基于PLC旁通阀的气密性检测装置-控制技术学院毕业论文

无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书分类号：无锡职业技术学院毕业设计（论文）题 目 一种基于PLC旁通阀的气密性检测装置 英文并列题A by-pass air tightness detection device based on PLC院 系 控制技术学院 班 级 控制21332 学生姓名 许颖芝 学 号 2050133236 指导老师（1） 景鑫 职 称 讲师 指导老师（2） 职 称 答辩委员会主任 主答辩人 二 零 一六 年 四 月毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告学生姓名许颖芝学号2050133236班级控制21332所属院系专业控制技术学院智能控制技术专业指导教师景鑫职称讲师所在部门控制学院毕业设计（论文）题目一种基于PLC的旁通阀气密性检测装置题目类型工程设计（项目）论文类作品设计类其他一、选题简介、意义 旁通阀是废气涡轮增压器的关键部件，一般由旁通膜盒、联动杆、旁通阀阀门等组成。在涡轮增压系统中，通常设置旁通阀来调节增压压力。通常柴油机的增压采用废气涡轮增压，旁通阀作为气压感应动作原件，涡轮增压后,可以将过多的压力释放，保证涡轮增压器的安全。因此一旦旁通阀的气密性产生问题，则易引起安全隐患。为了保证旁通阀的生产质量，本文设计了一种基于PLC的旁通阀气密性检测装置来检测旁通阀的气密性。通过该装置，可以检测旁通阀的气密性情况，进而保障其后续的使用安全。二、课题综述（课题的主要研究内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤，工作方法及措施等）一、主要研究内容以PLC为控制核心，通过触摸屏进行检验过程显示。利用压力传感器检测旁通阀内的压力信号，通过模拟量模块进行A/D转换，在触摸屏上显示实际旁通阀内压力值，此压力值并与设定的标准值进行比较，若与标准值不一致，则做出相应警告。二、主要解决的问题1) 如何设计旁通阀气密性检测装置的总体设计；2) 如何测量旁通阀内的压力；3) 如何将旁通阀气密性检测的数值传送到触摸屏上；4) 如何将触摸屏里的实际值与标准值进行比较。三、预期目标根据项目需求，采用6个相同的压力传感器分别测量6个旁通阀内的压力，从而提高检测效率。检测得到的实际压力值在触摸屏上显示，并设定一个标准值与实际测量值作比较。当实际测量值与标准值相同时，绿色指示灯亮，此旁通阀的气密性合格；当实际测量值大于或小于标准值时，红色指示灯亮，此旁通阀的气密性未合格。四、研究步骤本课题的工作步骤分为四个阶段：第一阶段：查阅文献，市场调研、收集资料、确定课题方案，完成开题报告；第二阶段：完成系统构架，进行结构设计、软件设计；第三阶段：进行系统模拟及安装调试；第四阶段：整理技术资料，完成毕业设计论文及答辩。五、工作方法及措施：工作方法：本课题主要采用实验法。措施：查阅相关资料了解硬件设备的使用及注意事项，基于在实验室所获得的实践经验，在教师指导下，以PLC为基础，设计开发旁通阀气密性检测装置。3、 设计（论文）体系、结构（大纲）第一章 引言1.1 课题的背景1.2 课题研究的意义第二章 总体设计2.1控制流程图2.2机械部件结构和功能及示意图2.3电气总体设计2.4控制原理及控制系统组成第三章 硬件3.1硬件设备的选型 3.1.1 传感器选型 3.1.2 PLC选型 3.1.3 触摸屏选型3.2气密性检测装置的电气原理图3.3 I/O口分配及硬件接线图第四章 软件 4.1 PLC编程4.2 触摸屏程序设计第五章 系统调试5.1硬件调试5.2软件调试5.3软硬件联合调试第六章 总结 参考文献 致谢指导教师意见：签字： 年 月 日 院（系）审批意见：签章： 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 年 月 日毕业设计（论文）题 目一种基于PLC的旁通阀气密性检测装置题目来源校内指导教师景鑫职称讲师所在部门控制学院学生姓名许颖芝 学号2050133236 班 级控制21332 所属院系专业智能控制技术外语翻译要求3000英语单词的文章（专业相关）翻译成中文，中文语句通顺、合理。课题需要完成的任务1、查阅旁通阀气密性检测操作的相关文献、收集资料；2、提出旁通阀气密性检测系统集成的整体设计方案并进行论证；3、完成相关PLC变量定义；4、完成相关PLC和触摸屏功能的设计与实现；5、完成相关程序设计及调试；6、完成论文一份，包括课题的任务、设计画面、程序等。课题计 划 安 排序号内 容时 间 安 排1查找相关资料，完成英译汉3.21-4.12进行系统方案的设计、论证4.2-4.93进行旁通阀气密性检测装置的设计4.10-4.224完成相关程序设计及调试4.23-5.55完善毕业论文5.6-5.11计划答辩时间5月14日答辩提交资料英译汉、论文教研室主任审核意见签名： 一种基于PLC的旁通阀气密性检测装置摘要：本文设计了一种基于PLC的旁通阀气密性检测装置来检测旁通阀的气密性，通过该装置，可以检测旁通阀的气密性情况且可对气密性检测过程数据进行采集。此装置的控制系统通过与触摸屏的结合，可以将采集的数据实时在触摸屏上显示，且PLC对数据进行分析并做出相应的警告措施。进行气密性检测可对旁通阀是否能够投入使用，提供了准确的数据指标。减少甚至避免投入使用中事故的发生，达到安全使用的目的。关键词：气密性；PLC；A/D转换模块；压力传感器；触摸屏AbstractAbstract: In this paper, we design a by-pass air tightness detection device based on programmable logic controller (PLC) to detect the by-pass valve tightness, through the device, can detect gas tightness of bypass valve and air tightness detection process data acquisition. This device of control system with the combination of touch screen, acquisition of data can be real-time displayed on the touch screen, PLC and analyze the data and makes the corresponding warning measures. Air tightness test can bypass valve can be put into use, provides the accurate data. Reduce or even avoid put into use in the accident, achieve the goal of safe use.Keywords: Air tightness, PLC, A/D conversion module, Pressure sensor, touch screen毕业设计说明书目录一、引言1.1 课题的背景 11.2 课题研究的意义 11.3 本文的主要研究内容 2二、总体设计2.1 气密性检测系统概述 32.2 电气总体设计 32.3 控制原理及控制系统组成 42.3.1控制原理 42.3.2控制系统组成 5三、硬件设计3.1 硬件设计方案 63.2 传感器选型 63.3 PLC选型 73.3.1 PLC的I/O口分配 93.3.2模拟量模块输入输出定义号分配 93.3.3 PLC的外部接线图103.3.4模拟量模块的外部接线图103.4 触摸屏选型11四、软件设计4.1 软件设计方案134.2 PLC程序设计134.2.1信捷PLC编辑工具软件的使用134.2.2 PLC编程154.3 触摸屏画面设计184.3.1 TouchWin编辑工具的使用184.3.2触摸屏画面编辑19五、系统联调5.1硬件调试215.2软件调试215.3软硬件联合调试22六、总结24七、致谢25八、参考文献26九、附录27i第一章 引言1.1课题的背景在现代工业生产中，产品的生产过程越来越复杂，产品的质量要求越来越高。气密性是考核产品工艺的一个重要标准，通过气密性检测已经成为确保机械零部件产品质量的重要测试手段。产品在使用过程中，如果发生了泄露问题，轻则产品的功能受到影响，重则引起重大事故，例如火灾、爆炸，带来不可挽回的损失。为保证产品质量，保障生命安全，减少经济损失，密封产品都要进行气密性检测。除此之外，人们对气密性检测的精度要求在提高。传统气密性检测精度低，容易受人为因素干扰，产生错误判断，影响检测结果。另外，传统检测局限于定性检测，采用传统检测方法，就必须根据产品的特性，选取相应的气密性检测设备，费时费力，检测效率比较低。随之自动化水平提高，现在工业上常见的检测气密性方法有利用PLC控制检测，从而实现检测自动化，不仅提高了检测效率，而且检测的精密度得到进一步提升。1.2课题研究的意义旁通阀是废气涡轮增压的关键部件，而涡轮增压技术广泛运用于工业领域，尤其是汽车业。在我国，工业化和城镇化加速发展，汽车需求量不断增加，汽车销售量每年都在快速增长，因此旁通阀的产品质量已在影响人们的日常生活安全，并且其影响在现代社会中日益增强。旁通阀由旁通膜盒、联动杆、旁通阀阀门等机械部件组成。在涡轮增压系统中，通常设置旁通阀来调节增压压力。旁通阀是通过压气机压力来控制动作的，当涡轮增压器在增压时，若进气管内的增压压力达到最大极限压力，此时高压推动膜片让一些废气不经过涡轮机叶轮从旁路泄掉，从而进行减压，最终减到正常增压压力。使用旁通阀目的是为了避免发动机在超负荷状态下工作，这样发动机的安全性能就可以的得到有效改善，机械效率得到提高，发动机的使用寿命增加。涡轮增压后，旁通阀可释放过多压力，作为感应动作元件，在涡轮增压器中起到重要的作用。旁通阀的密封性不够好，产生泄露，使得增压压力不足，涡轮增压器达不到预期作用；或者旁通阀上的放气膜片损坏，不能及时排气，增压压力过度，危险系数很高。因此对旁通阀的气密性检测是十分有必要的。为实现检测精确化，操作简易化，操作过程直观化，因此加入了可编程控制PLC。PLC是一个具有高稳定性、高性能、易于控制的装置，在工业控制中，不仅需要利用PLC实现复杂的控制逻辑，而且PLC编程简单、易于使用。使用自动控制系统能有效抬高安全出产，减少事故率，升高检测效率。1.3主要研究内容本设计是以压力检测标准为设计依据，以PLC和触摸屏相结合的控制及压力传感器感应压力为基础开发的气密性检测系统。该系统分为三个阶段：检测采集数据阶段，数据转换阶段和数据比较阶段，主要实现检测采集旁通阀内的压力并及时显示压力值，且与正常情况判断旁通阀是下的标准值比较，以此否符合工业生产的标准，是否能够投入使用。基于这些要求，本课题需要完成的主要内容有：1.气密性检测系统的总体结构设计；2.气密性检测系统的硬件设计及电路设计；3.气密性检测控制系统的软件设计；4.气密性检测系统的调试。第 35 页 共 33页第二章 总体设计2.1 气密性检测系统概述旁通阀气密性检测采用直压式检测法，系统以传感器直接来检测气密性。现在，传感器的精度较高，这样弥补了传统检测方式的检测错误率高的缺陷。在对检测数据采集过程中使用A/D转换模块，将采集的模拟量转成数字量，得到相关检测数据，在触摸屏上就可以显示旁通阀内的实时压力数值。再利用所编的PLC程序进行数据的比较，形成对被测旁通阀的决策判定，为旁通阀的实际应用提供了有效保证。2.2 电气总体设计本设计针对生产流水线上生产的未检验的旁通阀，进行产品批量合格检验，以此判定其是否合格、能否使用。本设计采用6个压力传感器同时测量6个旁通阀内的压力，把压力传感器对应的气管接到旁通阀的排气口，作业人员按下启动按钮后，旁通阀静置1分钟,等待旁通阀内的压力相较稳定时检测。之后每个传感器输出一个电信号到A/D转换模块，A/D转换模块将模拟量进行A/D转换，得到6个数字量传输到PLC中。通过编程，将这些数字量再转化成实际测量值；PLC与触摸屏连接，便可在触摸屏上显示实际测量压力值。在触摸屏上预设一个标准值，与实际测量值作比较。要做到检测绝对没有误差，这是不现实的，考虑到实际测量仍有误差存在，在数据比较前设定最大允许误差。当实际测量值在标准范围内，绿色指示灯亮，表示旁通阀气密性达到要求，可以投入使用；当实际测量值大于标准范围值，红色指示灯亮，表示旁通阀内压力过大，未能及时减压；当实际测量值小于标准范围值，黄色指示灯亮，表示旁通内压力不足，可能存在泄露。其系统工作流程图如图1。开始PLC上电，触摸屏上电设定参数启动自动检测，采集数据等于标准值大于标准值小于标准值绿灯亮红灯亮黄灯亮YYYNN结束图1：系统工作流程图2.3 控制原理及控制系统组成2.3.1控制原理系统进入运行环境后，预设一个旁通阀压力的标准值，以此标准值与测量值比较，按下启动按钮X0后，线圈M0得电，系统进入检测并采集数据阶段。传感器对旁通阀内压力的检测是整个系统最基本的部分。传感器的动作受到PLC的控制，PLC根据设定的时间来控制传感器是否采集检测数据。所以在检测并采集数据阶段中，系统延时1分钟，使得旁通阀内的压力相较稳定，这样检测的结果较符合实际情况。定时1分钟后，6个压力传感器自动检测压力。传感器输出的是一个电信号，加入A/D模块就能够将采集的电信号转化成数字信号，此时系统进入数据转换阶段。A/D转换模块与PLC连接，再利用编程，可将数字信号传输到PLC中。通过程序运算把数字量转化成实际数值。触摸屏连接PLC，实际测量值就可在触摸屏上显示，系统进入比较阶段。在数据比较阶段中，PLC的编程将实际数值与正常状态下的预设标准比较。绿色指示灯亮，说明旁通阀气密性合格；红色指示灯亮，说明旁通阀内压力过大；黄色指示灯亮，说明旁通阀内压力不足，该旁通阀存在泄露。按下停止按钮X1后，线圈M0失电，整个系统随时可以停止运行。2.3.2控制系统组成本设计的控制系统主要为检测过程数据的采集比较，该控制系统由PLC、A/D转换模块、压力传感器、触摸屏以及开关组成，如图2。待检旁通阀压力传感器A/D转换模块PLC开关触摸屏图2：系统框架第三章 硬件设计3.1 硬件设计方案此次设计涉及到的主要硬件设备有压力传感器、PLC、A/D转换模块和触摸屏，共同组成了气密性检测系统。本设计对气密性检测的方法为直压式检测法，直压式是以压力传感器直接对待测旁通进行压力检测。只要将压力传感器对应的气管接到旁通阀内，这样就可以进行检测其中的压力，以测量的压力作为依据，判断旁通阀的气密性。此方法原理简单，操作直接方便。传感器检测压力，最终输出的是一个标准电信号，而设计要求是将检测的压力值在触摸屏上显示，所以加入A/D转换模块是很有必要的。在设计中以PLC为控制中心，触摸屏从中辅助，实现检测自动化。触摸屏主要是起到显示作用，PLC对检测采集的数据加以运算分析，其检测结果在触摸屏上显示。本文触摸屏还起到输入数据的作用，标准值和允许误差的设定，都是通过触摸屏设置的。设置的这些数据，运用到PLC程序的运算，因此本设计中触摸屏与PLC之间联系十分紧密。3.2 传感器选型传感器作为与旁通阀有直接联系的部件，其选型尤为重要。传感器的精密性决定了检测结果的精密度，且旁通阀内的温度和压力都非常高，对传感器的性能，产品质量，使用年限都有很高的要求。本设计的压力检测方法是直压检测法，需要传感器能够测量230KPa的压力，能够适应120左右的高温。本文采用的是金湖金盛仪表有限公司生产的WL800小巧型压力传感器，如图3为压力传感器实物。该传感器能将测压元件传感器感应到的气体、液体等压力参数转化成标准电信号，可以在本设计要求的恶劣高温高压环境下工作，精度高，稳定性好，广泛应用于石油、化工、电力等行业的压力测量和过程控制。此传感器的主要技术指标如下：量程范围在0600KPa,输出信号： 420mA的直流电信号,供电电源：24V直流电源,精度等级：0.5级FS，工作温度：-40130，过载压力：120%FS。如图3是WL800压力传感器的实物。图3：WL800压力传感器实物图3.3 PLC选型PLC是本设计的硬件核心所在，控制着整个系统的运行。本设计选用了信捷XD系列可编程控制器。XD系列PLC在温度、压力、流量、液位等过程系统中得到了广泛的应用。XD系列具备充实的基本功能，可以更好的满足现场各种控制需求，其外形小巧，安装方便。XD系列PLC基本单元一般可支持10个不同种类、信号的扩展模块。具备14个通讯口，支持RS232、RS485，可连接多种外部设备，如变频器，触摸屏等。该系列扩展模块有输入输出扩展模块、模拟量扩展模块、温度扩展模块、混合扩展模块。本设计选用的是其中的XD-E4AD型号的模拟量输入模块,其模拟量输入既可以都是输入电流值，也可以都是输入电压值。电压输入范围有05V和010V两种，电流输入是020mA或420mA。该模块将4通道模拟量输入值转化为数字值，再将所得到的数字值传输到PLC的寄存器中，且与PLC进行实时数据交互。本设计要求要有6路模拟量输入，XD-E4AD模拟量输入模块是4通道输入输出，因此在设计中加入了2台此特殊功能扩展模块。所选传感器的输出电信号电流为420mADC，该模拟量输入模块可以接收这个范围的电流。图4为XD-E4AD模拟量输入模块输入模拟量与输出数字量之间的关系。图4：模拟量与输出数字量之间的关系所选择PLC为信捷公司开发研制的XD3-48RT-E型,输出类型是晶体管继电器混合，输入类型为NPN型，电源类型为交流220V。之所以选这款PLC的原因：1.这个设计所需要，输入要8个点，输出点较多，要18个点。而这款PLC可以满足I/O点数的需求，其 I/O点数为48点，输入、输出点分别为28、20点；2.运用这款PLC的扩展模块较为方便，该系列扩展模块里有模拟量处理模块，较适用于本设计过程控制系统；3.本设计需要两个XD-E4AD型号的模拟量输入模块，此PLC最多可支持10个扩展模块的连接；4.信捷公司开发生产的PLC经济实惠,性能优良。图5为所选信捷PLC的基本单元和模拟量输入模块，并有其各部分的说明。图5：PLC的基本单元和模拟量扩展模块基本单元各部分介绍:其中部分是输入和电源输入端子，接线后，实现信号的输入；部分是输出和电源接入端子，接线后，实现信号的输出；和都是标签，以告知用户PLC的端子排列情况。和为通讯口，用来与其他设备连接，进行通信；、和分别为输入、输出动作指示灯和系统指示灯，PLC运行时，观察可检查其运行状况；扩展模块接入口；安装孔；端子台安装/拆卸螺丝。模拟量扩展模块各部分介绍：是扩展模块连接电缆，与PLC上的相连，从而实现PLC的扩展功能；扩展模块再通过与扩展模块接入口，可实现与更多模块连接。和都是端子；是扩展模块的系统指示灯。3.3.1 PLC的I/O口分配本设计所需要的输入点有8个，输出点有18个点。如表1。表1 I/0口分配PLC的I/O地址连接的外部设备在控制系统的作用X0启动按钮启动系统运行X1停止按钮停止系统运行X2、X3、X4、X5、X6、X7停止按钮分别停止待测旁通阀的气密性检验Y0、Y1、Y2A组的绿色、红色、黄色指示灯说明A组旁通阀气密性是否符合标准Y3、Y4、Y5B组绿色、红色、黄色指示灯说明B组旁通阀气密性是否符合标准Y6、Y7、Y10C组绿色、红色、黄色指示灯说明C组旁通阀气密性是否符合标准Y11、Y12、Y13D组绿色、红色、黄色指示灯说明D组旁通阀气密性是否符合标准Y14、Y15、Y16E组绿色、红色、黄色指示灯说明E组旁通阀气密性是否符合标准Y17、Y20、Y21F组绿色、红色、黄色指示灯说明F组旁通阀气密性是否符合标准3.3.2模拟量模块输入输出定义号分配XD系列模拟量模块不占用I/O单元，此模块将转换的数字量直接送入PLC的数据寄存器中。本设计需要6路模拟量输入，XD-E4AD模拟量输入模块是4通道输入输出，所以第2台扩展模块只要用到两个通道。通道对应的数据寄存器定义号如表2。表2 第一、第二模拟量输入模块寄存器定义号模块通道AD信号模块一0CHID100001CHID100012CHID100023CHID10003模块二0CHID101001CHID101013.3.3 PLC的外部连接图PLC与模拟量模块相连接,同时还与触摸屏相连,如图6。图6：PLC与其他硬件设备的连接图图7：PLC的外部连接图3.3.4模拟量模块的外部连接图其中一个模拟量模块与传感器的外部接线，如图8。另一模块按照同样的方法接线，但该模块只使用2个通道。图8：模拟量模块外部接线图表3 模拟量模块端子的解释说明通道端子名信号名CH0AI0电流模拟量输入CH0CH0模拟量输入公共端CH1AI1电流模拟量输入CH2CH1模拟量输入公共端CH2AI2电流模拟量输入CH2CH2模拟量输入公共端CH3AI3电流模拟量输入CH3CH3模拟量输入公共端24V+24V电源0V电源公共端3.4 触摸屏选型现代科技利用触摸屏来实现人机交互，易于操作，画面直观清晰。信捷TN系列触摸屏具备数据显示、数据监控、报警、配方等功能，支持在线和离线模拟，而且可以实现组态功能。本设计使用了信捷的触摸屏，型号为TN765-MT，实物如图9。此触摸屏可以离线模拟，在调试过程中比较方便，可实施性好。输入电压为DC20-28V,通讯口支持RS-232/RS-422/RS-485，下载口支持RS-232/RS-485。画面为TFT真彩256色，像素较高。支持多国语言文字，支持多种主流PLC，拥有极高的性价比，在工业生产制造中应用广泛。图9：触摸屏实物第四章 软件设计4.1 软件设计方案在硬件设计上，已将各个部分的功能进行介绍。软件设计是用来具体描述怎么对这些设备进行控制。根据控制原理，实现控制要求，软件设计具体方案如下：1旁通阀内的压力一开始不大稳定，在PLC程序中加入定时器，该定时器定时1分钟，1分钟后，开始检测。2为了使测量高效，传感器用了6个，并同时对6个旁通阀进行检测。检测时，两个模拟量输入扩展模块所需通道都打开，进行模拟量与数字量的转换，并将转换结果存入PLC的寄存器当中。程序上使用了传送指令MOV，将源内容向PLC传送。3根据总体设计要求，实际测量值要在触摸屏上进行显示，因此只是将模拟量转换成数字量还不达不到要求。以传感器检测压力的量程与数字量范围的关系，PLC通过运算，将数字量化成实际压力值。当然，要预先在程序设计上设置传感器的量程，默认的量程是从0开始的。4最后是进行数据比较，数据比较主要是对检测结果进行分析，给出直观的提示警报效果。进行比较的标准值是用触摸屏手动输入的，将这个数据存入PLC的寄存器中，并与测量值进行比较。这边还涉及误差问题。理论上，旁通阀气密性合格，其压力测量值要等于标准测量值；实际上，测量值基本上不可能就等于标准值，只能说测量值在标准值左右有一些小的波动，所以程序设计上，添加了允许误差范围。程序上最终是以测量值与标准范围值进行比较。比较情况无非是就是三种，分别是测量值在设个标准范围内，大于或小于这个范围，对应的分别是绿色、红色、黄色指示灯来表现这个比较结果。4.2 PLC程序设计4.2.1信捷PLC编辑工具软件的使用在信捷PLC编辑工具软件中，可实现对PLC写入或上传程序、实时监控PLC的运行过程、配置PLC等功能。1、将编程软件XDPPro安装到PC机上后，按以下步骤打开：【开始】【所有程序】【Xinje】【XDPPro】【XDPPro】【信捷PLC编辑工具软件】，如图10。图10：信捷XD系列PLC编辑工具的打开打开软件后，编辑界面如图11。图11：软件编辑界面2、创建新工程步骤：点击菜单栏中的“文件”，选择“创建新工程”，弹出“机型选择”窗口，选择I/O点数为48点的机型，选择后，回到之前的界面进行程序设计。程序编辑完成无误后，PLC上电，可将所编程序写入到PLC中，编程软件可实时监控PLC的运行。扩展模块的设置：点击菜单栏中的“PLC设置”，选择“扩展模块的设置”弹出一个对话框，如图12。图12：PLC扩展模块设置然后在模块栏里选择所需扩展模块，本设计需要的是“XD/E-E4AD”模块，选择后模块一栏中就会显示所选型号；之后对参数再进行一定的设定，有AD滤波系数及AD电压或电流的输入。所选择的传感器输出信号为420mADC，点击电压后弹出下拉菜单选择电流，扩展模块的模拟量输入为电流输入，将其输入范围改成420mA。设置好各项参数，点击写入PLC，再进行确定即可完成操作。另外，需注意的是，要使扩展模块的配置生效，PLC应断电后重新上电，此时配置有效。4.2.2 PLC编程以下是程序的分步解释：图13如图13，该程序是最基本的启保停程序，其功能是按下启动按钮XO后，线圈 M0得电，常开触点闭合，M0保持通电。系统开始运行；按下停止按钮X1后，线圈M0失电，系统立即停止。图14旁通阀内的压力不是很稳定，需要静置一段时间，再进行旁通阀的气密性检测。如图14，该程序的功能是定时1分钟,使用了100毫秒的定时单位，等到1分钟，定时器停止定时，开始检测旁通阀的气密性。图15定时器定时一结束，就开始对旁通阀进行气密性检测，通过6个传感器同时感应6个旁通阀内的压力。如图15，该程序的功能是数据的采集。1模块的4个通道都用到了，所以这4通道的使能位全部打开。将第0通道的输出数据写入数据寄存器D0，依次将各个通道的输出数据写入对应寄存器中。该程序可以分别控制各个通道输出数据，已达到本设计对旁通阀气密性的检测。图161模块的通道全部都在使用，本设计共需要6通道的模拟量模块，因此加入了与1模块相同的2模块。图16该程序就将2模块第0通道的数据写入到寄存器D8内，第2通道的数据写入到D10。图17本设计以传感器检测旁通阀内的压力，得到模拟量后，模拟量转换成数字量，再进行运算得到实际压力值。如图17，K600是所选传感器的最大量程：600KPa，D12、D14存储的是运算中间变量，D20存储的是A组旁通阀的实际测量值，D22存储的是B组旁通阀的实际测量值。该程序利用模拟量与数字量之间的线性关系，对传感器的量程进行转化，运用除法和乘法运算得到实际检测的测量值，这6个测量值存储在对应的寄存器中，之后再令这些测量值与设定的标准值进行比较。图18在检测过程中，必然会存在误差，因此在数据比较之前，要设置好允许误差。为方便进行比较，通过运算的得到压力允许范围，如图18。D32是预设的标准值，D34里设定了允许误差，D38里存储最大允许压力值，D40里存储最小允许压力值。数据采集整理完成后，开始对其比较。图19如图19，该程序是A组旁通阀内压力值与标准范围值进行比较的过程。寄存器D20中的数据与寄存器D38、D40中的数据比较，从而达到设计要求：对测量值与允许误差范围内的标准值比较。当D20中的值于小于D38内的值且大于D34内的值，则此旁通阀的气密性为合格。D20内的值大于D38内的值或者小于D40内的值都是不合格的情况，分别是旁通阀内压力过大和压力不足。4.3 触摸屏画面设计4.3.1 TouchWin编辑工具的使用安装完成后，打开TouchWin编辑工具，新建一个工程：【文件】【新建】【TN60系列触摸屏】【TN765-MT/UT/ET/XT】，弹出的对话框如图20所示。图20 ：触摸屏的选择下一步选择与之相连接的PLC类型，模式设置为单机模式，如图21所示。图21： PLC的选择再下一步可对该新工程命名，进行备注，完成后就开始编辑触摸屏画面。4.3.2触摸屏画面编辑触摸屏的设计画面如图22。图22：触摸屏的设计画面根据设计要求，在画面上编辑数据显示、数据输入和指示灯元件，制作数据采集导出。以下分别介绍了这些元件的制作过程。1.数据显示制作：虽然仪表可以显示测量值，但只能显示测量值的大概范围，因此使用数据显示，显示准确数值。例如A组旁通阀压力的显示，其对象类型与PLC内的寄存器一致,PLC程序中对应的寄存器为D20，所以对象类型设为D20。此数据为十进制6位数数据，因此类型为四字节Dword,显示类型是无符号数。2.数据输入制作：数据输入针对的是设定值，需要工作人员手动完成。单击图标，其对象类型为D22，设置的压力标准值为十进制的6位数，数据类型为Dword,，数据输入为无符号数。误差值的数据输入为浮点数，数据类型改为Dword，数据长度为2位，小数点为1位，针对的对象为D30。3.指示灯制作：按设计要求，每组旁通阀的检测都需要三个指示灯来显示三种不同的状况。绿灯亮代表检测合格，另外两盏灯亮代表的都指的是旁通阀内气密性不合格。红色指示灯闪烁表示旁通阀内压力过高，黄色灯亮则压力不足。以绿色指示灯的制作为例，选择此图标，设置对象类型为Y0，在ON和OFF状态时分别设置它的外观，如图23。 图23； 指示灯外观设置4.数据采集导出制作：按照要求，令检测值在触摸屏上显示，为了使工作人员方便记录数据，加入数据采集导出，这样就可以对检测的数据保存，最后可以进行导出。点击图标，可以分别设置存储容量、采集周期、采集对象、保存对象类型及保存路径，如图24。图24；数据采集导出设置画面制作完成后，对新建的画面下载，在工具栏上操作图标，就可将画面下载至触摸屏内，此方法为普通下载，不能将触摸屏内的程序画面上传至计算机。要想让程序可以由触摸屏上传到计算机，下载时利用此图标进行完整下载。第五章 系统调试5.1硬件调试硬件调试主要是对PLC的调试。首先检查PLC的端子进行排查，是否完好，是否缺少部件。在上电前用万用表检查，防止发生短路现象。之后，采用对PLC直接上电检查的方法，PLC正常运行时，PWR和RUN指示灯应长亮。指示灯PWR不亮，应检查电源接线。指示灯ERR常亮时，PLC的运行有问题。为确保输入、输出端子真正可以使用，可以编辑简单的程序，里面含有对应的一对一的输入输出，观察对应端子上的输出信号灯状态是否变化；或者通过编辑软件的监控程序，观察输出端是否发生动作，从而进一步检查端子性能是否完好。若某个输入/输出点损坏无法使用，在程序中修改输入/输出点，但较为麻烦。利用触摸屏对其进行修改，操作简单，减少繁琐工序。触摸屏出厂时已设置了两个画面，分别是画面60004和画面60005，用来更改输入、输出点的映射关系。画面60004修改输入点，画面60005修改输出点。本设计涉及到PLC与PC机，传感器与PLC，PLC上基本单元与扩展模块，及PLC与触摸屏的通信，在调试之前确保各硬件部分通讯端口完好、每一处的连接无误，才能保证检测系统的正常使用。确认PLC上述调试完成后，才可以对旁通阀检测。5.2软件调试PLC程序编写完成后需要进行排查，检查是否有错误，排查没有明显错误后方能下载到PLC中进行调试。在PLC处于正常运行下，将所编辑的程序写入PLC中。PLC有完善的监控模式，利用监控可以看到软元件的动作。如若发现PLC中程序有误需修改，应在停止PLC运行后修改，之后重新写入修改完成的程序。在PLC程序调试时，可将定时器定时时间适当缩短。如本设计里所用到的定时器定时1分钟,调试时可以只定时10秒，这样就能有效减少调试时间，调试结束后再改成之前设置的定时时间。触摸屏画面制作完成后，检查各个器件的对象是否与编程中的对象类型一致。接下来进行离线模拟来进行触摸屏画面的调试。离线模拟是在PC机上完成，无需与下位机设备连接，方便用户调试编辑画面。离线模拟时，点击数据输入，是否会弹出软键盘，随意输入数字，检查可输入位数；检查仪表和数据显示时，可在画面中添加相对应的一个数据输入，实际上就是提供一个输入，仪表和数据显示就会给作业人员一个反馈信息。触摸屏画面模拟完成后，就可将画面下载到触摸屏，连接PLC及传感器，进一步进行调试。5.3软硬件联合调试硬件、软件分别调试后，进行最后的联合调试。调试的结果要达到本设计的设计目标：在触摸屏上设定一个压力标准值和允许误差，按下启动按钮，PLC的程序开始运行，1分钟后，旁通阀内部处在相较稳定状态下，6个压力传感器开始同时测量旁通阀内的压力并采集数据，且在触摸屏的数据显示上实时显示检测压力，测量出的实际压力值与标准值进行比较。当电