基于plc的油站润滑控制系统设计毕业设计.docx

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重庆大学本科学生毕业设计（论文）

基于PLC的油站润滑控制系统设计

学生：

明松

学号：

20083325

指导教师：

简毅

专业：

机械电子工程

重庆大学机械学院

二O一二年六月

GraduationDesign（Thesis）ofChongqingUniversity

ThelubricationcontrolsystemdesignforoilstationbasedonPLC

Undergraduate:

MingSong

Supervisor:

Prof.JianYi

Major:

Mechatronics

MechineryCollege

ChongqingUniversity

June2012

摘要

油站的功能是为主机提供一定温度的润滑油和液压动力油，降低摩擦、减小磨损、散热防锈、降低震荡冲击及噪声、排除污物以及为执行机构提供动力。

因此要求润滑油的温度严格控制在一定范围内，有的油站由于采用喷射润滑，因此还要求润滑油压力在一定的范围内可调。

因此对于油温及油压的控制程度好坏将直接决定油站的功能优劣。

由于PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、灵活性和通用性高、使用以及安装简单等优点，因此可以实现对油站的润滑油的温度及压力实行有效的、可靠的、精确的、实时自动控制。

在这里采用了德国西门子公司的S7-300系列PLC，人机界面设备采用西门子的触摸屏TP27010’’型号，分别采用了Step7V5.5和Winccflexible2008软件进行组态。

这里着重论述了油站信号的各种信号的处理方法，控制系统方案设计以及如何实现HMI、PLC和现场设备之间的通讯。

关键词：

油站，S7-300PLC，Winccflexible2008，组态

ABSTRACT

Oilstationisafacilitythatismatchedtoprovidelubricatingoilsandhydraulicoilswhosetemperatureandpressureiscertainforhostmachinesoastoreducingfrictionandattrition,releasingheat,protectingthespindlesandbearingsfromrusting,relievingshockandcollision,clearingoil,andprovidingmotivepowerforexecutiveparts.Sothetemperatureisakeyfactorneedingtobecontrolledtowithinareasonabledata.Inthemeantime,someoilstationneedtoprovidefoggedlubricationoil,sothepressuremustbeincontroltoo.Thereforetheadvantagesoftheoilstationareduetothecontrolachievementsoftemperatureandpressure.

Asweknow,PLCismorereliable,easytostall,inhighlygeneraluse,andcouldpreventfacilityfrombeinginterruptedwell,soitmeetsourrequirements.Here,wechoosetheS7-300seriesPLCandthetouchpanelTP27010’’comingfromSiemens.Meanwhile,wetakeuseofStep7V5.5andWinccflexible2008toconfigurethem.Inthearticle,wetalkedmoreabouthowtodealwiththedigitalsignalandanalogsignalcomingfromthefieldfacilities,howtodesignthesupervisoryandcontrolsystemandhowtorealizethecommunicationamongthePLC,HMI,andFieldfacilities.

Keywords：

Oilstation,S7-300PLC,Winccflexible2008,Configuration

目录

摘要 I

ABSTRACT II

1．绪论 1

1.1课题概述 1

1.1.1课题来源 1

1.1.2课题背景及意义 1

1.1.3PLC的特点介绍。

1

1.1.4PLC的选型 3

1.2西门子S7-300PLC的组成 3

1.2.1S7-300简介 3

1.2.2硬件组成 3

1.2.3S7-300模块简介 4

2.油站的概述 7

2.1.油站的基本结构组成 7

2.2油站的基本工作原理及流程 7

2.2.1低高压泵系统 7

2.2.2过滤器控制 8

2.2.3加热器控制 8

2.2.4液位控制 8

2.2.5冷却风机控制 8

3.PLC的模拟量控制 9

3.1PLC模拟控制系统概述 9

3.1.1PLC模拟量控制系统组成 9

3.1.2PLC模拟量控制系统特点 9

3.1.3PLC模拟量输入/输出方式 10

3.2A/D与D/A转换 11

3.2.1A/D转换 11

3.2.2D/A转换 11

3.3西门子PLC中模拟量的处理模式 12

3.3.1模拟值的精度 13

3.3.2不同测量范围下模拟量表达方式 14

4.传感器的选型 15

4.1温度传感器 15

4.2压力传感器 16

4.3物位传感器 16

4.4流量传感器 17

4.5电流传感器 17

5.PLC控制系统设计 20

5.1控制系统的输入输出变量的分析 20

5.1.1模拟量输入与输出 20

5.1.2开关量的输入输出 20

5.2PLC的I/O模块的选型 20

5.2.1数字量输入模块的选型 20

5.2.2数字量输出模块选型 22

5.2.3模拟量输入模块选型 24

5.3CPU的选型 26

5.4电源的选择 26

5.5系统软件设计 26

5.5.1程序设计前准备 26

5.5.2程序设计 29

5.6人机界面的设计 35

6.总结 38

参考文献 39

致谢 40

1．绪论

1.1课题概述

1.1.1课题来源

该论文课题来源于与重庆键英液压机电有限公司的项目合作。

原本没有要求一定要用PLC做系统，曾经用单片机做过一个系统。

虽然单片机设计的系统价格更廉价些，但是由于其运行的稳定性、可靠性、控制精度、以及运行速度都不是很理想。

由于PLC可靠性高，抗干扰能力强，能够用于恶劣的控制环境且运行灵活性和通用性很高，功能强大，维护也方便，所以决定用PLC来做油站润滑系统。

1.1.2课题背景及意义

目前国内随主机配套的油站的配套电控产品大多还停留在过去的传统控制方式上，与当前的生产管理方式和控制水平不相适应。

由于传统方式控制柜均采用继电器硬连线实现电控与联锁保护，存在着诸如可靠性低、联锁保护功能少及故障几率高等许多问题，计算机全线监控系统的信号联锁少甚至没有，影响了现场巡检、中控现场集中管理且在实际应用中，由于现场情况的变化，使得传统方式下的控制柜的安装与调试难度加大，进而影响了产品的加工质量等。

尤其对于需要在恶劣外界条件下工作的主机而言，其油站一般都放在主机旁供油，由于粉尘、振动等原因经常使油站的控制和保护功能失灵。

由于油站的控制失灵这就容易导致主机的主轴和轴承长期工作在非良好润滑状态下，最后主轴因为长期处于摩擦、磨损以及高温环境条件下而寿命缩短甚至直接烧坏电机等。

针对这些情况，重庆键英液压机电有限公司决定采取自主设计的油站自动控制系统。

这里我们选用基于PLC的油站润滑控制系统设计。

1.1.3PLC的特点介绍。

（一）可靠性极高、抗干扰能力很强

可靠性是PLC最突出的特点之一。

PLC本身平均无故障时间可达几十万小时。

一年有8765小时，这意味着PLC连续使用几十年不会出问题，通常高于35年以上，可称得上无故障设备。

1.PLC主要通过以下措施来提高可靠性：

1）从硬件设计、元器件的选择到工艺制作都极为严格。

2）采取了一系列的抗干扰措施，例如PLC的I/O模块都采用了光电隔离技术。

3）采用了冗余技术（可以根据需要采用多CPU）。

4）采用了故障诊断和自动恢复技术。

2.抗干扰措施：

1）对所有的I/O接口电路都采用光电隔离。

2）对所有的输入端均采用RC滤波，对于高速输入端还采用了软件数字滤波。

3）内部采用电磁屏蔽措施，防止辐射干扰。

4）采用优良的的开关电源，防止由电源回路串入的干扰信号。

5）完善的接地。

6）采用诸如数字滤波、指令复执、程序回卷、差错校验等一系列软件抗干扰措施。

7）PLC采用了周期循环扫描工作方式。

其本身就有利于屏蔽干扰。

因为这种方式对输入输出操作是集中进行的。

在一个循环周期中，仅有一小段时间进行I/O处理。

因为干扰就是在输入采样时间内进入PLC内部的，因此PLC在运行时，大部分干扰都被阻挡在PLC之外。

（二）编程简单，使用方便

PLC的梯形图语言与继电器控制电路很相似，编程直观、容易掌握，不需要专门的计算机知识，只要具有一定电工知识的人很快能学会。

（三）功能齐全、通用性强、灵活性好

除了PLC的常规功能外，大量的特殊功能模块使PLC功能大大增强。

当控制系统要求变动或者改变控制功能时，大部分只需要修改程序即可满足要求，故灵活性好。

图1.1PLC简单结构

（四）设计、安装容易、维护工作量小

如上图所示我们只需要编程设置内部的I/O关系就够了，而不需要过多的改

动虚线框外面的接线设备。

（五）体积小、功耗低、便于机电一体化

由于体积小，PLC很容易嵌入机械设备内部，是实现机电一体化的理想设备。

（六）联网方便，便于系统集成，性价比高

PLC配置了各种通讯接口例如RS485，以及通讯模块，这便于实现“管、控一体化”。

1.1.4PLC的选型

生产PLC的厂家有很多，比较知名的有西门子、斯耐德、ABB、三菱，欧姆龙等，国内也有很多生产厂家，例如和利时、浙大中控、智达等。

考虑到该系统用户方的要求稳定性能较高，且运用环境恶劣，因此决定选择性能较好的国外PLC，由于第一次做工控，通过各种渠道了解了下国外一些PLC的相关情况，基本上各