毕业设计（论文）-沥青道路修补车电液比例控制系统.doc

江江阴阴职职业业技技术术学学院院 毕业论文毕业论文 课课 题：题：沥青道路修补车电液比例控制系统沥青道路修补车电液比例控制系统 专专 题：题： 专专 业：业： 机机电电一一体体化化 学学 生生 姓姓 名：名： 班班 级：级： 11 机机电电 1 班班 学学 号：号： 指指 导导 教教 师：师： 完完 成成 时时 间：间： 2013 年年 12 月月 20 日日 江阴职业技术学院毕业设计（论文） I 摘摘 要要 本文以西门子PLC（S7- 200）为控制核心，结合模拟量输入输出、电磁阀、压力传 感器、变频器及上位工控机等，设计沥青道路修补车的电液控制系统。其中人机界面替 代传统控制按钮面板，节省了面板空间，并能详细的监控系统运行；而PID 方式自动控 制液压油泵，具有精度高、实时性及安全性好等特点, 提高了液压系统乃至整车的安全 性和可靠性。 关键词关键词：沥青道路修补车；西门子 PLC；电液控制；PID Abstract I Abstract In this paper, select the Siemens PLC (S7-200) to control the core, combined with the analog input and output, solenoid valves, pressure sensors, inverter and upper industrial machines, we design the asphalt road repair vehicles designed electro-hydraulic control system. Which replace the traditional man-machine interface control button panel, saving panel space, and can run a detailed monitoring system; while the PID mode automatic control of hydraulic pumps, with high accuracy, timeliness, and security and good features, improved hydraulic systems and even entire vehicle safety and reliability. Keywords： Asphalt road repair vehicles; Siemens PLC; electro-hydraulic control; PID 目 录 I 目目 录录 摘摘 要要.I ABSTRACT.I 目目 录录.I 第一章第一章 绪论绪论.2 1.1 沥青道路修补车简介沥青道路修补车简介.2 1.2 电液系统在沥青道路修补车上的应用电液系统在沥青道路修补车上的应用.3 1.3 课题研究的内容及目的课题研究的内容及目的 .4 第二章第二章 修补车液压系统设计修补车液压系统设计.5 2.1 液压原理图的设计液压原理图的设计 .5 2.2 液压器件的选择液压器件的选择.8 第三章第三章 控制系统设计控制系统设计.14 3.1 控制方案控制方案 .14 3.23.2 控制电路硬件设计控制电路硬件设计.15 3.3 控制程序设计控制程序设计.23 第四章第四章 系统调试系统调试.32 4.1 硬件调试硬件调试 .32 4.2 软件调试软件调试 .33 第五章第五章 总结展望总结展望.35 致致 谢谢.36 参考文献参考文献.37 目 录 2 第一章第一章 绪论绪论 1.1 沥青道路修补车简介沥青道路修补车简介 主要用于公路沥青路面多功能特种车辆的日常维护保养沥青道路清障车，要及时修 补沥青路面车辙，小面积损伤，如持有袋等。也可用于其他设施公路维修，清洁，如雪， 交通工程设施，道路保洁，切断了杂草，喷涂种植花草树木，和改性剂等。 图 1-1 典型沥青道路修补车 根据汽车底盘负荷可分为：小负荷：负载3t；中负荷：负载 35t；大负荷：负 载5t。 根据不同的输送方式可分为：机械传动，液压传动式，电动式，气动式和五的传输类型 和其他类型。 按照发动机型号的差别能够分为汽油机或柴油机两种。 沥青路面修补车的适用范围： 1）高等级沥青路面公路里程在 300km 以上，适合使用自行式大型沥青路面修补 车； 2）自行式沥青路面维修车辆用的公路里程中高等级沥青路面维护 200 300 公里； 3）高等级沥青路面在 200 公里以内的公路里程适合步走式微型沥青修补汽车； 4)沥青路面维修一般适合小尺寸的自走式的沥青路面沥青路面维修修理车和拖车。 目 录 3 主要结构：基本的车辆，电力设备，传输系统，准备和提供混合装置，设备，操作和控 制机器等。 图 1-2 沥青道路修补车结构图 1）基础车：包含底盘、发动机、副车架、驾驶室。提供职员乘坐、装载所用的配 置装配； 2）动力设备：包括发动机、空气压缩机、液压泵、沥青泵、水泵等； 3）材料制备设备：包括装运沥青罐，油舱，水舱，混合罐，搅拌器等； 4）设备：主要破碎，采矿，压实，喷涂，清洗，加热设备。 1.2 电液系统在沥青道路修补车上的应用电液系统在沥青道路修补车上的应用 电液比例控制系统在 1880 年早期开始运转于机械工程行业，当前已广泛应用于各种 行业中。 电液比例技术应用于建筑机械，消除了复杂、巨大的液压信号传输线路和电信号它 不仅加紧了系统的反应，而且是整个机械的动力系统控制得更加方便以及灵活。进入九 十年代后，伴随着计算机技术行业的发展，电液比例的控制进一步的“自动化” ，电液 比例泵和比例泵的利用越来越多。沥青道路修补车也不例外使用电液控制技术。主要优 点为： （1）液压化程度高，整车驾驶及修补作业采用手持控制盒遥控操作，功能齐全、工 作效率高、运行定位准确。 （2）液压系统选用定量供油，电液比例多路阀控制。结构紧凑，便于装卸与使用维 护，运行时能量损失小。 目 录 4 （3）系统具有平衡、缓冲、回油、过滤和冷却等措施，提高了液压系统乃至整车的 安全性和可靠性。 1.3 课题研究的内容及目的课题研究的内容及目的 沥青道路修补车主要为公路沥青路面日常小修养护的多功能专用工作车，用来及时修补沥青路 面小面积损坏，如车辙、拥包等。还可用于公路其它设施的维护，如交通工程设施的清洗、除雪、 清扫路面、剪除杂草、喷洒药剂、栽植和修正花草树木等。 本系统以沥青路面修补车为实物模型，主要研究电液系统控制技术，内容包括： （1）液压系统，作为动力系统； （2）PLC,作为控制系统。实现了整机的运作。 为了使我们能够快速的融入社会，必须以实物为模型，使用自动化行业常用的控制 器及控制方法进行方案设计和研究，从而迎合社会的需求，达到锻炼的目的。 PID 控制器由一个比例积分（P） ， （我）和微分（D） 。输入和输出的 E（t）u（t） 的关连： u(t)=kpe(t)+1/TIe(t)dt+TD*de(t)/dt 式中积分的上下限分别是 0 和 t 所以其传递函数：G（s）= U（S）/E（s）Kp 1 + 1 /（Ti *）+ TD 钛：TD：在微分时间常数的比例系数；KP：在积分时间常数的比例系数。 给定 A/D PIDD/A对象 变送器 功放 图 1-3 PID 示意图 目 录 5 第二章第二章 修补车液压系统设计修补车液压系统设计 2.1 液压原理图的设计液压原理图的设计 与其他传动形式相比，液压传动具备下列长处： 1、液压传动各种元件可以按需要灵活、方便地进行布置。 2、质量轻、体积小、反应速度快、运动惯性小。 3、自动控制方便，可实现较大范围的调速。 4、能自动进行过载保护。 5、一般工作介质为采用矿物油，自行润滑，延长了寿命。 6、较易实现直线运动。 7、较易实现自动化机器，采用电液控制，即可实现较高程度的自动化控制过程，也 可方便实现遥控。 由于修补车的工作要求，灵活多变，需要稳定的动力支撑，故选用液压传动。 沥青道路修补车结构如图 2-1 所示。结构由定量叶片供油；整车行走驱动和转向由 液压马达执行；整车 13 个动作分别由两组多路换向阀控制；此外系统设置有回油冷却 器、回油过滤器用于油冷却和过滤系统。 1-抬举机构；2-压路机构；3-乳化沥青容器；4-燃料罐；5-鼓风机；6-储料仓； 7-料仓门；8-耙爪；9-加热板；10-螺旋输送器；11-废料箱 图 2-1 本系统沥青道路修补车结构图 目 录 6 本液压系统有液压油泵供油，系统的执行器有整车的行走驱动和转向液压马达驱动； 压路机的举起、料仓门分别由独立的液压缸驱动；耙把、废料箱、螺旋输送由两个液压 缸驱动；加热部分倾斜（2 个） 、横移、升降、旋转分别由独立的液压缸控制。共计 13 个动作功能的 15 个执行器。所有执行器有两组多路换向阀控制，每个多路换向阀均为 带有流量调节功能的三位六通电液比例换向并采用并联油路，在实现方向控制的同时， 可以实现各执行器的调速和几个执行器的同时动作，而多路阀设置的溢流阀则用于设定 系统的工作压力，实现安全保护。系统设有回油冷却器以及回油过滤器，用于冷却和过 滤系统的液压油。 选用 ATUO CAD 进行液压原理图设计，AutoCAD Electrical 版本具有液压元件库，如 图 2-2 所示： 图 2-2 Auto CAD Electrical 选择液压元件库，如图 2-3 所示，可以进行液压元件选择。 目 录 7 图 2-3 软件液压元件库 根据系统的功能要求以及各种元件的使用手册绘制液压原理图，如图 2-4 所示 图 2-4 系统液压原理图 目 录 8 2.2 液压器件的选择液压器件的选择 1、液压系统机构的组成、液压系统机构的组成 液压系统是以油为工作介质，整个配置的压力油能够通过控制阀以及其他的配件运 行液压执行器。液压系统的基本构成：由能源元件（油） ，执行机构（液压马达或油缸） ， 控制元件（阀）以及工作介质等组成，如图 2-5 所示： 图 2-5 典型液压系统图 2、液压泵的选择、液压泵的选择 液压泵是液压元件供应加压液体的液压传动。其主要性能就是把机械能转换成液体 压力能力量。图 2-6 中为单柱塞泵的原理，凸轮是由马达转动的，当凸轮推动柱塞朝上 运动时，柱塞和缸密封构成的容积减小，从密封油体积的排出需要通过止回阀挤出。当 凸轮部的转动，以减小的曲线，该弹簧迫使活塞向下，一定程度的真空，在大气压下进 入密封容积的罐中的油。凸轮柱塞不断向上提升，密封容积周期性地减小和增大，不断 吸收和排泄油泵。 图 2-6 液压泵 目 录 9 液压泵的工作原理是运动带来泵腔容积的变化，从而压缩流体使流体具有压力能。 必须有泵腔体积变化的条件下的密封。 常用液压泵的种类： 1、按流量是否可调节可分：变量泵和定量泵。 2、输出流量可与变量泵根据需要调节，流量不能调节的定量泵。 3、压力机液压体统中经常用的泵结构大致可以分类为：叶片泵，齿轮泵和柱塞泵 三种。 小齿轮泵，构造比较简陋，对油的干净程度要求不严格，价格便宜；但泵轴在受不 平衡力的情况下，磨损较惨重，泄漏比较大。 叶片泵由双作用叶片泵单作用叶片泵。此泵流量比较均匀，噪音少，效率还高的齿 轮泵的压力和体积，要比齿轮泵结构更复杂。 活塞泵效率高，漏电流小，能承受较大的工作压力，主要用于大功率液压系统；但 结构繁杂，原料和加工要求精度较高，代价高，对油的干净度要求很高。 考虑到沥青道路修补车的液压系统需要较大的动力，并且需要稳定的输出，对噪音 没有太大的要求，故选用齿轮泵，由表 2-1 选得 GJCB-40 型液压泵。 表 2-1 液压泵型号参数表 3、液压缸的选择、液压缸的选择 液压缸就是将液压能转换成机械能，做直线往返活动（或摆动运动）的液压实行器。 它结构简单，工作可靠。使用它来实现往复运动，可以从减速器取出，并无传动的间隙， 运动较平稳，所以被广泛应用于各种机械的液压系统中。液压缸输出以及活塞的面积和 两侧的差压是液压缸的比例；大体都是由活塞杆和活塞，缸体和缸盖，密封、缓冲和排 气装配。缓冲装配和排气装置按照详细的应用场合，其他设备是不可或缺的。如图 2-7 目 录 10 所示： 图 2-7 液压缸示意图 1.活塞式 仅有一种单杆液压缸活塞杆。如图 2-8 所示就是一种单活塞的液压缸。两端的进出 油口 A 和 B 出口通过压力油或回油，来实现双向运动，所以被称为双作用气缸。 2.柱塞式 （1）柱塞式液压缸它是一种单作用的液压缸，其只可以达成活动的目标，柱塞或柱 塞返回取决于外部的重量； （2）不支持柱塞和缸套单独触摸，这种衬板加工容易，所以适合于长行程液压缸； （3）活塞的工作压力，所以它必须具有足够的刚度； （4）柱塞重量通常较大，由于重量容易横放而垂下，造成某一方面的密封和引导磨 损，所以垂直行使更有利。 3.伸缩式 有两个或两个以上的阶段，伸缩式液压缸活塞降序排列出了风格，为了负载伸缩液压缸 活塞缩回它一般是从小到大。它可以实现较长的行程，收缩长度短，结构更紧凑。这样 的缸中常用的工程机械，农业机械。 4.摆动式 液压缸的输出扭矩，以及实现其往复运动的致动器，也被称为摆动式液压马达。 一个单一的刀片和双面刀片形式。的定子固定于缸体，而叶片和转子连接在一起。根据 入口的方向，转子叶片会采取行动的往复振动。 考虑到沥青道路修补车的液压系统的需要，选用 IN-32X900ST-W-RP 柱塞式液压缸。 目 录 11 4.液压阀的选择液压阀的选择 液压阀（如图 2-8 所示）是一种用于自动化控制元件的液压油，它是由液压阀及液 压油的控制，通常是用电磁阀组合使用，可用于远程控制站的油，气，水管道系统的切 换，也常用于夹紧、控制、润滑等油路。 图 2-8 液压阀示意图 用于控制液压流体的压力，流量和方向的元件。控制压力叫做压力控制阀，控制 故障的被叫做方向控制阀，控制流量的被称作流量控制阀。 按用途分可以溢流阀减压阀和顺序阀： （a）溢流阀控制液压系统的一个恒定的恒定压力状态。主要用来过载保护安全阀。 如果发生了故障，压力升到了极限，安全阀会自动打开且溢出，进而保证整个系统的安 全性。 (b)减压阀的分支电路控制稳定的压力比主电路的机油压力低。减压阀作为控制压 力差异，又分为定差常减压阀和比例减压阀。 (c)顺序阀能行使一个执行元件的动作，然后顺序执行元件。 调节阀口面积和流动的局部阻力之间通过阀体的监管，来控制执行元件的速度，流 量控制阀根据其用途可分为五种类型。 （1）节流阀的节流孔面积，其被设置在压力变化均匀的小负荷运动要求不高的速度 基本上保持稳定组件的实现。 （2）变化的负载压力控制阀时，在节气门阀的压力降，可以保持一个恒定值。因此， 在节流后被设置，不管如何控制阀的负载压力的变化，可以保持恒定的流量通过节流阀， 使致动器的运动速度和稳定性。 （3）分流阀不管负载多少，能够在相等油源的等效交通分流阀或者同步阀使两个致 动器，可按比例分配比例分流阀。 目 录 12 （4）相反的集流阀和旁通阀，流入阀总成比例。 （5）分流阀分流阀和流量阀的两种功能。 根据其用处可分为换向阀和单向阀。单向阀：只容许流体在管子中单向连接，反向则割 断。阀：改变不同的管道通过，破碎的关系，根据在阀体内的阀芯在工作位置数的两个， 两个，三，四的控制下的通道数，五通过；根据阀芯驱动方式可以分为手动，电动，液 压马达等。图 2 为三位四通的换向阀原理。O 为回油口。P 油口，A，B 导致的输出端口 执行元件。 根据沥青道路修补车对流量的要求，本系统选用 34SH-L20H-T 三位四通的换向阀。 5.其他辅助元件的选择其他辅助元件的选择 油过滤器（如图 2-9 所示）：液压油杂质会因为经常包含相对运动表面的磨损液 压 components of 皆逐滑阀，即 the 端口，运行可靠性 of the system greatly reduced。以及具有一定的精密过滤器，液压系统的正常操作是安装 in the system，to ensure that the necessary means。the 滤波精密油过滤器是过滤杂质颗粒的最小 CAN remove the size，with a 直径 Das the size of 名义说，according to the divided into 精密 can be 粗油过滤器（d100）普通油过滤器（d10） ，精细油过滤器（d5） ， 超精细滤油装配（D 1） 。 图 2-9 滤油器示意图 滤油器正常被安设在泵的吸入，来保护泵和液压元件，防止吸入污浊的杂质，能 够高效地控制液压体系的干净程度。 返回液压油过滤器，油过滤器，过滤器的液压体系和金属颗粒磨损元素，导致心 脏密封污染物的回油箱，来保持它的干净。 安全阀（如图 2-10 所示）：按照体系工作压力自动打开和关闭，大概安置在设备 或者管道安全保护系统的封闭系统。 当配置或管道内压力超过的集泄压阀，溢流阀自动打开，保证设备和管道介质压力 目 录 13 作用下压力的设置，防备设备管道工程，来防止事项的发生，减少损失。 图 2-10 安全阀示意图 压力表（如图 2-11 所示）：在弹性敏锐元件和压力的转变而形成弹性变形的机械 式压力表。机械压力表采用弹簧管，膜片，膜盒、波纹管等敏感元件根据这。测得的压 力通常被视为相对压力。一般相对根据大气压力。压力下的弹性变形在培养基中的弹性 元件，齿轮传动部分夸大，压力会显示出类似大气压的相对值。 图2-11压力表示意图 目 录 14 第三章第三章 控制系统设计控制系统设计 3.1 控制方案控制方案 首先在典型的控制器（传统的模拟电路控制、PLC 电路控制、单片机电路控制和计 算机控制）中选用 PLC 控制系统。因为 PLC 变成比较简单，采用类似继电器控制系统图 的梯形图语言，易学易懂，而且，PLC 有较强的可靠性和抗震、防潮、耐热等能力。 本文以西门子 PLC（S7- 200）为控制核心，结合模拟量输入输出、电磁阀、压力传 感器、变频器及上位工控机等，设计沥青道路修补车电液比例控制系统。其中人机界面 替代传统控制按钮面板，节省了面板空间，并能详细的监控系统运行，系统结构如图 3- 1 所示。 图 3-1 系统结构图 系统运行说明：上位机（人机界面）与 PLC 通讯，并对 S7-200 进行数据检测和运 行控制；人机界面里的按钮控制各电磁阀来使得各液压缸和液压马达运行；压力传感器 将应力数据转换为 0-5V 模拟量信号，并发送到 PLC 模拟量输入口；PLC 的数据被用来计 算 PID（比较设定值和实际值） ，输出模拟信号到变频器 fr-d700 控制；变频器收到开启 和模拟的信号后，驱动液压油泵电机运行，从而保证系统液压稳定。 3.23.2 控制电路硬件设计控制电路硬件设计 1.PLC 简介及选型简介及选型 PLC（可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器） ，它选用一种可编程的存储器，用来 在其里面存储程序来实行逻辑运算和次序控制、定时、计数等用户的指令，进而通过数 字或模拟输入/输出来控制各个类型的机械或者生产过程。 目 录 15 2.PLC2.PLC 工作阶段工作阶段 当可编程逻辑控制器投放到运转中，其过程大概分为三个阶段，也就是输入采样， 用户程序的实行和输出革新等阶段。实现三阶段也就称为一个扫描周期。在全体过程中， 可编程逻辑控制器 CPU 以一定的扫描速度反复实行以上三个阶段。 3.3.西门子西门子 PLCPLC 德国西门子自动化的可编程控制器（如图 3-2 所示） ，在我国的利用十分普遍，在 冶金领域、化工领域，印刷生产线等。西门子集团的品种包含标记，S7-400，S7- 300，S7-200，产业汇集，工业软件等。西门子 S7 系列 PLC 的小型，飞快，具有汇集通 信本领，因此，公用更强，可靠性更高。S7 系列 PLC 品种可以分为微型 PLC（如 200 系 列） ，PLC 的规模的技能要求（300 系列） ，高性能 PLC（400 系列） 。 图 3-2 西门子 PLC 示意图 S7-200 系列（如图 3-3 所示） ，是一个微型可编程的控制器，能够应用到各个行业， 实现自动检测，在各种场合的监测和控制。S7-200 系列极其强大的功能使其能够独立运 作，并且能够达到繁杂的控制能力。所以 S7-200 系列具备很高的代价。 目 录 16 图 3-3 S7-200 图 S7-200 系列在分布式自动化系统中充分发挥其重要的作用。操纵范畴包含从替代继 电器的轻易控制到更加复杂的自动化。应用领域非常普遍，覆盖全部与自动检测，产业 与民用范畴的自动控制，包含机床，电力设施，机械，环保设施等。如：研磨机，印刷 机，冲压机，橡胶机械，中央空调，运动系统等。 （如图 3-4 所示） 图 3-4 S7-200 应用扩展图 目 录 17 本沥青道路修补车电液比例控制系统由压力传感器输入、急停按钮、变频器 1 报警 等 4 个输入点，变频器电源、变频器启动、运行指示灯等 31 个输出项组成，根据本系 统的设计要求，需要的的扩展模块，程序和数据存储空间等，该系统采用 CPU 224xp， 可连接 7 个扩展模块，168 个数字 I / O 或 38 模拟 I / O 20K 字节的程序和数据储存空 间，最大的扩大到 6 个独立高速计数器，2 为高速脉冲输出，RS485 通讯/编程端口 2， 和 PPI 协定，MPI 通信协议和沟通本领的路径。这个机械还可以添加各种各样的功能， 如 I / O 模拟内置，数字控制，PID 自整定功能，诊断 LED 线性陡坡脉冲，指令，数据 纪录和计算功能。与 I / O 和控制能力强的模拟，新的 CPU。大多用于控制系统提出了 更高的需求，较多的输入或输出点的容量的扩展板块，更快和更强大的综合性的特别功 用。一些复杂的，完全可以适应中小型控制系统。接线图如图 3-5 所示： 图3-5 CPU 224 接线图 4.变频器简介变频器简介 变频器是操纵变频技能与微电子技术，电气控制配置的工作频率扭转机电功率控制 交流电机。整流器（DC） ，在主逆变器和整流器（滤波器，直流到交流） ，制动单元，驱 动单元，检测单元微处理单元。经过扭转电电压的频率来达成这一目标，根据机电的真 实需求，他们需要的供电电压，从而节省了能源，目的，除了速度控制，特殊的保护功 能的驱动程序，如过流，过压，过载保护。随着工业自动化程度的不断提高，逆变器被 广泛应用。 目 录 18 系统采用三菱 FR-D700 系列变频器控制机电，接线图如图 3-6 所示： 图3-6 FR-D700系列变频器功效图 5.人机界面人机界面 人机界面是媒体界面和消费者之间的讯息互换，达成内部方式和人类信息承受方式 之间的转变。凡参与人机信息交换领域的被称为人机界面。 与可编程控制器，伺服启动步进驱动，变频器，仪器，工业控制设施，利用显示， 使用输入设备（如键盘，鼠标，触摸屏）写入参数或输入操作指令集，数字设备实现人 与机器之间的信息交互。 人机界面（HMI）组件和产物的工作道理：HMI 产品的硬件和软件组件。硬件：包含 一个处理器，一个显示、输入单元，通讯接口和数据存储单元等。由处理器确定 HMI 产 品的性能水平，核心单元的人机界面。按照人机界面产物的不同层次，分别为 8 个处理 器，16 位，32 位处理器。HMI 软件一般分为两个部分，即编织软件的 PC 机屏幕上（如 目 录 19 jb-hmi 组态软件）对人机界面的硬件运转和操作系统软件。用户必须提供“项目文件” 第一次使用 HMI 组态软件，然后通过 PC 机串口通信和人机界面产品出口，准备好“程 序文件”下载到人机界面处理器，运行。 本系统采用台达 DOP-A 系列触摸屏（如图 3-7 所示）,性价比高、功能强大：7 寸 LCD；65536 色 TFT；640 X 480 像素；内置为 7MB Flash ROM；支持 USB Host，可外接 U 盘、打印机；USB 1.1 高速下载计划流程，3 组通端口，最多可以 16 个国家的语言画 面设计；符合 IP65 & NEMA4 规格，通过 CE & UL 认证。 （如图 3-8 所示） 图 3-7 台达 DOP-A 系列触摸屏示意图 图 3-8 触摸屏安装图及端口示意图 6.电路原理图的设计电路原理图的设计 本沥青道路修补车电液比例控制系统由压力传感器输入、急停按钮、变频器 1 报警 等 4 个输入点，变频器电源、变频器启动、运行指示灯等 31 个输出项组成，对 PLC 的 目 录 20 I/O 点进行分配，具体如表 3-1 所示： 表 3-1 PLC 输入输出地址分配表 地址地址描述描述地址地址描述描述 AIW0压力传感器输入AQW0PID 模拟量输出 I0.0急停按钮Q3.0耙把 1 打开 I0.1变频器 1 报警Q3.1耙把 1 关闭 I0.2压力报警Q3.2耙把 2 打开 Q0.0变频器电源Q3.3耙把 2 关闭 Q0.1变频器启动Q3.4废料箱打开 Q0.2运行指示灯Q3.5废料箱关闭 Q0.3报警指示灯Q3.6螺旋输送 1 前进 Q0.4加热左移Q3.7螺旋输送 1 后退 Q0.5加热右移Q4.0螺旋输送 2 前进 Q2.0行走马达前进Q4.1螺旋输送 2 后退 Q2.1行走马达后退Q4.2加热倾倒 Q2.2转向马达右转Q4.3加热关闭 Q2.3转向马达左转Q4.4加热左移 Q2.4压路机举起Q4.5加热右移 Q2.5压力机放下Q4.6加热上升 Q2.6料仓门打开Q4.7加热下降 Q2.7料仓门关闭 AUTOCAD 电气（以下简称 ACE）是电气控制移动机械的或产品研发的产品。 主界面如图3-9所示： 目 录 21 图 3-9 AutoCAD Electrical 绘图界面 设计的电气控制原理图如图 3-10 所示： 图 3-10 电气原理图 目 录 22 3.3 控制程序设计控制程序设计 1.PLC 程序设计程序设计 STEP 7 编程软件大多用于西门子系列产品（SIMATIC S7，M7，C7）和基于 PC 的 WinAC，是一套准确的器材，编程和参数的监测，西门子，是工业软件的重要组成部分。 其主要功能如下：硬件装配和参数设置，编程，通讯设备，测试，操控和文件诊断的作 用。 MPI 接口 RS-232C 和 PLC 的 PC / MPI 适配器衔接到计算机的步骤 7。通信速率的计 算机方面 19.2kbit/s 或 38.4kbit/s，通讯速度 PLC 侧为 19.2kbits 1.5Mbit /秒。 除了 PC 适配器，也需要一个标准 RS-232C 电缆。 图 3-11 STEP7 V4.0 编程软件界面 本系统程序设计主要以 PID 闭环控制为主，PLC 程序设计按照功能主要分为以下 MAIN、SBR_0 和 INT_0 三段：（a）主程序主要含启动、停止和运行逻辑控制段， （b）子程序 SBR_0 主要功能是 PID 参数输入，（c）中断程序是 PID 部分 具体如下： （a）主程序主要含启动、停止和运行逻辑控制段，具体程序如下： 目 录 23 目 录 24 （b）子程序 SBR_0 主要功能是 PID 参数输入，具体程序如下： 目 录 25 （c）中断程序是 PID 部分，具体程序如下： 目 录 26 （c）子程序SBR_1 主要控制各电磁阀： 目 录 27 目 录 28 目 录 29 2.触摸屏程序设计触摸屏程序设计 系统采用台达 DOP-B 系列触摸屏。台达公司供应免费的触摸屏编程软件 Screen Editor 下载，软件详细使用法见DOP/TP 系列人机界面应用技术手册。图 3-11 为编 程软件主界面： 图 3-11 Screen Editor 主界面 按照功能进行人机界面设计，见图 3-12： 目 录 30 图 3-12 人机界面设计图 触摸屏中元件与应 PLC 位存储器对应如表 3-2 所示： 表 3-2 触摸屏对应 PLC 位表 触摸屏内容触摸屏内容 对应对应 PLCPLC 位位触摸屏内容触摸屏内容对应对应 PLCPLC 位位触摸屏内容触摸屏内容对应对应 PLCPLC 位位 油压表值 VD20 转向右转 M2.2 输送 2 前进 M4.0 运行指示灯 M0.1 转向左转 M2.3 输送 2 后退 M4.1 报警指示灯 M0.4 压路机举起 M2.4 加热倾斜 M4.2 KM1 指示灯 Q0.0 压路机放下 M2.5 加热关闭 M4.3 KM1 指示灯 Q0.1 料仓门打开 M2.6 加热左移 M4.4 增益参数 VD4 料仓门关闭 M2.7 加热右移 M4.5 积分时间 VD12 耙把 1 打开 M3.0 加热上升 M4.6 微分时间 VD16 耙把 1 关闭 M3.1 加热下降 M4.7 油压测量值 VD24 耙把 2 打开 M3.2 加热左转 M5.0 油压设置值 VD28 耙把 2 关闭 M3.3 加热右转 M5.1 启动按钮 M0.0 废料箱打开 M3.4 停止按钮 M0.2 废料箱关闭 M3.5 行走前进 M2.0 输送 1 前进 M3.6 行走后退 M2.1 输送 1 后退 M3.7 目 录 31 第四章第四章 系统调试系统调试 4.1 硬件调试硬件调试 电气硬件系统首先按照检测电路图有无错误，检测接线后进行逐步上电。其中 PLC 与人机界面通讯线需要进行检查，以免造成通讯故障，如图 4-1 所示： 图 4-1 触摸屏与 S7-200 联机线缆 本系统变频器选择模拟量控制方式，具体设置步骤如图 4-2 所示： 图 4-2 变频器参数设置 目 录 32 4.2 软件调试软件调试 （1）西门子）西门子PLC程序调试程序调试 系统编程结束后，需要到PLC项目里选择编译进行错误检查，如图4-3所示。如无错 误，可以上载程序，并选择RUN进行在线监控。 图4-3 S7-200程序编译 （2）人机界面程序调试）人机界面程序调试 人机界面编程完成后，需要进行编制检查错误，在工具选项栏里，如图 4-4 所示。 图 4-4 人机界面程序编译 目 录 33 完成编译后可以进行模拟运行，模拟运行界面如图 4-5 所示： 图 4-5 人机界面模拟运行 目 录 34 第五章第五章 总结展望总结展望 通过对本论题的设计研究，我更坚信了科学技术在实际生产生活中的作用了，因此， 唯有用科学技术来武装自己，才能为社会，为个人创造出最大的效益。 本论题研究的沥青