基于plc和hmi的真空检测系统设计_毕业设计(编辑修改稿)

基于plc和hmi的真空检测系统设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

格显示灯亮，否则有蜂鸣器报警，无论合格与否，在显示灯亮 的同时电磁阀泄压，只有当压力值小于 10Pa 时电磁阀控制两气缸同时缩回，在此过程中显示屏记录检测时间、检测数量、合格数、不合格数、合格率、压力值。 此信息可由 USB 插口送到其他硬盘。 井冈山大学毕业论文（设计） 2 第二 章： 马桶真空检测介绍 真空检测技 真空技术是现代科学技术的一个重要组成部分 , 广泛应用于国民经济中的各个领域里 , 推动并促进了科技研究和生产技术的发展 , 而真空 检测 是真空技术的一个重要环节。 真空检测就是真空度的测量，而真空度是指低于大气压力的气体稀薄程度。 以压力表示真空度是 由于历史沿用下来的，意味着压力高真空度低 ，反之，压力低真空度高。 [2] 现 代 真空测量的传感器 , 大部分都是用电离规 , 并且在中程真空范围用途最广泛。 常用的电离真空规测量仪 , 都采用模拟电路控制发射电流 , 并把它当成固定数来运算 . 马桶真空检测系统的流程 马桶的真空检测技术是把马桶的检测部件中的空气给抽空，在预定的时间内压力保持在设定范围则产品合格，工艺流程简单，如图 21 所示 图 21 马桶真空检测工艺流程图 结 束 保 压 开 始 气缸封住口 抽真空 井冈山大学毕业论文（设计） 3 第三 章：可编程 控制器 和人机界面的 介绍 PLC 的介绍 可编程控制器的英文简写为 PLC（ Programmable Logic Controller） ,它是以微机处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置。 他具有体积较小，功能强大，使用 灵活通用与维护方便等一系列优点，特别是他的高可靠性和适应恶劣环境的能力，而备受用户的青睐。 在 工业领域获得了广泛应用。 现在 PLC 已经基本上取代了以传统继电器为核心的电气控制系统。 [3] PLC基本结构 PLC 的外部主要有接线端子 、接口 部分、状态指示部分 ，配合 CPU 和编程器就组成了整体，如图 ，扩展接口是接 PLC 的特殊功能模块以完成特殊功能，丰富了 PLC的功能，扩大了使用范围。 [4] 图 31 PLC 系统示意图 plc 编程器的工作过程一般可分为四个扫描阶段： （ 1） 初始 扫描阶段，在此阶段 PLC 复位，检查 I/O 总线和程序存储器。 （ 2）外设命令执行扫描阶段，在此阶段 PLC 执行编程器、图形编程器等外设输入的命令。 井冈山大学毕业论文（设计） 4 （ 3）执行用户程序扫描阶段。 （ 4）数据输入 /输出扫描阶段。 PLC的应用领 域 随着 PLC 的不断发展，它与计算机、机器人和通信技术的融合越来越强，现在已经广泛使用于钢铁、汽车、军工、家电、电力、建材、机械制造、烟草、轻纺、铸币、航空及文化娱乐等各个职业，运用情况大致可以概述 为如下几类 ： （ 1） 开关量的逻辑操控 （ 2） 运动操控 （ 3） 进程操控 （ 4） 数据处置 （ 5） 通讯及联网 三菱ＦＸ２ n系列可编程控制介绍 FX2N 系列可编程控制器是日本三菱公司生产的小型 高性能系列产品， 是进入我国市场最早的产品之一，在我国自动化控制系统中有较多的应用。 [5] 截止目前 ，已有 F、 F F FX FX FX2C、 FX0、 FX0N、 FX0S、 FX2N、 FX2NC、 FX1S、 FX1N 和最近推出的 FX3U、 FX3UC 型等多种可编程控制器，其图如下 32. 井冈山大学毕业论文（设计） 5 图 32 三菱 PLC FX2N 它的主要性能如下： （ 1） 控制规模： 16256 点 （ 2） ＣＰＵ运算处理速度０．５５＂－－０．７ ｕＳ ／基本指令 （ 3） 在ＦＸ２Ｎ系列右侧可连接 为 大量实际应用而开发的特殊功能 开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要－－－－模拟 I/O，高速计数器。 定位控制达到 16轴，脉冲串输出或为 J 和 K 型热电偶或 Pt 传感器开发了温度模块。 对每一个 FX2n主单元可配置总计达 8个特殊功能模块。 （ 4） 数据通信 功能强大 连接到世界上最流行的开放式网络 CCLink， Profibus Dp 和 DeviceNet 或者采用传感器层次的网络解决 用户 的通信需要。 （ 5） 时钟功能和小时表功能 : 在所有的 FX2NPLC 中都有实时时钟标准。 时间设置和比较指令易于操作。 小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。 （ 6） 持续扫描功能 : 为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。 输入滤波器调节功能 : 可以用输入滤波器平整输入信号（在基本单元中 X000 到 X017）。 （ 7） 注解记录功能 : 元件注解可以记录在程序寄存器中。 （ 8） 在线程序编辑 : 在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。 （ 9） RUN/STOP 开关 : 面板上运行 /停止开关易于操作。 输入端子 输入信号灯 输出端子 输出信号灯 编程电缆 运行开关 电源指示灯 运行指示灯 电池指示灯 出错指示灯 扩展端口 锂电池 井冈山大学毕业论文（设计） 6 （ 10） 远程维护 : 远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据 （ 11） 密码保护 : 使用一个八位数字密码保护您的程序。 （ 12） 交流电源、 24V 直流输入类型 人机界面介绍 人机界面（ Human Machine Interaction，简称 HMI），又称用户界面或使用者界面，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。 是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受 形式之间的转换。 凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。 [6] 人 机界面基本结构 人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了 HMI 产品的性能高低，是 HMI 的核心单元。 根据 HMI 的产品等级不同，处理器可分别选用不同的处理器。 HMI软件一般分为两部分，即运行于 HMI 硬件中的系统软件和运行于 PC 机 Windows 操作系统下的画面组态软件（如 JB－ HMI 画面组态软件）。 使用者都必须先使用 HMI 的画面组态软件制作 “ 工程文件 ” ，再通过 PC机和 HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“ 工程文件 ” 下载到 HMI 的处理器中运行。 EB8000介绍 威纶人机界面又称维纶人机界面，是 威纶通 有限公司的产品 ，在生产自动化、过程自动化领域提供多种选择的优质人机 界面产品、解决方案及服务 ，在电气、包装、化工、机械、纺织等行业得到广泛使用。 威纶通主要人机界面型号有： MT6050i 、 MT6056i、 MT6070i、 MT6100i（普及性）、MT8000（高级带以太网系列）、 MT6000series(通用型 )、 TK6000series(通用型 )、MT8000series（网络型）、 MT8000Xseries(专业型 )。 井冈山大学毕业论文（设计） 7 传感器介绍 传感器是 能够感受规 定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由 敏感元件和转换元件组成。 传感器按原理 分类 有振动传感器 、湿 敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、 压力传感器 、生物传感器等 测量真空的传感器有很多，但用的 较 多的是电阻 式真空 规和电离 式真空 规。 电 阻式真空规， 利用电热丝的电阻温度特性和温度随压强变化关系，将压强变换为电阻测量 ， 用电桥测出待测电阻 ，原理图如图 33 所示。 [7] 图中 Rx 为电阻式规管，接入待测真空系统。 R为与 Rx 结构相同的补偿管，用来抵消环境温度的影响。 Ro 用于调节零点，即调电桥平衡。 电离规结构如图 34 所示，阴极发射的电子在栅极电场作用下得到加速和气体分子碰撞，并使它电离，正离子飞向带负电位的收集极，离子流的大小和气体压强成正比。 一般电离真空计测量范围为 101 ～ 105 帕，只有系统真空度到达 101 帕以后才能启动电离规。 又电离真空计使用中，要对电极除气，方法为对栅极、阴极通电加热 ，红热的栅极、阴极烘烤收集极使它除气，每次除气要持续 5～ 10 分钟，注意，除气要在真空度达 102帕以上才能进行。 真空系统其它部分一般也用烘烤办法除气。 井冈山大学毕业论文（设计） 8 第四章： 硬件设计 控制要求 （ 1） 开机复位 （ 2） 气缸 1 动作，向下密封住口 1 （ 3） 3 S 后若连体的话气缸 2动作，向下密封住口 2，若分体则跳到下步 （ 4） 密封好后真空泵抽真空， 10 S 秒内桶中的压力大于等于上限值则到下一步；否则产品不合格，泄压气缸缩回，重新复位。 （ 5） 开始保压 25 S，若压力大于下限值则合格，泄压气缸缩回，重新复位；否则判定产品不合格，蜂鸣器报警，泄压气缸缩回，重新复位。 （ 6） 整个过程中显示屏记录检测时间、检测数量、合格数、不合格数、合格率、压力值。 此信息可由 USB 插口送到其他硬 压力信号的采集 和处理 压力信号要转化为 PLC 能够识别的信息，必须先把压力转化成电信号， 由于压力是连续变化的 模拟信号，为使 PLC 能够运用，还必须 转换 成数字信号。 马桶真空检测系统的真空属于低真空， 根据系统的要求，考虑经济性和实用性，选择了 广州华茂传感仪器有限公司 的 VP4 通用 标准 型压力传感器，具体型号是*。 提供二线制电流输出 420mA,量程 Pa ，实际螺纹接口是 M20*，精度。