畢業(yè)設(shè)計(jì)102用工控機(jī)和PLC設(shè)計(jì)噴油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng) 亓?xí)员?霍爾速度傳感器

第一章 緒論 1 摘 要 我們用工控機(jī)和 PLC設(shè)計(jì)了新的實(shí)驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。噴油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)是柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)中的控制和供給單元。可定時(shí)定量的為發(fā)動(dòng)機(jī)提供所需的高壓燃油。在油泵生產(chǎn)、制造及使用維修部門中為保證油泵定時(shí)定量的特性，需要在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上對(duì)油泵進(jìn)行校驗(yàn)與調(diào)整。噴油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以模擬發(fā)送機(jī)在各種工況下的轉(zhuǎn)速，為油泵提供標(biāo)準(zhǔn)供油壓力，可對(duì)油泵進(jìn)行供油定時(shí)、各分泵供油量、及供油均勻性等參數(shù)的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力部分采用變頻器無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，可對(duì)油泵轉(zhuǎn)速、噴油次數(shù)、試驗(yàn)油溫進(jìn)行控制與顯示。 關(guān)鍵詞： 工 控機(jī)、 PLC、油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)、變頻器 ABSTRACT What is the accusing of machine of our recruitment PLC has designed the new laboratory bench monitoring system.It is control that the diesel engine fuel sprays among the systems and supply unit to gush out the laboratory bench of the oil pump .But offering the high-pressure fuel needed for engine at regular time and quantity.Produce , make and use in order to guarantee the characteristic at regular time and quantity of the oil pump while maintaining the department in the oil pump .Need to carry on the check-up and adjustment to the oil pump on the laboratory bench.Gushing out the laboratory bench of the oil pump can imitate the rotational speed of the transmitter under various kinds of operating modes. Offer standard for oil pressure for oil pump , can is it support oil timing , one pump person who supports oil , and support oil homogeneity test of parameter to go on to oil pump. The part of power of the laboratory bench adopts the stepless speed regulation of the frequency converter systematically. Can gush out oil number of times , test oil to be warm to is it control and show to go on , to oil pump rotational speed. Key words: Indusrial control machine, PLC, Laboratory bench of the oil pump, Frequence converter.第一章 緒論 1 第一章 緒論 1.1 設(shè)計(jì)目的 通過研究對(duì)汽車油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，使學(xué)生掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一半步驟，遵循的規(guī)律和應(yīng)注意的問題，系統(tǒng)總結(jié)前面學(xué)過的知識(shí)，為畢業(yè)后的工作打下良好的基礎(chǔ)。 概述 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.2.1 概述 我們知道，柴油機(jī)是燃油噴射系統(tǒng)中的控制和供該單元，特可定時(shí)定量的為發(fā)動(dòng)機(jī)提供所需的高壓燃油。在油泵使用生產(chǎn)制造和維修部門中，為保證油泵定時(shí)定量的供油特性，就須在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上對(duì)油泵進(jìn)行校驗(yàn)與調(diào)整。 噴油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)模擬發(fā)送機(jī)在各種情況下的轉(zhuǎn)速，為油泵提供標(biāo)準(zhǔn)的供 油壓力。實(shí)驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力部分采用變頻無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，控制部分可對(duì)油泵的轉(zhuǎn)速，噴油次數(shù)實(shí)驗(yàn)油溫，進(jìn)行控制及顯示。但由于油泵在不同工況下轉(zhuǎn)速不同，使用中需多次進(jìn)行轉(zhuǎn)速的調(diào)整。但愿實(shí)驗(yàn)臺(tái)中采用單片機(jī)控制，故障率高，抗干擾能力差。因此我們采用工控機(jī)和 PLC 開發(fā)了新的實(shí)驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，提高了進(jìn)度和可靠性。 1.2.2 系統(tǒng)的工作原理 噴油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由變頻器、電動(dòng)機(jī)、刻度盤、萬(wàn)向聯(lián)軸器等部件組成。主傳動(dòng)采用工作臺(tái)與電機(jī)座一體化結(jié)構(gòu)，變頻器直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刻度盤直接運(yùn)轉(zhuǎn)，再通 無間隙彈片萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)噴油泵工 作。各部分的功能如下： 1.變頻器 變頻器采用施奈德電氣公司的變頻器，功率為 7.5KW，電壓為 380V。三相交流電源由輸出端 L1、 L2、 L3 接入，輸出端 T1、T2、 T3 接電動(dòng)機(jī)，外部調(diào)速電位器接變頻器 13、 15、 17 三個(gè)端子，注意電位器中心抽頭接 13 號(hào)端子， 15、 17 端提供基準(zhǔn)電壓。1、 2、 11 三端子接啟動(dòng)（正反轉(zhuǎn)）停止開關(guān)，當(dāng) 1、 11 端或 2、11 端接通后，通過旋轉(zhuǎn)電位器，可以控制變頻器的輸出，電動(dòng)機(jī)作相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，也可以通過 RS-485 通訊接口來控制電機(jī)第一章 緒論 2 的運(yùn)轉(zhuǎn)。 為了提高變頻器的可靠性，變頻器增加了許 多保護(hù)：瞬間停電保護(hù)；欠壓保護(hù)；過壓保護(hù)；過載保護(hù)。 2.轉(zhuǎn)速的設(shè)定檢測(cè) 轉(zhuǎn)速設(shè)定：噴油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用的是變頻器無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，采用西門子 S7-200PLC 控制，速度給定直接由鍵盤設(shè)定，經(jīng)軟件變換后，由 A0 模塊輸出 0-10V 的電壓給變頻器輸入端，從而控制變頻器的輸出。 轉(zhuǎn)速測(cè)試及顯示：速度傳感器采用霍爾元件，將磁鋼放在主軸刻度盤上，利用 S7-200 的高速計(jì)數(shù)功能和中斷功能，計(jì)算出 1秒中的脈沖個(gè)數(shù)，再乘以 60，就是轉(zhuǎn)速。經(jīng)過軟件轉(zhuǎn)換后送 LED或計(jì)算機(jī) CRT 顯示。 3.噴油量的設(shè)定與顯示 油泵試驗(yàn)臺(tái)的油量計(jì)算 系統(tǒng)由兩部分組成，一部分是電氣控制部分，另一部分是機(jī)械部分，包括通斷油機(jī)構(gòu)、斷油盤、量筒、噴油器等部件。試驗(yàn)臺(tái)工作時(shí)，按下油量計(jì)數(shù)按鈕后，通斷油機(jī)構(gòu)中的上電磁鐵通電，將斷油盤拉出，試驗(yàn)油開始流入量筒，當(dāng)噴油次數(shù)等于預(yù)置時(shí)，上電磁鐵斷電，下電磁鐵通電，將斷油盤推回，阻止噴油進(jìn)入量筒，此時(shí)量筒中的油量即是預(yù)定噴油次數(shù)的噴油總量。 噴油次數(shù)是通過對(duì)霍爾元件傳來的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)而得到的。因?yàn)槊哭D(zhuǎn)動(dòng)一周，每個(gè)缸噴油一次，霍爾元件發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，因此，噴油次數(shù) =傳感器脈沖數(shù)。將記錄的噴油次數(shù)送計(jì)算機(jī)顯示。 4 實(shí)驗(yàn)油 溫的設(shè)定控制機(jī)顯示 由于不同地區(qū)環(huán)境溫度不同，必然對(duì)油泵校驗(yàn)帶來誤差，因此實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)實(shí)驗(yàn)油溫有一定要求，一般應(yīng)保持在 38-42 度之間。實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)油溫的控制是通過對(duì)油溫加熱器的通電控制來完成的。加熱器通斷可根據(jù)與之溫度的上下限與實(shí)測(cè)油溫的比較來決定的。 油溫檢測(cè)電路有油溫傳感器（熱敏電阻）和溫度 /頻率轉(zhuǎn)換電路組成。 T/F 電路用來將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，人后送給 PLC高速計(jì)數(shù)器，用終端方式對(duì)頻率計(jì)數(shù)，把溫度模擬量變?yōu)?PLC 能處理的數(shù)字量。并送計(jì)算機(jī)顯示。 5.油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制鍵盤如下： （ 1）溫度預(yù)置：溫度升，溫度 降，上限 40 度，下限 36 度； （ 2）溫度控制鍵：按下該鍵有控制作用，溫度大于 40 度，第一章 緒論 3 開風(fēng)扇 K1，小于 36 度開加熱器 K2;再按下溫控鍵，控制作用失效。只顯示正常溫度。 （ 3）正轉(zhuǎn)鍵：按下該鍵 K3 動(dòng)作，控制變頻器正轉(zhuǎn)。 （ 4）反轉(zhuǎn)鍵：按下該鍵 K4 動(dòng)作，控制變頻器反轉(zhuǎn)。 （ 5）停止鍵：按下該鍵 K5 動(dòng)作，控制變頻器停止。 （ 6）油泵開鍵：按下該鍵 K6 動(dòng)作，控制油泵轉(zhuǎn)。 （ 7）油泵停建：按下該鍵 K6 動(dòng)作，控制油泵停。 1.3 硬件電路構(gòu)成 噴油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái) PLC 控制部分硬件框圖主要有以下部分組成： 1.3.1. S7-200 PLC 主機(jī) PLC 選用 S7-200 的 224 型，它為 24 點(diǎn)，其中，輸入為 14點(diǎn)，輸出為 10 點(diǎn)，可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 168 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)， 13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6 個(gè)獨(dú)立的 30KHZ 高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20KHZ 高速計(jì)數(shù)脈沖輸出，具有 PID 控制器。 1 個(gè) RS-485 通訊變程口，具有 PPI通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 I/O 端子排很容易的整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器， S7-200 的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，還是想連成網(wǎng)絡(luò)界能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控 制功能，因此 S7-200 具有極高的性能價(jià)格比。 1.3.2 模擬量擴(kuò)展模塊 模擬量擴(kuò)展模塊提供了輸入 /輸出的功能，我們選用 3 塊EM231 和 1 塊 EM235 模塊，有點(diǎn)如下： （ 1） 最佳適應(yīng)性，可用于復(fù)雜控制場(chǎng)合。 （ 2） 直接與傳感器和執(zhí)行其相連 12 為的分辨率和多種輸入 /輸出范圍能夠不用外加放大器而與傳感器和執(zhí)行器直接相連，如該模塊可直接 PT100 熱電阻相連。 （ 3）靈活性 當(dāng)實(shí)際應(yīng)用變化時(shí)， PLC 可以相應(yīng)地進(jìn)行擴(kuò)展，并可非常容易的調(diào)整用戶程序。 EM235 模塊有 4 路模諾兩輸出，其中壓力、齒桿行程作為輸入，而輸出 0-10V 的電壓用來控制變頻器。 第一章 緒論 4 1.4 軟件設(shè)計(jì) 上位機(jī)用 MCGS 編程和顯示，下位機(jī)用西門子 S7-200 梯形圖語(yǔ)言編程，該系統(tǒng)軟件主要包括：上危機(jī)顯示控制編程、上下位機(jī)的連接通訊部分、河蝦危機(jī)的梯形圖編程，其中下位機(jī)的編程有包括轉(zhuǎn)速控制、轉(zhuǎn)速顯示、溫度控制、溫度顯示、正反轉(zhuǎn)控制、油泵起停控制、計(jì)數(shù)控制等部分組成。采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)開機(jī)后首先進(jìn)行初始化。 編程軟件采用西門子的 STEP7-Mcro/WIN32 V3.1 主要特點(diǎn)是：在 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行的 SIMATIC S7-200 軟件簡(jiǎn)單易學(xué) 、能夠解決復(fù)雜的自動(dòng)化人物、可以快速進(jìn)入節(jié)省編程時(shí)間、機(jī)遇Windows 軟件。 CPU 通過 PC/PPI 電纜或通過插在 PG/PC 上的CP551 或 CP5611 與 PG/PC 連接，通過 PPI電纜可以在 Windows98下實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)多站模式。 第二章 監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 5 第二章 監(jiān)控軟件的開發(fā) 我們?cè)谠瓉韺?shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，主要利用工控機(jī)和 PLC 做了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了新的油泵控制系統(tǒng)，降低了故障率，提高了抗干擾能力。上位機(jī)用 MCGS 組態(tài)軟件做人機(jī)對(duì)話界面。 2.1MCGS 系統(tǒng)介紹 MCGS（ Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于 Microsoft 的各種 32 位 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 MCGS 的主要特性和功能如下： * 簡(jiǎn)單靈活的可視化操作界面。 MCGS 采用全中文、可視化、面向窗口的開發(fā)界面，符合中國(guó)人的使用習(xí)慣和要求。 *實(shí)用性強(qiáng)、良好的并行處理功能。 MCGS 是真正的 32 位系統(tǒng)，充分利用了 32 位 Windows 操作平臺(tái)的多任務(wù)。按優(yōu) *豐富生動(dòng)的多媒體畫面。 *開放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。 *完善的安全機(jī)制。 MCGS 提供了良好的安全機(jī)制，為多個(gè)不同級(jí)別用戶設(shè)定不同的操作權(quán)限。 *多樣化的報(bào)警功能。 MCGS 提供多種不同的報(bào)警方式，具有豐富的報(bào)警類型和靈活多樣的報(bào)警處理函數(shù)，方便用戶進(jìn)行報(bào)警設(shè)置。 *實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶分布組態(tài)提供極大方便。 MCGS 由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部分構(gòu)成，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個(gè)部分及其各種功能性 構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。 *支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無關(guān)”。 *方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流程。 MCGS 開辟了“運(yùn)行策略”窗口，用戶可以選用系統(tǒng)提供的各種條件和功能的策略構(gòu)件，用圖形化的方法和簡(jiǎn)單的類 Basic 語(yǔ)言構(gòu)造多分支的應(yīng)用程序，按照設(shè)定的條件和順序，操作外部設(shè)備，控制窗口的打開或關(guān)閉，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)自由、精確的控制運(yùn)行流程。 *良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性。 第二章 監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 6 *用數(shù)據(jù)庫(kù)來管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高。 *設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)，組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便。 *實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和 管理。 總之， MCGS 組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，普通工作人員經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同時(shí)使用 MCGS 組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。 2.2MCGS 的構(gòu)成： MCGS 系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。 用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù) 庫(kù)文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。 運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)一起作為一個(gè)整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。 2.3 工程的一般組建過程： 2.3.1 工程項(xiàng)目系統(tǒng)分析 首先要了解整個(gè)工程的系統(tǒng)構(gòu)成和工藝流程，弄清測(cè)控對(duì)象的特征，明確主要的監(jiān)控要求和技術(shù)要求等問題。在此基礎(chǔ)上，擬訂組建工程的總體規(guī)劃和設(shè)想，主要 包括系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)哪些功能，控制流程如何實(shí)現(xiàn)，需要什么樣的用戶窗口界面，實(shí)現(xiàn)何種動(dòng)畫效果以及如何實(shí)現(xiàn)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義數(shù)據(jù)變量等環(huán)節(jié)，同時(shí)還要分析工程中設(shè)備的采集及輸出通道與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分清哪些變量是要求與設(shè)備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫顯示的。在此基礎(chǔ)上，再建立工程，構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。做好工程的整體規(guī)劃，在項(xiàng)目的組態(tài)過程中能夠盡量避免一些無謂的勞動(dòng)，快速有效的完成工程項(xiàng)目。 第二章 監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 7 2.3.2 設(shè)計(jì)用戶操作菜單 在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，為了便于畫面的切換和變量的提取，通常用戶要建 立自己的菜單，第一步是建立菜單的框架，第二步是對(duì)菜單進(jìn)行功能組態(tài)。在組態(tài)過程中，用戶可以根據(jù)實(shí)際的需要，隨時(shí)對(duì)菜單的內(nèi)容進(jìn)行增加和刪減，最終確定菜單。 2.3.3 制作動(dòng)畫監(jiān)控畫面 制作動(dòng)畫監(jiān)控畫面是組態(tài)軟件的最終目的，一般的設(shè)計(jì)過程是先建立靜態(tài)畫面，所謂靜態(tài)畫面就是利用系統(tǒng)提供的繪圖工具來畫出效果圖，也可以是一些圖片。然后對(duì)一些圖形或圖片進(jìn)行設(shè)計(jì)，如顏色的變化、形狀大小的變化、位置的變化等。所有的動(dòng)畫效果均應(yīng)和數(shù)據(jù)庫(kù)變量一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外結(jié)合的效果。 2.3.4 編寫控制流程程序 在動(dòng)態(tài)畫面制作過程中，除了一 些簡(jiǎn)單的動(dòng)畫是由圖形語(yǔ)言定義外，大部分較復(fù)雜的動(dòng)畫效果和數(shù)據(jù)之間的連接，都是通過一些程序命令來實(shí)現(xiàn)的， MCGS 軟件為用戶提供了大量的系統(tǒng)內(nèi)部命令。其語(yǔ)言的形式兼容于 VB、 VC 語(yǔ)言的格式。另外 MCGS 軟件還為用戶提供了編程用的功能構(gòu)件（稱之為腳本程序），這樣就可以通過簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言來編寫工程控制順序。 2.3.5 完善菜單按鈕功能 雖然用戶在工程中建立了自己的操作菜單，但對(duì)于一些功能比較強(qiáng)大、和關(guān)聯(lián)比較多的控制系統(tǒng)，有些還要通過制定一些按鈕或文字來連接其它的變量和畫面，按鈕的作用既可以用來執(zhí)行某些命令，還可以輸 入數(shù)據(jù)給某些變量。當(dāng)和外部的一些智能儀表、可編程控制器、工業(yè)總線單元、計(jì)算機(jī) PCI 接口進(jìn)行連接時(shí)，會(huì)大大增加其數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮?jiǎn)捷性。 2.3.6 編寫程序調(diào)試工程 工程中的用戶程序編寫好后，要進(jìn)行在線的調(diào)試。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試過程中，可以先借助于一些模擬的手段來進(jìn)行初調(diào)， MCGS軟件為用戶提供了較好的模擬手段。調(diào)試的目的是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，檢查動(dòng)畫效果和控制流程是否正確，從而達(dá)到和外部設(shè)備進(jìn)行可靠的連接。 第二章 監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 8 2.3.7 連接設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 利用 MCGS 組態(tài)軟件編寫好的程序，最好要實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的連接，在進(jìn)行連通之前， 裝入正確的驅(qū)動(dòng)程序和定義通信協(xié)議是很重要的。有時(shí)不能與設(shè)備進(jìn)行可靠的連接，往往就是通信協(xié)議的設(shè)置有問題而造成的。另外合理的指定內(nèi)部變量和外部變量之間的隸屬關(guān)系也很重要，此項(xiàng)工作在設(shè)備窗口中進(jìn)行。 2.3.8 工程完工綜合測(cè)試 經(jīng)過上步的分布調(diào)試后，就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體的連續(xù)調(diào)試了，一個(gè)好的工程必須要能經(jīng)得起考驗(yàn)，驗(yàn)收合格后就可以進(jìn)行交驗(yàn)。 2.4 噴油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.4.1 變量的定義： 變量名 變量類型 注釋 正轉(zhuǎn)按鈕 開關(guān)型 主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)控制信號(hào)， 1 有效 反轉(zhuǎn)按鈕 開關(guān)型 主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)控制 信號(hào)， 1 有效 停止按鈕 開關(guān)型 主軸電機(jī)停止控制信號(hào)， 1 有效 提前角復(fù)位按鈕 開關(guān)型 復(fù)位提前角， 1 有效 油泵開按鈕 開關(guān)型 油泵電機(jī)啟動(dòng)控制信號(hào)， 1 有效 油泵關(guān)按鈕 開關(guān)型 油泵電機(jī)停止控制信號(hào)， 1 有效 控溫按鈕 開關(guān)型 打開 PLC 的控溫程序 計(jì)數(shù)按鈕 開關(guān)型 打開 PLC 的計(jì)數(shù)程序 計(jì)數(shù) 數(shù)值型 記錄噴油次數(shù) 計(jì)數(shù)設(shè)定 數(shù)值型 設(shè)定噴油次數(shù) 提前角 數(shù)值型 記錄提前角度數(shù) 位移 數(shù)值型 記錄位移 溫度 數(shù)值型 記錄溫度 溫度設(shè)定 數(shù)值型 設(shè)定溫度 油壓 數(shù)值型 記錄油壓 壓力設(shè) 定 數(shù)值型 設(shè)定油壓 轉(zhuǎn)速 數(shù)值型 記錄轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速設(shè)定 數(shù)值型 設(shè)定轉(zhuǎn)速 2.4.2 顯示畫面的制作 第二章 監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 9 （ 1）在“用戶窗口”中右鍵單擊“新建窗口”按鈕，出現(xiàn)“窗口0”圖標(biāo)。 （ 2）單擊“窗口屬性”按鈕，彈出“用戶窗口屬性設(shè)置”窗口在基本屬性頁(yè)的“窗口名稱”欄內(nèi)填入“噴油泵試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)”，“窗口位置”選“再打化顯示”，其他不變。單擊“確認(rèn)”按鈕關(guān)閉窗口。 （ 3）在“用戶窗口”中，選中“噴油泵試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)”，單擊右側(cè)的“動(dòng)畫組態(tài)”按鈕，進(jìn)入動(dòng)畫組態(tài)窗口。在動(dòng)畫組態(tài)窗口中添加需要的按鈕、標(biāo)簽、 顯示框等，構(gòu)建顯示畫面。 A、 輸入文字“噴油泵試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)”： a 單擊繪圖工具箱中的“標(biāo)簽”按鈕，挪動(dòng)鼠標(biāo)光標(biāo)，此時(shí)成“十字”形。在窗口上部某位置按住鼠標(biāo)左鍵并拖拽出一個(gè)一定大小的矩形（文本框），松開鼠標(biāo)。 b 在文本框內(nèi)光標(biāo)閃爍位置輸入“噴油泵試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)”，按回車建。 c.在窗口任意空白位置單擊鼠標(biāo)，結(jié)束文字輸入。如果文字輸錯(cuò)了或輸入的文字的字形、字號(hào)、顏色、位置等不滿意，可修改。 B 畫按鈕： 單擊畫圖工具箱的“標(biāo)準(zhǔn)按鈕”工具，在畫面中劃出一定大小的按鈕。 a.調(diào)整其大小和位置。 b 鼠標(biāo)雙擊該按鈕，彈出“標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，在“基本屬性 ”頁(yè)設(shè)置如下： “按鈕標(biāo)題”欄：輸入按鈕名稱（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、油泵開油泵停、控溫、計(jì)數(shù)、復(fù)位） “標(biāo)題顏色”欄：黑色 “標(biāo)題字體”：黑體、五號(hào)、加粗。 “水平對(duì)齊”：中對(duì)齊 “垂直對(duì)齊”：中對(duì)齊 “按鈕類型”：標(biāo)準(zhǔn) 3D 按鈕 c 單擊“確認(rèn)”按鈕。 d 其它按鈕按此方法一一確定屬性。 C 畫“百分比填充構(gòu)件”： a 單擊工具箱中的“百分比填充構(gòu)件”，挪動(dòng)鼠標(biāo)光標(biāo)，在合適 位置按住鼠標(biāo)左鍵并拖拽出一個(gè)一定大小的圖形，松開鼠標(biāo)。 b 在“基本屬性”中設(shè)置邊界類型、對(duì)齊方式、構(gòu)件外觀，然后單 擊“確認(rèn)”。 第二章 監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 10 c 在“操作屬性”中，選擇對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱、大小范圍及快速 鍵等。 2.4.3 連接編程 設(shè)備構(gòu)件的調(diào)入 在本設(shè)計(jì)中，主要是 PLC 設(shè)備的通信連接。在進(jìn)行 PLC 設(shè)備的通信連接時(shí)，要依托在“串口通信父設(shè)備”之下，將左邊的“通用設(shè)備”文件夾打開，選中“串口通信父設(shè)備”并移入到右邊的設(shè)備子集中，再打開“ PLC 設(shè)備”文件夾，選中西門子 S7 200PPI 的 PLC 設(shè)備，并將其移入右邊的設(shè)備子集中。雙擊 設(shè)備窗口中的圖標(biāo)，系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)備組態(tài)窗口。在空白區(qū)內(nèi)單擊右鍵，調(diào)出“設(shè)備工具箱”，分別將“串口通信父設(shè)備”和“西門子 S7 200PPI”拖拉到設(shè)備組態(tài)窗口中，下一步就可以進(jìn)行具體的設(shè)備組態(tài)了。 設(shè)備屬性的設(shè)置 1串口通信父設(shè)備 做好設(shè)備連接后，就可以對(duì)其通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)置了。雙擊“串口通信父設(shè)備”，在基本屬性通信協(xié)議定義如下：通信波特率為 6 9600，數(shù)據(jù)位位數(shù)為 3 8 位，停止位位數(shù)為 1 位，數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式為 偶校驗(yàn)，串口端口號(hào)為 COM1，見圖 2-1： 第二章 監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 11 圖 2-1 設(shè)備 0 屬性設(shè)置 2西門子 S7 200PPIPLC 西門子 S7 200PPIPLC 的定義是進(jìn)行設(shè)備連接的關(guān)鍵所在，在這 里要進(jìn)行 PLC 相關(guān)通道的開通，并與 MCGS 組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)庫(kù)變量進(jìn)行鏈接。 （ 1）基本屬性 在基本屬性中，定義最小采樣周期為 1ms，其他參數(shù)可以采用默認(rèn)值。 （ 2）通道屬性設(shè)置 在基本屬性中，單擊“設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性”項(xiàng)，彈出“西門子 S7 200PPIPLC 設(shè)備通道屬性”窗口，設(shè)置與 MCGS 組態(tài)軟件相關(guān)的通道到設(shè) 備設(shè)置窗口中。在該窗口中，“增加通道”、“刪除一個(gè)”、“全部 刪除”、“索引拷貝”操作按鈕用來進(jìn)行通道的開通和刪除。 圖 2-2 設(shè)備 1 屬性設(shè)置 設(shè)備與變量的連接 1單擊工作臺(tái)中的“設(shè)備窗口”選項(xiàng)卡，進(jìn)入“設(shè)備窗口”頁(yè)。 第二章 監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 12 2單擊右側(cè)“設(shè)備組態(tài)”按鈕或雙擊“設(shè)備窗口”圖標(biāo)，彈出設(shè)備組態(tài)窗口。雙擊西門子 S7 200PPIPLC，單擊通道連接（通道連接就是將 PLC 中的通道參數(shù)與 MCGS 組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)庫(kù)變量進(jìn)行組合連接），將兩組對(duì)應(yīng)的變量進(jìn)行左右對(duì)應(yīng)即可生成。 將腳本程序添加的策略行 1回到組態(tài)環(huán) 境，進(jìn)入循環(huán)策略組態(tài)窗口。 2單機(jī)工具欄“新增策略行”按鈕。 3選中策略工具箱的“腳本程序”，光標(biāo)變?yōu)槭中巍?4單機(jī)新增策略行末端的小方塊，腳本程序被加到該策略。 5雙擊“腳本程序”策略行末端的方塊，出現(xiàn)腳本程序編輯窗口。 6編輯腳本程序，并保存。 菜單組態(tài) 在建立了一個(gè)新工程文件后，為了便于操作可以編制一套合適的菜單。這些菜單項(xiàng)主要適用于不同畫面和數(shù)據(jù)之間的調(diào)用。在主控窗口中，通過單擊“菜單組態(tài)”按鈕，或直接雙擊主控窗中的圖標(biāo)，便可彈出“菜單組態(tài)”窗口，用戶可以在該窗口下完成菜單 的基本設(shè)置工作。 MCGS 菜單組態(tài)允許用戶自由設(shè)置所需的每一個(gè)菜單命令，舌質(zhì)的內(nèi)容包括菜單命令的名稱、對(duì)應(yīng)的快捷鍵、菜單命令所執(zhí)行的功能。 用戶菜單的組態(tài)可以通過建立菜單項(xiàng)來完成，具體操作是用鼠標(biāo)單擊 MCGS 主菜單中的插入菜單項(xiàng)、分隔線、下拉菜單項(xiàng)。建立好的菜單還可以進(jìn)行修改和屬性更換，操作步驟是選中該菜單，在單擊鼠標(biāo)右鍵，實(shí)施上、下、左、右移動(dòng)。另一種方法是雙擊該菜單，在菜單屬性中重新定義。還可以定義菜單的操作和腳本程序。 組態(tài)的運(yùn)行 組態(tài)運(yùn)行畫面如下： 第二章 監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 13 圖 2-3 控制系統(tǒng)界面 第三章 PLC 的控制設(shè)計(jì) 14 第三章 PLC 控制器的設(shè)計(jì) 下位機(jī)用西門子的 S7-200 224,用其專用的西門子梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行編程。 3.1的概述 可變程序控制器（ Programmable Controller-PC 或 PLC）于1969 年在美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）出現(xiàn)以來，經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為一種應(yīng)用范圍很廣泛的新一代工業(yè)自動(dòng)控制裝置。 它應(yīng)用大規(guī)模集成電路，微型機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型、小型、中型、大型、超大型、等各種規(guī)格的 PLC 系列產(chǎn) 品，已經(jīng)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造及工業(yè)機(jī)器人并列為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。 3.2 可編程控制器的主要特點(diǎn) ： 1. 變成方法簡(jiǎn)單易學(xué)。 梯形圖是使用最多的可編程控制器的語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式繼電器電路原理圖相似，形象直觀，易學(xué)易懂。 2功能強(qiáng)，性價(jià)比高。 一臺(tái)小型可編程控制器內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制功能，與相同的繼電器系統(tǒng)相比，有很高的性能價(jià)格比。 3硬件配套齊全，用戶使用方便，適用性強(qiáng)。 現(xiàn)有的可編程控制器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有齊全的各 種硬件裝置供用戶選用；用戶可以根據(jù)需要靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，組成不同規(guī)模和功能的系統(tǒng)，而且有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。 4可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 可編程控制器用軟件代替了大量的中間繼電器，時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的 1/10 1/100，因接觸不良造成的故障可大為減少。采用了一系列的硬件和軟件抗干擾措施，有很強(qiáng)的抗干擾能力，可以直接應(yīng)用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 5系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝，調(diào)試工作量少。 用軟件功能代 替了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器，時(shí)間第三章 PLC 的控制設(shè)計(jì) 15 繼電器，計(jì)數(shù)器等元件，使控制器的設(shè)計(jì)，安裝，接線工作量大大減少。 6維修工作量小，維修方便。 PLC 故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能，當(dāng) PLC 或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)可編程控制器上的發(fā)光二極管提供的信息迅速的查明故障原因，用更換模塊的方法可以迅速的排除故障。 7體積小，能耗低。 由于 PLC 可編程控制器的以上優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)噴油泵試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的工作要求和工作地點(diǎn)實(shí)際情況，采用 PLC 來控制噴油泵試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)是比較好的方案。 3.3 PLC 的 基本組成 1 CPU:CPU 是 PLC 的核心，其作用類似于人的大腦，它能夠識(shí)別用戶按照特定的格式輸入的各種指令，并按照指令的規(guī)定，根據(jù)當(dāng)前的現(xiàn)場(chǎng) I/O 信號(hào)的狀態(tài)，發(fā)出相應(yīng)的控制指令，完成預(yù)定的控制任務(wù)。另外，它還能識(shí)別用戶的指令列的格式和語(yǔ)法錯(cuò)誤，并具有系統(tǒng)電源、 I/O 系統(tǒng)、存儲(chǔ)器及其它接口的測(cè)試與診斷功能， CPU 與其他部件之間的連接式通過總線進(jìn)行的。 2 存儲(chǔ)器：有系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩部分組成。系統(tǒng)程序是由生產(chǎn)廠家預(yù)先編制的監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用子程序、命令解釋和功能子程序的調(diào)用管理程序及各種系統(tǒng)參數(shù)等。 用戶程序包括由用戶編制的梯形圖，輸入、輸出狀態(tài)，技術(shù)、定時(shí)器以及系統(tǒng)運(yùn)行必要得初始值，其他參數(shù)等。 3 輸入 /輸出系統(tǒng) PLC 的輸入 /輸出系統(tǒng)是過程狀態(tài)與參數(shù)輸入到 PLC 以及 PLC 實(shí)現(xiàn)控制時(shí)控制信號(hào)輸出的通道，他提供了各種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的輸入 /輸出接口模板，以實(shí)現(xiàn)被控過程與 PLC I/O 接口之間的電平轉(zhuǎn)換，電器隔離穿 /并轉(zhuǎn)換、 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換等功能，根據(jù)功能不同， I/O 通道可以分為： 模擬量輸入通道（ AI） 模擬量輸出通道（ AO） 開關(guān)量輸入通道（ DI） 開關(guān)量輸出通道 (DO) 脈沖量輸入通道（ PI） PLC 的基本組成和結(jié)構(gòu)如下圖 第三章 PLC 的控制設(shè)計(jì) 16 3.4 可編程控制器的工作原理 1 工作過程 按照可編程控制器系統(tǒng)的構(gòu)成原理，可編程控制器系統(tǒng)有傳感器和執(zhí)行器組成，可編程控制器通過循環(huán)掃描輸入端口的狀態(tài)，執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)，其操作員例如下圖，操作過程分析如下 CPU 系統(tǒng)和用戶內(nèi)存 用戶程序存儲(chǔ)器 輸入接口 輸入輸出寄存器 輸出接口 I/O擴(kuò)展接口 I/O擴(kuò)展機(jī) 編程器 外設(shè) I/O接口 電 源 第三章 PLC 的控制設(shè)計(jì) 17 PLC 將內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分成若干個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)域，其中過程影響區(qū)域又 成為 I/O 映像寄存器區(qū)域。過程映像區(qū)域的輸入映像寄存器區(qū)域 (PII)用來存放輸入端點(diǎn)的狀態(tài)，輸出映像寄存器區(qū)（ PIQ）用來存放用戶程序（ OB1）運(yùn)行的結(jié)果。 PLC 輸入模塊的輸入信號(hào)狀態(tài)與傳感器信號(hào)相對(duì)應(yīng)，為傳感信號(hào)經(jīng)過隔離和濾波后的有效信號(hào)。開關(guān)兩輸入信號(hào)只能識(shí)別傳感器的 0、 1 電平，不能識(shí)別開關(guān)的同段。 CPU 在每個(gè)掃描周期的開始掃描輸入信號(hào)的信號(hào)狀態(tài)，并將其狀態(tài)送入到輸入映像寄存器區(qū)域； CPU 根據(jù)用戶程序中的程序指令來處理傳感器信號(hào)，并將處理結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。 PLC 輸出模塊具有一定的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能 力，在而定負(fù)載異能，直接和負(fù)載相連，可以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行器。 2 技術(shù)性能指標(biāo) 可編程控制器的種類很多，用戶可以根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求選也不同技術(shù)性能指標(biāo)的 PLC?？删幊炭刂破鞯募夹g(shù)性能指標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面： 1)I/O 點(diǎn)數(shù) 2)存儲(chǔ)容量 3)掃描速度 4)指令系統(tǒng) 5)可擴(kuò)展型 6)通訊功能 3 編程器 他是編輯、調(diào)試和安裝用戶程序的必備設(shè)備，是 PLC 系統(tǒng)開發(fā)階段所必需的開發(fā)工具，他一般通過標(biāo)準(zhǔn)通信接口或?qū)Ｓ镁幊探涌谂c PLC 相連接。它可分為專用型和通用型兩類：專用型編程器一般是 PLC 所配的專用小型編程器，采用指 令代碼直接編程，采用數(shù)碼管顯示指令內(nèi)容和運(yùn)行結(jié)果；通用性編程器一般采用通用第三章 PLC 的控制設(shè)計(jì) 18 的臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)或便攜式計(jì)算機(jī)，配以專用編程軟件對(duì) PLC 進(jìn)行編程組態(tài)，程序調(diào)試和運(yùn)行監(jiān)視及設(shè)備測(cè)試等。 3.5 PLC 的硬件選型 3.5.1 輸入輸出點(diǎn)數(shù)的確定 系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)既有開關(guān)量又有模擬量，輸入信號(hào)有按鈕發(fā)出的開關(guān)信號(hào)，霍爾元件發(fā)出的脈沖信號(hào)，以及溫度、壓力，位移傳感器發(fā)出的 4-20MA 模擬信號(hào)，輸出信號(hào)除了控制各繼電器信號(hào)，送上位機(jī)的顯示信號(hào)外，還有控制變頻器的 0-10V 模擬量信號(hào)。 輸入點(diǎn)數(shù) I： 1、測(cè)轉(zhuǎn)速傳感器 1 信號(hào) 輸入 2、計(jì)數(shù)用傳感器 1 脈沖輸入 3、測(cè)提前角用傳感器 1 信號(hào)輸入 4、測(cè)提前角用傳感器信號(hào)輸入 5、溫度控制按鈕 6、計(jì)數(shù)按鈕 7、溫度設(shè)置按鈕 8、計(jì)數(shù)設(shè)定按鈕 9、轉(zhuǎn)速設(shè)置按鈕 10、設(shè)置升按鈕 11、設(shè)置降按鈕 12、主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕 13、主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕 14、主軸電機(jī)停止按鈕 15、溫度傳感器信號(hào)輸入 16、壓力傳感器信號(hào)輸入 17、位移傳感器信號(hào)輸入 18、油泵電機(jī)開 19 油泵電機(jī)停 （共 19 個(gè)：開關(guān)量 12 個(gè)，模擬量 3 個(gè)，脈沖量 4 個(gè)） 輸出點(diǎn)數(shù) Q： 1、主電機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器 K1 2、 主電機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器 K2 3、油泵電機(jī)開接觸點(diǎn) K3 第三章 PLC 的控制設(shè)計(jì) 19 4、風(fēng)扇開 K4 5、加熱器開 K5 6、計(jì)數(shù)繼電器開 K6 7、轉(zhuǎn)速控制信號(hào)輸出 （共 7 個(gè)：開關(guān)量 6 個(gè)，模擬量 1 個(gè)） 3.5.2PLC 的 CPU 選擇 由于本人對(duì)德國(guó)西門子的 S7-200PLC 比較熟悉，并經(jīng)過調(diào)查得知其產(chǎn)品質(zhì)量高，故障率低，所以選用 S7-200 型 PLC。 S7-200 有 4 種 CPU 模塊： （ 1） CPU221 CPU222 即集成了了 6 點(diǎn)數(shù)字量輸入和 4 點(diǎn)數(shù)字量輸出，共有 10個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)，無擴(kuò)展能力。 CPU221 有 6KB 程序和 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間， 4 個(gè)獨(dú)立的 30KHZ 高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20KHZ 高速脈沖輸出， 1 個(gè) RS-485 通信編程口。 CPU221 具有 PPI（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信）、 MPI（多點(diǎn)通信）和自由方式通信能力，非常適于小型數(shù)字量控制。 （ 2） CPU222 CPU222 機(jī)集成了 8 點(diǎn)輸入 /6 點(diǎn)輸出，共有 14 點(diǎn)數(shù)字量 I/O，可連接 2 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大可擴(kuò)展至 78 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 或 10 路模擬量 I/O.CPU222 有 6KB 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、 4 個(gè)獨(dú)立的 30KHZ高速計(jì)數(shù)器、 2 個(gè)獨(dú)立的 20KHZ 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。他還配置了 1 個(gè) RS-485 通 信編程口，具有 PPI、 MPI 和自由方式通信能力。 CPU222 型 PLC 是具有擴(kuò)展能力、適用性更廣泛的小型 PLC （ 3） CPU224 本機(jī)集成了 14 點(diǎn)輸入 /10 點(diǎn)輸出共有 24 點(diǎn)數(shù)字量 I/O。她了連接7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 168 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 或 35 路模擬量I/O.CPU 有 13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、 6 個(gè)獨(dú)立的 30KHZ 高速計(jì)數(shù)器、 2 路獨(dú)立的 20KHZ 高速脈沖輸出，遇有 PID 控制器。CPU224 配有 1 個(gè) RS-485 通信編程口，具有 PPI 通信、 MPI 通信和自由方式通信能力，是具有較強(qiáng)控制能力的小型控制器 。 （ 4） CPU226 本機(jī)集成了 24 點(diǎn)輸入 /16 點(diǎn)輸出，共有 40 個(gè)數(shù)字量 I/O。可連接7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 248 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量I/O.CPU226 有 13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間， 6 個(gè)獨(dú)立的 30KHZ高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20KHZ 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。第三章 PLC 的控制設(shè)計(jì) 20 CPU226 配有 2 個(gè) RS-485 通信編程口，具有 PPI 通信、 MPI 通信和自由方式通信能力，用于較高要求的中小型控制系統(tǒng)。 CPU22X 主要技術(shù)指標(biāo) 根據(jù)已知的系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)，以及所需的高速計(jì)數(shù)器功能、中斷功能以及擴(kuò)展功能，我們選擇 CPU224。 系統(tǒng)需要 19 路數(shù)字量輸入， 6 路數(shù)字量輸出。而 CPU224 只有 14 路數(shù)字量輸入， 10 路數(shù)字量輸出。則需要進(jìn)行數(shù)字量輸入模塊擴(kuò)展。因系統(tǒng)還需要 3 路模擬量輸入， 1 路模擬量輸出，所以 PLC 需要選擇模擬量輸入輸出模塊。 3.5.3PLC 擴(kuò)展模塊的選擇 1數(shù)字量擴(kuò)展模塊的選擇： 數(shù)字量輸入輸出模塊是為了解決本機(jī)集成的數(shù)字量輸入輸出點(diǎn)不能滿足需要而使用的擴(kuò)展模塊。因只需要增加數(shù)字量輸入模塊，則我們選擇的擴(kuò)展模塊是 EM221。 . EM221 數(shù)字量輸入模塊： EM221 數(shù)字量輸入模塊具有 8 點(diǎn)輸入隔離。 EM221 技術(shù)指標(biāo) 型號(hào) EM221 數(shù)字量輸入模塊 總體特性 外形尺寸： 46mm 80mm 62mm 功耗： 2W 輸入特性 本機(jī)輸入點(diǎn)數(shù)： 8 點(diǎn)數(shù)字量輸入 輸入電壓：最大 DC30V，標(biāo)準(zhǔn) DC24V/4mA 隔離：光隔離， AC500V， 1min， 4 點(diǎn) /組 輸入延時(shí)：最大 3.2.5ms 電纜長(zhǎng)度：不屏蔽 350m，屏蔽 500m 耗電 從 CPU 的 DC5V(I/O 總線 )耗電 30mA 接線端子 1M、 0.0、 0.1、 0.2、 0.3 為第一組， 1M 為第一組公共端 2M、 0.4、 0.5、 0.6、 0.7 為第二組， 2M 為第二組公共端 2模擬量擴(kuò)展模塊的選擇 模擬量 I/O 擴(kuò)展模塊提供了模擬量輸入和模擬量輸出的擴(kuò)展功能， S7-200 的模擬量擴(kuò)展模塊式有較大的適應(yīng)性，可以直接與傳感器相連，并有很大的靈活性，且安裝方便。其模擬量擴(kuò)展模塊有： 第三章 PLC 的控制設(shè)計(jì) 21 （ 1）、 EM231 模擬量輸入模塊 EN231 具有 4 路模擬量輸入，輸入信號(hào)可以是電壓，也可以使電流，其輸入與 PLC 與有隔離。 （ 2） EM232 模擬量輸入模塊 EM232 具有 2 路模擬量輸出，輸出信號(hào)可以是電壓，也可以使電流，其輸入與 PLC 與有隔離。 （ 3） EM235 模擬量輸入模塊 EM235 具有 4 路 模擬量輸入和一路模擬量輸出。他的輸入信號(hào)可以是不同量程的電壓或電流。其電壓、電流的量程由開關(guān)SW1-SW6 設(shè)定。 EM235 有意路模擬量輸初，其輸出可以是電壓，也可以使電流。 EM235 技術(shù)指標(biāo) 型號(hào) EM235 模擬量混合模塊 總體特性 外形尺寸： 71.2mm 80mm 62mm 功率： 3W 輸入特性 本機(jī)輸入： 4 路模擬量輸入 電源電壓：標(biāo)準(zhǔn) DC24V/4Ma 輸入類型： 0-50Mv、 0-100Mv、 0-500Mv、 0-1v、0-5v、 0-10v、 0-20ma 25mv、 50mv、 100mv、 250mv、 500mv、 1v、 2.5v、 5v、 10v 分辨率： 12bit 轉(zhuǎn)換速度： 250 微秒 隔離：有 輸出特性 本機(jī)輸出： 1 路模擬量輸出 電源電壓：標(biāo)準(zhǔn) DC24V/4ma 輸出類型： 10V、 0-20ma 分辨率： 12bit 轉(zhuǎn)換速度： 100 微秒（電壓輸出）， 2 微秒（電流輸出） 隔離：有 耗電 從 CPU DC5V(I/O 總線 )耗電 10ma 接線端子 M 為 DC24V 電源負(fù)極端， L+為電源正極端 M0、 V0、 I0 位模擬量輸出端 電壓輸出時(shí)，“ V0”為電壓正端，“ M0”為電壓負(fù)端 電流輸出時(shí) ，“ I0”為電流的進(jìn)入端，“ M0”為電第三章 PLC 的控制設(shè)計(jì) 22 流的留出端 RA、 A+、 A-;RB、 B+、 B-;RC、 C+、 C-;RD、 D+、D-分別為第 1-4 路模擬量輸入端 電壓輸入時(shí)，“ +”為電壓正端，“ -”為電壓負(fù)端 電流輸入時(shí)，須將“ R”與“ +”短接后作為電流的進(jìn)入端，“ -”為電流輸出端 因需要 3 路模擬量輸入和 1 路模擬量輸出，所以我們選擇的擴(kuò)展模塊是 EM235。 3.6 PLC 的軟件設(shè)計(jì) 3.6.1 S7-200 的程序設(shè)計(jì)方法 ： 編制 PLC 控制程序的方法很多，主要的有以下幾種典型的編程方法： 1、 圖解法編程 圖解法是靠畫圖進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)。常見的主要由提醒突發(fā)、邏輯流程圖法、時(shí)序流程圖法和步進(jìn)順控法。 2。經(jīng)驗(yàn)法編程 經(jīng)驗(yàn)法是運(yùn)用自己的或別人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。多數(shù)是設(shè)計(jì)前線選擇與自己工藝要求相近的程序，把這些程序看成是自己的“試驗(yàn)程序”。結(jié)合自己工程的情況，對(duì)這些“試驗(yàn)程序”逐一修改，使之適合自己的工程要求。這里所說的經(jīng)驗(yàn)，有的是來自自己的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，有的可能是別人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，有的也可能是來自其他資料的典型程序。要想使自己有更多的經(jīng)驗(yàn)，就需要日積月累，善于總結(jié)。 3。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是通過 PLC 編程軟件在計(jì)算機(jī)上 進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、離 線 或 在 線 編 程 、 離 線 方 針 和 在 線 調(diào) 整 等 等 。 S7-200的 ”STEP7-Micro/WIN32”3.0 版本編程軟件是基于 Windows 平臺(tái)的應(yīng)用軟件。它支持 Windows95、 Windows98 和 WindowsNT 使用環(huán)境，使用環(huán)境，使 S7-200PLC 編程專用軟件。使用這些編程軟件可以十分方便的在計(jì)算機(jī)上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用這些編程軟件可以十分方便的在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及完成 EXE 運(yùn)行文件。 我們采用梯形圖法進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)。最后在 S7-200PLC編程專用軟件“ STEP7-Micro/WIN32” 3.2 版本編程軟件上進(jìn)行輸入編程，調(diào)試。 第三章 PLC 的控制設(shè)計(jì) 23 3.6.2 程序?qū)崿F(xiàn)以下功能 1實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油溫度的檢測(cè)計(jì)算 2實(shí)現(xiàn)對(duì)盆油泵壓力的檢測(cè)計(jì)算 3實(shí)現(xiàn)對(duì)盆油泵齒桿行程位移的檢測(cè)計(jì)算 4實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的檢測(cè)計(jì)算 5實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油泵噴油次數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 6實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油提前角的檢測(cè)計(jì)算 7實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的控制 8實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸電機(jī)正、反轉(zhuǎn)停止的控制 9實(shí)現(xiàn)對(duì)油泵開停的控制 10實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油溫度的控制 11實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、轉(zhuǎn)速、計(jì)數(shù)的預(yù)置值設(shè)定 程序?qū)崿F(xiàn)說明： 1.模擬量檢測(cè)：（以溫度檢測(cè) 為例） 溫度檢測(cè)值 AIW0 送溫度存儲(chǔ)單元 VW0， VW0 中的數(shù)值減去 6553，再除以 131 存入 VW2， VW2 中的內(nèi)容即為溫度的實(shí)際值。其中： 6553 為 4 毫安信號(hào)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值； 131 位每度對(duì)應(yīng)的數(shù)值；壓力檢測(cè)和檢測(cè)同理。 2. 轉(zhuǎn)速控制： 因?yàn)檗D(zhuǎn)速要求為 04000 轉(zhuǎn)，則求出每轉(zhuǎn)的對(duì)應(yīng)數(shù)值為 8，由速度預(yù)設(shè)值乘以每轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)值即得設(shè)置轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的數(shù)值。此數(shù)值送入 AQW0 變?yōu)?010V 模擬量輸出控制變頻調(diào)速。 3 轉(zhuǎn)速檢測(cè)： 利用高速計(jì)數(shù)器 HSC0 功能及定時(shí)中斷功能，高速計(jì)數(shù)器工作后每 250 毫秒產(chǎn)生一次定時(shí)中斷讀 一次高速計(jì)數(shù)器得值 HC0，然后乘以 240 即得每分鐘的轉(zhuǎn)速。 4 計(jì)數(shù)檢測(cè) : 利用高速計(jì)數(shù)器 HSC3 功能及中斷功能，其 HSC3 的預(yù)設(shè)值設(shè)置等于計(jì)數(shù)預(yù)設(shè)值。當(dāng)計(jì)數(shù)完畢后產(chǎn)生高速計(jì)數(shù)器中斷，此時(shí)HC3 的值即為計(jì)數(shù)值。 5 提前角的檢測(cè)： 利用高速計(jì)數(shù)器 HSC4、 HSC5，設(shè)置 HSC4 預(yù)設(shè)值 5，則其計(jì) 5 次數(shù)產(chǎn)生一次中斷，此時(shí)讀出高速計(jì)數(shù)器的數(shù)值 HC5，用 5減去 HC5 的值得 5 轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)差值，此值除以 5 轉(zhuǎn)后的每轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)差值，再乘以 360 度即得提前角的度數(shù)。 第三章 PLC 的控制設(shè)計(jì) 24 6.預(yù)設(shè)值程序（以轉(zhuǎn)速為例）： 因?yàn)橐竺堪匆幌略鰷p按鈕轉(zhuǎn)速 增減 50 轉(zhuǎn)。則利用增減計(jì)數(shù)器 C4 功能，其 C4 每增減一次 ,則 C4 的值乘以 50， 得其預(yù)設(shè)值送入轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)單元 VW10 中。 7.變量分配表： PLC 的變量分配表 輸入 地址號(hào) 信號(hào)名稱 注釋 I0.0 轉(zhuǎn)速傳感器輸入 HSC0 專用脈沖輸入 I0.1 計(jì)數(shù)傳感器輸入 HSC3 專用脈