基于PLC的自动定量液压油加注控制系统设计

绪论1.可编程控制器发展趋势1.1第一阶段在可编程控制器初次创造出来是从1970年开始的，在这个时候的的可编程控制她的主要的功能是在计算上，测定数据和计算时间和数数，她的内置处理器是由一个个小型的集成电路板制作而成，并且它的功能及其单一，在这个时期的可编程控制器只有084和PDQIL,和日立公司的第一代产品。1.2第二阶段从1970年之后一直到到1980年代，这个时间是可编程控制器发展最快的阶段，这个可编程器的功能及体积都有极大地发展。伴随着近10位的中央处理系统的研发，可编程控制器的技术产生了质的发展。在可编程控制器的基本性能的基础上，增加了多种功能，包含开闭环控制，这种功能的添加极大地增进了可编程控制器的运算速度，也增加了输入输出点位的增加。这个时期的代表产品有西门子，富士电动机等品牌。1.3在第三个时期从1980年到1985年的时期，这个时间段是可编程控制器在信息传递上发展的时刻，可编程控制器的发展和电脑比较相仿，可编程控制器在系统和电脑的信息传递方面有着巨大的进步，在这个时期的可编程控制器已经建立了复杂的通讯网络，然而，因为每个生产厂家互相之间不沟通，各自为政，虽然在这个阶段信息传递系统已经开始发展，但是每个厂家之间的通讯是一个极大地问题，互相之间难以进行通讯，而且在这个时间段上，因为生产的重要性，对于可编程控制器的需求量也极大地扩张了，可编程控制器的数学计算能力和其他的可靠性的研究得到极大地发展。1.4第四阶段在1985年开始，这个时间段是可编程控制器的系统开发的时段。因为开放性系统的展开，使得可编程控制器的发展得到极大的增强，而在所增进的功能里，最关进的急速通讯系统的研发，这种时候可以让每个运营商之间的通讯变得简单起来，在自动化行业的通讯协议的标准化的展开使得用户的使用越来越便宜起来，而产品的研发也因为通讯系统的改变变成简单很多，而除此之外，可编程控制器的研发还增加了高级编程语言，这个时期的代表作品就是西门子的S7系列可编程控制器，也是伴随着自动化控制技术的发展，而可编程控制器的发展也得以不断地发展和增强，而每家生产商的产品也在不断更新换代中，至少每5年更换一种机型。1.5可编程控制器的发展可归纳为以下几个方面。1）小型化、专用化、低成本伴随着自动化技术的研究和进步，更加新型的产品现在被广泛的应用到各大自动化产品当中，而伴随着可编程控制器的不断研发和更新换代，原先大型的可编程控制器，正在越来越小，而越来越朵儿大中型的控制器的功能移植到更加小型的可编程控制器上，而伴随可编程控制器的体积越来越小，她的安装便捷以及安装价格的低廉，占据了越来越重的国际化的市场，使得可编程控制器成为控制系统中越来越不可缺少的产品。2）系列化、标准化、模块化每一个可编程控制器的生产厂家都有着自己独特的编程器产品，每一个产品种类都有着其独特的知名度和特点，比如，西门子公司的可编程控制器特点是更加严谨，软件十分注重细节，绝大部分的国际性，和国内性的自动化控制系统都是采用的西门子可编程控制器的系统，欧姆龙的产品是非常适合正常人常用的，所以每个系列的产品都会为了满足新的要求进行研发新的机型，同时为了增进自动化的发展趋势，一些国际化的组织和国际电工委员会，也在不断地改进可编程控制器的要求，一遍增加可编程控制器的性能，使其更加的适用于不断发展的自动化社会中。国电委员会对每种类型的可编程控制器都会做出一些划分，来区别可编程控制器的发展方向和未来的发展趋势，同样的，也会对各种的产品进行一定程度上的定义，使可编程控制器得体积更加小巧，更加的明确和准确化。其中专门采用了多种扩展模块的方式，通过模块的研发，可以适用于各种通讯的要求，比如说增加网络端口以便用于以太网的连接，增加扩展输入输出口，增加因为基础类型没有足够输入输出点位的问题，而每种模块的便捷化，体积变小，使得连接更加的便捷，更加的方便，而主机仅仅只需要通过对模块的传递数据，就可以进行控制，这样也使得可编程控制器的功能，越来越分功能化，使得自动化控制系统得到更大的进步。3）高速化、大容量化和高性能化现在绝大多数的可编程控制器都是采用的是多位的微处理系统，内置很多处理器，专门用来实现各种各样的任务，而体积变小的同时，通过对芯片和存储单元的研发，极大的增加了控制系统的存储容量和处理系统的容量。而且可编程控制器的各种个性化的功能也在不断的增强的过程中，在这些增强的功能中，主要是增强了过程中数据控制和数据处理的速度和容量的。除此之外可编程控制器还可以替代电脑进行实施管理，监控，还有远程io模块，更可以简短的把io线扩张到十几米，几时觅得距离，专门用来弯沉各种位置和远程通讯的功能等。2.自动定量液压油加注控制系统2.1设备概述液压油定量加注机,主要用于液压油等流体的加注。本次毕业设计拟采用齿轮泵来控制液压油的输入输出，并且齿轮泵的优点在于她的使用寿命长，安全性高，对液压油没有污染和渗漏上设有操作按钮，操作时，操作人员将枪头放入加注口，按加注按钮，设备自动定量加注机油，加注到设定量后，自动停止;即保证工人一次操作自动完成加注过程。齿轮泵的方式是加泵速度快，可以定量控制(可编程控制器控制，系统采用可编程控制器控制，显示器显示过程变量及人机交互信息。设计的控制面板可以设计个选项开关，来控制加油量的速度和，流量，在油管内部设计个液位开关，自动从地下油库内抽取液压油进行补充地上油桶所需的油量，而且根据设备的状态和要求可以设计有自动报警装置，蜂鸣器等指示开关，而且也可以在加注设备上设有控制开关，来控制液压油加注的停止。设备的基本工作流程如下:1）发动机随托盘进入工位;2）操作:操作工将加注枪插入需要加油的位置，按动动作控制按钮;3）自动液压油加注系统自动将液压油加注到机器中，当加注的液压油达到设定的值时，自动停止添加;4）定量液压油加注器加注过程中，操作人员可以进行后续工作;5）当液压油定量加注完成后，系统会提示人员将设备加注枪收回固定位置;6）电机按照手动动作。2.2设备技术参数1、电源:380士15%，频率:50土3%Hz,三相五线制。2、压力:0.6一0.8Mpa，用气量200L/:min.3、设备外型尺寸:850X800X18504、设备工作噪音小于76DB.5、加注速度不小于20升/分，加注量设定范围0-999.9L。6、灵敏度上下千分之五7、加注方式可以使自动加注和手动加注方式；8、加注数量可选择10种加注量；9、可以设定加注液压油的温度，使其在正常温度内；10.设备使用环境温度:-20°C-40°C，湿度≤90%。11、加注油管长:按照现场实际情况配置。2.3方案设计（1）流速控制方案本次加注功能使用齿轮泵来实现，优点在于齿轮泵的运行很温度，而且流速平稳，可以精确调整流速以及在液压油出口的地方加入流量监控装置来，计算出流量，以及节流阀控制液压油的流速进行控制。(2)液位检测方案储液的油箱位于地下，具有自动往油桶内增加液压油的作用，而且他的存储容量是200L，并且储油箱装有专门的液位计，通过液位检测装置检测液压油油箱内油量的余量，液位检测装置装在油箱内的盖子上，通过绳索挂到液位上，通过浮漂开关的上下来使得控制人员指导油箱内液位的位置，液位的位置主要有三个，上限中限和下限位，上限位可以停止往油箱内加注液压油，中限位可以通过可以开始往油箱内加注液压油，下限位停止从油箱内抽取液压油，详细的动作内容当液位计检测到油箱内液压油的容量达到最高位置时停止向油箱内补充液压油，当液位计的数显示在下限位以及之下是，系统控制进行补液，防止干烧的存在，并且可以在油箱的表面装有液位计，实时检测油箱内，液压油的数量。(3)补液方案采用远程自动补油方式。当液位计的度数显示在下限位时，控制系统控制泵启动，将储油罐内的液压油加注到机柜内。(4)定量加注方案本次毕业设计的系统通过使用可编程控制器的方式，还运用到了高度精确地定量加注仪器，此次毕业设计，我准备拟定采用巴尔的流量计设备，这个设备可以通过法兰连接，并且便于维修和安装，而且具有着常规产品难以具有的特点，可靠性强以及使用时间增加。工作计量原理参见下E回区⑨C(5)恒温加热方案:液压油箱的恒温加热方案是通过在储存液压油的箱体四周安防有加热装置，通过380V电压控制的加热器，将储油箱内液压油内的液体温度加热到适合的温度，并且在油箱内还有温度控制系统，通过将油箱安装温度控制装置，设定好温度的大小，进行PID控制算法的应用，在温度检测上也设立两个检测温度的装置，通过双重保险的方式可以做出保障，放置当一个装置损坏时，设备干烧，或者不加热的现象，加热的方式对液压油进行处理放置液压油碳化影响使用。2.4控制系统图2.5工作流程图3.控制硬件设计3.1控制系统硬件组成a、软件控制系统包括人机界面，控制软件，工控机，等元件。b、电气控制单元包含主电源回路，交流供电电源回路，控制单元回路，报警及过程变量控制回路，还有触摸屏控制面板回路等。C、加注部件包含，加注油齿轮泵，液位传感器，流量传感器，温度传感器，气压传感器等；d、气体回路控制系统；压力传感器元件，气动部件控制系统，压缩气体控制单元；e、加注方式是通过液压油加注泵等单元进行控制的。集中供油补液口、储液箱、流体控制阀、桶空报警。f、加注枪及管路:防滴漏加注枪、高压油管、不锈钢管路。3.2各主要硬件作用和用途1）齿轮泵本次选择的齿轮泵的用途是传送各自具有润滑性的油量及液体物质，本身齿轮泵的耐温在70度到300度左右，但是配备耐高温的材料及防腐材料也可以运输耐腐蚀的以及挥发速度快的液体。流量检测装置本次选用的流量检测装置起源在古代的水利工程以及饮用水的使用，远在公元前的时候，就已经运用流量检测装置来检测都江堰的水量，而尼罗河的检测也是通过流量检测法的检测，流量检测对于科学的使用是非常密切的，流量检测装置的使用对国家的科学以及民生是有着很好地作用。通过科学的研究，流量检测装置甚至可以提高国家的生产效率，促进科技的发展，流量计按照检测的原理分成很多种类，包含差压式，电磁式，而且按照检测介质可以分成气体检测和液体检测流量计。3）启东装置的阀门使用的气动装置的阀门是通过压缩空气的方式来实现的，气动阀门的生产为阀门行业占据重要的地位，气动阀门在很多行业中都有应用，她的优点在于可以切断很多流体介质，包括腐蚀性液体，水，空气，液压油等装置，而常用的金属阀门在很多的情况下很难满足使用的要求，因此在气动阀门厂家的互相合作中发明了气动阀门的应用，在各自厂家的创新下，气动阀门有了更进一步的发展，因此在元件的选择上要对产品的型号以及用途进行详细的要求，以防止在后续的安装过程中有问题影响设备的使用。4）液压油截断装置液压油截断阀的功能主要是通过将液体流量进行截断流量的方式，来使得液压油的流量达到固定值，防止过量的液压油注入到油箱及设备内，在本次设计的定量加注系统中占据着重要的地位，通过液压阀和调流溢流阀等装置的结合，可以精确的对注入的液压油进行控制，防止过量注入。流量检测装置流量检测装置主要的功能在于可以在水，气体等液体物质内流量检测装置，可以通过将流量检测装置设定在一定高度上，当所检测的装置到达一定高度上是，装置会将信号检测到相应的输入端，通过对输入端的信号进行处理，可以进行相应的动作，并且通过将信号输出到主机，可以避免液压油的干烧以及过量注入。4.电控系统及软件设计1电控系统设计(1)控制柜设置操作控制面板，主要由控制指示开关和工艺流程指示灯组成，控制指示开关包括手动、自动选择按扭,助、停止按钮，加注哲位选择按钮(6档位)，急停按租及指示灯，工艺流程指示灯便于操作者远程监控设备的运行状态。(2)系绽硬件保护:电气系统具有换地保护、过默保护、短路保护等保护功能。(3)配有主令开关及安全设施。(4)机柜项端配有三色指示灯及蜂鸣器报警装置。2操作控制系统本次毕业设计采用的是威纶通触摸屏，型号是MT6071IE，具备网络通讯，232和485双端口通讯的模式2.1触摸屏控制界面的系统使用的是触摸屏进行控制，显示屏中显示的是中的故障是中文信息进行显示，可以方便操作人员进行控制，在触摸屏的界面中显示会显示各种所需要的变量，包含设定的加注液压油的液位量，加注时间，以及温度等，可以通过设定密码的方式对设备的参数进行锁定，避免因为意外问题变动数值影响设备使用。2.2可视化参数设置功能:可根据车型进行加注里，加注时间、加注档位等参数设定，并舱存，在使用过程中根据定里加注车型的不同通;过触摸屏可以很方便的选择需要的加注程序，同时屏幕可以显示加注的工作状况，错误信息、数据统计等功能。2.3数据查询功能:系统自动对加注里进行累加，显示总加注重、日加注重等。可以通过本机查询每辆车的加注里.-天的累计加注里通过设备本身可以查询不低于100辆车的加主里，如果通过上传数据，可查询更长时间的加注里,本设备没有上传数据功能。查询加注量时，同时显示对应的加注时间、加注压力等。2.4哉据共享功能:在设备配有数据输出、输入接口时，可通过本机进行网络查询;系统具有独立于网络工作的性能，在网络系统出现故障时也可正常生产。2.5故障报警功能:系统对波位过低、过高.气压过低，过透埔塞，波时间过长、补波锅空、系统泄霜、加注完毕后检查流重不足.加注时间过长、车位超线区等故障均有实时在线青光报警、提示功能及紧急处理功能等。3可编程控制器设计3.1电气原理图设计1）主回路根据要求测定齿轮泵的功率是1.5KW，电压380V，交流电压，变频泵，频率0-50HZ，根据公式功率=电流×电压，由此可知电流等于功率÷电压，因此算的电流=1500÷380求得电流是3.9A，安装每平方电流4A，算的电缆是1.0mm²，因为考虑到过载的情况，因此选择主电缆回路的电缆是2.5平，按照总回路电缆大于电机电缆一个规格的条件下，选定主电源的电缆是5*4mm²，包含三相电源和一零一火。主回路电路图如下2）控制回路控制回路顾名思义是至所有设备中控制系统的回路，主要是触摸屏，按钮开关，等回路按照要求，控制电源为24V，所以需要选有滤波器，和220V转24V开关电源供给设备中元件电源，包含液位计，流量计，触摸屏等，电源图如下连锁回路连锁回路现在在自动化回路上的运用是非常多的，在自动化控制系统的执行过程中有很多危险的动作物，比如电机，链条，尺寸，运动中的齿轮等等，而当工人在充满危险因素的环境中进行操作时，如果没有足够的防护措施，直接让员工接近这些危险的物品，那么可能会引起非常严重的安全事故，所以对于这种状况，为了以防此类事件的发生，所以我们需要添加防护措施来预防危险的发生。例如用玻璃将员工和数控机床内飞速运动的刀具和铁削隔离，像这种方式虽然隔离了，但是也有很多的漏洞，为了以防危险措施的发生，我们引进的新的技术，那就是连锁回路，我们在防护系统上加装急停装置，当设备防护层被拆开和打开的时候，设备禁止运行，以此来预防此类危险情况的发生。主要是为了预防齿轮泵反转从而造成设备的损坏，而设备主回路中我们也加设错相保护开关，预防主电源三相电压换向，引起齿轮泵反转如下图可编程控制器回路可编程控制器回路在本次毕业设计中是至关重要的，主要功能都是凭借可编程控制器控制实现的，通过可编程控制器输入点控制，我们可以对按钮进行采集，是否是在自动位置还是手动位置，以及什么时候才能动作，还有处理触摸屏带来的信息，触摸屏和可编程控制器之间采取的通讯协议是RS232，协议，可以通过232电缆连接两个设备，组件基本的自动化控制网络，而其余设备主要是通过模拟量和PNP型传感器采集数据传到可编程控制器上进行自动化控制。3.2程序设计@LD200.00OUTW10.00@LD200.01OUTW10.01@LD200.02OUTW10.02@LD200.03OUTW10.03@LD200.05OUTW10.05@LD200.06OUTW10.06'LD<=(315)D244&16AND>=(325)D244&0@ANDW10.05ANDNOT100.02ANDNOT100.03ANDW15.00MOV(021)D244D10RSETW35.00@LD0.02@ORW0.13MOV(021)&0D10'@LDW10.06ANDW15.00ORNOT1.02MOV(021)#0D244MOV(021)#0D10MOV(021)#F005D248LDW15.00ANDNOT100.02ANDNOT100.03ANDW15.01ANDNOTW15.08MOV(021)#F005D248LD200.03TIM011#50LD200.00TIM012#50LD200.01TIM013#50LDP_First_CycleINI(880)#10#2D0LDNOTP_First_CyclePRV(881)#10#0D0LDW0.11OUTTR0ANDNOTW2.00MOVL(498)#1F40D102LDTR0ANDNOTW2.01MOVL(498)#3E80D104LDTR0ANDNOTW2.02MOVL(498)#5DC0D106LDTR0ANDNOTW2.03MOVL(498)#7D00D108LDTR0ANDNOTW2.04MOVL(498)#9C40D110LDTR0ANDNOTW2.05MOVL(498)#FFFF8300D112LDTR0ANDNOTW2.06MOVL(498)#FFFFA240D114LDTR0ANDNOTW2.07MOVL(498)#FFFFC180D116LDTR0ANDNOTW2.08MOVL(498)#FFFFE0C0D118LDTR0ANDNOTW2.09MOVL(498)#0D100LD0.08AND0.07AND0.06OUTW0.11LDW15.00AND=(300)D10&1ANDW0.11OUTW2.00LDW15.00AND=(300)D10&2ANDW0.11OUTW2.01LDW15.00AND=(300)D10&3ANDW0.11OUTW2.02LDW15.00AND=(300)D10&4ANDW0.11OUTW2.03LDW15.00AND=(300)D10&5ANDW0.11OUTW2.04LDW15.00AND=(300)D10&6ANDW0.11OUTW2.05LDW15.00AND=(300)D10&7ANDW0.11OUTW2.06LDW15.00AND=(300)D10&8ANDW0.11OUTW2.07LDW15.00AND=(300)D10&9ANDW0.11OUTW2.08LDW15.00AND=(300)D10&16ANDW0.11OUTW2.09LDW2.00MOVL(498)#1F40D40@INI(880)#10#2D40LDW2.01MOVL(498)#3E80D40@INI(880)#10#2D40LDW2.02MOVL(498)#5DC0D40@INI(880)#10#2D40LDW2.03MOVL(498)#7D00D40@INI(880)#10#2D40LDW2.04MOVL(498)#FFFF9C40D40@INI(880)#10#2D40LDW2.05MOVL(498)#FFFF8300D40@INI(880)#10#2D40LDW2.06MOVL(498)#FFFFA240D40@INI(880)#10#2D40LDW2.07MOVL(498)#FFFFC180D40@INI(880)#10#2D40LDW2.08MOVL(498)#FFFFE0C0D40@INI(880)#10#2D40LDW2.09MOVL(498)#0D40@INI(880)#10#2D40LDNOT100.02ANDNOT100.03@AND1.02+L(401)D102A270D102+L(401)D104A270D104+L(401)D106A270D106LDNOT100.02ANDNOT100.03@AND1.02+L(401)D108A270D108+L(401)D110A270D110+L(401)D112A270D112LDNOT100.02ANDNOT100.03@AND1.02+L(401)D114A270D114+L(401)D116A270D116+L(401)D118A270D118+L(401)D100A270D100LDA751.14OUTW50.00LDNOTA751.14OUTW50.01LDA751.11OUTW50.02LDNOT0.09ANDNOT100.02ANDNOT100.03OUTW51.00LDW51.00ORW15.03MOV(021)#EFC4D248MOV(021)#A3D249LDNOT0.10ANDNOT100.02ANDNOT100.03OUTW51.01LDW51.01ORW15.04MOV(021)#EFC4D248MOV(021)#A4D249LDNOT0.11ANDNOT100.02ANDNOT100.03OUTW51.02LDW51.02ORW15.05MOV(021)#EFC4D248MOV(021)#A7D249LDNOT1.00ANDNOT100.02ANDNOT100.03OUTW51.03LDW51.03ORW15.06MOV(021)#EFC4D248MOV(021)#A5D249LDNOT1.01ANDNOT100.02ANDNOT100.03OUTW51.04LDW51.04ORW15.07MOV(021)#EFC4D248MOV(021)#A6D249LD1.05MOV(021)#E240D248OUTW51.05LD1.04OUTW51.06LDW51.06MOV(021)#EC40D248LDNOT1.03MOV(021)#EFCD248MOV(021)#C0D249OUTW51.07LDP_Low_BatteryMOV(021)#EFCD248MOV(021)#AAD249OUTW51.08LDA274.09MOV(021)#EFC0D248MOV(021)#D5D249OUTW51.09LDW51.00ORW51.01ORW51.02ORW51.03ORW51.04ORW51.05ORW51.06ORW51.07ORW51.08ORW51.09ORW15.03ORW15.04ORW15.05ORW15.06ORW15.07ORW20.01ANDNOTT010TIM009#50OUT100.01LDW15.02AND0.02ORNOTW0.10AND0.07AND0.08AND0.06ANDNOT1.02OUTW20.01LDT009TIM010#5LDNOTW