潤滑泵站控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計論文畢業(yè)設(shè)計論文潤滑泵站控制系統(tǒng)設(shè)計潤滑泵站控制系統(tǒng)設(shè)計系 別： 電氣信息工程系 班 級： 電氣自動化 姓 名： 指導教師： 電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計摘 要潤滑泵站是由五臺潤滑泵組成的大型潤滑系統(tǒng)，它的供油系統(tǒng)由三臺主泵和兩臺循環(huán)泵組成。主泵負責向外部設(shè)備提供潤滑液；而循環(huán)泵負責過濾潤滑液中的雜質(zhì)，同時讓箱體內(nèi)潤滑液的溫度均勻。電機由軟啟動器進行軟啟動，避免了直接啟動時電流的沖擊，也避免了對管網(wǎng)的沖擊，延長管路及閥門的壽命。此次設(shè)計的潤滑泵站主泵有三臺電機，具有“兩用一備”的特點；而循環(huán)泵有兩臺電機，具有“一用一備”的特點，提高了潤滑系統(tǒng)工作的可靠性。同時潤滑泵站還具有溫度控制，液位非正

2、常報警等特點。泵電機的軟啟動，限制了啟動電流，使電機平滑啟動，減少了傳統(tǒng)啟動過程中對輸油管道和閥門的沖擊，延長壽命，同時設(shè)計中創(chuàng)新采用了一臺軟啟動器拖動多臺設(shè)備的方案，大大節(jié)約了設(shè)備的開銷，經(jīng)濟的同時不失效率，為了使系統(tǒng)更加可靠，應(yīng)為每臺軟啟動器增加一臺備用軟啟動器，避免在軟啟動器出現(xiàn)故障時系統(tǒng)不能正常工作。關(guān)鍵詞：s7-300；軟啟動；溫度控制；液位控制；win cc電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計abstractlubrication pump station is made up of five lubrication pump for large lubrication system, oil

3、supply system is composed of three main pump and two circulator pump. main pump responsible for providing lubricating fluid to external devices while the circulation pump filter impurities from the lubricating fluid responsible for, while leaving the inside temperature of the lubricant evenly. motor

4、 soft starter soft-start, avoiding the impact of direct current at startup, also avoided the impact on the network, and extend the life of pipes and valves. the lubrication pump station pumps have three motors of this design, with a dual-use features and circulation pumps have two motors, having a f

5、eatures, improve the reliability of lubrication system. while lubrication pump station also has a temperature control, non-normal liquid level alarm and other features.pump motor of soft started, limit has started current, makes motor smooth started, reduced has traditional started process in the on

6、 lost oil pipeline and valve of shock, extended life, while design in the innovation used has a taiwan soft started players drag more taiwan equipment of programmer, greatly savings has equipment of overhead, economic of while losing efficiency, to makes system more reliable, should for each taiwan

7、soft started players increased a taiwan alternate soft started players, avoid in soft started players appeared fault shi system cannot normal work.key words: s7-300, soft start; temperature control; level control，win cc電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計引 言潤滑泵是一種潤滑設(shè)備，向潤滑部位供給潤滑劑的。機械設(shè)備都需要定期的潤滑，以前潤滑的主要方式是根據(jù)設(shè)備的工作狀況，到達一定的保養(yǎng)周期后進

8、行人工潤滑，比如通俗說的打黃油。潤滑泵可以讓這種維護工作更簡便，自動潤滑裝置能有效地減少設(shè)備故障，降低能耗，提高生產(chǎn)效率，延長機器使用壽命。潤滑泵站是由五臺潤滑泵組成的大型潤滑系統(tǒng)，它的供油系統(tǒng)由三臺主泵和兩臺循環(huán)泵組成。主泵負責向外部設(shè)備提供潤滑液；而循環(huán)泵負責過濾潤滑液中的雜質(zhì)，同時讓箱體內(nèi)潤滑液的溫度均勻。電機由軟啟動器進行軟啟動，避免了直接啟動時電流的沖擊，也避免了對管網(wǎng)的沖擊，延長管路及閥門的壽命。此次設(shè)計的潤滑泵站主泵有三臺電機，具有“兩用一備”的特點；而循環(huán)泵有兩臺電機，具有“一用一備”的特點，提高了潤滑系統(tǒng)工作的可靠性。同時潤滑泵站還具有溫度控制，液位非正常報警等特點。plc

9、是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。采用 s7-300 控制的潤滑泵站系統(tǒng)，使電機啟動邏輯化，即只有當循環(huán)泵啟動后，主泵才能啟動。能實時監(jiān)控潤滑液溫度，通過溫度傳感器采集溫度，與系統(tǒng)設(shè)定溫度比較，計算結(jié)果輸出給加熱器，從而實現(xiàn)恒溫控制；當溫度滿足啟動要求后主泵才允許啟動。當箱體內(nèi)液位過高或過低時，液位傳感器將信號反饋給 plc，處理后報警提示。采用 plc 控制的潤滑泵站系統(tǒng)，將復(fù)雜的控制過程簡單化，并且易

10、于修改和調(diào)試，穩(wěn)定性能好，抗干擾能力和可靠性能力都強，能適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境。電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計目 錄摘 要.2引 言.4目 錄.5第一章 緒論.11.1 系統(tǒng)設(shè)計背景 .11.2 系統(tǒng)控制原理 .11.3 系統(tǒng)設(shè)計目標及技術(shù)要求 .21.3.1 泵電機的啟動方式確定.21.3.2 主泵電機“兩用一備” ，循環(huán)泵電機“一用一備”.21.3.3 潤滑液溫度控制.31.3.4 潤滑液液位控制.3第二章 系統(tǒng)設(shè)計.42.1 軟起動器 .42.1.1 軟啟動器簡介 .42.1.2 軟啟動器啟動方式.42.1.3 軟啟動器與傳統(tǒng)降壓啟動的區(qū)別 .52.2 s7-300plc .5第三章 硬件設(shè)置.73.

11、1 plc 的選型.73.1.1 plc 的選型要求.73.1.2 plc 型號確定.73.1.3 plc 外部接線圖.83.2 軟啟動器的選型 .113.2.1 sfr04 系列軟起動器概述.113.2.2 sfr 系列軟起動器型號說明.123.2.3 軟起動器型號確定.133.2.4 軟起動器接線圖.133.3 溫度傳感器的選型 .143.3.1 溫度傳感器選型要求 .143.3.2 溫度傳感器選型 .143.4 浮球式液位開關(guān)的選型 .153.4.1 浮球式液位開關(guān)原理 .153.4.2 浮球式液位開關(guān)的選型 .15第四章 軟件設(shè)置.164.1 plc 硬件配置及程序.164.1.1 s

12、tep7 項目的創(chuàng)建.16電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計4.1.2 硬件組態(tài)的步驟 .194.1.3 系統(tǒng)程序 .224.2 軟啟動器配置 .224.2.1 操作面板和按鍵功能說明 .224.2.2 參數(shù)設(shè)置流程.234.2.2 具體參數(shù)設(shè)置 .234.2 win cc 監(jiān)控畫面.244.2.1 新建項目 .244.2.2 建立變量 .264.2.3 監(jiān)控畫面 .28總 結(jié).30致 謝.31附錄 1 軟啟動器接線圖 .32附錄 2 程序梯形圖 .33參考文獻.46四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計1第一章第一章 緒論緒論1.1 系統(tǒng)設(shè)計背景潤滑泵使用廣泛，現(xiàn)今已應(yīng)用于數(shù)控機械、加工中心、生產(chǎn)線

13、、機床、鍛壓、紡織、塑料、建筑、工程、礦山、冶金、印刷、橡膠、電梯、制藥、鍛造、壓鑄、食品等各行業(yè)機械設(shè)備及引進機械設(shè)備的潤滑系統(tǒng)。傳統(tǒng)的潤滑泵均采用單電機控制，當電機發(fā)生故障時，潤滑泵就無法工作，從而影響工廠的生產(chǎn)；且絕大部分電機使用了直接啟動的方法，這種啟動方式會引起電網(wǎng)電壓波動，影響同電網(wǎng)其它設(shè)備的運行；同時直接起動時的起動轉(zhuǎn)矩大約為額定轉(zhuǎn)矩的 2 倍，對管路和閥門的沖擊很大，減少了管路和閥門的使用壽命，可靠性不高。同時采用固定接線的硬件實現(xiàn)邏輯控制，使控制系統(tǒng)的體積增大，耗電多，效率不高且易出故障，不能保證正常的工業(yè)需求。隨著計算機控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)必然被基于計算機技術(shù)

14、而產(chǎn)生的 plc 控制技術(shù)所取代。而plc 本身優(yōu)異的性能使基于 plc 控制的潤滑泵站系統(tǒng)變的經(jīng)濟高效穩(wěn)定且維護方便。這種潤滑泵站控制系統(tǒng)對改造傳統(tǒng)的潤滑泵系統(tǒng)有普遍性意義。1.2 系統(tǒng)控制原理潤滑泵站控制系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖 1-1 所示，它由 plc 主控系統(tǒng)、中間繼電器、交流接觸器、加熱器、溫度傳感器、液位傳感器、報警指示燈等 7 個部分組成。高液位傳感器低液位傳感器加熱器溫度傳感器潤滑液箱plc高液位報警低液位報警中間繼電器交流接觸器電機 控 制 器plc四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計2圖 1-1 潤滑泵站控制系統(tǒng)基本構(gòu)成潤滑泵站控制系統(tǒng)實現(xiàn)過程是:首先溫度傳感器將箱體內(nèi)潤滑

15、液的溫度轉(zhuǎn)化為電壓信號，plc 主控系統(tǒng)內(nèi)部的 a/d 將送進來的電壓信號轉(zhuǎn)化為西門子 s7-300plc 可識別的數(shù)字量，然后 plc 將系統(tǒng)給定的溫度值與反饋回來的溫度值進行比較并經(jīng)過運算處理后，給中間繼電器輸入端一個控制信號，使中間繼電器的輸出端導通，導通與否決定了加熱器開始加熱或停止加熱。循環(huán)泵的啟動和溫度之間沒有聯(lián)系；而主泵電機的啟動對溫度有要求，只有箱體里溫度滿足啟動要求時，plc 給定信號，主泵電機才允許啟動，并且當主泵電機啟動后，箱體里的溫度異常時，plc 給定停止信號，泵電機停止；當潤滑液液位淹沒高液位傳感器時，高液位傳感器給中間繼電器信號，中間繼電器線圈得電再將信號送給 p

16、lc，plc 處理后輸出信號，高液位報警指示燈亮，低液位傳感器的工作原理與高液位傳感器類似?？梢?plc 主控系統(tǒng)為潤滑泵站控制系統(tǒng)的核心部分起著重要作用。1.3 系統(tǒng)設(shè)計目標及技術(shù)要求1.3.1 泵電機的啟動方式確定由于水泵電動機的直接起動和停車都將引起轉(zhuǎn)矩突變而導致水流沖擊和電流沖擊。水流沖擊使水泵系統(tǒng)產(chǎn)生喘振和噪聲，嚴重時使管道和管道支架振動，甚至使管道和閥門破裂；電流沖擊則有可能危及接觸器等電器設(shè)備安全，另外沖擊電流可轉(zhuǎn)化為沖擊轉(zhuǎn)矩，影響傳動機械的使用壽命。采用軟起動器取代常規(guī)起動裝置解決上述問題，由于軟啟動器在完成電動機啟動后，電動機就要切換到旁路接觸器（工頻接觸器）上正常運行，此后

17、直至電動機停止，軟啟動器不再起到任何作用。根據(jù)這個特點，為了減少設(shè)備投資，提高軟起動器的利用率，擬采用以 plc 為控制核心的，由一臺軟起動器控制多臺電動機的接線方式。1.3.2 主泵電機“兩用一備” ，循環(huán)泵電機“一用一備”為了提高潤滑泵站控制系統(tǒng)的可靠性，檢修與維護時不影響系統(tǒng)的正常工作，潤滑泵站系統(tǒng)中主泵電機采用了“兩用一備”的控制方案，循環(huán)泵則采用了“一用一備”的控制方案，具體控制要求如下：1）主泵電機和循環(huán)泵電機均“互為備用” 。不論是三臺主泵電機，還是兩臺循環(huán)泵電機，每臺電機均能設(shè)定為備用泵，由三位旋鈕開關(guān)和兩位旋鈕開關(guān)來分別實現(xiàn)兩組泵電機中備用泵的切換。2）當泵電機在“備用”狀態(tài)

18、，無法啟動該電機。3）當泵電機在“備用”狀態(tài)，其它泵電機任一出現(xiàn)故障，備用電機自動投入運行。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計31.3.3 潤滑液溫度控制系統(tǒng)要求潤滑液的溫度高于 18時允許主泵電機啟動，當溫度高于 50時，主泵停止；當溫度低于 20時，加熱器加熱；溫度高于 40時，加熱器停止加熱。1.3.4 潤滑液液位控制在潤滑泵站系統(tǒng)中，箱體往往不是透明的，這使我們無法判斷箱體里潤滑液的液位高度，為了避免箱體內(nèi)的潤滑液過多或過少導致的系統(tǒng)無法正常工作，我們在潤滑泵站系統(tǒng)中增設(shè)了液位監(jiān)控，當箱體內(nèi)液位高于或等于極限值時，液位傳感器將信號輸送至 plc，plc 內(nèi)部運算后輸出信號給報警

19、指示燈報警，系統(tǒng)提示液位異常。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計4第二章 系統(tǒng)設(shè)計2.1 軟起動器2.1.1 軟啟動器簡介軟啟動器是一種集軟啟動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，它的主要工作原理是控制串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)晶閘管的導通角，使晶閘管輸出電壓從設(shè)定的最低電壓在設(shè)定時間內(nèi)按比例曲線逐漸上升到電機的正常運行電壓，通過控制電動機啟動電壓，以達到控制電動機啟動電流的目的。等到晶閘管全部導通后，輸出啟動完畢信號，切換至正?？刂苹芈飞希粏舆^程中軟啟動器內(nèi)部的電子控制電路，通過檢測晶閘管的電流，來判斷電動機起動是否正常，并能夠在非正常狀態(tài)下輸出報警

20、。軟啟動器比 y-啟動方法回路接線簡單，電動機啟動時逐漸提高電壓，較自耦降壓啟動柜體積小、成本低、性能優(yōu)良，可以直接安裝在控制柜中。近些年特別是在水泵，風機領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。2.1.2 軟啟動器啟動方式運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內(nèi)部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動結(jié)束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加。軟起動一般有下面幾種起動方式。1）斜坡升壓軟起動。這種起動方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導通角，使之與時間成一定函數(shù)關(guān)系增加。其缺點是，由于不限流，在電機起動過程中，有時要

21、產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網(wǎng)影響較大，實際很少應(yīng)用。2）斜坡恒流軟起動。這種起動方式是在電動機起動的初始階段起動電流逐漸增加，當電流達到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定（t1 至 t2 階段），直至起動完畢。起動過程中，電流上升變化的速率是可以根據(jù)電動機負載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大，則起動轉(zhuǎn)矩大，起動時間短。該起動方式是應(yīng)用最多的起動方式，尤其適用于風機、泵類負載的起動。3）階躍起動。開機，即以最短時間，使起動電流迅速達到設(shè)定值，即為階躍起動。通過調(diào)節(jié)起動電流設(shè)定值，可以達到快速起動效果。4）脈沖沖擊起動。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計5在起動開始階段，讓晶閘管在極短時間內(nèi)，以較

22、大電流導通一段時間后回落，再按原設(shè)定值線性上升，連入恒流起動。該起動方法，在一般負載中較少應(yīng)用，適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。2.1.3 軟啟動器與傳統(tǒng)降壓啟動的區(qū)別籠型電機傳統(tǒng)的減壓起動方式有 y-起動、自耦減壓起動、電抗器起動等。這些起動方式都屬于有級減壓起動，存在明顯缺點，即起動過程中出現(xiàn)二次沖擊電流。軟起動與傳統(tǒng)減壓起動方式的不同之處是：1）無沖擊電流。軟起動器在起動電機時，通過逐漸增大晶閘管導通角，使電機起動電流從零線性上升至設(shè)定值。2）恒流起動。軟起動器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機在起動過程中保持恒流，確保電機平穩(wěn)起動。3）根據(jù)負載情況及電網(wǎng)繼電保護特性選擇，可自由地無級

23、調(diào)整至最佳的起動電流。2.2 s7-300plc西門子 s7-300，s7-300 屬于模塊式 plc。西門子的 plc 以其極高的性價比，在國內(nèi)占有很大的市場份額，在我國的各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。s7-300 模塊式 plc，主要由機架、cpu 模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成，各種模塊安裝的機架上。通過 cpu 模塊或通信模塊上的通信接口，plc 被連接到通信網(wǎng)絡(luò)上，可以與計算機、其它 plc 或其它設(shè)備通信。圖 2.1 是 plc 控制系統(tǒng)的示意圖。電源模塊：plc 一般使用 ac 220v 電源或 dc 24v 電源，電源模塊用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為

24、 dc 24v 和背板總線上的 dc 5v 電壓，供其他模塊使用。cpu 模塊：cpu 模塊主要由微處理器和存儲器組成，s7-300 將 cpu 模塊簡稱為 cpu。在 plc 控制系統(tǒng)中，cpu 模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出，模塊中的存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)。信號模塊：輸入（input）模塊和輸出（output）模塊一般簡稱為 i/o 模塊，開關(guān)量輸入/輸出模塊簡稱為 di 模塊和 do 模塊，模擬量輸入/輸出模塊簡稱為ai 模塊和 ao 模塊，在 s7-300 中統(tǒng)稱為信號模塊。信號模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設(shè)備和 cpu 模

25、塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計6關(guān)、接近開關(guān)等來的開關(guān)量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來控制電動調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行器。在信號模塊中，用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來隔離 plc 的內(nèi)部電路和外部的輸入、輸出電路。圖 2.1 plc 控制系統(tǒng)示意圖功能模塊：為了增強 plc 的功能，擴大應(yīng)用領(lǐng)域，減輕

26、cpu 的負擔，plc廠家開發(fā)了各種各樣的功能模塊。主要用于完成某些對實時性和存儲容量要求很高的控制任務(wù)。接口模塊：cpu 模塊所在的機架稱為中央機架，如果一個機架不能容納全部模塊，可以增設(shè)一個或多個擴展機架。接口模塊用來實現(xiàn)中央機架和擴展機架之間的通信，有的接口模塊還可以為擴展機架供電。通信處理器：通信處理器用于 plc 之間、plc 與遠程 i/o 之間、plc 與計算機和其他智能設(shè)備之間的通信，可以將 plc 接入 mpi、profibus-dp、as-i 和工業(yè)以太網(wǎng)，或者用于點對點通信。編程設(shè)備：s7-300 使用安裝了編程軟件 step7 的個人計算機作為編程設(shè)備，在計算機屏幕上直

27、接生成和編輯各種文本程序或圖形程序，可以實現(xiàn)不同編程語言之間的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到 plc，也可以將 plc 中的程序上傳到計算機。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)遠程編程。編程軟件還具有對網(wǎng)絡(luò)和硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、監(jiān)控和故障診斷等功能。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計7第三章 硬件設(shè)置3.1 plc 的選型3.1.1 plc 的選型要求1) i/o 點數(shù)統(tǒng)計i/o 點數(shù)是 plc 的一項重要指標。合理選擇 i/o 點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。plc 的輸入輸出總點數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，一般一個輸入

28、輸出元件要占用一個輸入輸出點?？紤]到今后的調(diào)整和擴充，一般應(yīng)在估計的總點數(shù)上再加上 20%-30%的備用量。2)存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 i/o 點數(shù)的 1015 倍，加上模擬 i/o 點數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總

29、字數(shù)（16 位為一個字） ，另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。3)控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。3.1.2 plc 型號確定潤滑泵站系統(tǒng)有 24 個數(shù)字輸入點 15 個數(shù)字輸出點和 1 個溫度模擬量輸入，選擇 siemens s7-300 系列之 cpu313c cpu，如圖 3-1 所示,它自帶24di/16do，4ai,2ao，1 路 pt100 已經(jīng)能滿足要求，但考慮到今后的調(diào)整和擴充，一般應(yīng)在估計的總點數(shù)上再加上 20%-30%的備用量，固在此基礎(chǔ)上增加數(shù)字量 i/o 模塊 sm323 。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)

30、畢業(yè)設(shè)計8圖 3-1 cpu 313csm323 模塊有兩種類型，一種是帶有 8 個共地輸入端和 8 個共地輸出端，另一種是帶有 16 個共地輸入端和 16 個共地輸出端，兩種特性相同。i/o 額定負載電壓 24 v dc，輸入電壓“1”信號電平為 1130 v， “0”信號電平為35 v，i/o 通過光耦與背板總線隔離。在額定輸入電壓下，輸入延遲為1.24.8 ms。輸出具有電子短路保護功能。3.1.3 plc 外部接線圖1）cpu 313c 外部接線圖如圖 3-2 所示，是 cpu 313c 外部接線圖，cpu 模塊由 ps 307 2a 的電源模塊供電，電源模塊的輸入電壓為 220v，直

31、流穩(wěn)壓電源輸入電壓為 ac220v，輸出電壓為 dc24v，給信號模塊供電。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計9penlml+ml+cpu313c6 6e es s7 73 31 13 3- -5 5b be e0 00 0- -0 0a ab b0 0ml+ps307 2asfdc5vfrcerunstoprunstopmressimatics7-300di824vai5/ao212bitdi16/do1624vdc24vnlacdccom +vnlqfdc 24v圖 3-2 cpu 313c 外部接線圖2）信號模塊接線圖如圖 3-3 所示，是 cpu 313c di824v，ai5

32、/ao212bit 信號模塊的接線圖，ai 第 0-3 通道為電壓或電流輸入，第 4 通道為二線制的 r 或 rtd（pt100）方式，此次設(shè)計中我們在第四通道接入了溫度傳感器，型號為 wzp-035，來采集箱體里潤滑液的溫度。數(shù)字量輸入接口是由直流穩(wěn)壓電源供電，電壓為 dc 24v。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計102122232425262728293012345678910111213141516171819204m1maich0aich1aich2aich3aipt100uiuiaoch0aoch0aoch1溫度傳感器wzp-035 pt100fr2fr3fr4fr5k2/

33、k202#泵故障3#泵故障1#循環(huán)泵故障2#循環(huán)泵故障1#旁路繼電器低液位信號高液位信號2#旁路繼電器k2/k20dc 24vdi824vai5/ao212bit圖 3-3 cpu 313c di824v、ai5/ao212bit 模塊的接線圖如圖 3-4 所示，是 cpu 313c di16/do1624v 信號模塊的接線圖，輸入端主要連接按鈕，旋鈕開關(guān)；輸出端連接中間繼電器的線圈，由中間繼電器過渡，帶動交流接觸器，加熱器等外部設(shè)備。數(shù)字量輸入/輸出接口是由直流穩(wěn)壓電源供電，電壓為 dc 24v。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計112122232425262728293031323

34、33435363738394012345678910111213141516171819202l+2m3l+3m1l+1msb2sb2sb3sb1sb4sb5sb6sb7sb8sb9sb10fr11#泵啟動2#泵啟動3#泵啟動1#循環(huán)泵啟動1#泵停止2#泵停止3#泵停止1#循環(huán)泵停止2#循環(huán)泵啟動2#循環(huán)泵停止1#泵備用2#泵備用3#泵備用1#循環(huán)泵備用2#循環(huán)泵備用1#泵故障1#泵軟啟動中間繼電器2#泵軟啟動中間繼電器3#泵軟啟動中間繼電器1#循環(huán)泵軟啟動中間繼電器1#泵運行中間繼電器2#泵運行中間繼電器2#循環(huán)泵軟啟動中間繼電器3#泵運行中間繼電器1#循環(huán)泵運行中間繼電器2#循環(huán)泵運行中間

35、繼電器1#軟起動器運行中間繼電器2#軟起動器運行中間繼電器加熱器中間繼電器dc 24vdc 24vdc 24vdi16/do1624v高液位報警低液位報警圖 3-4 cpu 313c di16/do1624v 模塊的接線圖3.2 軟啟動器的選型3.2.1 sfr04 系列軟起動器概述sfr04 系列電機軟起動器是一種綜合運用了現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微型計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)的新型電氣裝置，廣泛應(yīng)用于各行業(yè)感應(yīng)式電動機的起動控制，可完全取代傳統(tǒng)的星角起動器、自耦起動器、磁控起動器等設(shè)備。sfr04 系列電機軟起動器可以有效的減小電機起動時的機械和電氣沖擊，延長機械設(shè)備的使用壽命，降低起動電流及配電

36、容量，是目前技術(shù)最先進的交流電機起動設(shè)備。如圖 3-5 所示為 sfr04 系列軟起動器基本原理框圖，sfr04 系列軟起動器是通過微型計算機來控制串接于電源和交流電機定子繞組之間的三組反并聯(lián)晶閘管的導通角度來改變電機的輸入電壓，同時以程序控制交流電機整個起動過程的電壓曲線，使得電機以一條 s 形的曲線柔和的完成起動過程。sfr04 系列軟起動器采用高性能的高速微型計算機作為控制核心，強大的計算能力保證了靈活的控制功能，同時，可以通過程序?qū)崿F(xiàn)對電機以及相關(guān)設(shè)備的在線監(jiān)測和有效的故障保護，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，操作簡便。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計12圖 3-5 sfr04 系列軟起

37、動器基本原理框圖3.2.2 sfr 系列軟起動器型號說明圖 3-6 為 sfr 系列軟起動器型號說明。圖 3-6 sfr 系列軟起動器型號說明例如：sfr04-0150a/21 表示晟欣電氣公司 sfr04 系列軟啟動器、額定電流150a、標準壁掛式、額定電壓 ac380v、額定頻率 50hz。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計133.2.3 軟起動器型號確定該潤滑泵站系統(tǒng)中共有兩組電機，一組為三臺 25kw 的主泵電機，另一組則是兩臺 15kw 的循環(huán)泵電機，不同功率的電機得使用不同型號的軟啟動器進行軟啟動。根據(jù)一般確定額定電流的方法，25kw 的電機額定電流約為 50a，15kw

38、的電機額定電流約為 30a，由圖 3-7 所示 sfr04 系列軟啟動器標稱電流可分別選擇型號為 sfr04-0065a/21 和 sfr04-0040a/21 的軟啟動器。表 3-1 sfr04 系列軟啟動器標稱電流3.2.4 軟起動器接線圖軟啟動器啟動電動機有一個特點，電動機利用軟啟動器的完成啟動后，就要切換到旁路接觸器（工頻接觸器）上正常運行，此后直至電動機停止，軟啟動器不再起到任何作用。利用軟啟動器的這個特點，在第一臺電動機利用軟啟動器正常啟動切換到旁路接觸器上后，第二臺電動機仍利用這臺軟啟動器正常啟動，依此類推，只要啟動時間允許，軟啟動器可以一直啟動連續(xù)排列的功率相同的電動機。由于本

39、系統(tǒng)中主泵和循環(huán)泵電機的功率不同,它們的額定電流也不同,對于系統(tǒng)中三臺 25kw 的主泵電機,兩臺 15kw 的循環(huán)泵電機,選擇了兩臺不同規(guī)格的軟啟動器來分別啟動。如附錄 1，軟啟動器接線圖?，F(xiàn)在投入成本和運行成本的控制是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，如果通過一臺軟啟動器來依次啟動放置在一起的多臺水泵，將大大降低投入成本 并且由于設(shè)備減少將大大降低設(shè)備的故障率。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計143.3 溫度傳感器的選型3.3.1 溫度傳感器選型要求在大多數(shù)情況下，對溫度傳感器的選用，需考慮以下幾個方面的問題：(1)被測對象的溫度是否需記錄、報警和自動控制，是否需要遠距離測量和傳送。(2)測溫范圍

40、的大小和精度要求。(3)測溫元件大小是否適當。(4)在被測對象溫度隨時問變化的場合，測溫元件的滯后能否適應(yīng)測溫要求。(5)被測對象的環(huán)境條件對測溫元件是否有損害。(6)價格如何，使用是否方便3.3.2 溫度傳感器選型如圖 3-7 所示，為 wr、wz 系列普通裝配式熱電偶、熱電阻溫度傳感器。圖 3-7 wr、wz 系列普通裝配式熱電偶、熱電阻溫度傳感器潤滑泵站系統(tǒng)要求測量的范圍為 1850，根據(jù)測量范圍要求，表 3-2型號為 wzp-035 的熱電阻溫度傳感器能滿足控制要求，同時 cpu 313c 自帶 1路 pt100 模擬量輸入，因而確定 wzp-035 為本次設(shè)計中使用的溫度傳感器。表

41、3-2四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計153.4 浮球式液位開關(guān)的選型3.4.1 浮球式液位開關(guān)原理如圖 3-8 所示，浮球式液位開關(guān)由有磁簧開關(guān)和浮球組成，浮球內(nèi)有磁性材料，在密閉的非導磁金屬管或塑料管內(nèi)設(shè)置一個或多個磁簧開關(guān)，然后將導管穿過一個或多個帶有磁性材料的浮球，并利用固定雙環(huán)控制浮球與磁簧開關(guān)在相關(guān)位置上，浮球隨著液體上升或下降，利用球內(nèi)靠近磁簧開頭的接點，產(chǎn)生開與關(guān)的動作，作液位控制或指示（當浮球靠近磁簧開關(guān)是導通；離開時開關(guān)斷開） 。下圖為常閉（nc）及常開（no）時浮球開關(guān)的相關(guān)位置 。圖 3-8 浮球式液位開關(guān)工作原理3.4.2 浮球式液位開關(guān)的選型浮球式液位開關(guān)

42、專門用于各種中小型常壓和受壓儲液罐的液位檢測、現(xiàn)場指示信號遠傳、液位報警，可適用于各種衛(wèi)生、有毒、腐蝕性介質(zhì)及爆炸性氣體危險場所。有多種安裝形式，適用于各種形式的容器。此次設(shè)計中，對箱體內(nèi)潤滑液液位的控制選用了雪松型號為 lss2a1 的浮球液位開關(guān)，由于這次設(shè)計中只檢測高低液位，采用側(cè)位安裝，可以避免傳感器長度的選擇，安裝示意如圖 3-9 所示。圖 3-9 浮球式液位開關(guān)側(cè)位安裝示意圖四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計16第四章 軟件設(shè)置4.1 plc 硬件配置及程序4.1.1 step7 項目的創(chuàng)建1）使用向?qū)?chuàng)建項目a) 首先雙擊桌面上的 step 7 圖標，進入 simatic

43、 manager 窗口，進入主菜單“文件” ，選擇“新建項目”向?qū)?彈出標題為“step 7 向?qū)В骸靶陆椖俊钡男〈翱?。b) 點擊“下一個”按鈕，在新項目中選擇 cpu 模塊的型號為 cpu 313c。c) 點擊“下一個”按鈕，選擇需要生成的邏輯塊，至少需要生成作為主程序的組織塊 ob1，同時將所選塊的語言選擇為“l(fā)ad” 。d) 點擊“下一個”按鈕，輸入項目的名稱，按“完成”生成的項目。過程如圖 4-1 所示。 e) 生成項目后，可以先組態(tài)硬件，然后生成軟件程序。也可以在沒有組態(tài)硬件的情況下，首先生成軟件。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計17四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)

44、設(shè)計18圖 4-1 使用向?qū)?chuàng)建項目2）直接創(chuàng)建項目進入主菜單“文件” ， “新建（n） ”, 將出現(xiàn)如圖 4-2 的一個對話框，在該對話框中分別輸入“文件名” 、 “目錄路徑”等內(nèi)容，并確定，完成一個空項目的創(chuàng)建工作。圖 4-2 直接創(chuàng)建項目四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計194.1.2 硬件組態(tài)的步驟1) 選中“simatic 300 站點” ，雙擊“硬件”圖標，進入硬件組態(tài)窗口；2) 生成導軌，在導軌中放置模塊；3) 雙擊模塊，在打開的對話框中設(shè)置模塊的參數(shù)，包括模塊的屬性和 dp主站、從站的參數(shù)；4) 雙擊“di24/do24” ，選擇“地址” ，去掉“系統(tǒng)默認”前面的勾，將

45、輸入/輸出地址修改為從 0 開始。5) 雙擊“ai5/ao2” ，選擇“地址” ，去掉“系統(tǒng)默認”前面的勾，將輸入/輸出地址修改為從 3 開始。選擇“輸入” ，將第四通道“測量類型”選為 rtd-2l 熱敏電阻（線性，2 線） 。6) 保存編譯硬件設(shè)置，并將它下載到 plc 中去。如圖 4-3 所示為本設(shè)計的組態(tài)。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計20四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計21圖 4.3 潤滑泵站控制系統(tǒng)硬件組態(tài)四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計224.1.3 系統(tǒng)程序此次設(shè)計中的程序見附錄 2.4.2 軟啟動器配置4.2.1 操作面板和按鍵功能說明圖 4-

46、4 sfr04 系列軟啟動器的操作面板如圖 4-4，是 sfr04 系列軟啟動器的操作面板，按鍵功能說明如下：1） “p”鍵： “待機”狀態(tài)，按該鍵則進入“參數(shù)編輯”狀態(tài)；在主菜單界面，按該鍵則進人參數(shù)子菜單；在子菜單界面，按該鍵則進入?yún)?shù)值修改；在參數(shù)值修改界面，按該鍵則存儲該參數(shù)。2） “e”鍵： “參數(shù)編輯”狀態(tài)，按該鍵可依次返回上一級顯示界面；“e+s”鍵組臺可執(zhí)行復(fù)位操作。3） “u”鍵：屏幕向上滾動；參數(shù)值修改時，按該鍵則增大參數(shù)。4） “d”鍵：屏幕向下滾動；參數(shù)值修改時，接該鍵則減小參數(shù)值。5） “r”鍵：四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計23執(zhí)行起動操作。6） “s”

47、鍵： 執(zhí)行停止操作；和“e+s”鍵組合可執(zhí)行復(fù)位操作。4.2.2 參數(shù)設(shè)置流程1) 首先按“p”鍵進入?yún)?shù)編輯狀態(tài)，并顯示主菜單畫面，主菜單共包含六個參數(shù)組；2) 按“u”或“d”鍵滾動顯示主菜單選項，選擇所要修改參數(shù)所屬的參數(shù)組，被選中的參數(shù)組嘗轉(zhuǎn)變?yōu)殛幬娘@示，未選中的參數(shù)組陽文顯示；3) 按“p”鍵進入該參數(shù)組，顯示子菜單畫面；4) 按“u”或”d”鍵滾動顯示子菜單，選擇所要修改的參數(shù)項，參數(shù)項名稱為陰文顯示，對應(yīng)的參數(shù)值為陽文顯示；5) 按“p”鍵切換到參數(shù)修改狀態(tài)，此時參數(shù)項名稱變?yōu)殛栁娘@示，參數(shù)值變?yōu)殛幬娘@示；6) 在參數(shù)修改狀態(tài)，按“u”或“d”鍵可以增大或減小參數(shù)值；7) 參數(shù)值

48、修改后，按“p”鍵將修改后的參數(shù)存儲到計算機中；8) 參數(shù)存儲后，顯示界面自動返回到顯示子菜單狀態(tài)要修改其它參數(shù)則繼續(xù)重復(fù)上述操作；9) 參數(shù)修改完成，按“e”鍵可返回上一級顯示界面，連續(xù)按“e”鍵可一直到退出參數(shù)編輯狀態(tài)；10)參數(shù)修改完成備注：每次修改參數(shù)后，新的參數(shù)值必須按“p”鍵存儲進存儲器，否則退出參數(shù)編輯后參數(shù)又會恢復(fù)到未修改前的值。按“u”鍵或“o”鍵參數(shù)值每次加減 1，需要快速修改參數(shù)時，可以持續(xù)接住按鍵，則參數(shù)值可以快速變化。4.2.2 具體參數(shù)設(shè)置如表 4-1，是軟啟動器配置中需要修改的參數(shù)，此次系統(tǒng)中使用的兩臺軟啟動器“電機額定電流”分別設(shè)置為 50a 和 30a，啟動模

49、式都選擇“電流限制” ，“操作模式”設(shè)置為端子操作，其余參數(shù)默認即可。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計24表 4-1 軟啟動器參數(shù)配置4.2 win cc 監(jiān)控畫面4.2.1 新建項目1)雙擊打開 windows control center 6.0，選擇“文件”“新建”“單用戶項目”點擊確定；輸入項目名稱，點擊“創(chuàng)建” ，完成新項目的創(chuàng)建。2)左擊“變量管理”選擇“添加新的驅(qū)動程序” ，選擇“simatic s7 protocol suite.chn”點擊“打開” 。3)右擊“mpi”選擇“新驅(qū)動程序的連接” ，點擊“屬性” ，將“站地址”和“插槽號”修改為對應(yīng)的數(shù)字后，點擊確定。

50、4)右擊“mpi”選擇“系統(tǒng)參數(shù)” ，點擊“單元” ，將“邏輯設(shè)備名稱”更改為 mpi，點擊確定，重新打開軟件生效。5)點擊“newconnection” 選擇“新建變量” ，開始建立變量,整個過程如圖 4-5。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計25四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計26圖 4-5 新建項目4.2.2 建立變量如圖 4-6，在空白處右擊，選擇“新建變量” ，開始建立變量。該設(shè)計所需變量如圖 4-7 所示。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計27圖 4-6 建立變量圖 4-7 系統(tǒng)所需變量四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計284.2.3 監(jiān)控畫面1)

51、右擊“圖形編輯器” ，在空白處點擊右鍵，選擇“新建畫面” ，雙擊畫面名稱，開始繪制監(jiān)控畫面。本潤滑泵站控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面如圖 4-8 所示。圖 4-8 潤滑泵站控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面2)給每個文本框、圖形、輸出域和按鈕定義好屬性，變量和圖形一定要一一對應(yīng)，完成后點擊“保存” ， “激活”開始監(jiān)控。如圖 4-9 所示，是潤滑泵站系統(tǒng)監(jiān)控時的畫面，此時溫度約為 19，主泵可以啟動，加熱器正在加熱，1#循環(huán)泵和 3#泵在備用狀態(tài)，其余泵都處于運行狀態(tài)，同時低液位信號報警，提示添加潤滑液。紅色表示正在運行，綠色表示未運行。四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計29圖 4-9 潤滑泵站控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面四川工程職業(yè)技術(shù)學院電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計30總 結(jié)短短的四周畢業(yè)設(shè)計，卻將大學三年所學的知識都運用其中，剛接到題目時，陌生的項目難免讓我有些惶恐。想想這是我大學的最后一個題目，我一定要好好努力，給大學畫上一個圓滿的句號。前兩周時間，我都在收集資料，圖書館和網(wǎng)絡(luò)是我資料的主要來源。書本、電子文件、圖集看得眼花繚亂，從知識的海洋里撈取對自己有用的文獻，向他人學習，吸取別人的優(yōu)點，在心中建立基本概念，再結(jié)合自身所學，加上題目的要求，一步一步往