基于PLC及WinCC的的油循環(huán)自動控制系統(tǒng)

1、學(xué)號 上海xxxx大學(xué)分布式控制期末課程設(shè)計題目 ：基于PLC的油循環(huán)自動控制系統(tǒng) 作 者 屆 別 指導(dǎo)教師 職 稱 專 業(yè) 班 級 完成時間 二O一二年6月概 要PLC是微電子技術(shù)與自動控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的應(yīng)用非常廣泛，能方便地直接用于機械制造、冶金、化工、電力、交通、采礦、建材、輕功、環(huán)保、食品等各行各業(yè)。既可用于老設(shè)備的改造，也可用于新產(chǎn)品的開發(fā)和機電一體化。本文主要研究PLC在油循環(huán)自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用，實現(xiàn)油循環(huán)系統(tǒng)的自動控制功能。關(guān)鍵詞：PLC、自動控制、油循自動環(huán)控制系統(tǒng)AbstractPLC is microelectronics technology and automa

2、tic control techniques, it's 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 renovat

3、ion 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 c

4、ontrol, automatic control system on oil ring目 錄1 油循環(huán)自動控制系統(tǒng)控制要求11.1自動控制系統(tǒng)模型簡化圖11.2 自動控制系統(tǒng)任務(wù)書12 油循環(huán)自動控制系統(tǒng)的工作流程22.1 自動控制系統(tǒng)工藝流程示意圖22.2 自動控制系統(tǒng)工作流程說明23 油循環(huán)自動控制系統(tǒng)的PLC選型33.1 PLC主控制器系統(tǒng)選型33.2 PLC型號選擇34 油循環(huán)自動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計54.1 自動控制系統(tǒng)的外圍I/O設(shè)備的確定54.2 PLC輸入輸出點分配54.3 自動控制系統(tǒng)硬件連接55 油循環(huán)自動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計65.1 自動控制系統(tǒng)邏輯控制圖65.2 自動控制系統(tǒng)

5、源程序75.3 自動控制系統(tǒng)軟件仿真85.4 系統(tǒng)和WINCC連調(diào)11參考文獻(xiàn)151 油循環(huán)自動控制系統(tǒng)控制要求1.1自動控制系統(tǒng)模型簡化圖沉淀槽P循環(huán)槽P泵1泵2高液位傳感器低液位傳感器圖1油循環(huán)系統(tǒng)簡化框圖1.2 自動控制系統(tǒng)任務(wù)書設(shè)計一個循環(huán)控制系統(tǒng)，要求： 按下起動按鈕SB1后，泵1、泵2通電運行，由泵1將油從循環(huán)槽打入淬火槽，經(jīng)沉淀槽，再由泵2打入循環(huán)槽，運行15min后，泵1、泵2停。 在泵1，泵2運行期間，如果沉淀槽的水位到達(dá)高水位，液位傳感器SL1接通，此時泵1停，泵2繼續(xù)運行1min。 在泵1，泵2運行期間，如果沉淀槽的水位到達(dá)低水位，液位傳感器SL2由接通變斷開，此時泵2停

6、，泵1繼續(xù)運行1min。 當(dāng)按下停止按鈕SB2時，泵1、泵2同時停。2 油循環(huán)自動控制系統(tǒng)的工作流程2.1 自動控制系統(tǒng)工藝流程示意圖開始泵1、泵2運行結(jié)束泵1運行，泵2停止泵1停止，泵2運行圖2 油循環(huán)自動控制系統(tǒng)工藝流程圖泵1、泵2停止2.2 自動控制系統(tǒng)工作流程說明（2）泵1、泵2運行按下起動按鈕SB1后，泵1、泵2通電運行，由泵1將油從循環(huán)槽打入淬火槽，經(jīng)沉淀槽，再由泵2打入循環(huán)槽，運行15min后，泵1、泵2停。（3）泵1停止，泵2運行在泵1、泵2運行的15min時間內(nèi)，出現(xiàn)高液位開關(guān)SL1接通的情況，從SL1接通的瞬間之后的1min時間內(nèi)，泵1停止、泵2運行。（4）泵1運行，泵2停

7、止在泵1、泵2運行的15min時間內(nèi)，出現(xiàn)低液位開關(guān)SL2由接通變斷開的情況，從SL2斷開的瞬間之后的1min時間內(nèi)，泵1運行、泵2停止。（5）泵1、泵2停止，電磁閥打開出油口當(dāng)泵1、泵2運行15min后，泵1、泵2將停止運行，此過程結(jié)束3 油循環(huán)自動控制系統(tǒng)的PLC選型3.1 PLC主控制器系統(tǒng)選型PLC主控制器的控制系統(tǒng)有單機控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)四種類型。本系統(tǒng)有泵1、泵2、泵3、電磁閥四個被控對象，且它們的位置比較接近，四個被控對象之間還有一定的聯(lián)系，因此PLC主控制器選擇集中控制系統(tǒng)，用一臺PLC控制泵1、泵2、泵3、電磁閥四個對象。3.2 PLC

8、型號選擇PLC型號很多，選用時主要依據(jù)使用要求，選擇合理的模塊和I/O點數(shù)。確定I/O點數(shù)應(yīng)當(dāng)留有余量，同時注意盡可能簡化I/O點數(shù)來降低成本。為此，選用西門子公司S7-300/CPU226型號的PLC。該系統(tǒng)經(jīng)濟實惠，足以滿足控制要求。PLC在監(jiān)測系統(tǒng)中完成數(shù)據(jù)實時采樣、開關(guān)量檢測、預(yù)警預(yù)報信號和報警輸出等，并通過各種二次儀表與傳感器連接。同時還要用上位機完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲、處理與輸出，以圖表形式對現(xiàn)場油處理及循環(huán)的動態(tài)模擬顯示，分析上下限值或警報信息驅(qū)動打印機打印各種圖表。為提高PLC的抗干擾能力，在硬件配置與安裝上，交流電源使用雙層隔離，輸入信號光電隔離，遠(yuǎn)離強電布線，模擬量信號和開關(guān)量

9、信號采用屏蔽線傳送，采用放射性一點接地等措施，用以消除或減弱共模干擾。油循環(huán)控制系統(tǒng)采用西門子公司的S7-300系列整體式PLC。本系統(tǒng)的軟硬件情況如下：（1）本控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖3所示，系統(tǒng)有6個數(shù)字量輸入信號，4個數(shù)字量輸出信號，PLC的I/O點數(shù)必須留出20%-30%的余量，以便以后系統(tǒng)功能擴充和防止系統(tǒng)滿負(fù)載下工作。因此，所選擇的PLC數(shù)字量輸入點數(shù)要達(dá)到8點，輸出點數(shù)要達(dá)到6點；（2）本控制系統(tǒng)軟件比較簡單，一般的PLC的存儲器容量、編程元件的能力及指令系統(tǒng)都能滿足其需求；（3）本控制系統(tǒng)所涉及的輸入輸出量都是數(shù)字量，沒有模擬量，對響應(yīng)速度要求不高，因此一般的PLC響應(yīng)速度都可以滿

10、足要求；（4）本系統(tǒng)沒有涉及到PLC的模塊擴展及通信，但是為了適應(yīng)將來系統(tǒng)的擴充需求，必須選擇有I/O擴展功能和通信功能的PLC。綜和上述情況和經(jīng)濟性要求，本系統(tǒng)應(yīng)選擇S7300系列整體式中的主機單元CPU為CPU224的PLC。它有：14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點、可連接7個擴展模板單元，最大可擴展至168個數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點、13KB的程序和數(shù)據(jù)存儲空間、1個RS485通信/編程口、多點接口MPI通信協(xié)議、點對點PPI通信協(xié)議、自由通信口等資源。PLC啟動按鈕停止按鈕SL1信號輸入SL2信號輸入泵1控制信號泵2控制信號圖3 油循環(huán)控自動制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖4 油循環(huán)

11、自動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1 自動控制系統(tǒng)的外圍I/O設(shè)備的確定 （1）輸入設(shè)備的確定：4個輸入信號，有2個操作按鈕，啟動按鈕SB1連接M0.0，停止按鈕SB2接M0.1，；有2個液位信號輸入裝置，采用非接觸式液位開關(guān)，高液位開關(guān)SL1接M0.3，低液位開關(guān)SL2接M0.4。（2）輸出設(shè)備確定：四個輸出信號，控制泵1、泵2的執(zhí)行元件選擇接觸器的線圈，控制泵1的接觸器線圈連接Q0.1，控制泵2的接觸器線圈連接Q0.2。4.2 PLC輸入輸出點分配輸入備注輸出備注M0.0起動按鈕SB1Q0.0泵1接觸器M0.1起動按鈕SB2Q0.1泵2接觸器M0.2高液位傳感器觸點SL1M0.3低液位傳感器觸點SL

12、2表1 PLC輸入/輸出分配表4.3 自動控制系統(tǒng)硬件連接圖4 硬件連接圖S7-300/CPU226 AC/DC/RelayL1NAC 220V起動按鈕SB1起動按鈕SB2高液位傳感器觸點SL1低液位傳感器觸點SL2I0.0I0.1I0.2I0.3Q0.0Q0.1泵1接觸器KM1泵2接觸器KM25 油循環(huán)自動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1 自動控制系統(tǒng)邏輯控制圖N開 始泵1從循環(huán)槽抽油到淬火槽淬火槽中的油受到重力進入沉淀槽 高液位傳感器是否接通？泵1停止運作，泵2繼續(xù)運作1 min結(jié) 束YNYN泵2停止運作，泵1繼續(xù)運作1 min 低液位傳感器是否接通？泵2從沉淀槽抽油到循環(huán)槽系統(tǒng)運行15 min？圖

13、5 工藝流程圖5.2 自動控制系統(tǒng)源程序5.3 自動控制系統(tǒng)軟件仿真（1）按下啟動按鈕SB1后，且泵1、泵2運行的15min時間內(nèi)高液位開關(guān)SL1沒有接通、低液位開關(guān)SL2沒有發(fā)生由接通變斷開的情況仿真如下：圖 6 系統(tǒng)還沒有開始運行圖7 系統(tǒng)開始運行圖8 開始運行，泵1,、泵2的狀態(tài)圖9 點擊關(guān)閉，泵1、泵2停止運行（2）按下啟動按鈕SB1后，且泵1、泵2運行的15min時間內(nèi)高液位開關(guān)SL1接通、低液位開關(guān)SL2沒有接通，情況仿真如下：圖10 泵1停止運行，泵2繼續(xù)運行（3）按下啟動按鈕SB1后，且泵1、泵2運行的15min時間內(nèi)高液位開關(guān)SL1沒有接通、低液位開關(guān)SL2接通，情況仿真如下：圖11 泵1運行，泵2停止運行5.4 系統(tǒng)和WINCC連調(diào)圖12 WINCC系統(tǒng)畫面圖13 系統(tǒng)初始化界面圖14 系統(tǒng)開始運行狀態(tài)圖15 系統(tǒng)開始運行各個指示燈的顯示狀態(tài)圖16 點擊停止按鈕系統(tǒng)各個指示燈圖17 高液位接通泵2繼續(xù)運行圖17 低液位接通泵1繼續(xù)運行參考文