畢業(yè)論文-基于plc控制的電磁閥耐久試驗系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p>　　題 目：基于PLC控制的電磁閥耐久試驗系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　院 系： 信息學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化</p><p>　　班

2、級： 0801班</p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　論文提交日期：2012年 6 月 15日</p><p>　　論文答辯日期：2012年 6 月 1

3、8日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計的目的是以PLC為控制核心，對電磁閥耐久性進(jìn)行全自動化測試，設(shè)計的主體內(nèi)容包括檢測電磁閥開關(guān)動作次數(shù)及檢測電磁閥漏氣兩個過程。為完成本次設(shè)計任務(wù)，作者從設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程出發(fā)，先后進(jìn)行了理想工藝的描述、流程圖的繪制、硬件的選型，

4、電氣連接圖的繪制，下位機(jī)（PLC）程序的設(shè)計編寫和調(diào)試，上位機(jī)（MCGS）監(jiān)控畫面的編制。最后在實驗室進(jìn)行了上位機(jī)和下位機(jī)的聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)，完成了本設(shè)計。</p><p>　　本設(shè)計對以往電磁閥耐久檢測試驗測試系統(tǒng)的工藝進(jìn)行了改進(jìn)。以往的測試系統(tǒng)分為獨立的兩個部分，先通過PLC檢測開關(guān)次數(shù)，然后通過人工檢測漏氣（目測法），原系統(tǒng)工序繁瑣、效率較低，本設(shè)計在硬件上進(jìn)行了改進(jìn)，增加了漏氣檢測部分，從而在工藝上把兩個環(huán)節(jié)合二

5、為一，實現(xiàn)了電磁閥耐久試驗的全自動化，且通過增加PID算法控制恒壓供水環(huán)節(jié)，保證測試系統(tǒng)的水壓恒定。</p><p>　　本設(shè)計的下位機(jī)程序設(shè)計采用的是順序控制法，使得程序簡單明了且緊跟工藝流程，相比應(yīng)用經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計出的程序，可讀性強(qiáng)，系統(tǒng)的升級簡單。上位機(jī)采用MCGS組態(tài)軟件編制組態(tài)畫面，可實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定，工藝流程監(jiān)視，檢測次數(shù)實時查看，仿真調(diào)試和報警等功能。</p><p>　　關(guān)鍵字

6、：電磁閥；耐久試驗； PLC; 順序控制 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The purpose of this design is to realize the electromagnetic valve endurance test PLC control, including the calculation of el

7、ectromagnetic valve movement times and electromagnetic valve leakage detection. In order to solve the problem, this paper has the hardware selection, electrical connections drawing and PLC program design to write and deb

8、ugging, PC (MCGS) monitoring menu of government. Finally for the PC and lower place machine online unit adjustment, and finished the simulation test in t</p><p>　　This design is improved the used electromag

9、netic valve durability test process flow. Previous test process is divided into two steps, first testing number link, and then is the artificial leak detection (visual method) link. This design in hardware increased the

10、leak detection part, thus in the process the two links on combined together, realize the automatic testing number and testing leak two process. At the same time also joined the PID control algorithm of constant pressure

11、water supply link</p><p>　　The design of the program design of the PLC control is in order, making the program structure follows process, the program readable. PC can realize the parameters set, process mon

12、itoring, testing number real-time view, the simulation test and alarm function. </p><p>　　Keywords: electromagnetic valve durability test; PLC; sequence control; PID; MCGS</p><p><b>　　目

13、 次</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　第一章 控制系統(tǒng)的工藝要求及其分析2</p><p>　　1.1電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)的工藝2</p><p>　　1.1.1 電磁閥耐久性試驗基本原理2</p><p>　　1.1.2 電磁閥檢

14、測試驗詳細(xì)流程2</p><p>　　1.2電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)的工藝分析3</p><p>　　1.2.1 電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)設(shè)計主體思路3</p><p>　　1.2.2 電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)設(shè)計分部分析4</p><p>　　第二章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計5</p><p>　　2.1硬件設(shè)計聯(lián)

15、接圖5</p><p>　　2.2 PLC、變頻器、其他硬件的選型6</p><p>　　2.3 I/O分配表7</p><p>　　2.4 硬件接線圖8</p><p>　　2.4.1主接線圖及其控制接線圖8</p><p>　　2.4.2 PLC接口接線圖9</p><p>

16、;　　第三章 控制系統(tǒng)下位機(jī)程序設(shè)計10</p><p>　　3.1順序功能圖10</p><p>　　3.2 梯形圖設(shè)計12</p><p>　　3.2.1符號表12</p><p>　　3.3.2主要程序詳解12</p><p>　　3.3模擬量閉環(huán)控制15</p><p>　　

17、3.3.1模擬量量化15</p><p>　　3.3.2 PID設(shè)計16</p><p>　　3.3.3 模擬量量化和PID程序設(shè)計16</p><p>　　第四章 控制系統(tǒng)上位機(jī)程序設(shè)計17</p><p>　　4.1 上位機(jī)實時數(shù)據(jù)庫的建立17</p><p>　　4.2設(shè)備的選擇和通道的連接17<

18、;/p><p>　　4.3主畫面的繪制、連接18</p><p>　　4.4上位機(jī)和下位機(jī)聯(lián)機(jī)調(diào)試20</p><p><b>　　結(jié)束語21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　致謝23</b>&

19、lt;/p><p><b>　　附錄24</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同

20、位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。</p><p>　　PLC的全稱是可編程邏輯控制器，是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，它具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。由于微處理器芯片及有關(guān)元件的價格大幅下降，使得PLC的成本下降，另外伴隨著PLC功能的不斷完善，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。</p><p>　　MCGS是一套用于快速構(gòu)造和生成計算

21、機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它充分利用了windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點，比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動化領(lǐng)域中有著更廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　電磁閥的耐久性是電磁閥的重要參數(shù)之一，基于PLC來設(shè)計電磁閥的耐久性試驗系統(tǒng)，改進(jìn)了以往采用繼電器控制性能不可靠，使用不方便，功能單一，噪聲大，耗能高的缺點。應(yīng)用MCGS進(jìn)行上位機(jī)的組態(tài)，使試驗系統(tǒng)的操作更加簡單、方便。&

22、lt;/p><p>　　第一章 控制系統(tǒng)的工藝要求及其分析</p><p>　　1.1電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)的工藝流程</p><p>　　1.1.1 電磁閥耐久性試驗基本原理</p><p>　　電磁閥耐久性是衡量電磁閥性能的一個重要參數(shù)，對于耐久性檢測的主要方法是不斷的給與開關(guān)信號，同時記錄次數(shù)。當(dāng)測試次數(shù)達(dá)到一定次數(shù)時，需要對電磁閥進(jìn)行一

23、次漏氣檢測，以判定電磁閥是否已經(jīng)損壞。檢測次數(shù)分為兩種，一是最大耐久性，即電磁閥所能正常工作的最長壽命；另一種是合格次數(shù)，即電磁閥能否達(dá)到設(shè)計的要求次數(shù)。在現(xiàn)行的工藝中，當(dāng)電磁閥測試達(dá)到一定次數(shù)時需要試驗人員取下電磁閥，接到氣源上進(jìn)行加氣壓測試以觀察電磁閥是否漏氣。本設(shè)計對現(xiàn)行工藝進(jìn)行改進(jìn)，集成了兩個環(huán)節(jié)，加入了漏氣檢測器。</p><p>　　1.1.2 電磁閥檢測試驗詳細(xì)流程</p><p

24、>　　電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)的工藝流程見圖1。此工藝流程可分為四個部分分別為：準(zhǔn)備工作，開始測試次數(shù)，開始檢測漏氣，結(jié)束報警。</p><p><b>　?。?）準(zhǔn)備工作</b></p><p>　　首先啟動電動機(jī)帶動水泵把水從水箱里抽到連接著待測電磁閥的管道中，并調(diào)節(jié)水壓使之達(dá)到預(yù)定的水壓，然后打開待測電磁閥門的供水。</p><p>

25、;　　（2）開始測試耐久性</p><p>　　PLC不斷的給電磁閥送入開啟，關(guān)斷的信號，使電磁閥不斷的動作，同時記錄相應(yīng)的次數(shù)。</p><p><b>　?。?）開始檢測漏氣</b></p><p>　　電磁閥測試到一定的次數(shù)后，就應(yīng)該有一次漏氣的檢測，以判斷電磁閥是否合格，從而辨別是否要進(jìn)行下一步的試驗</p><p&

26、gt;<b>　?。?）結(jié)束報警</b></p><p>　　當(dāng)測試次數(shù)達(dá)到設(shè)定的次數(shù)，或是電磁閥已經(jīng)漏氣時，系統(tǒng)給出報警信號，同時給出測試的次數(shù)。</p><p><b>　　圖1 工藝流程圖</b></p><p>　　1.2電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)的工藝分析</p><p>　　通過對工藝流程

27、的分析研究來確定PLC要完成的控制任務(wù)，從而設(shè)計PLC程序和MCGS組態(tài)畫面。</p><p>　　1.2.1 電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)設(shè)計主體思路</p><p>　?。?）下位機(jī)程序設(shè)計主體思路</p><p>　　下位機(jī)程序設(shè)計可以采用順序設(shè)計法，從試驗工藝出發(fā)，完成試驗次數(shù)和檢測漏氣的過程。應(yīng)用PID控制算法控制水壓恒定。程序中還應(yīng)該包括報警程序，以實現(xiàn)系統(tǒng)

28、的安全穩(wěn)定。</p><p>　?。?）上位機(jī)監(jiān)控畫面設(shè)計思路</p><p>　　上位機(jī)采用MCGS組態(tài)軟件，對主要工藝流程進(jìn)行組態(tài)。同時對應(yīng)下位機(jī)程序應(yīng)該包括以下幾個畫面：數(shù)據(jù)給定，警示信號，操作幫助，仿真實驗等。</p><p>　　1.2.2 電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)設(shè)計分部分析</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的流程，可知整個系統(tǒng)分為四

29、個部分，即：準(zhǔn)備工作，測試次數(shù)，測試漏氣，結(jié)束報警四個部分。</p><p><b>　?。?）準(zhǔn)備工作分析</b></p><p>　　因其要求供應(yīng)的水壓為一穩(wěn)定的數(shù)值，所以使用變頻器控制電機(jī)，同時在上位機(jī)程序中使用PID算法控制（見圖2），從而保證待測電磁閥的供水壓力是恒定的。供水閥門則選用一般的開關(guān)電磁閥，使用開關(guān)量對其控制。</p><p&

30、gt;　　圖2 水壓恒定PID調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　?。?）測試工作分析</b></p><p>　　待測閥門需要一組一定數(shù)量的開關(guān)信號，需要在下位機(jī)程序中采用循環(huán)程序，次給每個電磁閥以控制信號，同時設(shè)計累加器記錄測試次數(shù)。</p><p><b>　　（3）測試漏氣分</b></p>&l

31、t;p>　　在程序中設(shè)計一個計數(shù)器，在開始測試前設(shè)定好漏氣檢測的周期，利用計數(shù)器關(guān)閉測試耐久性程序，同時觸發(fā)漏氣檢測。如果漏氣則結(jié)束檢測，并報警。如果不漏氣則返回重新測試周期。</p><p><b>　?。?）結(jié)束報警分析</b></p><p>　　當(dāng)所有的待測電磁閥都漏氣時，則關(guān)掉水泵電機(jī)，關(guān)閉所有的閥門，并報警提示測試完畢。</p><

32、;p>　　第二章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　2.1硬件設(shè)計聯(lián)接圖</p><p>　　硬件設(shè)計聯(lián)接如圖3. 圖中所示的為單一工件的圖示，實際硬件可以三個工件同時測試。氣壓外供，試驗時把通氣管道和空氣壓縮機(jī)連接起來，調(diào)好所需要的氣壓。</p><p>　　圖3 硬件連接示意圖</p><p>　　其中漏氣檢測器為本次設(shè)計新增的

33、硬件其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理如圖4.</p><p>　　原理：當(dāng)測試漏氣時，回水</p><p>　　管內(nèi)全部充滿液體，待測電</p><p>　　磁閥為關(guān)閉狀態(tài)，所以回水</p><p>　　管內(nèi)的水在大氣壓下不會流</p><p>　　出，給電磁閥門加氣壓，如</p><p>　　果電磁閥不

34、漏氣，激光燈的</p><p>　　圖4 漏氣檢測器原理圖 光線會因水的折射射到標(biāo)號</p><p>　　為1的位置。當(dāng)電磁閥漏氣時，由于氣泡的比重小，氣泡會聚集在導(dǎo)氣管，從而激光器的光線會射在2的位置上，感光器檢測到光線，給出信號。測試完畢氣體由導(dǎo)氣管導(dǎo)出。</p><p>　　2.2 PLC、變頻器、其他硬件的選型</p>

35、<p><b>　　（1）PLC選型</b></p><p>　　由工藝流程可以看出，電磁閥耐久性試驗系統(tǒng)共有6個開關(guān)量輸入接口，16個開關(guān)量輸出接口，1個模擬量輸入接口，1個模擬量輸出接口。由此可知選用CPU226就能滿足開關(guān)量的需要，但是CPU226沒有模擬量輸入輸出接口，因此需要再擴(kuò)展一個模擬量輸入模塊和一個模擬量輸出模塊。根據(jù)CPU226的參數(shù)要求可知，這樣選型是符合設(shè)

36、計要求的。PLC模塊選擇及其主要參數(shù)如表1。</p><p>　　表1 PLC模塊選型及其主要參數(shù)</p><p><b>　?。?）變頻器選型</b></p><p>　　本設(shè)計還用到了變頻器以實現(xiàn)對水泵電動機(jī)的變頻控制，從而使供給待測電磁閥的水壓恒定，本設(shè)計選用MICROMASTER 420通用型變頻器，MICROMASTER420 是用

37、于控制三相交流電動機(jī)速度的變頻器系列。此系列有多種型號，從單相電源電壓，額定功率120W 到三相電源電壓，額定功率11KW 可供用戶選用。本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機(jī)運行的噪聲。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動機(jī)提供了良好的保護(hù)。本設(shè)計選用此系列中的三相、交流200-2

38、40V、±10%（帶A級過濾器）型號為6SE6420- 2AC23-0CA0。具體見表2.</p><p>　　表2 變頻器型號及其參數(shù)</p><p>　?。?）其他應(yīng)用的硬件選擇</p><p>　　包括壓力傳感器，固態(tài)繼電器，電動機(jī)，水泵，管道，電磁控制閥等。詳見表3。壓力傳感器用于把物理量-水壓轉(zhuǎn)換成PLC能接受的電信號，從而PLC能實時的讀到水

39、壓信號。固態(tài)繼電器因其沒有機(jī)械動作，從而壽命較長，并且是低噪音。</p><p>　　表3 其他硬件選型</p><p>　　2.3 I/O分配表</p><p>　　根據(jù)控制工藝流程及其分析得出的控制系統(tǒng)I/O分配表如表4。表一包括助記符，接口地址，變量名。助記符為編寫PLC梯形圖時用到的助記符。接口地址為PLC內(nèi)部的寄存器地址。</p><

40、;p>　　表4 I/O分配表</p><p>　　2.4 硬件接線圖</p><p>　　應(yīng)用CAD軟件實現(xiàn)了對硬件接線圖的設(shè)計，分為主接線圖及控制電路接線圖，PLC接口電路。</p><p>　　2.4.1主接線圖及其控制接線圖</p><p>　　實現(xiàn)對供水水泵電動機(jī)的控制，分為電機(jī)的工頻運行控制和變頻控制，接線圖如圖5所示。其

41、中FU1和FU2分別為熔斷器，起到過流保護(hù)的作用。FR1為熱繼電器，起到保護(hù)電機(jī)的作用，KM20，KM19分別為電機(jī)工頻控制，電機(jī)變頻控制接觸器。AQW0為控制變頻信號。</p><p>　　圖5 主接線圖及其控制電路圖</p><p>　　2.4.2 PLC接口接線圖</p><p>　　包括PLC接口繼電器的連接，和繼電器的分配如圖6。其中KM1與KM9，K

42、M2與KM10，KM3與KM11,KM4與KM12，形成互鎖以保護(hù)電機(jī)。</p><p>　　圖6 PLC接口電路圖</p><p>　　第三章 控制系統(tǒng)下位機(jī)程序設(shè)計</p><p>　　電磁閥耐久試驗系統(tǒng)的工藝流程順序性強(qiáng)，故采用PLC梯形圖的順序設(shè)計法設(shè)計程序，共分為兩步：（1）順序功能圖的設(shè)計；（2）梯形圖的編寫。</p><p>&

43、lt;b>　　3.1順序功能圖</b></p><p>　　所謂順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間順序，在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動的有序的進(jìn)行操作。使用順序控制設(shè)計法時首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計出梯形圖。本系統(tǒng)的順序功能圖如圖7。</p><p><b>　　順序功能圖說明：

44、</b></p><p><b>　　檢測次數(shù)環(huán)節(jié)</b></p><p>　　開始測試程序先是程序的初始化，包括從上位機(jī)得到相應(yīng)參數(shù)。當(dāng)M0.1變?yōu)榛顒硬綍r，電動機(jī)接受變頻器控制，頻率的信號由PID算法計算得出。當(dāng)M0.3變?yōu)榛顒硬綍r，氣壓電磁閥關(guān)閉，水壓電磁閥打開。M0.3到M0.6為電磁閥A開始接受測試步，當(dāng)Q1.4為1時，A組電磁閥的測試被屏蔽，說

45、明A電磁閥已經(jīng)測試完。同理M0.7至M1.1為B組測試步，M1.2至M1.4為C組測試步。</p><p>　?。?）判斷檢測次數(shù)環(huán)節(jié)</p><p>　　M1.1為判斷激活C0或C1的程序，當(dāng)C0被激活時，計算主測次數(shù)。當(dāng)C1被激活時，計算輔測次數(shù)。M2.0為測試次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)激活的步，然后進(jìn)行檢測漏氣環(huán)節(jié)。當(dāng)M0.3被激活時，進(jìn)行下一步測試。</p><p>

46、<b>　?。?）檢測漏氣環(huán)節(jié)</b></p><p>　　檢測漏氣環(huán)節(jié)為三個待測電磁閥并行檢測漏氣的環(huán)節(jié)。M2.1,M2.4,M2.7分別為激活每個電磁閥測試的活動步。當(dāng)條件I0.1為真時，測試漏氣，否則不檢測漏氣。當(dāng)三個工件都測試完畢后，退出測試，進(jìn)行下一步。</p><p><b>　　（4）判斷返回</b></p><

47、p>　　通過判斷Q1.4 Q1.5 Q1.6的狀態(tài)來決定停止測試，還是繼續(xù)測試。</p><p><b>　　圖7 順序功能圖</b></p><p><b>　　3.2 梯形圖設(shè)計</b></p><p><b>　　3.2.1符號表</b></p><p>　　根據(jù)各

48、個變量的含義，建立符號表，便于記憶和閱讀。具體如表5。</p><p><b>　　表5 符號表</b></p><p>　　3.2.2主要程序詳解</p><p>　　本設(shè)計的順序功能圖到梯形圖的轉(zhuǎn)化采用的是起保停的轉(zhuǎn)換方法，對應(yīng)順序功能圖的相應(yīng)環(huán)節(jié)，分析部分程序。</p><p><b>　　（1）程序初

49、始化</b></p><p>　　在本程序中存在置位和復(fù)位的操作，如果在還未執(zhí)行到復(fù)位步時因某些原因系統(tǒng)停止則會對接下來再運行程序造成影響，所以在程序開始時需要用SM0.1觸發(fā)一個初始化的程序。在每一次的試驗中，只要PLC重新開始，便立即復(fù)位一次。</p><p><b>　?。?）模式選擇</b></p><p>　　本系統(tǒng)提供兩

50、種模式工作，需在開始時進(jìn)行選擇。</p><p>　　模式一：在此模式下電磁閥將被測試出最大的耐久性次數(shù)，直到電磁閥漏氣。</p><p>　　模式二：在此模式下電磁閥只進(jìn)行主測次數(shù)的測定，以檢驗理想次數(shù)是否達(dá)到。</p><p><b>　　程序如下：</b></p><p><b>　?。?）開關(guān)測試<

51、;/b></p><p>　　選定模式后，開始準(zhǔn)備程序執(zhí)行后，就開始電磁閥閥門的開關(guān)測試。測試前需要保證水壓，所以加了一個水壓比較的模塊，水壓控制程序在下一小節(jié)給出。當(dāng)M0.4激活后測試次數(shù)加1 。另外的電磁閥測試程序與此類同。詳細(xì)如圖8。</p><p><b>　　圖8 測試程序</b></p><p><b>　　（4）

52、計數(shù)判斷</b></p><p>　　計數(shù)器為判斷是否達(dá)到測試次數(shù)的標(biāo)志，每測試一次計數(shù)器加一，當(dāng)達(dá)到設(shè)定次數(shù)后，計數(shù)器給出信號，程序轉(zhuǎn)入檢測漏氣部分，程序見圖9。</p><p>　　圖9 計數(shù)器啟動程序</p><p><b>　?。?）檢測漏氣</b></p><p>　　檢測漏氣部分，此部分給出一激光

53、燈信號，當(dāng)漏氣時，光敏傳感器就傳出信號，執(zhí)行相應(yīng)的程序，表明電磁閥已經(jīng)漏氣。程序如圖10。</p><p>　　圖10 檢測漏氣程序</p><p>　　（6）循環(huán)測試和報警</p><p>　　此外還有循環(huán)服務(wù)程序和報警程序。在附件一中詳細(xì)給出。</p><p>　　3.3模擬量閉環(huán)控制</p><p>　　過程控

54、制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量閉環(huán)控制。PLC通過其模擬量I/O模塊，及數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)運算的功能，實現(xiàn)模擬量的閉環(huán)控制。</p><p>　　3.3.1模擬量量化</p><p>　　將模擬量輸入模塊的輸出值轉(zhuǎn)換成實際的物理量，轉(zhuǎn)換時應(yīng)考慮變送器的輸入/輸出量程和模擬量輸入模塊的量程，找出被測物理量與A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字值之間的比例關(guān)系。在本系統(tǒng)中，變送器檢測的壓力范圍為0-1M

55、P，輸出信號為電流信號DC4~20mA,模擬量輸入模塊將0~20mA轉(zhuǎn)換成0~32000的數(shù)字量，設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量為N，壓力值為P，壓力計算公式為：</p><p><b>　?。?.1.1）</b></p><p>　　3.3.2 PID設(shè)計</p><p>　　PLC內(nèi)部的PID指令模塊能對控制器的參數(shù)進(jìn)行整定，過程直觀簡單，操作方便且

56、效率高。PLC模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖11所示。虛線部分在PLC內(nèi)，在模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)中被控量c(t)（壓力）是連續(xù)變化的模擬量，變頻器要求PLC輸出模擬信號M（t）,而PLC的CPU只能處理數(shù)字量，因此需要A/D和D/A轉(zhuǎn)換信號。</p><p>　　圖11 PID回路控制圖</p><p>　　3.3.3 模擬量量化和PID程序設(shè)計</p><p>　　程序

57、設(shè)計時將此功能和PID設(shè)計成子程序，在主程序中調(diào)用。在PLC梯形圖的庫中有量化的程序塊故只需填好參數(shù)即可。詳見圖12。</p><p>　　圖12 PID模塊和模擬量輸入量化模塊</p><p>　　第四章 控制系統(tǒng)上位機(jī)程序設(shè)計</p><p>　　本系統(tǒng)的上位機(jī)采用MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)的組態(tài)。MCGS為國產(chǎn)軟件，具有操作簡單，性能穩(wěn)定可靠的特點。本章主要描

58、述上位機(jī)設(shè)計的主要過程和上下位機(jī)聯(lián)機(jī)調(diào)試的過程。</p><p>　　4.1 上位機(jī)實時數(shù)據(jù)庫的建立</p><p>　　在上位機(jī)的組態(tài)中需要建立內(nèi)部變量，以便于主畫面里按鈕等的連接操作，本系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫如圖13（部分）：數(shù)據(jù)對象類型有開關(guān)量，數(shù)值量。對于每一個開關(guān)量（輸入與輸出）都建立了開關(guān)量的數(shù)據(jù)對象。檢測次數(shù)，主測次數(shù)，輔測次數(shù)，水壓實時數(shù)據(jù)都建立成數(shù)值型數(shù)據(jù)對象。</p&g

59、t;<p>　　圖13 實時數(shù)據(jù)庫的建立</p><p>　　4.2設(shè)備的選擇和通道的連接</p><p>　　設(shè)備的選擇是指對于PLC的選擇，及通信參數(shù)的選擇。通道的連接是指把實時數(shù)據(jù)庫里的變量和PLC內(nèi)部的地址建立一一對應(yīng)的關(guān)系，從而實現(xiàn)上位機(jī)對下位機(jī)的監(jiān)視與控制。詳細(xì)設(shè)置見圖14 。設(shè)備選為西門子-S7200PPI，設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性，根據(jù)所需要的變量，設(shè)定PLC內(nèi)對應(yīng)的

60、存儲區(qū)通道，然后進(jìn)行和數(shù)據(jù)對象的連接。</p><p>　　圖14 設(shè)備屬性設(shè)置和通道連接（1）</p><p>　　圖14 設(shè)備屬性設(shè)置和通道連接（2）</p><p>　　4.3主畫面的繪制、連接</p><p>　　1、運行畫面共建立了四個畫面分別為：電磁閥測試主控窗口、仿真測試和數(shù)據(jù)記錄、關(guān)于和幫助、開始畫面，詳見圖15。</p

61、><p>　　圖15 窗口的建立</p><p>　　2、電磁閥主控窗口如圖16，這是測試時使用的主要窗口，集成了參數(shù)設(shè)定，結(jié)果顯示，工藝流程。</p><p>　　圖16 上位機(jī)主畫面設(shè)計</p><p>　　畫面的左邊為工藝操作流程，提示操作。中部為工藝流程示意圖用于顯示每個流程的進(jìn)行步驟。右半部分為參數(shù)設(shè)定部分，在此部分可以進(jìn)行模式的選擇

62、，主測次數(shù)和輔測次數(shù)的設(shè)定，還可以顯示測試結(jié)果，顯示電測閥門測試的報警信息，同時開始按鈕和復(fù)位按鈕也安排在此部分。</p><p>　　4.4上位機(jī)和下位機(jī)聯(lián)機(jī)調(diào)試</p><p>　　本設(shè)計在實驗室進(jìn)行了上下位機(jī)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，調(diào)試的內(nèi)容包括下位機(jī)程序是否完善，上位機(jī)對下位機(jī)能否控制。</p><p>　　在設(shè)計前期主要是采用PLC仿真軟件進(jìn)行程序的調(diào)試工作，但是效果

63、并不理想程序的正常邏輯順序測試不出來，特別是有些功能塊仿真軟件并不識別。于是再次檢查程序后，就在實驗室的PLC上進(jìn)行測試，結(jié)果理想，經(jīng)過完善相應(yīng)部分后下位機(jī)程序調(diào)試完畢。</p><p>　　下位機(jī)程序做好后就進(jìn)行了上位機(jī)（MCGS）的組態(tài)。也是在實驗室進(jìn)行了連接調(diào)試，最后證明所有程序都是達(dá)到了預(yù)期設(shè)想的目標(biāo)要求。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></

64、p><p>　　本設(shè)計完成了對電磁閥耐久性試驗工藝流程的改進(jìn)，并設(shè)計了下位機(jī)和上位機(jī)程序，這些程序在實驗室的PLC上進(jìn)行了驗證，運行結(jié)果符合預(yù)期構(gòu)想。上位機(jī)和下位機(jī)的聯(lián)合統(tǒng)調(diào)也在實驗室獲得了成功。但是由于實驗室的水泵等設(shè)備條件等方面的不足，沒有做出做出試驗硬件模型，閉環(huán)水壓PID參數(shù)也沒有進(jìn)行整定。本次設(shè)計對于PLC的認(rèn)識有了進(jìn)一步的提高，在實踐中發(fā)現(xiàn)并解決了許多的問題，包括順序功能圖的編寫，在程序中加上復(fù)位環(huán)節(jié)等等

65、。另通過實踐了解到如何在PC機(jī)上通過上位機(jī)組態(tài)軟件對下位機(jī)進(jìn)行控制。通過本次設(shè)計對自己所學(xué)專業(yè)有了一個整體的了解，對PLC在工業(yè)控制中的重要地位有了一個清晰的認(rèn)識，并認(rèn)識到了自己在整體的知識結(jié)構(gòu)上的不足。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王淑英.s7200西門子PLC基礎(chǔ)教程[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999：9-100

66、.</p><p>　　[2] 姚立波.工業(yè)控制技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 ：17-35. </p><p>　　[3] 昊作明.工控組態(tài)軟件PLC應(yīng)用技術(shù)[M] .北京：北京航天大學(xué)出版社，2007：2-89</p><p>　　[4] 胡壽松. 自動控制原理[M ]. 北京:國防工業(yè)出版社, 1994.</p>

67、;<p>　　[5] 西門子(中國)有限公司自動化與驅(qū)動集團(tuán). 深入淺出西門子S72200PLC[M ]. 北京:北京航空航天出版社, 2006.</p><p>　　[6] 西門子公司. Siemens Simatic S7 200 可編程序控制器系統(tǒng)手冊[ Z] . 北京:西門子公司,2004.</p><p>　　[7] 高欽和. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例[M]

68、. 北京:人民郵電出版社,2004.</p><p>　　[8] 丘平，王志強(qiáng)．低泄漏閥門試驗標(biāo)準(zhǔn)及其工業(yè)應(yīng)用[J]. 石油化工安全環(huán)保技術(shù)，2008，24(2)：9-12．</p><p>　　[9] 任琪. 基于plc變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 信息系統(tǒng)工程，2009，3：6-8</p><p><b>　　致謝</b></

69、p><p>　　時光飛逝，當(dāng)我在寫下這段話的時候，我才豁然發(fā)現(xiàn)自己的大學(xué)時代也即將終結(jié)。在四年的大學(xué)生活中，我的綜合能力得到了不斷提高，這一切都離不開學(xué)校和院系的領(lǐng)導(dǎo)們，還有我的導(dǎo)師和同學(xué)們給予我的指導(dǎo)和幫助。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計的這段時間讓我對基于PLC控制的電磁閥耐久性實驗系統(tǒng)的設(shè)計有了清晰的認(rèn)識，同時讓我對PLC在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的應(yīng)用有了更深層次的了解。從一開始的課題分析

70、，工藝的確定，到元件的選型，再到硬件的設(shè)計和軟件的調(diào)試。一路走來，我將課本上的理論知識與實踐聯(lián)系到了一起，同時還學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的知識，提高了自己的動手能力。通過這次畢業(yè)設(shè)計不僅提高了系統(tǒng)設(shè)計和軟件編程等能力，自身的各方面的素質(zhì)也得到提高。同時培養(yǎng)了我的團(tuán)隊協(xié)作精神。這次畢業(yè)設(shè)計也提高了自學(xué)能力與軟件應(yīng)用能力，為今后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。所以我要感謝所有的任課老師，是您們的教育和培養(yǎng)，才使我學(xué)有所獲。 </p>&l

71、t;p>　　最重要的是我要真誠的感謝我的指導(dǎo)老師xx老師。在設(shè)計工程中，xx老師嚴(yán)格督促我的畢業(yè)設(shè)計速度，及時的幫我解決我在設(shè)計中遇到的各種問題和困難，在設(shè)計中一直對我嚴(yán)格要求，并在整個畢業(yè)設(shè)計過程中都給我耐心的指導(dǎo)和講解，并主動為我提供各種相關(guān)技術(shù)資料，在xx老師的幫助和指導(dǎo)下我順利完成了本次畢業(yè)設(shè)計，也讓我在這次畢業(yè)設(shè)計中受益匪淺，在此向xx老師致以深切的謝意！</p><p>　　再次由衷地感謝所有關(guān)