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智能 集中 润滑 系统 设计

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智能集中润滑系统的设计,智能,集中,润滑,系统,设计

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河南理工大学本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师： 郭三明 职称： 高级工程师 所在系部（单位）：电气工程与自动化学院 教研室（研究室）：电工电子教研室题 目智能集中润滑系统的设计学生姓名孟坤专业班级电气07-2班学号0720110081一、选题质量我的论文选题为智能润滑系统的设计，硬件和软件部分都有很高的要求，非常符合专业培养目标，能体现专业教学的综合训练的要求。首次接触智能润滑技术后，我发现自己所知所见真是太少了，几乎是对起各项知识都不了解，题目有些难度。因为要花很长的时间先去了解该系统的各个部分，明白其功能及在系统中的作用，然后才能对其改进与设计进行思考，因此该题目的工作量较大。除了需要了解智能润滑系统工作的基本原理，还要对系统的软件、硬件进行设计，因此工作量很大。智能润滑技术作为一种新兴的技术以其优越性日益受到各行各业的青睐。润滑效果的提高使得工业设备的寿命得以提高，使其日常的运行得以稳定，保证了工业生产，而且避免了人们为了润滑设备长时间、频繁地处在恶劣、复杂的环境中，保证了人的安全，其远程监控，联锁控制的功能保证了设备的安全稳定运行，使得管理非常方便。智能集中润滑系统的研究对提升我国的润滑技术和提高企业的经济效益都具有重大、现实的意义和作用。，本题目从实际出发，对智能集中润滑系统进行了研究。二、开题报告完成情况开题报告介绍了智能润滑技术工业生产中的应用和意义。通过这个月来的查找资料，我对智能润滑系统已经有了较清晰的认识，确定了其系统结构及功能。按照开题报告的要求，我查阅了有关润滑、PLC控制、远程监控及联锁控制等有关知识，基本上掌握了本次设计的重要环节。三、阶段性成果经过一个月多的准备，现在已基本上搜集完整此设计中需要的有关资料。1、基本掌握了智能集中润滑系统工作原理；2、已掌握系统硬件电路中各个功能模块的设计思想；检测单元中传感器采用霍尔传感器，流量计采用容积式流量计，PLC选用S7200系列的224来作为中央处理器，而显示部分则采用文本显示器与声光报警相结合的方案。四、存在主要问题1、在此系统设计中，硬件设计包括工作信号的接收、编码、发射、处理和各个部分主辅元件的选型等，其设计思想尚没有完全形成。2、关于软件部分的设计，对系统工作的各种程序的流程图的设计，很难兼顾到各种细节，以至于多次修改，而且对核心的程序形不成合理通顺的思路难以编写出程序。五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师： （签名） 年 月 日河南理工大学本科毕业论文I摘要摘要该智能集中润滑系统采用 PLC 控制，在各润滑点及分油控制处都装有检测元件，设定定量反馈，在润滑作业中各个部分不间断的将自身部分的状况反馈给 PLC，由 PLC 经过计算处理后再对相应的部分发出指令，并协调各部分之间的工作。系统采用西门子公司的 CPU S7200 系列中的 224 作为中央处理器，该润滑系统通过对润滑点处的自动分油控制箱处联合安设容积式流量计这一元件使得各润滑点的润滑量、润滑周期及润滑速度皆可调，而且保证了润滑油的供给量，使之不再受温度、季节、湿度等因素的影响，另外通过检测元件的反馈，各工作点将自身的工作情形、状态送至主控柜，中央处理器因此获知各地址处的工作状态，主控柜得以能够准确的了解润滑的现况，使得中央处理器能够进行及时准确的处理，并能对故障进行控制消除，对重故障等进行报警，和其他机构实现联锁控制，并指明故障点，利于人工检修，通过现场和主控柜及主控室之间的信号线及联锁线实现了主控室的远程精确控制即远程、分散、数量众多的润滑点的电气化控制。关键词：关键词：容积式流量计 编码盒 解码盒 润滑点 电磁阀 继电器 集中润滑系统 PLC河南理工大学本科毕业论文IIAbstractThe intelligent centralize lubrication system is contolled by PLC,in all lubrication points and oil separator control branch are equipped with detection device.Setting quantitative feedback,operation in the lubrication every part continued itself part of the state feedback to the PLC.treatment has been controlled by the PLC then issued,a directive on the corresponding part,and coordinate the work between the various parts. The system uses Simens companys CPU S7200 series 224 as the centrol processor.The lubrication system through at the lubrication points to automate oil separator control box place joint install volumetric flowmeter this components,it make the meter lubrication quantity lubrication points,lubrication cycle and the speed can be adjusted,but it also ensures the supply of oil, so that it no longer affected by temperature,season,humidity and other factors. Another component of the feedback by detecting,every working point will sent their working conditions and the state to the main control cabinet.therefore,the central processing unit informed the working state of each address,the main contral cabinet be able to accurately learn the status of lubrication,make the central processing unit be able to deal with it timely and accurately,and can be cotrolled to eliminate the malfunction, alarm the heavy malfunction,achieve the interlocking control with other agencies,and indicate the point of the malfunction,make artificial maintenance become easy,Through on-site and between the main control cabinet the main control room of the 河南理工大学本科毕业论文IIIsignal lines and interlocking lines make the precise control of the remote main control room become ture,that is remote,scattered,numerous lubrication points of the electric control.Keywords: volumetric flowmeter code box decoder box lubrication points electromagnetic valve electric relay centralized lubrication system programmable controller河南理工大学本科毕业论文i目录目录1 绪论 .11.1 集中润滑系统的发展.11.2 三种润滑系统的比较.11.2.1 单线集中润滑系统 .11.2.2 双线集中润滑系统 .31.2.3 智能集中润滑系统 .51.2.4 三种集中润滑系统的特点比较 .81.3 课题的来源及现实意义.92 智能集中润滑系统的设计 .102.1 控制系统.122.2 动力系统.122.3 给油系统.122.4 检测系统.132.5 系统管网.132.6 智能集中润滑系统的特点.132.7 智能集中润滑系统的控制原理.142.8 故障检测.142.9 联锁控制.152.10 参数的调整及故障处理.153 系统的硬件组成部分设计 .163.1 编码盒.163.1.1 关于 VD5026.18河南理工大学本科毕业论文ii3.2 电控智能分油控制箱.203.2.1 电控智能分油控制箱工作原理 .213.2.2 自动分油控制器编码插针的设置方法 .233.2.3 解码电路原理分析 .253.2.4 解码器 VD5027.313.2.5 关于 CD4093.333.2.6 电磁阀的内部结构 .343.2.7 容积式流量计 .363.3 高压油泵.384 系统的软件部分设计 .424.1 CPU 及其拓展模块.424.2 PLC 地址分配表.484.3 文本显示器.494.4 主程序及中断程序流程图.525 结论 .54致谢 .55参考文献 .56附录一 润滑系统控制柜实物图 .58附录二 智能润滑系统电气控制图 .61河南理工大学本科毕业论文11 1 绪论绪论1.1 集中润滑系统的发展 随着工业化程度的不断提高，工业机械设备的应用范围和工作条件都有了更广泛的扩展，很多设备的工作环境比较复杂甚至恶劣，人工操作的传统的机械润滑要花费很大的物力、时间而且不能保证润滑的准确度和效果，传统的润滑系统在很多工业场合已不能满足润滑的要求，随着对润滑，液压等适应条件难度的增大，能满足这些需求的新的润滑系统的呼声一再增高，集中润滑系统得到了前所未有的发展，随着我国工业这些年的发展，集中润滑系统先后出现了单线集中润滑系统、双线集中润滑系统。而现在单线、双线集中润滑系统也出现了诸如润滑不够准确，润滑效果易受其他因素影响，及系统的稳定性不高和检测故障不方便等许多缺陷。因为存在这些不足，集中润滑系统仍需向前发展，一种能够克服以上缺陷的智能集中润滑系统就应运而生了。1.2 三种润滑系统的比较1.2.1 单线集中润滑系统单线集中润滑系统 单线集中润滑系统有一条供油干线，依靠“单线给油分配器”将润滑脂分配到各个润滑点。 当润滑脂进入到“单线给油分配器”后，被“单线给油分配器”分成一份一份的，比如六输出的“单线给油分配器” ，先将润滑脂分给 1#出油口一份，1#出油口出油完成后内部机构接通 2#出油口，2#出油口出油完成后内部结构接通 3#出油口以此类推，河南理工大学本科毕业论文2最后一号出油口出油完成后内部结构接通 1#出油口,完成一个循环。对于多点的润滑，单线润滑系统的方法是将分配器（术语称亲分配器）的出油口再接上分配器（术语叫子分配器）润滑点若再接分配器就称为“孙分配器” 。在工作过程中只要有一个润滑点堵塞，上述循环就得终止，整个润滑系统就立刻停止工作。单线润滑系统将泵送来的润滑油通过“单线给油分配器”依次向每个润滑点供油，一个润滑点能否供油依赖上一个润滑点的工作是否正常，因此其工作有严重的不稳定性。其特点如下： 1 每个循环周期都能向各润滑点定量的提供润滑脂。 2 没电给油量一旦安装确定更改比较困难。一经安装，各点的给油比例已经确定，如果一个润滑点更改给油量，其他润滑点也按比例更改润滑油量。 3 一处堵塞就导致整个系统停止工作，其好处是易于知道故障，但不易于找到故障在哪，且容易引起润滑终止，导致被润滑设备润滑不良。 4 增加新的润滑点时，很不方便，需改变原系统中的分配器或重新组装，扩展性很差。河南理工大学本科毕业论文3图 11 单线润滑系统1.2.2 双线集中润滑系统双线集中润滑系统图 12 双线给油分配器的工作原理图 双线给油分配器的工作原理如图 12，3a 和 3b 是两条供油干线，5 和 6 是两个出油口，4a 是阀门活塞，用于控制油的方向，4b 是计量活塞，用于控制每次的给油量。河南理工大学本科毕业论文4 当 3a 供油管供油 3b 供油管回油时，阀门活塞向下运动到极限位置使 3a 和 4b 的上腔接通， 4b 的下腔与 6 出油口，在油压的运动下 4b 向下运动，4b 的下腔的润滑脂被挤出到 6 口，4b 向下运动到极限位置，即使 3a 供油管继续保持供油，6 中也不会有更多的润滑脂流出，这就是双线给油分配器的定量功能。同理，3b 供油管供油，3a 供油管回油时，4a 的上腔的润滑脂被挤入到 5 出油口。调整螺帽 1 可以通过指示杆 2 限定计量活塞 4b 的上限位置，也就限定了 4b 的上下活动范围，4b 的活动范围越小，其每次的给油量就越小。 图 13 是一个双线集中润滑系统的油路图。其工作原理为，油泵依靠电力将润滑脂从储油桶中泵入油管。使油管中的油达到额定压图 13 双线集中润滑系统的油路图力。油管中的油根据换向阀的位置与支路 1 或支路 2 接通，当油管与支路 1 接通时，支路 2 与回油管接通，连接于分配器下的偶数润滑点由近及远依次加注润滑油脂，当最远端的分配器下侧的润滑点润滑完成后，支路 1 处于堵死状态，支路 1 的压力逐渐升河南理工大学本科毕业论文5高。当压力升高到使“压差开关”动作的压力时，压差开关动作，通过电控箱使换向阀换向，换向后油管与支路 2 接通，支路 1 与回油管接通，连接于分配器上侧的奇数润滑点由近及远依次加注润滑脂，等末端分配器动作完成，支路 2 压力升高，当压力升高到使“压差开关”换位后油管又与支路管接通，系统又开始向偶数润滑点供油。如此循环往复，其特点是：1 两个供油线路，分配器有指示管，各个润滑管的每次给油量可调，润滑点独立，系统不易崩溃。2 指示杆处动密封点多，系统易漏油，各分油器串接，压差开关置于末端，很易导致距油泵近的分油器承受高压而压差开关处的分油器压力不足。3 每换一次向，由于换阀器将原压力支路连接到回油管，导致泄压，远端的分油器又因压阻大而导致升压慢，这些因素都使油泵的无用功很多，浪费泵的寿命，也浪费能源。4 调整每次给油量必须到每个分油处，且供油正常与否也很难观察。5 各个润滑点的供油间隔必须相同，很难满足一个大型设备的润滑。6 电控系统故障率较高。不适合工作条件恶劣，高温，粉尘大，高振动的环境，这些因素易使电控系统的接点接触不良，是整个系统瘫痪。1.2.3 智能集中润滑系统智能集中润滑系统润滑工程可分为:提前开泵，给润滑点加油，预加压三部分。1 提前开泵：当润滑系统开始运行时由主控制柜给高压油泵河南理工大学本科毕业论文6输出工作信号，高压油泵开始工作并将油脂输送到主油管，使系统管道油压升高。2 给润滑点加油：该过程中打开电磁阀给润滑点进行加油，同时流量开关开始准确的检测，并把计量数值传给 PLC，这时其他润滑点的电磁开关都是关闭的，从高压油泵到第一个润滑点形成一条输油通路，整个输油管道的压力全部集中在这一个润滑点上，这样确保了该点的供油压力，也就保证了该点的给油量；这个润滑点的供油量是通过调整该点的单次给油量、单次给油时间后由 PLC 控制完成的，供油量准确可靠，并随机可调，以此来保证该润滑点的给油量。3 预加压：该过程已经开始为下一个点的润滑做准备了，对这个管道进行预加压，当加压时间到了之后就开始打开下一个点。在此时间段中，PLC 对上一润滑点的加油润滑工作进行评估，将堵点等故障信息传到 HMI 即人机界面的触摸屏上，可以使用户知道详细的故障信息。当第一个点经过“润滑加油”、 “预加压”两个阶段后，标志着第一个点的预加压过程就结束了，PLC 会输出信号打开第二个点，其过程和第一个点的供油过程相同，当第二个供油点供油结束之后，控制系统关闭其电磁开关输出信号打开第三个润滑点以此类推。系统对所有润滑点逐点供油，当最后一个润滑点供油结束后，系统进入循环周期即系统两次工作之间的间歇时间，高压油泵停止工作，如此反复，实现对整个润滑系统的智能供油。智能集中润滑系统采用 PLC 控制，运用传感技术进行检测。该系统有一根供油管，在润滑点和供油管之间接有电磁阀，电磁河南理工大学本科毕业论文7阀是常闭的，当润滑某个润滑点时，该点的电磁阀打开（因为系统被设计成某时刻只有一个电磁阀打开，各润滑点依次润滑）该点与供油管接通，得到润滑。调整某润滑点的电磁阀的接通时间，也就调整了这个润滑点的加脂量，这些参数的调整，在电控柜的面板上用键盘就可以完成。润滑泵的出口处接有容积式传感器，当润滑脂流过该传感器时，每流过 1ml（设定的） ，传感器就发出一个电压脉冲，这个脉冲被接到了 PLC 的相应输入端，PLC 根据脉冲来累积润滑脂的用量。每个电磁阀的后面都接有流量开关，当有流量时开关闭合，没有流量时开关断开。如果某个润滑点堵塞了，系统润滑该点时，虽然电磁阀的阀门已打开，但流量开关不会闭合，PLC 据此发出该润滑点堵塞的报警。另外系统还有油泵故障，油压低，油泵油位低，流量过高，系统供电故障等报警。图 14 智能集中润滑系统油路图PLC 打开某个电磁阀给该润滑点润滑，打开的时间决定给油量，间隔的时间就是这个润滑点的“润滑周期”,因此调整“润滑周期”和每次的给油量变的很简单，而且调整一个润滑点其他润河南理工大学本科毕业论文8滑点的参数不变。智能集中润滑系统的控制功能是由 PLC 实现，PLC 软件的升级可使其功能更加完善，也可以使润滑系统进入工厂计算机监控网，其运行特点是：1 润滑脂由油泵注入主油管，每个润滑点和油管中间安装有高压电磁阀，电磁阀由电控箱顺序打开而向润滑点供油。供油管道简单明了，各点有各点的电磁阀，相互不关联，一个润滑点的供油故障不会影响其它点。2 每个润滑点都设有流量开关，当润滑堵塞时立即发出故障报警，并指出哪一点故障。3 润滑系统由 PLC 全面协调控制，每个润滑点供油时间及间隔时间都可方便的在室内调整，实先了远程启动及远程报警，留有接口，可接入 DCS 系统。4 油泵也由 PLC 控制开启和停止，节能节油，并大大延长了润滑泵的使用寿命。5 各润滑点独立，系统可靠，维修方便，可扩展性强。6 没有动密封点，杜绝了润滑点漏油的毛病。7 检修某个或某几个润滑点后，需要给其大量加油时，可方便的打开其对应的电磁阀对该润滑点持续供油。1.2.4 三种集中润滑系统的特点比较三种集中润滑系统的特点比较单线集中润滑系统的缺点是任何一点堵塞，整个润滑系统就不工作了。另外，虽然润滑点每个循环的加油量是一定的，但不能保证做到每次加油的时间刚好是一个或几个循环，因为随着温度，润滑点的背压及润滑油品种的变化，一个循环所需要的时间河南理工大学本科毕业论文9也在变化，而且变化可能很大。这种系统润滑点关联，更改加油量困难。双线集中润滑系统各个润滑点的“润滑周期”都必须相同，每个润滑点的加油量难以调整。这就意味着大型设备若采用双线集中润滑系统只用一台是不行的，因为众多润滑点往往需要的不是一个润滑周期。大型设备宜采用智能集中润滑系统，这种系统每个润滑点的给油量可以单独设定，有多种“润滑周期”可供选择，满足了各润滑点的不同要求。该润滑系统还有堵塞报警和其他故障的那个报警，还有泵出的润滑脂流量累计，这些功能给设备的点检工作带来了很大的方便，其单点连续加油的功能，对设备提高检修效率，降低检修时间很有用。1.3 课题的来源及现实意义随着我国工业技术水平的提高与世界先进国家的接轨，润滑系统升级的呼声越来越高，新的更智能的润滑系统日益受到各行各业的青睐。润滑效果的提高使得工业设备的寿命得以提高，使其日常的运行得以稳定，保证了工业生产，而且避免了人们为了润滑设备长时间、频繁地处在恶劣、复杂的环境中，保证了人的安全，其远程监控，联锁控制的功能保证了设备的安全稳定运行，使得管理非常方便。智能集中润滑系统的研究对提升我国的润滑技术和提高企业的经济效益都具有重大、现实的意义和作用。河南理工大学本科毕业论文102 2 智能集中润滑系统的设计智能集中润滑系统的设计该系统的设计要能实现定时、定量、定点润滑，具有实时监控，智能通讯，故障智检及声光保险等功能。尤其可以检测到每个润滑点的堵塞故障，指出堵塞点的位置，精确统计润滑油的用量，而且保证系统的各个润滑点没有关联，各自独立，使得每个润滑点的给油量和间隔时间可以用键盘调整，工程竣工后更改给油量简洁方便。设计该系统要能广泛的用于烧结机、篦冷机、振动筛、轧钢机、连铸机、摇床、环冷机、重载板式机、高线、连铸机、大型行车、导轨、堆取料机、牙轮转、大型挖掘机、电铲、翻车机重载拖辊以及其他润滑点集中、工作环境恶劣，人工不易或不能加油的地方。也用于长距离分散润滑点的集中润滑。本智能润滑系统将采用科学的分油方式，将定时定量的精确润滑理论融入到系统和设备的设计与制造当中。它是传感技术、信息技术、自动化控制和管理思想的有机构成。主要的组成设备有主控柜（含 PLC、文本显示器） ，高压油泵，编码盒，自动分油控制箱等。它包括控制系统，动力系统，给油系统，检测系统，及系统管网等。河南理工大学本科毕业论文11图 21 润滑系统工作原理图河南理工大学本科毕业论文122.1 控制系统控制系统主要是集成控制柜。采用德国西门子 S7200PLC作为控制器，具有中文文本显示和调节功能，用户通过文本显示器或触摸屏上的信息获得相关的润滑信息，并且可以准确获得润滑作业时的故障情况。该控制系统可以全面协调系统各部分的运行状态，可为系统运行状况进行实时监控，通过上位机的监控画面，模拟出润滑点处实际润滑状况。形象的将实际情况反映到计算机主监室。对主控柜要求的工作参数为，交流 220V 电压，0.5KW 功率。2.2 动力系统该智能润滑系统是由高压油泵来向整个润滑系统提供动力的。可对动力油泵进行无级调压，该动力系统受主控柜中可编程逻辑控制器 PLC 的控制，用户通过 PLC 来控制油泵的工作状态。当进行润滑作业时向高压油泵发出高电平信号，进而启动高压油泵进行作业，而且可配备两台油泵进行润滑作业两台油泵互为备用，通过 PLC 的控制两台油泵之间的转换。另外还可再配备一台补油泵自动地对油位低的高压油泵进行补油。动力系统的工作参数为：040MPa 的压力，交流 380V 的电压，3.0Kw 的功率（包含补油泵的功率） 。2.3 给油系统使用电磁阀作为给油器件的润滑系统，其原理是供油管和润滑点之间接有电磁阀，在电磁阀组的左边设计了容积式流量计，河南理工大学本科毕业论文13使用 PLC 来控制电磁阀的开关，同时检测容积式流量计的状态。该系统中，调解润滑点的加油脂量是通过电磁阀的接通时间来实现的。每个润滑点可以定时定量的自动加油，系统可以检测堵塞的分配器，并直接指出分配器的编号和位置且每个分配器的各个润滑点给油量均匀分配、油量相同，采用“容积式计量”基本上解决了稠油量不准的难题，整个智能润滑系统通过给油系统分配适合作业点的油量，并对需要作业的润滑点进行逐点润滑，各点每次润滑的油量、给油周期、整个润滑点的润滑周期都可以在主控柜的触摸屏上进行控制。对给油系统要求的工作参数为：交流220V 电压，直流 24V 电压，60W 功率。2.4 检测系统该智能润滑系统的油泵供油系统内部液油位传感器，PLC 通过定量及流量传感器检测各点的供油情况，加上其他传感器的信号使 PLC 对每个故障点的检测与判断更可靠，主控柜输出故障报警及故障点位置的文本显示。2.5 系统管网高压油脂管路和用于控制、检测的寻址电缆，其简单可靠的寻址方式使控制和检测简单灵活，大大减少检修难度。2.6 智能集中润滑系统的特点1 数百个润滑点的集中管理。集中补加润滑油。 2 达到润滑点的润滑油经过系统多次过滤。 3 定时、定量、定点的供油，每点供油量调整方便。河南理工大学本科毕业论文14 4 完备的故障检测系统。如润滑点的堵塞和泄露，油泵油位低，油泵不上压。完备的安全措施。如超压保护，启动联锁等功能。 5 可控制主控室实现远程控制、网络挂接、远程维护。2.7 智能集中润滑系统的控制原理该系统工作时，首先由主控制柜给高压油泵输出工作信号，高压油泵开始工作并将油脂输送到“主油管”稍微延时， （使系统升压） ，主控制柜输出第一个润滑点的控制信号，打开其电磁开关向该点供油，这时其他润滑点的 电磁开关都是关闭的，从高压油泵到第一个润滑点形成一条供油通路，油泵的压力全部集中在这一润滑点上，确保了该点的供油压力，也就保证了该点的供油。该润滑点的供油量是通过调整该点的定量油流传感器，给油量，给油时间后经由 PLC 控制完成的，供油量准确可靠，并随机可调，以此来保证该点的给油量。当第一个润滑点的供油过程结束时，主控柜输出信号将其电磁开关关闭，同时打开第二个润滑点的电磁开关并向其供油，其过程同第一个润滑点的相同，以此类推，当最后一个润滑点供油结束后系统进入循环时间，高压油泵停止工作。循环时间可以设定，当达到所设定的循环时间后，系统再次启动，重复第一次的供油润滑作业，如此反复实现对整个润滑系统的智能化供油。2.8 故障检测在智能润滑系统供油过程中，当某一个润滑点的电磁开关打向该点供油时，该点所配套的定量油流传感器也开始工作，采集河南理工大学本科毕业论文15该点油脂流过的信号，通过对信号的识别判断，PLC 可以知道该点的供油情况。假如该点出现堵塞或畅通时（即电磁开关不能闭合时） ，定量油流传感器会采集到信号，并将结果反馈到主控柜上，主控柜发出报警，同时在文本显示器上显示出该点的故障位置和故障属性，并将信息储备检查，处理故障一般不影响系统工作。定量油流传感器除了具有检测故障的功能外还有给各润滑点供油时快速定量的功能。2.9 联锁控制该型智能控制润滑系统高压油泵的进出口处都装有金属过滤网，以保证右路油脂的纯净，减少系统供油故障。高压油泵配备有电动或气动加油泵，向高压油泵的油缸补充油脂，高压油泵设有上下限限位器个别还设有上上限和下下限，与加油泵实现联锁，油位低于下限时加油泵自动启动加油，当油位处于上限时加油泵自动停止加油，两台高压油泵互为备用并联锁，当工作泵在设定时间内无法启动或无法达到工作压力时，控制柜输出报警并启用备用泵。该润滑系统的控制柜上留有无源节点，可与厂房主控室的计算机实现联锁，远程监控润滑系统的工作情况，并实现润滑系统与主设备同时开停。2.10 参数的调整及故障处理该系统各润滑点的给油量、给油时间、润滑间隔时间等都可以通过文本显示器来修改，其故障报警可通过控制柜的声光报警器输出声光报警，而故障的查询可通过文本显示器进行查询。河南理工大学本科毕业论文163 3 系统的硬件组成部分设计系统的硬件组成部分设计3.1 编码盒编码盒的组成有编码电路、继电组及分配器和电源信号开关组成，外部是五个分配点开关和电源信号开关，编码电路主要由由七个驱动继电器的驱动电路和编码器 VD5026 及信号保险和电源保险构成，继电器接在编码板的对应的插脚处，其工作原理是编码器 5026 通过七个驱动电路驱动七个继电器（各继电器之间相互独立）从七个继电器的得失电即高低电平而实现编码，十个插脚点对应的是 5026 的 24V、E、A0A7，八插脚接对应的D0D3 和两个 24V 两个 0V，七个继电器接至十插脚上对应VD5026 的 A1 至 A7，由左至右为 17 位编码开关，编码板的电气控制接线图如下图 31 编码板电气控制图当继电器得电闭合时相当于对应的编码位为 1 即高电平，当失电时为 0 即低电平，七个继电器的编码范围是 0127，即可控制 127 个分油箱，每个分油箱又控制着若干润滑点。当第一个和河南理工大学本科毕业论文17第三个继电器得电闭合时对应的第一第三位编码开关为高电平 1即代表 5 号油箱，只有对应控制关联的 5 号自动分油箱会接收到其信号，编码盒背面有五个分配点开关和电源信号开关，五个分配点开关正好对应的就是解码板的五个润滑分配点，信号开关的闪亮就代表着对应点的信号发出与接收，每个分配点开关按下，对应的解码板处的润滑点的指示灯就会亮，实现了编码解码的功能。图 32 编码板实物图 图 33 模拟编码盒外形图及内部结构图河南理工大学本科毕业论文183.1.1 关于关于 VD5026 VD5026 编码器是一种 8 位编码发射器。它的第 18 脚是编码的输入端，每个输入端可以有 3 种状态，即“0”、“1”或“开路”，其中“0”表示为低电平，“1”表示为高电平，因此 8 个脚可以组成 38=6561 个不同的编码。如果需要更多的编码，可将输入端改为 4 态连接方式，这时第 1 脚是第 4 种状态的公共连接脚，第 2 脚第 8 脚与第 1 脚连接时为第 4 种状态。所以第 2 脚第 8 脚都可以有 4 种状态，即“0”、“1”、“开路”、“接 1脚”。在这种情况下可以组成 47=16384 个编码。第 10 脚第 13脚也可作为编码地址线，与第 1第 8 脚联合起来组成 12 位编码地址线，这时编码数可高达 411=4194304 个。本文要介绍的是VD5026 与 VD5027 配合应用，VD5026 的第 10第 13 脚用作数据输入线，根据需要这几个脚可以置“0”或置“1”。第 14 脚是发射指令端，当此脚接地时，VD5026 输出端则发出一组编码脉冲。第 15 脚、第 16 脚是一个内置振荡器，外接几十到几百千欧的电阻即可产生振荡，振荡频率为 fosc=1600/R（KHz），式中 R 为外接电阻，单位为千欧。第 17 脚是编码输出端，第 18 脚、第 9 脚分别是电源的正、负极。 河南理工大学本科毕业论文19图 34 VD5026 引脚图各引脚的接线为1 A1/D1:为地址/数据专用线。 2 A2/D2:为地址/数据专用线。 3 A3/D3:为地址/数据专用线。 4 A4/D4:为地址/数据专用线。 5 A5/D5:为地址/数据专用线。 6 A6/D6:为地址/数据专用线。 7 A7/D7:为地址/数据专用线。 8 Vss:接地。 9 A8/D8:为地址/数据专用线。10 A9/D9:为地址/数据专用线。11 Rs12 CTC13 RTC14 TE:为发送允许引脚,低电平有效。15 Data Out:为编码数据输出端。16 VDD:电源。它与 VD5027 配对使用。其发射工作电路为河南理工大学本科毕业论文20图 35 VD5026 发射工作电路图其中门电路 F2,F3 构成中心频率为 40KHZ 的方波振荡频率，用于调制从 VD5026 第 17 脚输出的编码信号及控制信号。3.2 电控智能分油控制箱电控智能分油控制箱起着对信号解码和现场分油控制及实时反馈的作用，在该润滑系统中扮演着现场具体执行的角色，其主要组成部分是解码盒、电磁阀、流量计、外箱等。智能总线控制器控制总线入口电磁阀电磁阀电磁阀电磁阀电磁阀进油口滤油器电控分油箱容积式流量传感器出油口润滑点润滑点出油口图 36 电控分油箱的组成示意图河南理工大学本科毕业论文21图 37 智能分油箱外观图3.2.1 电控智能分油控制箱工作原理电控智能分油控制箱工作原理图 38 分油箱解码盒电气接线图1. 当润滑周期开始后，PLC 启动润滑泵，将储脂桶内的润滑脂加压后输出，润滑脂先经过过滤器和溢流阀，再由容积式流量器计量，然后沿给油总管输送到各分油箱进油口。2. 此时，PLC 检测给油总管内润滑脂压力，当压力异常时报警，并自动切换到备用润滑泵。当压力正常时，PLC 依次向本润滑周期内的各润滑点发给油指令。每条给油命令包含一个润滑点编号和命令代码。3. 现场各分油箱的分油控制器同时接收并解码给油命令，该命令中的润滑点编号仅能被一个分油控制器所识别，因此该分油控制器一次也只能给一个润滑点供油，即控制一路电磁给油器工河南理工大学本科毕业论文22作。当某路电磁给油器的电磁阀被接通时，润滑脂经过分油箱内过滤器、电磁阀和油流开关流出，再沿给油支管从润滑点注油孔注入润滑部位。一个自动分油控制箱一般有 45 个分油支管，所以它管着 45 个分配点。4. 给油时，PLC 比较该润滑点给油设定值和流量传感器的反馈值，当注满设定量的油脂后，该点润滑结束，电磁阀被关断。当这点堵塞时，单次润滑时间到时（一般是 PLC 在五个脉冲时间内接收不到脉冲时就提示堵塞信息） ，此点电磁阀也被关闭。5. PLC 结束一个润滑油的给油后，再转向下一个润滑点，直至所有的润滑点都给油结束后停止润滑泵运转，等待下一润滑周期开始，依次循环润滑。智能分油控制器内部，装有一块解码板。解码板上的接线图如图 13 所示，连接控制主控柜与分油箱的是六芯线，比较方便分油箱的组装与拆卸，使得分油箱内对主控柜的连接线路较少，方便使用者对线路的熟悉性，达到了通俗易懂的效果。该六芯线接在端子 7 上，按从左到右的顺序分别接入220VL、220VN、0V、24V、流量反馈信号线、信号线。电路共有 5 路或 4 路流量计，每一路对应一个电磁阀，顺序不能错，否则无流量显示。从左到右为第五路流量计插头，第四路流量计插头第一路流量计插头。对于每个容积式流量计插头来说，其与外部连接的三根线的连接顺序按从左到右分别为 0V线（蓝色） 、流量信号线（黑色） 、24V（棕色） 。焊在电路板上接插件的旁边有标注。电磁阀十插件能控制五个电磁阀的工作，每个电磁阀分别接入 220V 的零线与火线顺序从左到右依次为 N5、L5（第五个电磁河南理工大学本科毕业论文23阀的零线、火线） ；N1、L1（第一个电磁阀的零线、火线） 。该电控智能分油控制箱现场工作原理图如下：智能分油控制箱流量计过滤器润滑泵分配器1分配器2分配器3润滑点1润滑点2润滑点3润滑点4润滑点5润滑点6润滑点7润滑点8润滑点9润滑点10润滑点11润滑点12润滑点13润滑点14润滑点15润滑点16润滑点17润滑点18支油管支油管支油管供油主油管电磁阀1电磁阀2电磁阀3图 39 智能分油控制箱现场工作原理图3.2.2 自动分油控制器编码插针的设置方法自动分油控制器编码插针的设置方法在该润滑系统中，每个分油箱的编号都是唯一确定的，它是通过编码板上的八位编码开关决定的。编码开关的某一位推上等同于此位插针插上。电控分油箱的编号是通过解码板上的“编码设置插针”的连通与断开来设置的。 “解码板”的编码采用 DIP 开关，DIP 开关的 ON 相当于插针的连通，DIP 开关的 OFF 相当于插针的断开。编码采用标准的二进制，连通代表“1” ，断开代表“0” ，最左边一位是保留位，没有采用，通常对这一位不做标记，因此起实际编码作用的是右七位，即采用第一位不予标记的约定河南理工大学本科毕业论文24记法，其从低位到高位的设置顺序为从左到右， “编码设置插针”的“1000000”代表“第 1 个箱”;“编码设置插针”的“0100000”代表“第 2 个箱” ；“编码设置插针”的“1100000”代表“第 3 个箱” “编码设置插针”的“1111111”代表“第 127 个箱” 。采用“解码板”后，电控分油箱的箱号不是由电缆接到控制柜的哪一个输出点决定的，而是由“编码设置插针”决定的，各个润滑点采用的多点控制开关也没有任何区别。使得润滑点编号一目了然，为系统的维护和检修带来了极大的方便。河南理工大学本科毕业论文253.2.3 解码电路原理分析解码电路原理分析该解码电路的总图如图所示河南理工大学本科毕业论文26123456J1from zx12345678910J2jiedianchif a123J3LL1123J4LL2123J5LL3123J6LL4123J7LL5D41N4007D51N4007D61N4007D71N4007D81N4007V CCD11R17.5KFU2SL1.030VNLL5N5L4N4L3N3L2N2L1N1LLL0D?LEDLL1LL2LL3LL4LL5LLA01VCC18A12VT17A23OSC116A34OSC215A45DIN14A56D313A67D212A78D111VSS9D010U4VD502712345678161514131211109S5A1B2C3E14E25E36Y77GND8Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015V CC16U?74LS138V CCR19560KV CCR172KR16100KR15100KR06220KR2220KQ59013C9V CCD281N4148D266.2VD2524VD2724VSD291N4148R39560KR18220K+C102.2uFY0D141N4148R40560KR3220K+C52.2uFY1D161N4148R42560KR5220K+C72.2uFY3D171N4148R43560KR6220K+C82.2uFY4D151N4148R41560KR4220K+C62.2uFY2123U2AQ29013R722KR922KR11220KR1222KR057.5KQ39012+23V+5V123U2AQ29013R722KR922KR11220KR1222KR057.5KQ39012+23V+5V123U2AQ29013R722KR922KR11220KR1222KR057.5KQ39012+23V+5V123U2AQ29013R722KR922KR11220KR1222KR057.5KQ39012+23V+5V123U2AQ29013R722KR922KR11220KR1222KR057.5KQ39012+23V+5VD?DIODED1N4007D1N4007D1N4007D1N4007D1N4007Q19013R922KR10220KJD 1JD 2JD 3JD 4JD 5JD 6Y0Y1Y2Y3Y4LL1LL2LL3LL4LL511641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D1N4007+24VDLEDR2K11641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D?1N4007+24VDLEDR2K11641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D?1N4007+24VDLEDR2K11641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D?1N4007+24VDLEDR2K11641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D?1N4007+24VDLEDR2K11641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D?1N4007+24VJD 1JD 2JD 3JD 4JD 5JD 1JD 2JD 3JD 4JD 5JD 6LLLLLLLLL0+23V+24VNNNNNN1N2N3N4N5L1L2L3L4L5C12CAP+C3D11N4007132VVGNDINOUTU178L05FU130VV CCD2LEDD3LED132VVGNDINOUTU6LM7824C20.1ufC1+C1150V 10uf图 310 解码电路原理总图解码部分的组成电路由电源，接收信号，解码译码，继电驱动，流量计等几个部分组成。河南理工大学本科毕业论文27C12CAP+C3D11N4007132VVGNDINOUTU178L05FU130VD2LEDD3LED132VVGNDINOUTU6LM7824C1+C1150V 10ufC20.1ufVCC图 311 电源电路部分R 172KR 16100KR 15100KR 06220KR 2220KQ59013C 9V C CD281N4148D266.2VD2524VD2724VS图 312 接收远程监控信号电路河南理工大学本科毕业论文28123456J1from zx12345678910J2jiedianchif aFU2SL1.030VNLL5N5L4N4L3N3L2N2L1N1L0图 313 十插脚与六插脚接线图123J3LL1123J4LL2123J5LL3123J6LL4123J7LL5D41N4007D51N4007D61N4007D71N4007D81N4007LL1LL2LL3LL4LL5LL图 314 五个流量检测的输出显示电路V CCD11R17.5KLLD?LED图 315 流量指示灯电路上图为流量指示灯电路部分，每定量的油经过油量检测器时，河南理工大学本科毕业论文29油量检测器就会发出一个脉冲，同时指示灯会闪烁一下。123U2AQ29013R722KR922KR11220KR1222KR057.5KQ39012+23V+5V123U2AQ29013R722KR922KR11220KR1222KR057.5KQ39012+23V+5V123U2AQ29013R722KR922KR11220KR1222KR057.5KQ39012+23V+5V123U2AQ29013R722KR922KR11220KR1222KR057.5KQ39012+23V+5V123U2AQ29013R722KR922KR11220KR1222KR057.5KQ39012+23V+5VD?DIODED1N4007D1N4007D1N4007D1N4007D1N4007Q19013R922KR10220KJD 1JD 2JD 3JD 4JD 5JD 6Y0Y1Y2Y3Y4LL1LL2LL3LL4LL5图 316 功率放大电路河南理工大学本科毕业论文30解码部分的功放电路如上图所示，模拟信号经由 9013 三极管及后面的 9012 三极管形成的功率放大器，放大信号后输出。11641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D201N4007+24VDLEDR2K11641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D91N4007+24VDLEDR2K11641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D211N4007+24VDLEDR2K11641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D231N4007+24VDLEDR2K11641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D321N4007+24VDLEDR2K11641361189JD Q1HF49F(A)-024-1H1D?1N4007+24VJD 1JD 2JD 3JD 4JD 5JD 1JD 2JD 3JD 4JD 5JD 6LLLLLLLLL0+23V+24VNNNNNN1N2N3N4N5L1L2L3L4L5图 317 继电驱动电路该图为继电器的驱动电路，通过放大后的信号实现继电器的河南理工大学本科毕业论文31开闭，其中最后一个使用 HFD27024S 驱动继电器的是总流量计的电路，对该解码盒所控制的润滑点的润滑油流量进行累计。D291N4148R39560KR18220K+C102.2uFY0D141N4148R40560KR3220K+C52.2uFY1D161N4148R42560KR5220K+C72.2uFY3D171N4148R43560KR6220K+C82.2uFY4D151N4148R41560KR4220K+C62.2uFY2图 318 延迟电路上图为一延迟电路，它和 CD4093 的一起组成了解码电路的延迟部分，实现了防抖动的目的。A01VCC18A12VT17A23OSC116A34OSC215A45DIN14A56D313A67D212A78D111VSS9D010U4VD502712345678161514131211109S5A1B2C3E14E25E36Y77GND8Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015V C C16U?74LS138R19560KV C C河南理工大学本科毕业论文32图 319 解码译码电路图 319 为解码译码电路，解码器 5027 接收远程监控的信号后通过地址找到编码器从而获得相关的指令，然后经译码器的译码，执行相关命令，实现润滑的开停，其拨码开关所设定的箱号实现与编码箱信号的唯一识别。图 320 解码板实物图3.2.4 解码器解码器 VD5027图 321 VD5027 引脚图VD5027 接收解码器有相应于 VD5026 的 12 位信息。第 1 脚第 8 脚是地址线。当 VD5026 发出的地址编码与 VD5027 预置的编码相同时，则在 VD5027 的第 10 脚13 脚有数据输出，该输出信息与 VD5026 的第 10第 13 脚所置的数据相同。第 14 脚为输入端，河南理工大学本科毕业论文33第 15 脚、第 16 脚是振荡器，外接电阻值应与 VD5026 完全相同。第 17 脚是输出端。编码器 VD5026 发射时，如果密码相同，VD5027 就会输出高电平。VD5027 的管脚排列见图。附表列出了VD5026 及 5027 的电气特性参数。表 31 特性参数表特性符号最小值典型值最大值单位工作电压VDD256V静态电流Istb-110Ua流出电流IOH-2.0-mA流入电流IOL2.0-mA输入电流Iin-25uA该编译码集成电路工作电压范围较宽，可以在 26V 范围内正常工作，而且耗电极小，静态电流仅有 1uA。集成电路内部含有振荡电路，不用再外加晶振。它的外围电路也很简单，也容易与射频、红外线、超声等方式结合起来，组成遥控发射、接收系统。因此这种电路应用非常广泛。图 322 VD5027 工作电路图该图为由 VD5027 和红外接收组件 FPS-4091 构成的接收电路，河南理工大学本科毕业论文34及 VD5027 的工作电路，当 FPS-4091 接收到中心频率为 40KHZ的红外信号后，2 脚输出经放大后的调制编码信号，输进解码器输入端 14 脚，如果地址码相同，数据码一致，解码成功，就把VD5026 的控制信号锁存在 VD5027 的第 1013 引脚上，用于控制外部电路。同时在第 17 脚上输出一个正脉冲，也可作为外部控制用，其中 VD5027 解码器数据输出端的第 1013 脚，当有数据输出时，此数据便保持至接收部分电源关断为止，而不再受发射电路控制了，也就是说 VD5027 输出端具有记忆保持功能，而VD5027 的第 17 脚总线输出端，当 VD5026，VD5027 的地址端相同正确译码时，第 17 脚输出为高电平。当发射电路不再发射信号时，VD5027 第 17 脚电位回至低电平，没有记忆功能。3.2.5 关于关于 CD4093CD4093 由四个 2 输入端施密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密特触发功能的 2 输入与非门。每个门在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压(V P)T 和下降电压(V N)之差定义为滞后电压。(V T)。图 323 CD4093 引脚图河南理工大学本科毕业论文35CD4093 引脚功能如表 32 所示：表 32 CD4093 引脚功能图A数据输入端E数据输入端数据输出端B数据输入端F数据输入端数据输出端C数据输入端G数据输入端数据输出端D数据输入端H数据输入端数据输出端VDD正电源VSS地-3.2.6 电磁阀的内部结构电磁阀的内部结构电控分油箱的内部装有四组式电磁阀，通过电磁阀的得失电，来对电磁给油器进行控制。电磁阀包括：流量开关、电磁铁衔铁、电磁铁线圈、电磁阀阀芯、电磁铁插头、弹簧、流量监测铜芯。 BPCDABPCDA图 324 电磁阀工作原理图 如.3-16 图，弹簧在右边安装，电磁铁在左边安装，左图是电磁铁无电时，阀芯在左位的情况，P 口和 A 口相通，B 口和 C 口相通，定量流量传感器的柱塞在油压的作用下运动到右极限位置，河南理工大学本科毕业论文36定量流量传感器右腔的润滑脂从 D 口流出，右图是电磁铁有电时阀门右位的情况，P 口和 B 口相通；定量流量传感器的柱塞，在油压的作用下运动左极限位置，定量流量传感器左腔的润滑脂从D 口排出，电磁阀每往复一次，D 口排出两个定量腔的润滑油。活塞检测元件电磁铁图 325 电磁铁失电内部工作图电磁铁失电时，活塞在右边油压的作用下，左移到极限，活塞远离检测元件，检测元件发出低电平信号。活塞检测元件电磁铁图 326 电磁铁得电工作图电磁铁得电时，活塞在左边油压的作用下右移到极限，活塞接近活塞元件，检测元件发出高电平信号。河南理工大学本科毕业论文37图 327 电磁阀实物图3.2.7 容积式流量计容积式流量计在原有的电控分油箱的内部结构的基础上，在分油箱里面增加了一个容积式流量计来对油量进行累计和计量。发信元件检测元件进油口出油口图 328 容积式流量计的工作原理图容积式流量传感器的结构原理如图所示，工作原理是压力油经过流量传感器时被流量传感器内的机构分成一份一份，目前现有的传感器一份从 0.55ml，以对应不同的检测范围。每有一份河南理工大学本科毕业论文38油脂通过流量传感器，流量传感器就发出一个脉冲信号。容积式流量传感器可以配套二次仪表，二次仪表的作用是将流量传感器传来的信号换算成流量信号，将脉冲信号进行累积得到总的流量。二次仪表有两个累计值同时还对传感器传来的脉冲所代表的油量进行累计（选用一份 5ml 的传感器时，一个脉冲使累积值增加 5ml）进行累计，当“累计值一”达到设定值时，二次仪表向外发出开关信号，可用于定值控制， “累计值二”是总量累计，只要人工不清零，它就一直累计下去，容积式流量传感器也可以直接将信号输入 PLC，由 PLC 进行处理计算。流量传感器的工作电压为 624V DV，脉冲信号由 PNP 型晶体管输出，没有流量通过时，传感器平时输出低电平或高电平，当一份油量通过传感器时传感器输出电平变化一次。我们通过容积式流量计测量右侧喷油电磁阀组工作时，给正润滑点的加油量。该润滑点所加油量，达到设定的油量时，则转到下一个润滑点去执行润滑工作。由于电控分油箱中的电磁阀是按顺序依次打开的，也就是说某个时间只有一个电磁阀打开，所以容积式流量计的流量就是打开电磁阀所对应润滑点的加油量。从而使各润滑点加油量得到精确控制。通过容积式流量计我们还可以检测出堵塞的分配器，并直接指出分配器的编号和位置，并且可以在控制柜面板上随时调整每个分配器的给油周期和单次给油量，采用“容积式”计量，根本上解决了稠油计量不准的难题，为完成上述控制过程，要求控制系统能够根据润滑点的设定油量适时快速的控制电磁阀的开闭。自动分油解箱码盒盖上面设有流量指示灯，当进行手动调试的时候，流量指示灯就随着润滑点流过的加油量不断闪烁，操作河南理工大学本科毕业论文39者可以根据操作频率判断加油是否顺畅、根据闪烁次数判断加油多少。每当给出一个脉冲信号，油箱解码盒盖上的指示灯就会亮，给出脉冲信号的形式是通过用磁铁接近分油箱中的霍尔开关（流量检测用）来完成的，磁铁接近霍尔开关也就是给了霍尔开关一个高电平信号，当磁铁远离霍尔开关的时候解码盒盖上的指示灯就会熄灭，也就是相当于给了霍尔开关一个低电平信号。自动分油箱解码盒盖上的四个按键使用不同的颜色来表示，通过手动按钮我们可以检测电磁阀是否正常工作，当按下某一按键时分油箱箱盖上的相应的指示灯就会亮。图 329 容积式流量计的实物图3.3 高压油泵高压油泵是本润滑系统中动力系统的核心，由它提供本系统的润滑动力。该润滑系统采用启东润滑液压设备有限公司产的TBII 型电动润滑泵。TBII 型电动润滑泵使用于润滑频率高、配管长、润滑点多的单线、双线及智能润滑系统，该型润滑泵采用双泵结构，从而供油量特大，且运动平稳，工作压力可在公称河南理工大学本科毕业论文40压力范围内任意调整，有双重过载保护。储油桶具有油位自动报警装置，润滑泵配备电控柜后能实现集中润滑系统全自动控制，并对润滑泵实现监控。其技术参数为公称压力位 40MPa，额定流量 800ML/min，储油器容积 100L，电机的额定功率为 1.5Kw，额定电压 380V，重量为 220Kg。其外形尺寸为图 330 油泵后面尺寸图河南理工大学本科毕业论文41图 331 油泵上方尺寸图图 332 油泵侧面及正面尺寸图河南理工大学本科毕业论文42图 333 高压油泵实物图河南理工大学本科毕业论文434 4 系统的软件部分设计系统的软件部分设计该自能润滑系统的软件主要组成部分为 PLC 中 S7200 系列的 CPU224 及其拓展模快 EM 和文本显示器组成，三者都在主控柜里。4.1 CPU 及其拓展模块CPU 是该系统的控制系统的核心，在该系统运行当中由它控制编码器的编码和信号发射，以及处理分油箱的反馈等主要工作，也是由它主导实现智能检障，实时通讯检测等功能的。根据系统所要实现的故障处理，实时监测，及远程监控等功能，本系统采用 S7224 的 PLC 作为中央处理器，该 CPU 的本机 I/O 数字量输入有 14 个口，其中 4 个可用作硬件中断，14 个用于高速功能；数字量输出有 10 个，其中 2 个可用作本机功能；模拟电位器：2个 可连接的 I/O 数字量输入/输出最多为 94/74；模拟量输入/输出最多为 28/7，最多可接 7 个扩展模块。本系统设计需用 24 个端口，该型号的 CPU 可满足其要求。在该润滑系统中，PLC 是所有硬件系统的指挥中心，其职能是执行各种运算和信息处理指令，控制其它各个部件自动协调地完成系统规定的各种操作即起着总控制的作用，决定着系统润滑主程序和中断程序的工作，右侧的继电器组和系统的其他部件连接，实时了解它们的运行状况，并将其如实反馈给 PLC，PLC 将信息经过处理后把指令信息传达给继电器输出，由他们再传给其他的部件从而实现远程和运动控制，也可将反映的信息经由文本显示器，和故障，油泵运行指示灯传达给操作者，由操作者控制河南理工大学本科毕业论文44系统的协调，每个主控柜的外面都有一个旋转开关，它可以打在自动控制，手动控制和停止三挡上，使操作灵活化。其电气控制图如下：图 41 CPU 电气接线图图中 1M，2M 及 M 接 0V，1L，2L 及 3L 接 24V 即其工作电压 N 接系统电压 220V，L 接 0V。该 CPU 及其拓展模块 EM 在主控柜里的实物图如图所示：河南理工大学本科毕业论文45图 42 控制柜中的 CPU图中左侧为 CPU，中间为其拓展库，右侧为继电器组。S7-200 系列中的 CPU 224 主要技术性能1一般性能S7-200 CPU224 的一般性能如表 4-1 所示。表 41 S7200 CPU224 的性能参数电源电压DC 24V，AC 100230V电源电压波动DC 20.4-28.8V，AC 84-264V（47-63Hz）环境温度、湿度水平安装 0550C，垂直为0450C，595%大气压8601080hPa保护等级IP20 到 IEC529输出给传感器的电压DC 24V （20.4-28.8V）输出给传感器的电流280mA，电子式短路保护（600mA）为扩展模块提供的输出电流660mA程序存储器8K 字节/典型值为 2.6K 条指令数据存储器2.5K 字存储器子模块1 个可插入的存储器子模块数据后备整个 BD1 在 EEPROM 中无需维护在 RAM 中当前的 DB1 标志位、定时器、计数器等通过高能电容或电池维持，后备时间 190h（400C 时 120h），插入电池后备 200 天河南理工大学本科毕业论文46编程语言LAD，FBD，STL程序结构一个主程序块（可以包括子程序）程序执行自由循环。中断控制，定时控（1255ms）子程序级8 级用户程序保护3 级口令保护指令集逻辑运算、应用功能位操作执行时间0.37s扫描时间监控300ms（可重启动）内部标志位256，可保持：EEPROM 中 0112计数器0256，可保持：256，6 个高速计数器定时器可保持：256，4 个定时器，1ms30s16 个定时器，10ms5min236 个定时器，100ms54min接口一个 RS485 通信接口可连接的编程器/PCPG740P = 2 * ROMAN II，PG760P = 2 * ROMAN II，PC（AT）本机 I/O数字量输入：14，其中 4 个可用作硬件中断，14 个用于高速功能数字量输出：10，其中 2 个可用作本机功能，模拟电位器：2 个可连接的 I/O数字量输入/输出：最多 94/74模拟量输入/输出：最多 28/7（或 14）河南理工大学本科毕业论文47AS 接口输入/输出：496最多可接扩展模块7 个2输入特性S7-200 CPU224 的输入特性如表 4-2 所示。表 4-2 S7-200 CPU224 输入特性类型源型或汇型输入电压DC 24V，“1 信号”：14-35A，“0信号”：0-5A隔离光耦隔离，6 点和 8 点输入电流“1 信号”：最大 4mA输入延迟（额定输入电压）所有标准输入：全部 0.2-12.8ms（可调节）中断输入：（I0.0-0.3）0.2-12.8ms（可调节）高速计数器：（I0.0-0.5）最大30kHz3输出特性S7-200 CPU224 输出特性如表 4-3 所示。表 4-3 S7-200 CPU224 的输出特性类型晶体管输出型继电器输出型额定负载电压DC 24V（20.4-28.8V）DC 24V（4-30V）AC24-230（20-250V）输出电压“1 信号”：最小 DC 20VL+/L-河南理工大学本科毕业论文48隔离光耦隔离，5 点继电器隔离,3、4 点最大输出电流“1 信号”：0.75A“1 信号”：2A最小输出电流“0 信号”：10sA“0 信号”：0mA输出开关容量阻性负载：0.75A灯负载：5W阻性负载：2A灯负载：DC30W，AC200W4扩展单元的主要技术特性S7-200 系列 PLC 是模块式结构，可以通过配接各种扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力的目的。目前 S7-200 主要有三大类扩展模块。（1）输入/输出扩展模块 S7-200 CPU 上已经集成了一定数量的数字量 I/O 点，但如用户需要多于 CPU 单元 I/O 点时，必须对系统做必要的扩展。CPU221 无 I/O 扩展能力，CPU 222 最多可连接 2 个扩展模块（数字量或模拟量），而 CPU224 和 CPU226 最多可连接 7 个扩展模块。S7-200 PLC 系列目前总共提供共 5 大类扩展模块：数字量输入扩展板 EM221（8 路扩展输入）；数字量输出扩展板 EM222（8 路扩展输出）；数字量输入和输出混合扩展板EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；模拟量输入扩展板 EM231，每个EM231 可扩展 3 路模拟量输入通道，A/D 转换时间为 25s，12位；模拟量输入和输出混合扩展模板 EM235，每个 EM235 可同时扩展 3 路模拟输入和 1 路模拟量输出通道，其中 A/D 转换时间为25s，D/A 转换时间100s，位数均为 12 位。 基本单元通过其右侧的扩展接口用总线连接器（插件）与扩展单元左侧的扩展接口相连接。扩展单元正常工作需要+5VDC河南理工大学本科毕业论文49工作电源，此电源由基本单元通过总线连接器提供，扩展单元的24VDC 输入点和输出点电源，可由基本单元的 24VDC 电源供电，但要注意基本单元所提供的最大电流能力。（2）热电偶/热电阻扩展模块、热电偶、热电阻模块（EM231）是为 CPU222，CPU224，CPU226 设计的，S7-200 与多种热电偶、热电阻的连接备有隔离接口。用户通过模块上的 DIP 开关来选择热电偶或热电阻的类型，接线方式，测量单位和开路故障的方向。（3）通讯扩展模块 除了 CPU 集成通讯口外，S7-200 还可以通过通讯扩展模块连接成更大的网络。S7-200 系列目前有两种通讯扩展模块：PROFIBUS-DP 扩展从站模块（EM277）和 AS-i 接口扩展模块（CP243-2）。4.2 PLC 地址分配表表 44 PLC 地址分配表地址功能地址功能地址功能地址功能I0.0复位开关I0.6油泵油位低（传感器）I1.4备用Q0.4数据码一I0.1自动旋转I0.7备用I1.5分流量计Q0.5数据码二河南理工大学本科毕业论文50开关继电器I0.2手动旋转开关I1.0油泵油位高（传感器）Q0.0地址码一Q0.6数据码三I0.3备用I1.1备用Q0.1地址码二Q0.7油泵继电器I0.4备用I1.2电接点压力表上限Q0.2地址码三Q1.0故障继电器I0.5总流量计继电器I1.3电接点压力表下限Q0.3地址码四Q1.1分油箱继电器4.3 文本显示器 该系统采用 TD400C 文本显示器，该文本显示器背光四行显示，可实现多屏幕工作站，且具有极好的可读性，可定制的操作员界面。带有 15 个触摸式按键，最优支持 S7-200，可通过提供的电缆直接连接到 S7-200 接口，无需独立的电源，还可连河南理工大学本科毕业论文51接若干个 TD 400C 到一个 S7-200。TD 400C 有以下功能：1 3.7 STN LCD 背光显示：最多可以组态 4 个文本行 坚固的塑料外壳，防护等级 IP65（前面）IP20（后面）： 没有标签条插槽，防水性能增强。2 31 mm 安装深度：TD 400C 可安装于控制柜中，或用作手持设备，不带任何其它附件。3 可定制操作员界面： 操作员界面可单独设计（包括颜色、图象、文本等） 。4 可使用 Keypad Designer （STEP 7-Micro/WIN 的部件）实现组态 触摸式按键组态：可为最多 15 个固定安装的触摸式按键分配各种功能（如方向按键、消息、设定 PLC 位） 。 5 可选电源接口：TD 400C 和 S7-200 之间的距离大于 2.5 m 时，需要电源。并提供有 PROFIBUS 总线电缆替代提供的连接电缆。 6、消息文本显示：带有多达 6 个变量的 80 个消息文本（警报）可显示当前操作状态，可根据确认需求选择性参数化，由密码保护。此外，还可组态最多带有 6 个变量的多达 64 个静态消息。根据字符大小设置，消息文本可以两行或四行显示。四行显示中，每行带有 12 中文字符或 24 个 ASCII 字符。 两行显示中，每行带有 8 中文字符或 16 个 ASCII 字符。7、过程参数的显示和修改：过程参数显示在显示器上，可使用输入键修改，如设定温度或改变速度时。 8、输入和输出设定：每个可编程功能键分配有一个存储位。可在操作中设置这些位，如启动时、测试和诊断时。 这样，可控制电机，而无需在系统中安装其它操作员元件。河南理工大学本科毕业论文52其它功能和特征：如，处理浮点数、用于在一个 CPU 上运行若干个 TD 的不同数据块、用于集成 SETUP 菜单的密码保护和可修改变量。通过 PLC 激活 TD 400C 编辑模式： 嵌入到消息中的变量可直接编辑，无需按回车键和移动光标到变量。 设置 PLC 位：当按下一个功能键时，一个位在 PLC 中被设置。 且必须通过用户程序重新启动。瞬时：当按下一个功能键时，一个位被设置；当释放该键时，位被删除。编程：TD400C 的组态数据存储在 S7-200 的 CPU 中。使用 STEP 7-Micro/WIN V4 SP6 编程软件创建消息文本和组态参数。不需要其它参数化软件。 使用 Ke