选择：洞头飞凌 fa18-8na pnp 型 dc24v。 （3）触摸屏选择 mcgs tpc7062ks。 （4）压力控制用的压力变送器输入为 4-20m a dc24v 控制。 （5）小型断路器选择施耐德公司的 c65n 系列，接触器选择 lc1 系列等9。 （6）plc 的选择： plc 的选择在整个检测系统的主控部分，是系统设计中除射线控制台的核 心部分，它控制着整个机械传动控制系统的运行、节拍，同时对零件的位置进 行判定，因此，plc 的选择尤为重要。 s7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检 测、监测及控制的自动化。 s7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中， 或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此s7-200 系列具有极高的性能 / 价格比3。 （7）根据被控设备的要求需要在触摸屏上显示出当前压力、设定压力、设 定时间、当前各电机、电磁阀的工作状态等。 所选择的触摸屏类型与被控制设备的参数相匹配。 为降低成本，首选 mcgs 触摸屏。 故材料清单如下： 表 3.1 电器元件清单 序号名称规格数量单位 1 断路器 c120h d100a/3p1 个 2 断路器 c65n d6a/1p2 个 第三章 系统软件设计 19 3 断路器 c65n d10a/1p2 个 4 断路器d32a/3p 带辅助开闭点 1 个 5 断路器d10a/3p 带辅助开闭点 1 个 6 接触器lc1-1201 线圈电压 ac220v 2 个 7 接触器lc1-3201 线圈电压 ac220v 2 个 8 接触器lc1-0910 线圈电压 ac220v 1 个 9 中间继电器r2js 线圈电压 dc24v 5a 20 套 10 开关电源 dc24v 100w 1 个 11 开关电源 dc24v 200w1 个 12 隔离变压器 ac220/ac220v 150va1 个 13 模数化插座2 孔 3 孔 ac220v 10a 2 个 14 报警指示 ad56-22sm/r-23 dc24v2 个 15 旋钮lay50-22d 2 位 45 度 3 个 16 闪光灯ad56-22s 红色 dc24v 2 个 17 按钮lay50-22d-r/10 带灯 dc24v 8 个 18 按钮lay50-22d-g/10 带灯 ac220v 2 个 19 按钮lay50-22d-g/10 带灯 dc24v 3 个 20 按钮 lay50-22d-r/104 个 21 按钮 lay50-22d-r/012 个 22 端子 uk16n8 个 23 端子 uk5n100 个 24 接近开关洞头飞凌 fa18-8na npn 型 dc24v 换 4 个 25plc 主机 s7-200 cpu226cn 216-2bd23-0xb8 1 个 26 8 入 8 出扩 展 223-1ph22-0xa8 em223cn1 个 27 模扩展 em231 231-ohc22-oxa81 个 28 压力变送器 4-20ma 40mpa1 个 29 触摸屏 mcgs tpc tpc7062ks1 个 30 操作台 1 台 3.1.2 各部分的作用 （1） cpu 运算和控制中心起“心脏”作用 纵：当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中，然后 cpu 根据系统 所赋予的功能（系统程序存储器的解释编译程序），把用户程序翻译成 plc 内 部所认可的用户编译程序。 第三章 系统软件设计 20 横：输入状态和输入信息从输入接口输进，cpu 将之存入工作数据存储器 中或输入映象寄存器。然后由 cpu 把数据和程序有机地结合在一起。把结果存 入输出映象寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部驱动 器。 组成：cpu 由控制器、运算器和寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。cpu 通过地址总线、数据总线与 i/o 接口电路相连接7。 （2） plc 采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式 每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。 输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有 新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 扫描周期的长短由三条决定。（1）cpu 执行指令的速度（2）指令本身 占有的时间（3）指令条数 由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即 输入/输出响应延迟10。 （3） fa 系列接近开关 灵敏度高，频率响应快，重复定位精度高，瞬变过程短，输出功率大, 急电特性好，工作稳定可靠，使用寿命长等优点。 红色 led 显示可以检查传感器的状态，具有耐震，耐腐蚀，防水性好等 特点。 经济并且简单的操作。 运用广泛，可替换小型开关和限位开关。 电源电压：直流 10-30vdc 输出模式：npn 常开、npn 常闭、pnp 常开、pnp 常闭、二线常开、二线 常闭、交流常开、交流常闭10。 （4） mc20a 小巧型压力变送器采用高性能的感压芯片，配合先进的电路 处理和温度补偿技术，将压力变化转化为线性的电流或电压信号。产品体积小 巧，易于安装，采用不锈钢外壳隔离防腐，适于测量与接触部分材质相兼容的 气体和液体等介质，它可以用来测量表压、负压和绝压。 第三章 系统软件设计 21 图 3.1 电缆式（mm） 图 3.2 接插件式（mm） （5） 断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行 失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能，不频繁地启动异 步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，接触器是一种自动化的控制电器。 接触器主要用于频繁接通或分断交、直流电路，具有控制容量大，可远距离操 作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制，各种定量控制和失压及欠压保 护，广泛应用于自动控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它 电力负载，如电热器、照明、电焊机、电容器组等11。 （6） 开关电源用来提供 plc 和电磁阀及液压阀的 dc24v 供电。 （7）变压器用来提供交流的 220vl 输入和交流 220v 输出用来隔离降低对 plc 的干扰。 （8） 按钮指示灯供电电压选择 dc24v。操作更加安全、可靠12。 第四章 系统软件设计 22 第第 4 4 章章 系统软件设计系统软件设计 4.1 mcgs 组态与 s7-200 的连接设置 mcgs 组态软件开发平台上，单击“设备窗口” ，再单击“设备组态”按钮 进入设备组态。从“工具条”中单击“工具箱” ，弹出“设备工具箱”对话框。 单击“设备管理”按钮，弹出“设备管理”对话框。从“可选设备”中双击 “通用设备” ，找到“串口通讯父设备”双击，选中其下的“串口通讯父设备” 双击或单击“增加”按钮，加到右面已选设备。再双击“plc 设备” ，找到“西 门子”双击，再双击“s7200ppi” ，选中“西门子 s7200ppi” 双击或单 击“增加”按钮，加到右面已选设备。如下图： 图 4.1 mcgs 组态软件开发平台“设备管理”对话框 单击“确认”按钮，回到“设备工具箱”如图： 图 4.2 “设备工具箱”对话框 第四章 系统软件设计 23 双击“设备工具箱”中的“串口通讯父设备” ，再双击“西门子 s7- 200ppi” ，如图： 图 4.3 “西门子 s7-200ppi” 对话框 双击“设备 1串口通讯父设备” ，弹出“设备属性设置”对话框，如图 按实际情况进行设置，西门子默认参数设置为：波特率 9600，8 位数据位，1 位停止位，偶校验。参数设置完毕，单击“确认”按钮保留。 图 4.4 “设备属性设置”对话框 计算机串行口是计算机和其它设备通讯时最常用的一种通讯接口，一个串 行口可以挂接多个通讯设备（如一个 rs485 总线上可挂接 255 个 adam 通讯模块， 但它们共用一个串口父设备） ，为适应计算机串行口的多种操作方式，mcgs 组 态软件采用在串口通讯父设备下挂接多个通讯子设备的一种通讯设备处理机制， 各个子设备继承一些父设备的公有属性，同时又具有自己的私有属性。在实际 操作时，mcgs 提供一个串口通讯父设备构件和多个通讯子设备构件，串口通讯 父设备构件完成对串口的基本操作和参数设置，通讯子设备构件则为串行口实 第四章 系统软件设计 24 际挂接设备的驱动程序5。 s7-200 构件用于 mcgs 操作和读写西门子 s7_21x、s7_22x 系列 plc 设备的 各种寄存器的数据或状态。本构件使用西门子 ppi 通讯协议，采用西门子标准 的 pcppi 通讯电缆或通用的 rs232/485 转换器，能够方便、快速地与 plc 通 讯。 双击西门子 s7-200ppi，弹出“设备属性设置”对话框，如图： 图 4.5 “设备属性设置”对话框 选中“基本属性”中的“设置设备内部属性” ，出现图标，单击图标， 弹出“西门子 s7200plc 通道属性设置”对话框。如图： 图 4.6 “西门子 s7200plc 通道属性设置”对话框 单击“增加通道” ，弹出“增加通道”对话框，如图，设置好后按“确认” 按钮。 第四章 系统软件设计 25 图 4.7 “增加通道”对话框 西门子 s7_200 plc 设备构件把 plc 的通道分为只读，只写，读写三种情 况，只读用于把 plc 中的数据读入到 mcgs 的实时数据库中，只写用于把 mcgs 实时数据库中的数据写入到 plc 中，读写则可以从 plc 中读数据，也可以往 plc 中写数据。当第一次启动设备工作时，把 plc 中的数据读回来，以后若 mcgs 不改变寄存器的值则把 plc 中的值读回来。若 mcgs 要改变当前值则把值 写到 plc 中，这种操作的目的是，防止用户 plc 程序中有些通道的数据在计算 机第一次启动，或计算机中途死机时不能复位，另外可以节省变量的个数6。 另外，在通道连接属性页中还可以根据需要设置相应的虚拟通道。虚拟通 道是实际硬件设备不存在的通道，为了便于处理中间计算结果，并且把 mcgs 中 数据对象的值传入设备构件供数据处理使用，mcgs 在设备构件中引入了虚拟通 道的概念。在增加模拟通道时需要设置好设备的数据类型、通道说明（是用于 向 mcgs 输入数据还是用于把 mcgs 中的数据输出到设备构件中来） 。 “通道连接” 如图设置： 图 4.8 “通道连接”对话框 在“设备调试”中就可以在线调试“西门子 s7-200ppi” ，如图： 第四章 系统软件设计 26 图 4.9 “设备调试”对话框 如果“通讯状态标志”为 0 则表示通讯正常，否则 mcgs 组态软件与西门子 s7_200 plc 设备通讯失败。 本设备的 mcgs 触摸屏里能显示出各种阀和泵的工作状态。同时测试压力和 当前压力显示及合格不合格显示均在此屏中显示出来5。 图 4.10 mcgs 触摸屏主控界面 第四章 系统软件设计 27 图 4.11 漏失性检测界面 图 4.12 密封性检测界面 4.2 西门子 s7-200 程序设计编写 手动试压又分为试压和漏失量两部分。 在手动程序里共做了两个程序，一个是试压的手动程序，一个是漏失量的手动 程序4。 无论试压还是漏失量手动都