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毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计 润滑泵站控制系统设计毕业论文润滑泵站控制系统设计毕业论文 目目 录录 摘 要 2 引 言 4 目 录 5 第一章 绪论 1 1 1 系统设计背景 1 1 2 系统控制原理 1 1 3 系统设计目标及技术要求 2 1 3 1 泵电机的启动方式确定 2 1 3 2 主泵电机 两用一备 循环泵电机 一用一备 2 1 3 3 润滑液温度控制 3 1 3 4 润滑液液位控制 3 第二章 系统设计 4 2 1 软起动器 4 2 1 1 软启动器简介 4 2 1 2 软启动器启动方式 4 2 1 3 软启动器与传统降压启动的区别 5 2 2 S7 300PLC 5 第三章 硬件设置 7 3 1 PLC 的选型 7 3 1 1 PLC 的选型要求 7 3 1 2 PLC 型号确定 7 3 1 3 PLC 外部接线图 8 3 2 软启动器的选型 11 3 2 1 SFR04 系列软起动器概述 11 3 2 2 SFR 系列软起动器型号说明 12 3 2 3 软起动器型号确定 13 3 2 4 软起动器接线图 13 3 3 温度传感器的选型 14 3 3 1 温度传感器选型要求 14 3 3 2 温度传感器选型 14 3 4 浮球式液位开关的选型 15 3 4 1 浮球式液位开关原理 15 3 4 2 浮球式液位开关的选型 15 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计 第四章 软件设置 16 4 1 PLC 硬件配置及程序 16 4 1 1 STEP7 项目的创建 16 4 1 2 硬件组态的步骤 19 4 1 3 系统程序 22 4 2 软启动器配置 22 4 2 1 操作面板和按键功能说明 22 4 2 2 参数设置流程 23 4 2 2 具体参数设置 23 4 2 WIN CC 监控画面 24 4 2 1 新建项目 24 4 2 2 建立变量 26 4 2 3 监控画面 28 总 结 30 致 谢 31 附录 1 软启动器接线图 32 附录 2 程序梯形图 33 参考文献 46 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计0 第一章第一章 绪论绪论 1 1 系统设计背景 润滑泵使用广泛 现今已应用于数控机械 加工中心 生产线 机床 锻 压 纺织 塑料 建筑 工程 矿山 冶金 印刷 橡胶 电梯 制药 锻造 压铸 食品等各行业机械设备及引进机械设备的润滑系统 传统的润滑泵均采用单电机控制 当电机发生故障时 润滑泵就无法工作 从而影响工厂的生产 且绝大部分电机使用了直接启动的方法 这种启动方式 会引起电网电压波动 影响同电网其它设备的运行 同时直接起动时的起动转 矩大约为额定转矩的 2 倍 对管路和阀门的冲击很大 减少了管路和阀门的使 用寿命 可靠性不高 同时采用固定接线的硬件实现逻辑控制 使控制系统的体积增大 耗电多 效率不高且易出故障 不能保证正常的工业需求 随着计算机控制技术的发展 传统继电器控制技术必然被基于计算机技术而产生的 PLC 控制技术所取代 而 PLC 本身优异的性能使基于 PLC 控制的润滑泵站系统变的经济高效稳定且维护 方便 这种润滑泵站控制系统对改造传统的润滑泵系统有普遍性意义 1 2 系统控制原理 润滑泵站控制系统基本构成如图 1 1 所示 它由 PLC 主控系统 中间继电 器 交流接触器 加热器 温度传感器 液位传感器 报警指示灯等 7 个部分 组成 高液位传感器 低液位传感器 加热器 温度传感器 润 滑 液 箱 PLC 高液位报警 低液位报警 中间继电器交流接触器电机 控 制 器 PLC 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计1 图 1 1 润滑泵站控制系统基本构成 润滑泵站控制系统实现过程是 首先温度传感器将箱体内润滑液的温度转化 为电压信号 PLC 主控系统内部的 A D 将送进来的电压信号转化为西门子 S7 300PLC 可识别的数字量 然后 PLC 将系统给定的温度值与反馈回来的温度值进 行比较并经过运算处理后 给中间继电器输入端一个控制信号 使中间继电器 的输出端导通 导通与否决定了加热器开始加热或停止加热 循环泵的启动和 温度之间没有联系 而主泵电机的启动对温度有要求 只有箱体里温度满足启 动要求时 PLC 给定信号 主泵电机才允许启动 并且当主泵电机启动后 箱 体里的温度异常时 PLC 给定停止信号 泵电机停止 当润滑液液位淹没高液 位传感器时 高液位传感器给中间继电器信号 中间继电器线圈得电再将信号 送给 PLC PLC 处理后输出信号 高液位报警指示灯亮 低液位传感器的工作原 理与高液位传感器类似 可见 PLC 主控系统为润滑泵站控制系统的核心部分起 着重要作用 1 3 系统设计目标及技术要求 1 3 1 泵电机的启动方式确定 由于水泵电动机的直接起动和停车都将引起转矩突变而导致水流冲击和电 流冲击 水流冲击使水泵系统产生喘振和噪声 严重时使管道和管道支架振动 甚至使管道和阀门破裂 电流冲击则有可能危及接触器等电器设备安全 另外 冲击电流可转化为冲击转矩 影响传动机械的使用寿命 采用软起动器取代常规起动装置解决上述问题 由于软启动器在完成电动 机启动后 电动机就要切换到旁路接触器 工频接触器 上正常运行 此后直 至电动机停止 软启动器不再起到任何作用 根据这个特点 为了减少设备投 资 提高软起动器的利用率 拟采用以 PLC 为控制核心的 由一台软起动器控 制多台电动机的接线方式 1 3 2 主泵电机 两用一备 循环泵电机 一用一备 为了提高润滑泵站控制系统的可靠性 检修与维护时不影响系统的正常工 作 润滑泵站系统中主泵电机采用了 两用一备 的控制方案 循环泵则采用 了 一用一备 的控制方案 具体控制要求如下 1 主泵电机和循环泵电机均 互为备用 不论是三台主泵电机 还是两台循环泵电机 每台电机均能设定为备用泵 由三位旋钮开关和两位旋钮开关来分别实现两组泵电机中备用泵的切换 2 当泵电机在 备用 状态 无法启动该电机 3 当泵电机在 备用 状态 其它泵电机任一出现故障 备用电机自动投 入运行 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计2 1 3 3 润滑液温度控制 系统要求润滑液的温度高于 18 时允许主泵电机启动 当温度高于 50 时 主泵停止 当温度低于 20 时 加热器加热 温度高于 40 时 加热器停止加 热 1 3 4 润滑液液位控制 在润滑泵站系统中 箱体往往不是透明的 这使我们无法判断箱体里润滑 液的液位高度 为了避免箱体内的润滑液过多或过少导致的系统无法正常工作 我们在润滑泵站系统中增设了液位监控 当箱体内液位高于或等于极限值时 液位传感器将信号输送至 PLC PLC 内部运算后输出信号给报警指示灯报警 系 统提示液位异常 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计3 第二章 系统设计 2 1 软起动器 2 1 1 软启动器简介 软启动器是一种集软启动 软停车 轻载节能和多种保护功能于一体的新 颖电机控制装置 它的主要工作原理是控制串接于电源与被控电机之间的三相 反并联晶闸管的导通角 使晶闸管输出电压从设定的最低电压在设定时间内按 比例曲线逐渐上升到电机的正常运行电压 通过控制电动机启动电压 以达到 控制电动机启动电流的目的 等到晶闸管全部导通后 输出启动完毕信号 切 换至正常控制回路上 启动过程中软启动器内部的电子控制电路 通过检测晶 闸管的电流 来判断电动机起动是否正常 并能够在非正常状态下输出报警 软启动器比 Y 启动方法回路接线简单 电动机启动时逐渐提高电压 较 自耦降压启动柜体积小 成本低 性能优良 可以直接安装在控制柜中 近些 年特别是在水泵 风机领域已经得到了广泛的应用 2 1 2 软启动器启动方式 运用串接于电源与被控电机之间的软起动器 控制其内部晶闸管的导通角 使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升 直至起动结束 赋予电机全电 压 即为软起动 在软起动过程中 电机起动转矩逐渐增加 转速也逐渐增加 软起动一般有下面几种起动方式 1 斜坡升压软起动 这种起动方式最简单 不具备电流闭环控制 仅调整晶闸管导通角 使之 与时间成一定函数关系增加 其缺点是 由于不限流 在电机起动过程中 有 时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏 对电网影响较大 实际很少应用 2 斜坡恒流软起动 这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加 当电流达到 预先所设定的值后保持恒定 t1 至 t2 阶段 直至起动完毕 起动过程中 电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定 电流上升速率大 则起 动转矩大 起动时间短 该起动方式是应用最多的起动方式 尤其适用于风机 泵类负载的起动 3 阶跃起动 开机 即以最短时间 使起动电流迅速达到设定值 即为阶跃起动 通过 调节起动电流设定值 可以达到快速起动效果 4 脉冲冲击起动 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计4 在起动开始阶段 让晶闸管在极短时间内 以较大电流导通一段时间后回 落 再按原设定值线性上升 连入恒流起动 该起动方法 在一般负载中较少应用 适用于重载并需克服较大静摩擦的 起动场合 2 1 3 软启动器与传统降压启动的区别 笼型电机传统的减压起动方式有 Y 起动 自耦减压起动 电抗器起动等 这些起动方式都属于有级减压起动 存在明显缺点 即起动过程中出现二次冲 击电流 软起动与传统减压起动方式的不同之处是 1 无冲击电流 软起动器在起动电机时 通过逐渐增大晶闸管导通角 使电机起动电流从 零线性上升至设定值 2 恒流起动 软起动器可以引入电流闭环控制 使电机在起动过程中保持恒流 确保电 机平稳起动 3 根据负载情况及电网继电保护特性选择 可自由地无级调整至最佳的起 动电流 2 2 S7 300PLC 西门子 S7 300 S7 300 属于模块式 PLC 西门子的 PLC 以其极高的性价比 在国内占有很大的市场份额 在我国的各行各业得到了广泛的应用 S7 300 模 块式 PLC 主要由机架 CPU 模块 信号模块 功能模块 接口模块 通信处理 器 电源模块和编程设备组成 各种模块安装的机架上 通过 CPU 模块或通信 模块上的通信接口 PLC 被连接到通信网络上 可以与计算机 其它 PLC 或其 它设备通信 图 2 1 是 PLC 控制系统的示意图 电源模块 PLC 一般使用 AC 220V 电源或 DC 24V 电源 电源模块用于将输 入电压转换为 DC 24V 和背板总线上的 DC 5V 电压 供其他模块使用 CPU 模块 CPU 模块主要由微处理器和存储器组成 S7 300 将 CPU 模块简 称为 CPU 在 PLC 控制系统中 CPU 模块相当于人的大脑和心脏 它不断的采集 输入信号 执行用户程序 刷新系统的输出 模块中的存储器用来存储程序和 数据 信号模块 输入 Input 模块和输出 Output 模块一般简称为 I O 模块 开关量输入 输出模块简称为 DI 模块和 DO 模块 模拟量输入 输出模块简称为 AI 模块和 AO 模块 在 S7 300 中统称为信号模块 信号模块是系统的眼 耳 手 脚 是联系外部现场设备和 CPU 模块的桥梁 输入模块用来接收和采集输 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计5 入信号 开关量输入模块用来接收从按钮 选择开关 数字拨码开关 限位开 关 接近开关等来的开关量输入信号 模拟量输入模块用来接收电位器 测速 发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号 开关量输出模块 用来控制接触器 电磁阀 电磁铁 指示灯 数字显示装置和报警装置等输出 设备 模拟量输出模块用来控制电动调节阀 变频器等执行器 在信号模块中 用光耦合器 光敏晶闸管 小型继电器等器件来隔离 PLC 的内部电路和外部的 输入 输出电路 图 2 1 PLC 控制系统示意图 功能模块 为了增强 PLC 的功能 扩大应用领域 减轻 CPU 的负担 PLC 厂家开发了各种各样的功能模块 主要用于完成某些对实时性和存储容量要求 很高的控制任务 接口模块 CPU 模块所在的机架称为中央机架 如果一个机架不能容纳全 部模块 可以增设一个或多个扩展机架 接口模块用来实现中央机架和扩展机 架之间的通信 有的接口模块还可以为扩展机架供电 通信处理器 通信处理器用于 PLC 之间 PLC 与远程 I O 之间 PLC 与计算 机和其他智能设备之间的通信 可以将 PLC 接入 MPI PROFIBUS DP AS i 和工 业以太网 或者用于点对点通信 编程设备 S7 300 使用安装了编程软件 STEP7 的个人计算机作为编程设备 在计算机屏幕上直接生成和编辑各种文本程序或图形程序 可以实现不同编程 语言之间的相互转换 程序被编译后下载到 PLC 也可以将 PLC 中的程序上传 到计算机 程序可以存盘或打印 通过网络 可以实现远程编程 编程软件还 具有对网络和硬件组态 参数设置 监控和故障诊断等功能 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计6 第三章 硬件设置 3 1 PLC 的选型 3 1 1 PLC 的选型要求 1 I O 点数统计 I O 点数是 PLC 的一项重要指标 合理选择 I O 点数既可使系统满足控制 要求 又可使系统总投资最低 PLC 的输入输出总点数和种类应根据被控对象 所需控制的模拟量 开关量 输入输出设备情况来确定 一般一个输入输出元 件要占用一个输入输出点 考虑到今后的调整和扩充 一般应在估计的总点数 上再加上 20 30 的备用量 2 存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小 程序容量 是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小 因此程序容量小于存储器容 量 设计阶段 由于用户应用程序还未编制 因此 程序容量在设计阶段是未 知的 需在程序调试之后才知道 为了设计选型时能对程序容量有一定估算 通常采用存储器容量的估算来替代 存储器内存容量的估算没有固定的公式 许多文献资料中给出了不同公式 大体上都是按数字量 I O 点数的 10 15 倍 加上模拟 I O 点数的 100 倍 以此 数为内存的总字数 16 位为一个字 另外再按此数的 25 考虑余量 3 控制功能的选择 该选择包括运算功能 控制功能 通信功能 编程功能 诊断功能和处理 速度等特性的选择 3 1 2 PLC 型号确定 润滑泵站系统有 24 个数字输入点 15 个数字输出点和 1 个温度模拟量输入 选择 SIEMENS S7 300 系列之 CPU313C CPU 如图 3 1 所示 它自带 24DI 16DO 4AI 2AO 1 路 PT100 已经能满足要求 但考虑到今后的调整和扩 充 一般应在估计的总点数上再加上 20 30 的备用量 固在此基础上增加数 字量 I O 模块 SM323 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计7 图 3 1 CPU 313C SM323 模块有两种类型 一种是带有 8 个共地输入端和 8 个共地输出端 另一种是带有 16 个共地输入端和 16 个共地输出端 两种特性相同 I O 额定 负载电压 24 V DC 输入电压 1 信号电平为 11 30 V 0 信号电平为 3 5 V I O 通过光耦与背板总线隔离 在额定输入电压下 输入延迟为 1 2 4 8 ms 输出具有电子短路保护功能 3 1 3 PLC 外部接线图 1 CPU 313C 外部接线图 如图 3 2 所示 是 CPU 313C 外部接线图 CPU 模块由 PS 307 2A 的电源模 块供电 电源模块的输入电压为 220V 直流稳压电源输入电压为 AC220V 输出 电压为 DC24V 给信号模块供电 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计8 PE N L M L M L CPU313C 6 6E ES S7 73 31 13 3 5 5B BE E0 00 0 0 0A AB B0 0 M L PS307 2ASF DC5V FRCE RUN STOP RUN STOP MRES SIMATIC S7 300 DI8 24V AI5 AO2 12Bit DI16 DO16 24V DC24V N L AC DC COM V NL QF DC 24V 图 3 2 CPU 313C 外部接线图 2 信号模块接线图 如图 3 3 所示 是 CPU 313C DI8 24V AI5 AO2 12Bit 信号模块的接线 图 AI 第 0 3 通道为电压或电流输入 第 4 通道为二线制的 R 或 RTD Pt100 方式 此次设计中我们在第四通道接入了温度传感器 型号为 WZP 035 来采 集箱体里润滑液的温度 数字量输入接口是由直流稳压电源供电 电压为 DC 24V 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计9 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 4M 1M AI CH0 AI CH1 AI CH2 AI CH3 AI PT100 U I U I AO CH0 AO CH0 AO CH1 温度传感器 WZP 035 PT100 FR2 FR3 FR4 FR5 K2 K20 2 泵故障 3 泵故障 1 循环泵故障 2 循环泵故障 1 旁路继电器 低液位信号 高液位信号 2 旁路继电器 K2 K20 DC 24V DI8 24V AI5 AO2 12Bit 图 3 3 CPU 313C DI8 24V AI5 AO2 12Bit 模块的接线图 如图 3 4 所示 是 CPU 313C DI16 DO16 24V 信号模块的接线图 输入端 主要连接按钮 旋钮开关 输出端连接中间继电器的线圈 由中间继电器过渡 带动交流接触器 加热器等外部设备 数字量输入 输出接口是由直流稳压电源 供电 电压为 DC 24V 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计10 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2L 2M 3L 3M 1L 1M SB2SB2 SB3 SB1 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 FR1 1 泵启动 2 泵启动 3 泵启动 1 循环泵启动 1 泵停止 2 泵停止 3 泵停止 1 循环泵停止 2 循环泵启动 2 循环泵停止 1 泵备用 2 泵备用 3 泵备用 1 循环泵备用 2 循环泵备用 1 泵故障 1 泵软启动中间继电器 2 泵软启动中间继电器 3 泵软启动中间继电器 1 循环泵软启动中间继电器 1 泵运行中间继电器 2 泵运行中间继电器 2 循环泵软启动中间继电器 3 泵运行中间继电器 1 循环泵运行中间继电器 2 循环泵运行中间继电器 1 软起动器运行中间继电器 2 软起动器运行中间继电器 加热器中间继电器 DC 24V DC 24V DC 24V DI16 DO16 24V 高液位报警 低液位报警 图 3 4 CPU 313C DI16 DO16 24V 模块的接线图 3 2 软启动器的选型 3 2 1 SFR04 系列软起动器概述 SFR04 系列电机软起动器是一种综合运用了现代电力电子技术 微型计算 机技术 现代控制技术的新型电气装置 广泛应用于各行业感应式电动机的起 动控制 可完全取代传统的星 角起动器 自耦起动器 磁控起动器等设备 SFR04 系列电机软起动器可以有效的减小电机起动时的机械和电气冲击 延长 机械设备的使用寿命 降低起动电流及配电容量 是目前技术最先进的交流电 机起动设备 如图 3 5 所示为 SFR04 系列软起动器基本原理框图 SFR04 系列软起动器 是通过微型计算机来控制串接于电源和交流电机定子绕组之间的三组反并联晶 闸管的导通角度来改变电机的输入电压 同时以程序控制交流电机整个起动过 程的电压曲线 使得电机以一条 S 形的曲线柔和的完成起动过程 SFR04 系列软起动器采用高性能的高速微型计算机作为控制核心 强大的 计算能力保证了灵活的控制功能 同时 可以通过程序实现对电机以及相关设 备的在线监测和有效的故障保护 性能稳定 质量可靠 操作简便 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计11 图 3 5 SFR04 系列软起动器基本原理框图 3 2 2 SFR 系列软起动器型号说明 图 3 6 为 SFR 系列软起动器型号说明 图 3 6 SFR 系列软起动器型号说明 例如 SFR04 0150A 21 表示晟欣电气公司 SFR04 系列软启动器 额定电流 150A 标准壁挂式 额定电压 AC380V 额定频率 50HZ 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计12 3 2 3 软起动器型号确定 该润滑泵站系统中共有两组电机 一组为三台 25KW 的主泵电机 另一组则 是两台 15KW 的循环泵电机 不同功率的电机得使用不同型号的软启动器进行软 启动 根据一般确定额定电流的方法 25KW 的电机额定电流约为 50A 15KW 的 电机额定电流约为 30A 由图 3 7 所示 SFR04 系列软启动器标称电流可分别选 择型号为 SFR04 0065A 21 和 SFR04 0040A 21 的软启动器 表 3 1 SFR04 系列软启动器标称电流 3 2 4 软起动器接线图 软启动器启动电动机有一个特点 电动机利用软启动器的完成启动后 就 要切换到旁路接触器 工频接触器 上正常运行 此后直至电动机停止 软启 动器不再起到任何作用 利用软启动器的这个特点 在第一台电动机利用软启 动器正常启动切换到旁路接触器上后 第二台电动机仍利用这台软启动器正常 启动 依此类推 只要启动时间允许 软启动器可以一直启动连续排列的功率 相同的电动机 由于本系统中主泵和循环泵电机的功率不同 它们的额定电流也 不同 对于系统中三台 25KW 的主泵电机 两台 15KW 的循环泵电机 选择了两台不 同规格的软启动器来分别启动 如附录 1 软启动器接线图 现在投入成本和运行成本的控制是企业发展的关键 如果通过一台软启动 器来依次启动放置在一起的多台水泵 将大大降低投入成本 并且由于设备减少 将大大降低设备的故障率 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计13 3 3 温度传感器的选型 3 3 1 温度传感器选型要求 在大多数情况下 对温度传感器的选用 需考虑以下几个方面的问题 1 被测对象的温度是否需记录 报警和自动控制 是否需要远距离测量和 传送 2 测温范围的大小和精度要求 3 测温元件大小是否适当 4 在被测对象温度随时问变化的场合 测温元件的滞后能否适应测温要求 5 被测对象的环境条件对测温元件是否有损害 6 价格如何 使用是否方便 3 3 2 温度传感器选型 如图 3 7 所示 为 WR WZ 系列普通装配式热电偶 热电阻温度传感器 图 3 7 WR WZ 系列普通装配式热电偶 热电阻温度传感器 润滑泵站系统要求测量的范围为 18 50 根据测量范围要求 表 3 2 型号为 WZP 035 的热电阻温度传感器能满足控制要求 同时 CPU 313C 自带 1 路 PT100 模拟量输入 因而确定 WZP 035 为本次设计中使用的温度传感器 表 3 2 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计14 3 4 浮球式液位开关的选型 3 4 1 浮球式液位开关原理 如图 3 8 所示 浮球式液位开关由有磁簧开关和浮球组成 浮球内有磁性 材料 在密闭的非导磁金属管或塑料管内设置一个或多个磁簧开关 然后将导 管穿过一个或多个带有磁性材料的浮球 并利用固定双环控制浮球与磁簧开关 在相关位置上 浮球随着液体上升或下降 利用球内靠近磁簧开头的接点 产 生开与关的动作 作液位控制或指示 当浮球靠近磁簧开关是导通 离开时开 关断开 下图为常闭 NC 及常开 NO 时浮球开关的相关位置 图 3 8 浮球式液位开关工作原理 3 4 2 浮球式液位开关的选型 浮球式液位开关专门用于各种中小型常压和受压储液罐的液位检测 现场 指示信号远传 液位报警 可适用于各种卫生 有毒 腐蚀性介质及爆炸性气 体危险场所 有多种安装形式 适用于各种形式的容器 此次设计中 对箱体 内润滑液液位的控制选用了雪松型号为 LSS2A1 的浮球液位开关 由于这次设计 中只检测高低液位 采用侧位安装 可以避免传感器长度的选择 安装示意如 图 3 9 所示 图 3 9 浮球式液位开关侧位安装示意图 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计15 第四章 软件设置 4 1 PLC 硬件配置及程序 4 1 1 STEP7 项目的创建 1 使用向导创建项目 a 首先双击桌面上的 STEP 7 图标 进入 SIMATIC Manager 窗口 进入主 菜单 文件 选择 新建项目 向导 弹出标题为 STEP 7 向导 新建项目 的小窗口 b 点击 下一个 按钮 在新项目中选择 CPU 模块的型号为 CPU 313C c 点击 下一个 按钮 选择需要生成的逻辑块 至少需要生成作为主 程序的组织块 OB1 同时将所选块的语言选择为 LAD d 点击 下一个 按钮 输入项目的名称 按 完成 生成的项目 过 程如图 4 1 所示 e 生成项目后 可以先组态硬件 然后生成软件程序 也可以在没有组 态硬件的情况下 首先生成软件 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计16 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计17 图 4 1 使用向导创建项目 2 直接创建项目 进入主菜单 文件 新建 N 将出现如图 4 2 的一个对话框 在该 对话框中分别输入 文件名 目录路径 等内容 并确定 完成一个空项目 的创建工作 图 4 2 直接创建项目 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计18 4 1 2 硬件组态的步骤 1 选中 SIMATIC 300 站点 双击 硬件 图标 进入硬件组态窗口 2 生成导轨 在导轨中放置模块 3 双击模块 在打开的对话框中设置模块的参数 包括模块的属性和 DP 主站 从站的参数 4 双击 DI24 DO24 选择 地址 去掉 系统默认 前面的勾 将输 入 输出地址修改为从 0 开始 5 双击 AI5 AO2 选择 地址 去掉 系统默认 前面的勾 将输入 输出地址修改为从 3 开始 选择 输入 将第四通道 测量类型 选为 RTD 2L 热敏电阻 线性 2 线 6 保存编译硬件设置 并将它下载到 PLC 中去 如图 4 3 所示为本设计 的组态 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计19 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计20 图 4 3 润滑泵站控制系统硬件组态 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计21 4 1 3 系统程序 此次设计中的程序见附录 2 4 2 软启动器配置 4 2 1 操作面板和按键功能说明 图 4 4 SFR04 系列软启动器的操作面板 如图 4 4 是 SFR04 系列软启动器的操作面板 按键功能说明如下 1 P 键 待机 状态 按该键则进入 参数编辑 状态 在主菜单界面 按该键则进人参数子菜单 在子菜单界面 按该键则进入参数值修改 在参数值修改界面 按该键则存储该参数 2 E 键 参数编辑 状态 按该键可依次返回上一级显示界面 E S 键组台可执行复位操作 3 U 键 屏幕向上滚动 参数值修改时 按该键则增大参数 4 D 键 屏幕向下滚动 参数值修改时 接该键则减小参数值 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计22 5 R 键 执行起动操作 6 S 键 执行停止操作 和 E S 键组合可执行复位操作 4 2 2 参数设置流程 1 首先按 P 键进入参数编辑状态 并显示主菜单画面 主菜单共包含 六个参数组 2 按 U 或 D 键滚动显示主菜单选项 选择所要修改参数所属的参数 组 被选中的参数组尝转变为阴文显示 未选中的参数组阳文显示 3 按 P 键进入该参数组 显示子菜单画面 4 按 U 或 D 键滚动显示子菜单 选择所要修改的参数项 参数项名 称为阴文显示 对应的参数值为阳文显示 5 按 P 键切换到参数修改状态 此时 参数项名称变为阳文显示 参 数值变为阴文显示 6 在参数修改状态 按 U 或 D 键可以增大或减小参数值 7 参数值修改后 按 P 键将修改后的参数存储到计算机中 8 参数存储后 显示界面自动返回到显示子菜单状态要修改其它参数则继 续重复上述操作 9 参数修改完成 按 E 键可返回上一级显示界面 连续按 E 键可一 直到退出参数编辑状态 10 参数修改完成 备注 每次修改参数后 新的参数值必须按 P 键存储进存储器 否则退出参数 编辑后 参数又会恢复到未修改前的值 按 U 键或 O 键参数值每次加减 1 需要快速修改参数时 可以持续 接住按键 则参数值可以快速变化 4 2 2 具体参数设置 如表 4 1 是软启动器配置中需要修改的参数 此次系统中使用的两台软启动 器 电机额定电流 分别设置为 50A 和 30A 启动模式都选择 电流限制 操作模式 设置为端子操作 其余参数默认即可 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计23 表 4 1 软启动器参数配置 4 2 WIN CC 监控画面 4 2 1 新建项目 1 双击打开 Windows Control Center 6 0 选择 文件 新建 单用户项目 点击确定 输入项目名称 点击 创建 完成新项目的创建 2 左击 变量管理 选择 添加新的驱动程序 选择 SIMATIC S7 Protocol Suite chn 点击 打开 3 右击 MPI 选择 新驱动程序的连接 点击 属性 将 站地址 和 插槽号 修改为对应的数字后 点击确定 4 右击 MPI 选择 系统参数 点击 单元 将 逻辑设备名称 更 改为 MPI 点击确定 重新打开软件生效 5 点击 NewConnection 选择 新建变量 开始建立变量 整个过程 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计24 如图 4 5 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计25 图 4 5 新建项目 4 2 2 建立变量 如图 4 6 在空白处右击 选择 新建变量 开始建立变量 该设计所需 变量如图 4 7 所示 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计26 图 4 6 建立变量 图 4 7 系统所需变量 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计27 4 2 3 监控画面 1 右击 图形编辑器 在空白处点击右键 选择 新建画面 双击画面 名称 开始绘制监控画面 本润滑泵站控制系统监控画面如图 4 8 所示 图 4 8 润滑泵站控制系统监控画面 2 给每个文本框 图形 输出域和按钮定义好属性 变量和图形一定要一一对应 完成后点击 保存 激活 开始监控 如图 4 9 所示 是润滑泵站系统监控时的画面 此时温度约为 19 主泵可以启动 加热器正在加热 1 循环泵和 3 泵在备用状态 其余 泵都处于运行状态 同时低液位信号报警 提示添加润滑液 红色表示正在运行 绿色表 示未运行 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计28 图 4 9 润滑泵站控制系统监控画面 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计29 总 结 短短的四周毕业设计 却将大学三年所学的知识都运用其中 刚接到题目 时 陌生的项目难免让我有些惶恐 想想这是我大学的最后一个题目 我一定 要好好努力 给大学画上一个圆满的句号 前两周时间 我都在收集资料 图书馆和网络是我资料的主要来源 书本 电子文件 图集看得眼花缭乱 从知识的海洋里捞取对自己有用的文献 向他 人学习 吸取别人的优点 在心中建立基本概念 再结合自身所学 加上题目 的要求 一步一步往下做 反复验证和修改 在一次一次改进中得到成长 确 立最终的设计方案 润滑泵站控制系统采用成熟的 PLC 技术和电力电子技术 采用软硬件结合 的方式 较好的解决了传统润滑泵出现的问题 通过本系统的设计 使我充分 发挥了主观能动性 将大学三年所学的知识以毕业设计的形式应用到了实际当 中 这其中 虽然我遇到了许多问题 但是通过查阅相关资料 请教老师和与 同学讨论将这些问题一一解决 从而使我对大学三年所学到知识又有了进一步 的加深和拓展 题目中电机的启动采用了软启动 限制了启动电流 使电机平 滑启动 减少了传统启动过程中对输油管道和阀门的冲击 延长寿命 同时设 计中采用