基于s7-200plc的闸门液压启闭机控制系统的设计毕业论文

基于s7-200plc的闸门液压启闭机控制系统的设计毕业论文内容摘要：

现地状态、上升、下降、停止等状态。 ● 设备状态，如启闭机状态、行程开关状态。 ● 报警信息，如报警类型、报警时刻。 ● 闸门慨览、全景模拟。 ● 操作过程中文提示。 (2)故障记录与声光、语音报警，故障发生时，声光、语音等报警，同时详细记录故障信息可供查询。 (3)远方自动与远方手动操作功能，对于掌握密码锁的操作员，在上位机能对闸门进行远方操作，远方操作分为远方手动操作和远方给定值操作 (自动 )。 (4)成组操作，输入给定泄流 量，自动计算出闸门开度，自动打开闸门到一定的开度以满足泄流的要求。 (5)历史数据记录与查询，能根据“时间”等关键词查询历史操作记录，查询泄流量、累积泄流量，查询闸门的历史开度等。 (6)监测功能，通过触摸屏、面板指示灯等方式对闸门进行监视。 通过触摸屏可进行闸门开度指示、状态指示、故障信息指示，操作信息显示、设定参数显示等，并可进行相关操作。 (7)控制功能，通过该系统可实现现地自动控制、现地手动控制以及远程自动控制共三种控制模式。 当“手动 /自动”切换到自动位 四川工程职业技术学院毕业论文 16 置，“远程 /现地”切换到“现地”位置时，通过触摸 屏可以手动操作闸门或输入给定开度值以定开度方式操作闸门。 当“手动 /自动”切换到手动位置，通过控制面板上的开、关、停按钮手动操作闸门，只要操作电源正常，即使自动控制部分故障，仍然可以操作闸门。 当“手动 /自动”切换到自动位置，“远程 /现地”切换到“远程”位置时，通过上位机给定闸门开度、泄流量、开关停指令等多种方式操作闸门。 (8)通信联网功能，通过以太网利用光纤将现地 PLC 系统与上层集控单元进行数据交换。 (9)自诊断功能，① PLC 故障诊断，可检测到模块，故障信息在屏上显示出来。 ②传感器故障自诊断，如传感器测量 值与实际可能开度比较、传感器测量速度与闸门实际可能速度比较、左右传感器测量值的差值与闸门实际可能偏差值比较、闸门状态与传感器测量值关系是否合理的判断等。 (10)自动复位功能，当闸门提起后，若下滑到一定位置后，系统能自动将闸门提至全开或指定开度。 四川工程职业技术学院毕业论文 17 第 3 章 可编程控制器简介 PLC 的基本概念 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛地应用在几乎所有的工业领域。 现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产 设备和自动生产线的控制系统必须具备有极高的可靠性和灵活性，可编程序控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。 可编程序控制器（ Programmable Logic Controller）简称为PLC，它的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的使用。 国际电工委员会（ IEC） 在 1985 年的 PLC 标准草案第 3 稿中，对 PLC 坐了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 ” 四川工程职业技术学院毕业论文 18 PLC 的产生和发展 在可编程序控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。 但是 传统的电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。 1969 年美国数字设备公司 (DEC)研制出一台 PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。 这种新型的工业控制装置以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用，到 1971 年，已经成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等工业。 我国从 1974 年开始研制， 1977 年开始应用于工业。 早期的 PLC 一般称为可编程逻辑控制器。 这时的 PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的含义。 其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。 它在硬件上以准计算机的形式出现，装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。 另外还采用了一些措施，以提高其抗干扰的能力。 在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式 —— 梯形图。 因此，早期 PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点是简单易懂、便于安装、体积小、能耗低，有故障显示，能重复使用等。 20 世纪 70 年代，微处理器的出现使 PLC 发生了巨大的变化。 美国、日本、德国等 一些厂家先后开始采用微处理器作为 PLC 的中央处理单元 (CPU)，这样使 PLC 的功能大大增强。 在软件方面，增加了算术运算、数据处理和传送、通信、自诊断等功能。 在硬件方面，增加了模拟量模块、远程 I/O 模块、各种特殊功能模块并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加。 除此之外，还提供了一定数量的数据寄存器。 进入 20 世纪 80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 PLC 所采用的微处理器的档次普遍提高。 而且，为了进一步提高 PLC 的处理速度，各制造厂商还纷纷研 制开发了专用逻辑处理芯片。 这样使得 PLC 软、硬件功能发生了巨大变化。 四川工程职业技术学院毕业论文 19 PLC 的特点 PLC 技术之所以高速发展，除了工业自动化的客观需要外，主要是因为它具有许多独特的优点。 它较好地解决了工业领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。 主要有以下特点： (1) 灵活； (2) 便于改进和修改； (3) 节点利用率高； (4) 成本低； (5) 可模拟调试； (6) 能对现场进行微观监视； (7) 快速动作； (8) 可靠性高； (9) 图纸简化； (10) 易于系统的变化。 PLC 的分类 PLC 产 品的种类繁多，其规格和性能也个不相同。 对 PLC 的分类，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和 I/O 点数的多少等进行大致分类。 1. 根据 PLC 的结构形式，可将 PLC 分为整体式和模块式两类。 2. 根据 PLC 所具有的功能不同，可将 PLC 分为低档、中档、高档三类。 3. 根据 PLC 的 I/O 点数的多少，可将 PLC 分为小型、中型、和大型三类。 PLC 的组成及工作原理 PLC 是微机技术和控制技术相结合的产物，是一种以微处理器为核心的用于控制的特殊计算机，因此 PLC 的基本组成与一般的微机系统类似。 PLC 的硬件组成 PLC 的硬件主要由中央处理器 (CPU)、存储器、输入单元、通信接口、扩展接口、电源等部分组成。 其中， CPU 是 PLC 的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入 /输出设备于 CPU 之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。 1. 中央处理单元 (CPU) 中央处理单元 (CPU)是 PLC 的控制中枢。 它控制 PLC 系统程序属于的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器Ｉ /Ｏ以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现 场各输入装置的状态和数据，并分别存入Ｉ /Ｏ映像区然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序 ,经过命令解释后按指令的规定将逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映像区或数据寄存器内。 等所有的用户程序执行完 四川工程职业技术学院毕业论文 20 毕之后 ,最后将 I/O 映像区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置 ,如此循环运行 ,直到停止运行。 2. 存储器 存储器主要有两种：一种是可读 /写操作的随机存储器 RAM，另一种是只读存储器 ROM、 PROM、 EPROM 和 EEPROM。 在 PLC 中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。 系统程序是由 PLC 的制造厂家编写的，和 PLC 的硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供 PLC 运行的平台。 系统程序关系到 PLC 的性能，而且在 PLC 使用过程中不会变动，所以是由制造厂家直接固化在只读存储器 ROM、 PROM 或EPROM 中，用户不能访问和修改。 用户程序是随 PLC 的控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。 在 PLC 运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。 存放在 RAM 中，以适应随机存取的要求。 在 PLC 的工作数据存储器中，设有存放输入输出 继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和云新情况而确定的。 3. 输入 /输出单元 输入 /输出单元通常也称 I/O 单元或 I/O 模块，是 PLC 与工业生产现场之间的连接部件。 PLC 通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为 PLC 对被控制对象进行控制的依据；同时 PLC 又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。 I/O 接口的主要类型有：数字量 (开关量 )输入、数字量 (开关量 )输出、模拟量输入、模拟量输出等。 常用的开关量输入接口按其使用的电源 不同由三种类型：直流输入接口、交流输入接口和交 /直流输入接口。 常用的开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型：继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。 PLC 的软件组成 PLC 的软件由系统程序和用户程序组成。 系统程序由 PLC 制造厂商设计编写的，并存入 PLC 的系统存储器中，用 四川工程职业技术学院毕业论文 21 户不能直接读写与更改。 系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。 PLC 的用户程序是用户利用 PLC 的编程语言，根据控制要求编制的程序。 在 PLC 的应用中，最重要的是用 PLC 的变成语言来 编写用户程序，以实现控制目的。 PLC 编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列的 PLC 产品产用的编程语言的表达方式也不同，但基本上可归纳两种类型：一是采用字符表达方式的编程语言，如语句表等；二是采用图形符号表达方式的编程语言，如梯形图等。 常见的 PLC 编程语言有： 1. 梯形图语言； 2. 语句表语言； 3. 逻辑图语言； 4. 功能图标语言； 5. 高级语言。 PLC 的工作原理 1. 扫描技术 最初研制生产 PLC 主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式有如下的 区别。 继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点 (包括常开或常闭触点 )在继电器控制线路的任何位置上都会立即动作。 PLC 的 CPU 则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈被接通或断开，该线圈的所有触点 (包括其常开或常闭触点 )不会立即动作，必须等扫描到该触点才会动作。 为了消除两者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在 100ms 以上，而 PLC 扫描用户程序的时间一般均小于 100ms，因此， PLC 采用了一种不 同于一般微型计算机的运行方式 扫描技术。 这样在对于 I/O 响应要求不高的场合， PLC 与继电器控制装置在处理结果上就没有什么区别了。 2. PLC 执行程序的过程及特点 四川工程职业技术学院毕业论文 22 当 PLC 投入运行后 ,其工作是以循环的方式来完成的 ,一般分为 3 个阶段 ,即输入采样、用户程序执行和输出刷新 3 个阶段。 完成上述 3 个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间， PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述 3 个阶段：输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出刷新阶段。 第 4 章 液压启闭机控制系统硬件设计 主电路和控制电源设计 电路设计 根据设计要求， 两台 液压 油 泵电动机均属于长时间运行，故均设过载保护，且它们 的启动方式为星三角启动。 综合以上考虑，绘出的主电路图如图所示。 QM2QM1U11 V11 W11P=30 K W1油泵KM3KM1KM2XD:8M11093~MFR1XD:5W17V1U16A1V118FU51L311L211L1113KM3KM31514KM1KM2NKT112KA19516KM117KM3KM2KT1KT1KM511FU3W21U21 V212油泵KM6P=30 K WKM4KM4318V215XD:17M2。