毕业设计-用工控机和PLC设计喷油泵实验台监控系统

毕业设计-用工控机和PLC设计喷油泵实验台监控系统 (3)在“用户窗口”中，选择“喷油泵试验台自动测控系统”，点击右侧的“动画配置”按钮，进入动画配置窗口。在动画配置窗口中添加所需的按钮、标签、显示框来构建显示屏。A、输入文本“喷油泵试验台自动测控系统”:点击绘图工具箱中的“标签”按钮，移动鼠标光标。这时，它呈“十字形”。在窗口上部的某个位置按住鼠标左键，拖动某个大小的矩形(文本框)释放鼠标。b .在文本框中光标闪烁的位置输入“喷油泵试验台自动测控系统”，按回车键建立。C.单击窗口中任意空白位置的鼠标，结束文本输入。如果文本输入不正确或输入文本的字体、字号、颜色、位置不满足，可以修改。b绘制按钮:单击绘图工具箱中的“标准按钮”工具，在图片中绘制一定大小的按钮。A.调整其大小和位置。用鼠标双击按钮，打开“标准按钮组件属性设置”窗口。“基本属性”页面上的设置如下:“按钮标题”栏:输入按钮名称(正向旋转、反向旋转、停止、油泵启动/停止、温度控制、计数、复位)“标题颜色”栏:黑色“标题字体”:粗体、数字5 、粗体。“水平对齐”:中间对齐“垂直对齐”:中间对齐“按钮类型”:标准3D按钮-单击“确认”按钮。d .按此方法逐个确认其他按钮的属性。绘制“填充百分比组件”:在工具箱中单击“填充百分比组件”，移动鼠标光标，在适当的位置按住鼠标左键，拖放一定大小的图形，然后释放鼠标。b在基本属性中设置边界类型、对齐、组件外观，然后设置单个点击“确认”。在”操作属性”中，选择相应数据对象的名称、大小范围和快速钥匙等。2.4.3连接编程2.4.3.1设备部件的转移在本设计中，主要是PLC设备的通信连接。在进行可编程逻辑控制器设备的通信连接时，依靠“串行通信母设备”，打开左侧的“通用设备”文件夹，选择“串行通信母设备”并移动到右侧的设备子集，然后打开“可编程逻辑控制器设备”文件夹，选择西门子S7-200 PPI可编程逻辑控制器设备并移动到右侧的设备子集。双击设备窗口中的图标，系统将进入设备配置窗口。右键单击空白区域，弹出“设备工具箱”。将“串行通信父设备”和“西门子S7-200 PPI”分别拖到设备配置窗口，然后进行具体的设备配置。2.4.3.2设备属性设置1.串行通信母设备设备连接后，可以设置通信协议。双击“串行通信的父设备”，定义通信协议的基本属性如下:通信波特率为6-9600，数据位数为3-8，停止位数为1，数据校验方式为偶数校验，串口号为COM1，如图2-1所示:图2-1设备0属性设置2。西门子S7-200ppiplc西门子S7-200ppiplc的定义是设备连接的关键，其中应打开与plc相关的通道，并与MCGS组态软件中的数据库变量链接。(1)基本属性在基本属性中，最小采样周期定义为1毫秒，其他参数可以采用默认值。(2)在基本属性中设置频道属性。点击“设置设备内部属性”项，弹出“西门子S7-200 PPIP设备通道属性”窗口，在设置窗口中设置与MCGS组态软件相关的通道。在此窗口中，”添加频道” 、”删除一个” 、”删除全部” 、”索引复制”操作按钮用于打开和删除频道。图2-2设备1属性设置2.4.3.3设备与变量的连接1.单击工作台中的“设备窗口”选项卡，进入“设备窗口”页面。2.单击右侧的“设备配置”按钮或双击“设备窗口”图标打开设备配置窗口。双击西门子S7-200 ppiplc，点击通道连接(通道连接是plc中的通道参数和MCGS组态软件中的数据库变量的组合)，通过相应的左右键生成两组相应的变量。2.4.3.4要添加脚本程序的策略行1.返回配置环境，进入循环策略配置窗口。2.独立工具栏上的“添加策略行”按钮。3.在策略工具箱中选择“脚本程序”，光标变为手形。4.单机在添加脚本程序的策略行末尾添加一个小方块。5.双击“脚本程序”策略行末尾的框，打开“脚本程序编辑”窗口。6.编辑脚本程序并保存它。2.4.3.5菜单配置在一个新的项目文档建立之后，为了便于操作，可以编译一组适当的菜单。这些菜单项主要适用于不同图片和数据之间的调用。在主控制窗口中，通过点击“菜单配置”按钮或直接双击主控制窗口中的图标，可以弹出“菜单配置”窗口，用户可以在该窗口下完成基本的菜单设置工作。MCGS菜单配置允许用户自由设置所需的每个菜单命令，并且舌头内容包括菜单命令的名称、相应的快捷键、菜单命令执行的功能。用户菜单的配置可以通过建立菜单项来完成。具体操作是用鼠标点击MCGS主菜单中的插入菜单项、分隔线、下拉菜单项。也可以修改和更改已建立的菜单。操作步骤是选择菜单，右键单击鼠标，向上移动、向下移动、向左移动、向右移动。另一种方法是双击菜单并在菜单属性中重新定义它。您还可以定义菜单操作和脚本程序。2.4.3.6配置操作组态操作画面如下:图2-3控制系统界面第3章可编程控制器控制设计第3章可编程控制器控制器设计下位机采用西门子S7-200 224及其专用西门子梯形图语言编程。3 .1 PLC概述可变可编程控制器自1969年在美国数字设备公司(DEC)出现以来，经过30多年的发展，控制器(PC或可编程序控制器)已经成为新一代的工业自动控制装置，应用广泛。它应用了大规模集成电路、微机技术和通信技术的发展成果，逐步形成了微、小、中、大、超大、等多种规格的PLC系列产品，与计算机辅助设计制造和工业机器人并列为工业自动化的三大支柱。3.2可编程控制器的主要特点:1.转换方法简单易学。梯形图是可编程控制器最常用的语言。其电路符号类似于继电器电路原理图，直观易懂。2.功能强大，性价比高。小型可编程控制器有数百个可编程元件供用户使用，功能强大，可以实现更复杂的控制功能，与同一个继电器系统相比，性价比高。3.硬件齐全，用户使用方便，适用性强。现有的可编程控制器已经标准化、系列化和模块化，并配备了完整的硬件设备供用户选择。用户可以根据需要灵活方便地设置系统，形成不同规模和功能的系统，负载能力强，可以直接驱动通用电磁阀和交流接触器。4.可靠性高，抗干扰能力强。可编程控制器使用软件取代大量中间继电器和时间继电器，只留下少量与输入和输出相关的硬件。接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，接触不良引起的故障可大大减少。采用一系列硬件和软件抗干扰措施，抗干扰能力强，可直接应用于强干扰的工业生产现场。5.系统设计、安装和调试工作量较小。继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等元件被软件功能取代，大大减少了控制器设计、安装和接线的工作量。6.维护工作量小，维护方便。可编程控制器故障率低，具有完善的自诊断和显示功能。当可编程控制器或外部输入设备和执行器发生故障时，可以根据可编程控制器上的发光二极管提供的信息，快速找出故障原因，并通过更换模块快速排除故障。7.体积小，能耗低。鉴于可编程控制器的上述优点，根据喷油泵试验台系统的工作要求和工作场所的实际情况，采用可编程控制器来控制喷油泵试验台系统是一种较好的方案。3.3可编程控制器的基本组成1.中央处理器:中央处理器是可编程逻辑控制器的核心。它的功能与人脑相似。它能识别用户按照特定格式输入的各种指令，并根据指令的规定，根据现场输入输出信号的当前状态，发出相应的控制指令，完成预定的控制任务。此外，它还可以识别用户命令行的格式和语法错误，并具有系统功耗、输入/输出系统、内存等接口的测试和诊断功能。中央处理器和其他组件之间的连接通过总线实现。2.内存:由系统程序内存和用户程序内存组成。系统程序是由制造商预先准备的监控程序、模块化应用子程序、命令解释和功能子程序调用管理程序和各种系统参数等。用户程序包括用户编制的梯形图、输入、输出状态、技术、定时器、系统运行所需的初始值、其他参数等。3.输入/输出系统可编程控制器的输入/输出系统是可编程控制器实现控制时，将过程状态和参数输入可编程控制器并输出控制信号的通道。提供各种操作级别和驱动能力的输入/输出接口模板，实现受控过程与可编程控制器输入/输出接口之间的级别转换，以及电气设备隔离、穿透/并行转换、模数和数模转换等功能。根据功能不同，输入/输出通道可分为:(1)模拟输入通道(AI)，(2)模拟输出通道(AO)，(3)切换输入通道(DI)，(4)切换输出通道(DO)，(5)脉冲输入通道(PI)可编程控制器的基本组成和结构如下:中央处理器系统和用户存储器，用户程序存储器，电源，输入/输出扩展接口，输入/输出扩展机外设，输入/输出接口编程器输入接口，输入/输出寄存器输出接口，3.4可编程控制器工作原理1.工作过程基于可编程控制器系统的组成原理。可编程控制器系统由传感器和执行器组成。可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态和执行用户程序来执行控制任务。其操作符如下图所示。操作过程分析如下:可编程逻辑控制器将内部数据存储器分成若干存储区，其中过程影响区成为输入输出图像寄存器区。过程映射区的输入映射寄存器区(PII)用于存储输入端点的状态，输出映射寄存器区(PIQ)用于存储用户程序(OB1)的结果。可编程逻辑控制器输入模块的输入信号状态对应于传感器信号，并且在传感器信号被隔离和滤波之后是有效信号。开关的两个输入信号只能识别传感器的0、1电平，不能识别开关的同一段。中央处理器在每个扫描周期开始时扫描输入信号的信号状态，并将其状态发送到输入映射寄存器区；中央处理器根据用户程序中的程序指令处理传感器信号，并将处理结果发送到输出映射寄存器区。PLC输出模块具有一定的负载驱动能力，直接与负载相连，以一定的负载功率驱动相应的执行器。2.技术性能指标可编程控制器有多种类型。用户可以根据控制系统的具体要求选择不同技术性能指标的可编程控制器。可编程控制器的技术性能指标主要包括以下几个方面:1)输入输出点2)存储容量3)扫描速度4)指令系统5)可扩展6)通信功能3。编程器何是编辑、调试、安装用户程序的必备设备，也是PLC系统开发阶段必备的开发工具。一般通过标准通信接口或专用编程接口与可编程控制器相连。它可以分为两种类型:特殊程序员和一般程序员。专用编程器通常是一种装有可编程控制器的专用小型编程器，用指令代码直接编程，用数码管显示指令内容和操作结果。通用性编程器一般采用普通台式个人电脑或便携式电脑，并配有专门的编程软件对可编程控制器进行编程和配置、程序调试、运行监控、设备测试等。3.5可编程逻辑控制器硬件选择3.5.1输入输出点的确定系统的输入和输出信号包括开关量和模拟量。输入信号包括来自按钮的开关信号、来自霍尔元件的脉冲信号以及来自温度、压力和位移传感器的4-20MA模拟信号。输出信号包括0-10V模拟信号，除了发送到上位机的继电器信号和显示信号外，还控制变频器。输入I点:1、速度传感器1的信号输入2、传感器1脉冲输入用于计数3、传感器1信号输入，用于测量提前角4、用于测量提前角的传感器信号输入5、温度控制按钮6、计数按钮7、温度设置按钮8、计数设置按钮9、速度设置按钮10、设置按钮11、向下设置按钮12、主轴电机向前转动按钮13、主轴电机反转按钮14、主轴电机停止按钮15、温度传感器信号输入16、压力传感器信号输入17、位移传感器信号输入18、油泵电机开启19油泵电机停止时的输出点数Q:1 、主电机正向继电器K1(共19个:12个开关值、3个模拟值和4个脉冲值)2、主电机反向继电器K23、油泵电机开路触点K34、风扇在K4K5 5 、加热器K6上的6、计数继电器7、速度控制信号输出(总共7个:6个开关值和1个模拟值)3.5.2PLC的中央处理器选择因为我熟悉德国的西门子S7-200可编程控制器，经过调查，我知道它的产品质量高，故障率低，所以我选择了S7-200可编程控制器。S7-200有四种中央处理器模块:(1)中央处理器221中央处理器222集成6点数字输入和4点数字输出，共有10个数字输入输出点，无扩展能力。CPU221具有6KB的程序和数据存储空间，4个独立的30KHZ高速计数器，2个独立的20KHZ高速脉冲输出，1个RS-485通信编程端口。CPU221具有PPI(点对点通信)、MPI(多点通信)和自由格式通信能力，非常适合小规模数字量控制。(2) CPU222 CPU222集成8点输入/6点输出，共14点数字输入/输出，可连接2个扩展模块，可扩展为78点数字输入/输出或10路模拟输入/输出.CPU222具有6KB的程序和数据存储空间、4个独立的30KHZ高速计数器、2个独立的20KHZ高速脉冲输出，并具有比例积分微分控制器。他还配置了一个带PPI、MPI和自由模式通信能力的RS-485通信编程端口。CPU222可编程控制器是一种小型可编程控制器，具有扩展能力、和更广泛的适用性。(3)CPU224该机器集成了14点输入/10点输出，总共24点数字输入/输出。她连接了7个扩展模块，最大扩展到168点数字输入/输出或35个模拟输入/输出.中央处理器，13KB程序和数据存储空间、6个独立的30KHZ高速计数器、2个独立的20KHZ高速脉冲输出，如果是比例积分微分控制器。CPU224配有一个RS-485通信编程端口，具有PPI通信、MPI通信和自由模式通信能力。它是一个控制能力很强的小型控制器。(4)CPU226集成了24点输入/16点输出，共有40个数字输入/输出。可连接七个扩展模块，最大可扩展至248个数字输入/输出点或35个模拟输入/输出.CPU226，具有13KB的程序和数据存储空间、6个独立的30KHZ高速计数器、2个独立的20KHZ高速脉冲输出和一个PID控制器。CPU226配有两个RS-485通信编程端口，具有PPI通信、MPI通信和自由模式通信能力，用于要求较高的中小型控制系统。CPU22X的主要技术指标根据已知系统的输入输出点，以及所需的高速计数器功能、中断功能和扩展功能，我们选择CPU224。该系统需要19个数字输入和6个数字输出。然而，CPU224只有14个数字输入和10个数字输出。数字量输入模块需要扩展。因为系统需要3路模拟输入和1路模拟输出，所以PLC需要选择模拟输入和输出模块。3 .5 .3扩展模块选择1.数字量扩展模块的选择:数字量输入输出模块是一个扩展模块，用于解决本地集成的数字量输入输出点不能满足需求的问题。由于只需要添加数字输入模块，我们选择的扩展模块是EM221。.EM221数字量输入模块:EM221数字量输入模块具有8点输入隔离。EM221技术规格型号EM221数字输入模块整体特性外形尺寸:46mm80mm62mm功耗:2W输入特性本地输入点:8点数字输入电压:最大DC30V，标准DC24V/4mA隔离:光学隔离，交流500V，1分钟，4点/组输入延迟:最大3 .2 .5毫秒电缆长度:350米无屏蔽，500米屏蔽功耗来自中央处理器的DC5V(输入/输出总线)。30mA连接端子1M 、0 .0 、0 .1 、0 .2 、0 .3是第一组，1M是第一组公共端子2M 、0 .4 、0 .5 、0 .6 、0 .7是第二组