课程设计基于PLC控制的真空抽气机组系统设计.docx
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课程设计基于PLC控制的真空抽气机组系统设计
课程设计
课题名称真空抽气机组自控PLC系统的设计
单位浙江工业大学健行0602
姓名奚永薛
指导教师戴一平
时间2009.7.1-2009.7.5
一．软件设备介绍
本实验采用OMRONCP1HPLC实验机箱模拟系统控制结果，使用CX-Programmer进行编程。
其中CX-Programmer是一个用于对OMRONCS1系列PLC、CV系列PLC、以及C系列PLC建立、测试和维护程序的工具。
它是一个支持PLC设备和地址信息、OMRONPLC和这些PLC支持的网络设备进行通信的方便工具。
二．系统描述与控制要求
2.1系统描述
本次课程设计的主要任务是一个真空抽气机组的系统的设计，其系统的组成及工作原理如下：
M1、M2为二个真空泵的动力电机，需热过载保护，M3为主抽真空泵，工作电源为电热丝加热。
YV1—YV5为24VDC通电打开的电磁阀，P1—P3为气体压力开关（P1>P2>P3），P0为水流信号开关。
系统工作目的是把容器内的空气抽走，前级泵的极限压力只能抽到1mmHg（133pa），中间泵的工作条件是出口必须保持在5mmHg以下的压力才能工作，其极限压力是10－3mmHg，主泵的工作条件是出口必须保持在10－-2mmHg，其极限压力是10－-7mmHg。
容器内为真空热处理装置，须在10－4mmHg压力以下工作。
所以P1—P3压力设定为P1=5mmHg、P2=10－-2mmHg、P3=10－-4mmHg。
YV5为放气阀，容器内充放大气后门才可打开，工件才能装卸。
2.2系统控制要求
1、开机条件：
YV6开、YV5关且P0开关合上；开机后P0断开则报警，若断开时间超过10分钟，则自动关机。
2、开机顺序：
先开M1、YV1；M2、M3、YV2—YV5保持关，此为予抽阶段；予抽5分钟后，且压力开关P1合上，M2才可以打开，M2开同时YV1关，YV2开，YV3开，M1保持开；M2开5分钟后，且压力开关P2合上，M3开，M1、M2、YV2、YV3保持开；M3开30分钟后，YV4开，YV2关，M1、M2、YV3保持开；YV4开且P3压力开关合上50分钟后，可手动开YV5（放气），开YV5前须确保YV4已提前5秒钟关，YV2，YV1保持关。
3、工作过程：
容器内物品处理好后，手动关YV5→关YV3和M2，M1、M3保持开→2秒后开YV1，其他不变→5分钟后且P1合→开M2、YV2，关YV1，其它不变→5分钟后且P2合→关YV2开YV3，1秒钟后开YV4→P3压力开关合上50分钟后，可手动开YV5（YV5开关须保证YV4已提前5秒关），→重复本步骤操作。
4、要求有手动自动操作功能，每个泵都有启停按钮，每个阀门都有开关按钮。
自动运行只须操作启动、停止及YV5开关，手动时可分别一个一个操作。
5、停机要求：
关M3、YV4、YV2、YV1，保持YV3、M2、M1、开30分钟后使M3中的油在真空状态下冷却，后再全停。
6、使用PLC控制，须有工件处理次数统计；每工作8小时后，换班报警。
主泵对容器抽气时间可通过PLC的内部数据寄存器设定。
（初定为50分钟）
7、须完成以下设计内容：
主电路图、PLC接线图、输入/输出点分配表、PLC程序。
三．元器件选择及I/O地址分配
输入
输出
设备
地址
设备
地址
P0开关
SQ1
1.00
前级泵电机线圈
M1
100.01
P1开关
SQ2
1.01
中间泵电机线圈
M2
100.02
P2开关
SQ3
1.02
主泵电机线圈
M3
100.03
P3开关
SQ4
1.03
电磁阀
YV1
101.01
手动YV1开关
SQ5
1.06
电磁阀
YV2
101.02
手动YV2开关
SQ6
1.07
电磁阀
YV3
101.03
手动YV3开关
SQ7
1.08
电磁阀
YV4
101.04
手动YV4开关
SQ8
1.09
电磁阀
YV5
101.05
手动YV5开关
SQ9
1.10
报警电路
100.04
手动/自动转换开关
SA
1.00
自动启动按钮
SB1
0.00
停止按钮
SB2
0.11
开M1按钮
SB3
0.01
关M1按钮
SB4
0.02
开M2按钮
SB5
0.03
关M2按钮
SB6
0.09
开M3按钮
SB7
0.05
关M3按钮
SB8
0.06
开YV5按钮
SB9
0.07
关YV5按钮
SB10
0.08
五．梯形图
5.1结构框图
5.2各模块设计
报警模块
自动程序模块
开机顺序状态表
状态
M1
M2
M3
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
T
转换条件
200.00
+
+
T0001
T0001*P1
200.01
+
+
+
+
T0002
T0002*P2
200.02
+
+
+
+
+
T0003
T0003
200.03
+
+
+
+
+
T0004
P3
200.04
+
+
+
+
T0005
T0005
200.05
+
+
+
+
YV5+
200.06
+
+
+
+
+
工作过程状态表
状态
M1
M2
M3
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
T
转换条件
初始态
+
+
+
+
+
200.07
+
+
T0006
T0006+
200.08
+
+
+
T0007
T0007*P1
200.09
+
+
+
+
T0008
T0008*P2
200.10
+
+
+
+
T0009
T0009
201.00
+
+
+
+
+
T0010
T0010*P3
201.01
+
+
+
+
T0011
T0011+
201.02
+
+
+
+
YV5+
201.03
+
+
+
+
+
顺序功能图
1.00+
手动模块
停机模块
组合输出
六．操作说明
6.1开机报警
合上P0开关1.00，而且YV5处于关闭状态，则系统满足开机条件，可进入开机状态，拨动手/自动转换开关1.11，选择自动或手动操作。
如果此时断开P0，报警指示灯100.04亮，自动停机计时器T0013开始计时，10分钟后系统自动关机。
6.2自动操作
在满足开机条件的前提下，按下自动启动按钮0.00，系统将按序开机：
5分钟后，系统处于状态200.00（输出情况可参照开机顺序状态表），此时合上P1开关1.01；5分钟后，再合上P2开关1.02；30分钟后，合上P3开关；再过50分钟，可按下按钮0.07，手动打开YV5，此时容器内物品已处理完，可进入工作过程。
工作过程：
按下按钮0.08，手动关闭YV5；2秒后系统状态不变；再过5分钟后，合上P1开关1.01；5分钟后，合上P2开关1.02；1秒后，合上P3开关1.03，经过50分钟后，可按下按钮0.07，手动打开YV5，此时又回到初始工作状态，系统将循环运行。
6.3手动操作
参照I/O地址分配表，相应的按钮和开关都控制泵，阀门的启停，但要注意启停顺序。
6.4停机操作
若要系统在工作时停下，只需要按下按钮0.11。
七．设计心得体会
本次系统的设计较送料小车的设计要复杂得多，突出的问题也很多：
系统控制要求不明确，I/O元器件难以选择。
手动部分要求每个泵都有启停按钮，每个阀门都有开关按钮，这就检验我们对按钮与开关控制的理解。
使用按钮需要自锁，所需的器件数量也很多，而使用开关固然可简化设计，但在安全保护方面不如按钮。
这时取决于系统的侧重点。
手动操作时要按顺序启停。
先开M1，再开M2；M1，M2都开后，才能开M3；先停M2，后停M1，这些比较容易实现。
如在M2输出上串联M1的常开按钮，便能达到先开M1，再开M2的效果。
YV4开且P3压力开关合上50分钟后，可手动开YV5，开YV5前确保YV4已提前5秒关，是有一定难度。
由于不知道YV5究竟何时打开，我采用一个小技巧：
合上P3后开始计时；50分钟后，关闭YV4，再计时5秒后，将状态锁存。
此时就可手动开YV5了。
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