基于PLC及WinCC的的油循环自动控制系统

学号 上海xxxx大学分布式控制期末课程设计题目 ：基于PLC的油循环自动控制系统 作 者 届 别 指导教师 职 称 专 业 班 级 完成时间 二O一二年6月16概 要PLC是微电子技术与自动控制技术相结合的产物，它的应用非常广泛，能方便地直接用于机械制造、冶金、化工、电力、交通、采矿、建材、轻功、环保、食品等各行各业。既可用于老设备的改造，也可用于新产品的开发和机电一体化。本文主要研究PLC在油循环自动控制系统中应用，实现油循环系统的自动控制功能。关键词：PLC、自动控制、油循自动环控制系统AbstractPLC is microelectronics technology and automatic control techniques, its very extensive, can easily be directly used in machinery manufacturing, metallurgy, chemical industry, electric power, transportation, mining, building materials, light achievement, environmental protection, food, and other industries. Can be used to both the renovation of the old equipment, also can used for the development of new products and mechanical and electrical integration. This paper makes a study of the PLC in oil circulating the automatic control system application, realize oil circulation system automatic control function.Keywords: PLC, automatic control, automatic control system on oil ring目 录1 油循环自动控制系统控制要求11.1自动控制系统模型简化图11.2 自动控制系统任务书12 油循环自动控制系统的工作流程22.1 自动控制系统工艺流程示意图22.2 自动控制系统工作流程说明23 油循环自动控制系统的PLC选型33.1 PLC主控制器系统选型33.2 PLC型号选择34 油循环自动控制系统硬件设计54.1 自动控制系统的外围I/O设备的确定54.2 PLC输入输出点分配54.3 自动控制系统硬件连接55 油循环自动控制系统软件设计65.1 自动控制系统逻辑控制图65.2 自动控制系统源程序75.3 自动控制系统软件仿真85.4 系统和WINCC连调11参考文献151 油循环自动控制系统控制要求1.1自动控制系统模型简化图沉淀槽P循环槽P泵1泵2高液位传感器低液位传感器图1油循环系统简化框图1.2 自动控制系统任务书设计一个循环控制系统，要求： 按下起动按钮SB1后，泵1、泵2通电运行，由泵1将油从循环槽打入淬火槽，经沉淀槽，再由泵2打入循环槽，运行15min后，泵1、泵2停。 在泵1，泵2运行期间，如果沉淀槽的水位到达高水位，液位传感器SL1接通，此时泵1停，泵2继续运行1min。 在泵1，泵2运行期间，如果沉淀槽的水位到达低水位，液位传感器SL2由接通变断开，此时泵2停，泵1继续运行1min。 当按下停止按钮SB2时，泵1、泵2同时停。2 油循环自动控制系统的工作流程2.1 自动控制系统工艺流程示意图开始泵1、泵2运行结束泵1运行，泵2停止泵1停止，泵2运行图2 油循环自动控制系统工艺流程图泵1、泵2停止2.2 自动控制系统工作流程说明（2）泵1、泵2运行按下起动按钮SB1后，泵1、泵2通电运行，由泵1将油从循环槽打入淬火槽，经沉淀槽，再由泵2打入循环槽，运行15min后，泵1、泵2停。（3）泵1停止，泵2运行在泵1、泵2运行的15min时间内，出现高液位开关SL1接通的情况，从SL1接通的瞬间之后的1min时间内，泵1停止、泵2运行。（4）泵1运行，泵2停止在泵1、泵2运行的15min时间内，出现低液位开关SL2由接通变断开的情况，从SL2断开的瞬间之后的1min时间内，泵1运行、泵2停止。（5）泵1、泵2停止，电磁阀打开出油口当泵1、泵2运行15min后，泵1、泵2将停止运行，此过程结束3 油循环自动控制系统的PLC选型3.1 PLC主控制器系统选型PLC主控制器的控制系统有单机控制系统、集中控制系统、远程I/O控制系统、分布式控制系统四种类型。本系统有泵1、泵2、泵3、电磁阀四个被控对象，且它们的位置比较接近，四个被控对象之间还有一定的联系，因此PLC主控制器选择集中控制系统，用一台PLC控制泵1、泵2、泵3、电磁阀四个对象。3.2 PLC型号选择PLC型号很多，选用时主要依据使用要求，选择合理的模块和I/O点数。确定I/O点数应当留有余量，同时注意尽可能简化I/O点数来降低成本。为此，选用西门子公司S7-300/CPU226型号的PLC。该系统经济实惠，足以满足控制要求。PLC在监测系统中完成数据实时采样、开关量检测、预警预报信号和报警输出等，并通过各种二次仪表与传感器连接。同时还要用上位机完成监测数据的存储、处理与输出，以图表形式对现场油处理及循环的动态模拟显示，分析上下限值或警报信息驱动打印机打印各种图表。为提高PLC的抗干扰能力，在硬件配置与安装上，交流电源使用双层隔离，输入信号光电隔离，远离强电布线，模拟量信号和开关量信号采用屏蔽线传送，采用放射性一点接地等措施，用以消除或减弱共模干扰。油循环控制系统采用西门子公司的S7-300系列整体式PLC。本系统的软硬件情况如下：（1）本控制系统结构框架如图3所示，系统有6个数字量输入信号，4个数字量输出信号，PLC的I/O点数必须留出20%-30%的余量，以便以后系统功能扩充和防止系统满负载下工作。因此，所选择的PLC数字量输入点数要达到8点，输出点数要达到6点；（2）本控制系统软件比较简单，一般的PLC的存储器容量、编程元件的能力及指令系统都能满足其需求；（3）本控制系统所涉及的输入输出量都是数字量，没有模拟量，对响应速度要求不高，因此一般的PLC响应速度都可以满足要求；（4）本系统没有涉及到PLC的模块扩展及通信，但是为了适应将来系统的扩充需求，必须选择有I/O扩展功能和通信功能的PLC。综和上述情况和经济性要求，本系统应选择S7300系列整体式中的主机单元CPU为CPU224的PLC。它有：14输入/10输出共24个数字量I/O点、可连接7个扩展模板单元，最大可扩展至168个数字量I/O点或35路模拟量I/O点、13KB的程序和数据存储空间、1个RS485通信/编程口、多点接口MPI通信协议、点对点PPI通信协议、自由通信口等资源。PLC启动按钮停止按钮SL1信号输入SL2信号输入泵1控制信号泵2控制信号图3 油循环控自动制系统结构框架图4 油循环自动控制系统硬件设计4.1 自动控制系统的外围I/O设备的确定 （1）输入设备的确定：4个输入信号，有2个操作按钮，启动按钮SB1连接M0.0，停止按钮SB2接M0.1，；有2个液位信号输入装置，采用非接触式液位开关，高液位开关SL1接M0.3，低液位开关SL2接M0.4。（2）输出设备确定：四个输出信号，控制泵1、泵2的执行元件选择接触器的线圈，控制泵1的接触器线圈连接Q0.1，控制泵2的接触器线圈连接Q0.2。4.2 PLC输入输出点分配输入备注输出备注M0.0起动按钮SB1Q0.0泵1接触器M0.1起动按钮SB2Q0.1泵2接触器M0.2高液位传感器触点SL1M0.3低液位传感器触点SL2表1 PLC输入/输出分配表4.3 自动控制系统硬件连接图4 硬件连接图S7-300/CPU226 AC/DC/RelayL1NAC 220V起动按钮SB1起动按钮SB2高液位传感器触点SL1低液位传感器触点SL2I0.0I0.1I0.2I0.3Q0.0Q0.1泵1接触器KM1泵2接触器KM25 油循环自动控制系统软件设计5.1 自动控制系统逻辑控制图N开 始泵1从循环槽抽油到淬火槽淬火槽中的油受到重力进入沉淀槽 高液位传感器是否接通？泵1停止运作，泵2继续运作1 min结 束YNYN泵2停止运作，泵1继续运作1 min 低液位传感器是否接通？泵2从沉淀槽抽油到循环槽系统运行15 min？图5 工艺流程图5.2 自动控制系统源程序5.3 自动控制系统软件仿真（1）按下启动按钮SB1后，且泵1、泵2运行的15min时间内高液位开关SL1没有接通、低液位开关SL2没有发生由接通变断开的情况仿真如下：图 6 系统还没有开始运行图7 系统开始运行图8 开始运行，泵1,、泵2的状态图9 点击关闭，泵1、泵2停止运行（2）按下启动按钮SB1后，且泵1、泵2运行的15min时间内高液位开关SL1接通、低液位开关SL2没有接通，情况仿真如下：图10 泵1停止运行，泵2继续运行（3）按下启动按钮SB1后，且泵1、泵2运行的15min时间内高液位开关SL1没有接通、低液位开关SL2接通，情况仿真如下：图11 泵1运行，泵2停止运行5.4 系统和WINCC连调图12 WINCC系统画面图13 系统初始化界面图14 系统开始运行状态图15 系统开始运行各个指示灯的显示状态图16 点击停止按钮系统各个指示灯图17 高液位接通泵2继续运行图17 低液位接通泵1继续运行参考文