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2011年度本科生畢業(yè)論文(設(shè)計)基于PLC的液壓試驗臺自動控制系統(tǒng)的設(shè)計院一系: 工學(xué)院 專業(yè): 電氣工程及其自動化年級: 2007級 學(xué)生姓名: 學(xué)號: 導(dǎo)師及職稱: 2011年5月
2011AnnualGraduationThesis(Project)oftheCollegeUndergraduateG傷孝[久G傷孝[久HONGHEUNIVERSITYTheautocontrolsystemdesignofhydraulicteststandbasedonthePLCDepartment:CollegeofengineeringMajor:ElectricalengineeringandautomationGrade:Student'sName:StudentNo.:Tutor:HMay,2011畢業(yè)論文(設(shè)計)原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文(設(shè)計)是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知,除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文(設(shè)計)不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文(設(shè)計)的研究做出重要貢獻的個人和集體,均已在文中作了明確說明并表示謝意。作者簽名:日期:畢業(yè)論文(設(shè)計)授權(quán)使用說明本論文(設(shè)計)作者完全了解紅河學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文(設(shè)計)的規(guī)定,學(xué)校有權(quán)保留論文(設(shè)計)并向相關(guān)部門送交論文(設(shè)計)的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文(設(shè)計)用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文(設(shè)計)進入學(xué)校圖書館被查閱。學(xué)??梢怨颊撐模ㄔO(shè)計)的全部或部分內(nèi)容。保密的論文(設(shè)計)在解密后適用本規(guī)定。作者簽名: 指導(dǎo)教師簽名:日期: 日期:
畢業(yè)論文(設(shè)計)答辯委員會(答辯小組)成員名單姓名職稱單位備注主席(組長)紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)摘要由于傳統(tǒng)的液壓試驗臺采用繼電器等元件作為控制系統(tǒng)的控制元件,存在可靠性、靈活性差等許多缺點,現(xiàn)將通過PLC來實現(xiàn)液壓試驗臺的自動控制系統(tǒng)設(shè)計,不但擴大液壓試驗臺的功能范圍,提高了控制系統(tǒng)的柔性,構(gòu)建了由PLC作為下位機控制現(xiàn)場設(shè)備,由PC作為上位機在線監(jiān)控的控制系統(tǒng),有利于學(xué)生在機電液綜合控制等方面的綜合能力,還可以實現(xiàn)機、電、液一體化的完美結(jié)合,實現(xiàn)實驗處理的自動化,實時監(jiān)控等。關(guān)鍵詞:液壓試驗臺、PLC自動化、控制系統(tǒng)。ABSTRACTBecausethetraditionalhydraulictestrigadoptsrelaysascontrolsystemofelementssuchasthecontrolelementsarepoorreliabilityandflexibility,existencemanyshortcomings,willnowthroughPLCtorealizetheautomaticcontrolsystemofhydraulictestdesign,notonlytoexpandthescopeofhydraulictestfunction,improvethecontrolsystemflexible,constructsbyPLCasthenextplacemachinecontrolfielddevice,bythePCasPCon-linemonitoringandcontrolsystemforstudentsinaspectsofcomprehensivecontrolelectromechanicalliquidcomprehensiveability,stillcanachievemachine,electricity,liquidintegrationperfectunion,realizetheautomation,experimentaltreatmentreal-timemonitoring,etc.Keywords:Hydraulictestrig,PLC,automationandcontrolsystem.目錄第一章前言 錯誤!未定義書簽第二章液壓試驗臺(CQYZ-M/C1 錯誤!未定義書簽概述 錯誤!未定義書簽液壓傳動的發(fā)展及其研究對象 錯誤!未定義書簽液壓試驗臺的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 錯誤!未定義書簽液壓試驗臺的組成 錯誤!未定義書簽液壓泵站 錯誤!未定義書簽實驗操作臺 錯誤!未定義書簽電氣控制系統(tǒng) 錯誤!未定義書簽液壓試驗臺的設(shè)備構(gòu)成 錯誤!未定義書簽液壓試驗臺的特點 錯誤!未定義書簽液壓試驗臺的技術(shù)參數(shù) 錯誤!未定義書簽液壓試驗臺的應(yīng)用范圍 錯誤!未定義書簽第三章三菱PLC??軟件GXDeveloper-7.08??一錯誤!未定義書簽軟件概述 錯誤!未定義書簽操作簡便 錯誤!未定義書簽?zāi)軌蛴酶鞣N方法和可編程控制器CPU1接??錯誤!未定義書簽豐富的調(diào)試功能 錯誤!未定義書簽GXDeveloper的特點 錯誤!未定義書簽軟件適用范圍不同 錯誤!未定義書簽操作運行不同 錯誤!未定義書簽操作界面 錯誤!未定義書簽編寫梯形圖程序 錯誤!未定義書簽軟元件的注釋 錯誤!未定義書簽參數(shù)設(shè)定 錯誤!未定義書簽PLC參數(shù)設(shè)定 錯誤!未定義書簽遠程密碼設(shè)定 錯誤!未定義書簽查找及替換 錯誤!未定義書簽編程元件替換 錯誤!未定義書簽指令替換 錯誤!未定義書簽常開常閉觸點互換 錯誤!未定義書簽在線監(jiān)控與仿真 錯誤!未定義書簽在線監(jiān)控 錯誤!未定義書簽仿真 錯誤!未定義書簽第四章三菱PLC仿真軟件GXSimulator6-C與編程軟件的結(jié)合使用錯誤!未定義書簽三菱PLC仿真軟件的簡介 錯誤!未定義書簽。三菱PLCSS?軟件GXDeveloper7.08版與仿真軟件GXSimulator6-C版的結(jié)合使用演示 錯誤!未定義書簽。進入編程軟件GXDeveloper7.08 錯誤!未定義書簽。寫入PLC?序并轉(zhuǎn)換 錯誤!未定義書簽。進入仿真軟件GXSimulator6-C 錯誤!未定義書簽。PLC程序仿真運行/PLC程序軟元件測試 ???錯誤!未定義書簽。退出仿真運行/返回寫入模式 錯誤!未定義書簽。保存程序/退出軟件 錯誤!未定義書簽。第五章控制系統(tǒng)的設(shè)計 錯誤!未定義書簽。系統(tǒng)仿真的總體方案 錯誤!未定義書簽??刂葡到y(tǒng)要求分析 錯誤!未定義書簽??刂葡到y(tǒng)原理圖如下所示:(圖20) 錯誤!未定義書簽??刂葡到y(tǒng)的PLC接線圖與I/0分配 錯誤!未定義書簽??刂葡到y(tǒng)的PLC接線圖(圖21) 錯誤!未定義書簽。控制系統(tǒng)的I/O分配表(表3) 錯誤!未定義書簽??刂葡到y(tǒng)的PLC梯形圖與步進圖 錯誤!未定義書簽。梯形圖如下圖22所示 錯誤!未定義書簽。步進狀態(tài)圖如下圖23所示 錯誤!未定義書簽。PLC的選擇 錯誤!未定義書簽。第六章總結(jié) 錯誤!未定義書簽。參考文獻 錯誤!未定義書簽。致謝 錯誤!未定義書簽。紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)圖10(7)順序點選主菜單欄中“變換”一“變換”,將編輯的程序梯形圖變換為PLC可識別的內(nèi)部語言指令;圖11~IN!J■手 斗IF■工F”.工吃%UVa>UiId二―1:F一1,號iMI3i.a-fl?_-ijr -EEflUJ.If倒乂片|£川建才1山苦1閭。工用工III力總匍圖11(8)PLC程序轉(zhuǎn)換完成;圖12圖12
圖13”程序檢查(MAIN”提示框內(nèi),檢查內(nèi)容默認為全部選擇,檢查對象默認為選擇“當前的程序作為對象”,點選“執(zhí)行”,如有出錯,則于文本框內(nèi)會顯示出錯的軟元件名稱、出錯步數(shù)、出錯原因說明;圖14圖14進入仿真軟件GXSimulator6-C(1)順序點選主菜單欄中“工具”一“梯形圖邏輯測試起動”;(2)顯示“LADDERLOGICTESTTOO提示框,不要有任何操作干擾(3)軟件自動運行,同時顯示“PLC寫入”提示框,不要有任何操作干擾。(4)軟件啟動完成,“LADDEROGICTESTTOOL提示框內(nèi)變化如圖,“RUN變色為黃色,“運行狀態(tài)”欄選為“RUN,此提示框內(nèi)不要有任何操作。(5)軟件啟動完成,顯示窗口畫面如圖15,軟件運行模式默認為“監(jiān)視模圖15(6)出現(xiàn)的“監(jiān)視狀態(tài)”提示欄顯示PLC處于“RUN狀態(tài)及程序單循環(huán)執(zhí)行周期時間,該提示欄可關(guān)閉;圖16圖16PLC程序仿真運行/PLC程序軟元件測試說明:仿真運行環(huán)境下,光標位置顯示藍色全色,處于接通狀態(tài)的輸入觸點、輸出線圈顯示藍色,對時間繼電器T、狀態(tài)寄存器G數(shù)據(jù)寄存器D等軟元件均顯示當前運算數(shù)值(1)順序點選主菜單欄中“在線”一“調(diào)試”一“軟元件測試”;(2)進入“軟元件測試”提示框畫面;“位軟元件”——欄內(nèi)可輸入X\Y\M\C\S等位軟元件;點擊“強制ON接通軟元件觸點或線圈,點擊“強制OFF斷開軟元件觸點或線圈,短促間隔點擊“強制ON/OF膿反”可以近似模擬觸發(fā)點動開關(guān)動作;“字軟元件”一一欄內(nèi)可輸入T/D等字軟元件;在“設(shè)置值”框內(nèi)輸入模擬設(shè)置值,點擊“設(shè)置”按鍵開始時間繼電器、數(shù)據(jù)寄存器相關(guān)的仿真運算;“執(zhí)行結(jié)果”一一欄內(nèi)顯示各類軟元件仿真運行的結(jié)果(3)對于不同類型的軟元件觸點的測試中仿真、復(fù)位、觸點塊顏色變化列表如下:表2觸點類型仿真動作啟動按鍵模擬狀態(tài)仿真復(fù)位按鍵觸點塊顏色常開強制ON接通強制ON/OF啾反白色一藍色常閉強制ON斷開強制ON/OF啾反藍色一白色上升沿脈沖強制ON短促接通強制ON/OF啾反白一藍一白下降沿脈沖強制OFF短促接通強制ON/OF啾反白一藍一白表2退出仿真運行/返回寫入模式(1)順序點選主菜單欄中“工具”一“梯形圖邏輯測試舊結(jié)束”;(2)點擊圖示提示框內(nèi)“確定”,結(jié)束梯形圖邏輯測試,退出仿真運行;(3)仿真運行退出后,GXDeveloper默認模式為“讀出模式”;(4)如需繼續(xù)修改編輯PLC程序,需由“讀出模式”轉(zhuǎn)為“寫入模式”,鼠標左鍵點擊程序工具條處第3個按鍵轉(zhuǎn)為“寫入模式”;--圖172%F5|F6]#6|F7|F8|F9焉I飛尾R&|哥|剌'圖17保存程序/退出軟件紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)35第五章控制系統(tǒng)的設(shè)計第五章控制系統(tǒng)的設(shè)計36第五章控制系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)仿真的總體方案利用三菱公司的GXDeveloper、GXSimuloter、GTDesigner2以及GTSimuloter2系列軟件開發(fā)工藝控制系統(tǒng)的流程如圖所示:圖18結(jié)束結(jié)束圖18控制系統(tǒng)要求分析控制系統(tǒng)的組成:在液壓實驗臺控制系統(tǒng)的設(shè)計中,把各種指令信號和檢測液壓缸運動的反饋信號作為PLC的輸入,而PLC輸出的控制信號,控制液壓實驗臺中各個電磁閥的電磁鐵,進而控制液壓油路的流動方向和速度,從而控制液壓缸的往返運動及其速度。在生產(chǎn)現(xiàn)場工作開始后,液壓試驗臺在一個工作循環(huán)中需要依次完成以下順序動作:油缸A左移動、油缸A右移動、第一次泄油、油缸B左移動、油缸B右移動、第二次泄油、(共6個順序動作)。采用PLC實現(xiàn)液壓試驗臺的自動循環(huán)控制,需要在某些動作位置設(shè)置位移傳感器或行程開關(guān)來檢測動作是否到位,并確定從一個動作轉(zhuǎn)入到下一個動作的條件。根據(jù)液壓系統(tǒng)控制的動作要求,選用2個液壓缸來完成該6個順序動作:移動缸A(原位與A右限)的左移和右移運動,移動缸B左移動和右移動動作。缸A右移動到位后停留3s后,開始第一次泄油,10S后開始向左移動,左移動到位停留5s后,缸B開始右移右移到限3s后開始第二次泄油,10s后向左移,左移到限停留5s,故需分別設(shè)置一行程開關(guān)SQ1SQ2SQ3SQ4根據(jù)液壓系統(tǒng)的動作過程和要求,繪制出系統(tǒng)的控制功能流程圖,如圖19所示。*:A右移;::A:*:A右移;::A:右限;
■B右移::*B右限!:A泄油亭A左移 j B左移,圖19控制系統(tǒng)原理圖如下所示:(圖20)圖20圖中:TC1和TC2是二位四通電磁閥;TC3是二位二通電磁閥;A和B是油缸;1和3是單向調(diào)速閥;2和4是節(jié)流閥;5是溢流閥;6是壓力表;7是液壓泵。按下啟動按鈕,電磁鐵TC1得電,液壓泵7輸出的壓力油經(jīng)閥左位接入移動缸A的左腔,其活塞向右運動,當缸A右移動到右限位置,壓下行程開關(guān)SQ2,缸A停止在下限位,3s后,缸A開始泄油,泵輸出的壓力油經(jīng)過單向閥1、節(jié)流閥2回到油箱,10s后,缸A開始向左移動,當移動到左限位時候,壓下SQ1停留在左限位5s后,電磁閥TC2得電,液壓泵7輸出的壓力油經(jīng)閥左位接入移動缸B的左腔,其活塞向右運動,當移動到右限位置時候,壓下行程開
關(guān)SQ4缸B停留在右限位,3s后,缸B開始泄油,泵輸出的壓力油經(jīng)過單向閥3、節(jié)流閥4回到油箱,10s后,缸B開始向左移動,到達左限位時候,壓下行程開關(guān)SQ3停留在B左限,至此完成了液壓試驗臺的6個自動控制動作,進入到下個動作循環(huán)??刂葡到y(tǒng)的PLC接線圖與I/0分配控制系統(tǒng)的PLC接線圖(圖21)工:X0YE 1XIYiX2Y2j5X3 PLC工:X0YE 1XIYiX2Y2j5X3 PLCY3———.X4::Y4X5Y5■九:XfiY6-—COMCOMSB1SB2BB3SQ1SQ2SQ3SQ4KMI.BKI44KM5KM6圖21控制系統(tǒng)的I/O分配表(表3)外接電器輸入外接電器輸出機器內(nèi)其他器件
端子端子停止按鈕SB1X0原點控制接觸器KM1Y0輔助繼電器M10A啟動按鈕SB2X1A右移動控制接觸器KM2Y1定時器T0,T1,B啟動按鈕SB3X2A左移動控制接觸器KM3Y2T2,T3,T4,T5,A右限行程開關(guān)SQ2X3B右移動控制接觸器KM4Y3T6A左限行程開關(guān)SQ1X4B左移動控制接觸器KM5Y4B右限行程開關(guān)SQ4X5A缸泄油控制接觸器KM6Y5B左限行程開關(guān)SQ3X6B缸泄油控制接觸器KM7Y6表3控制系統(tǒng)的PLC梯形圖與步進圖梯形圖如下圖22所示-11112X00:]T卜M10M10M10X000(M10M0{5TL(Y000X001T-11112X00:]T卜M10M10M10X000(M10M0{5TL(Y000X001T卜{SE1S20353741TOC\o"1-5"\h\z :¥005 )353741K100 1甲 )T1|( |SCT$23 ] STLS23 ] 'Y002 )XOOd| [SET S21 ] [STL $24 ]
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X006 II TSET S3J I74 T刊 <AA 1K5075 A'fi \T6 品001 II II /S20 AI| || O-u JT6 XOOO II IX /cn \ii ri l / [RET 1—LfiLI J89run? mh 191[EW圖22[EW5.5.2步進狀態(tài)圖如下圖23所示一NO/MO:一M10SQ5.5.2步進狀態(tài)圖如下圖23所示一NO/MO:一M10SQQ XiY0(原點:S20I-—一X3Y1S21:i-一一TOT0K30T3T3K50::S34 H-QT6K50一一T6r 1xoJXI-!!-圖23PLC的選擇目前市場上的PLC品種規(guī)格眾多,控制功能也各有特點。PLC的選擇可根據(jù)該實驗臺的組成和控制要求分析,可選用三菱FX2N--32RM--001系列高性能整體式結(jié)構(gòu)的PLC,它具有16個輸入點和16個輸出點,可與PC微機通訊實現(xiàn)微機智能控制,大大滿足實驗要求??刂瓢粹o、各處的行程開關(guān)及壓力繼電器等開關(guān)量信號直接與PLC的輸入端子相連,PLC的開關(guān)量輸出端子直接與各個電磁閥相連,用PLC上所帶的24V電源或外接24V電源驅(qū)動,在實驗中,采用上位機PCt下位機PLC進行通訊,并運用PC機上的編程軟件三菱PLC編程軟件GXDEVELOPER7.08行編程和運行監(jiān)控。37#第六章總結(jié)第六章總結(jié)采用PLC控制的液壓試驗臺自動控制系統(tǒng),使系統(tǒng)模塊化,減小了液壓系統(tǒng)和設(shè)備的體積,其工作性能穩(wěn)定且各I/O指示簡單、明了,大大縮短了維修、改制、安裝和調(diào)試液壓系統(tǒng)和設(shè)備的時間??朔瞬捎美^電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝、改動所需要花費大量時間及人力和物力的缺點 ,也克服繼電器控制系統(tǒng)的可靠性差、控制不方便、響應(yīng)速度慢等不足。用 PLC控制的液壓試驗臺的控制系統(tǒng),可使其工作平穩(wěn)、準確,更有利于改善工人的勞動環(huán)境,降噪增效,節(jié)約能源,而且提高了液壓系統(tǒng)的性能,延長液壓設(shè)備的使用壽命,大大提高了生產(chǎn)率和自動化程度,特別是改變液壓系統(tǒng)的某些動作時時僅需進行程序的調(diào)整。總之,采用PLC對液壓實驗臺進行控制,不僅克服了繼電接觸器控制系統(tǒng)的可靠性差、控制不方便、響應(yīng)慢等方面的不足,而且還能夠簡化控制線路,縮小控制裝置的體積,節(jié)能降耗,增強控制系統(tǒng)的功能,易于實現(xiàn)機、電、液一體化的控制裝置,使生產(chǎn)平穩(wěn)可靠、效率和自動化程度提高,并最終實現(xiàn)了液壓實驗臺的自動控制和多種復(fù)雜的自動工作循環(huán)。紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)#紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)38參考文獻[1]龔仲華.PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社
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