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1、苏州大学硕士学位论文基于PLC控制的真空压力浸漆控制系统设计姓名：徐月兰申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：曲波20091001基于P L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计基于P L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计中文摘要电机、小型变压器、继电器、接触器上都需要用到线圈。这些设备要求线圈具有一些特殊的性能，比如机械强度、绝缘性能、防潮、防腐、耐高温等，一般在线圈表面加涂漆层以达到要求。真空压力浸漆就是在真空加压状态下把漆涂到线圈表面。与一般的浸漆技术相比，它的主要优点在于漆膜均匀致密，附着牢固，处理后的线圈绝缘性能较好。P L C 是以微处理器为核心，将自动控制技术、计算机技
2、术和通信技术融为一体而发展起来的一种工业自动控制装置。本文主要讨论三菱公司的F X 2 N 一8 0 系列P L C 在真空压力浸漆设备控制中的应用，以P L C 为主控制器实现真空压力浸漆全过程的自动控制，操作简单，易于维护。由P L C 与工业控制计算机组成真空压力浸漆实时监控系统采用上下位机主从式结构，P L C 作为下位机完成工业现场数据的实时采集和分站控制；上位机采用工业控制计算机实现数据的显示、报警等功能。组态王软件是一种通用的工业监控软件，本文由组态王6 0 设计了真空压力控制浸漆系统的监控界面，实现人机交互。关键词：P L C；真空；压力浸漆；自动控制；实时监控作者：徐月兰指导
3、教师：曲波D e s i g no f v a c u u mp r e s s u r ec o n t r o ls y s t e mf o ri m p r e g n a t i n gb a s e do nP L CA b s t r a c tM o t o r s，s m a l lt r a n s f o r m e r s，r e l a y sa n dc o n t a c t o r sn e e dt ou s et h ec o i l s T h e s ed e v i c e sr e q u I r et h a tt h ec o i l sh a
4、v es o m es p e c i a lp r o p e r t i e s，s u c ha sm e c h a n i c a ls t r e n g t h，i n s u l a 矗n gp r o p e r t i e s，m o i s t u r e，c o r r o s i o n，t e m p e r a t u r e，e t c G e n e r a l l yt h es u r f a c eo ft h ec o i l sw i l lb e1 n c r e a s e dc o a t i n gl a y e rt om e e tt h
5、 er e q u i r e m e n t s V a c u u mP r e s s u r eI m p r e g n a t i n gE q m p m e n tl Su n d e rp r e s s u r ei nav a c u u mt op a i n ta n dv a r n i s ht h ed e v i c e Ss u r f a c eo fc o i l C o m p a r e dw i t ht h en o r m a lI m p r e g n a t i n gt e c h n o l o g y，i t sm a i na d
6、 v a n t a g e sa r eg o o dp a i n tf i l m，a t t a c h e dw e l la n dt h ec o i li n s u l a t i o n M i c r o p r o c e s s o ri st h ec o r eo fP L C t e c h n o l o g ya n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yT h ea u t o m a t i cc o n t r o lt e c h n o l o g y，c o m p u t e ri n t e
7、 g r a t i o na n dd e v e l o p e dak i n do fi n d u s t r i a la u t o m a t i cc o n t r o ld e v i c e T h i sa r t i c l ef o c u s e so nM i t s u b i s h iF X 2 N 8 0s e r i e sP L Ct h a tc o n t r o la p p l i c a t i o n si nav a c u u mp r e s s u r ei m p r e g n a t i n ge q u i p m e
8、n t P L Ca Sm em a i nc o n t r o l l e ra c h i e v e st h ew h o l ep r o c e s so fa u t o m a t i cc o n t r o l，s i m p l eo p e r a t i o na n de a s vm a i n t e n a n c eV a c u u mP r e s s u r eI m p r e g n a t i n g Va c u u mP r e s s u r eI m p r e g n a t i n gr e a l-t i m em o n i t
9、 o r i n gs y s t e mw h i c hc o n s i s t so ft h eP L Ca n di n d u s t r i a lc o n t r o lc o m p u t e r su s e st h eu p p e ra n dl o w e rm a c l l i n em a S t e r-s l a v es t m c t u r e P L Ca St h el o w e rm a c h i n ec o m p l e t e sr e a l t i m ei n d u s t r i a ld a t aa c q u
10、i s i t i o na n dc o n t r o l ss u b s t a t i o n s H o s tc o m p u t e ru s i n gi n d u s t r i a lc o n t r o lc o m p u t e rC a l lm a k ed a t ad i s p l a ya n da l a r mf u n c t i o n s。C o n f i g u r a t i o ns o f t w a r ei sau n i v e r s a li 1 1 d u s t r i a lc o n 打o ls o 觚御e I
11、 N sp a p e rf o c u s e so nt h eK i n g v i e w6 0 t od e s i g nt h ev a c u l l mp r e s s u r ei m p r e g n a t i n gm o n i t o r i n gs y s t e m，t oa c h i e v eh u m a n c o m p u t e ri n t e r a c t i o n K e y w o r d s：P L C；v a c u u m；P r e s s u r eI m p r e g n a t i n g；a u t o m
12、a t i cc o n t r o l；r e a l-t i m em o n i t o r i n gW r i t t e nb yX uY u e l a nS u p e r v i s e db yQ uB o苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。研究
13、生签名：i 塾塑叁日期：趁咀I A 如-J，J学位论文使用授权声明苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权苏州大学学位办办理。研究生签名：缘目芝日期：立生华如导师签名：逆选日期：童!12：堕约基于P L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第一章概述1 1 选题背景第一章概述随着工业的不断发展，线圈的使
14、用场合越来越多，对线圈的规格和要求也不尽相同。电机、小型变压器、继电器、接触器上都需要用到线圈。这些设备要求线圈具有一些特殊的性能，比如机械强度、绝缘性能、防潮、防腐、耐高温等，一般需要在线圈表面加涂漆层以达到要求。传统的浸漆技术有图层厚度不均、绝缘性能差、容易掉漆等缺点，真空压力浸漆设备就是在真空加压状态下把漆涂到线圈表面的一种设备【l】。与一般的浸漆技术相比，它有漆膜均匀致密，附着牢固，处理后的线圈绝缘性能较好等优点。P L C 具有可靠性高、控制功能强、编程方便、易于使用、工作环境要求比较低等优势，广泛用于工业控制。所以采用P L C 来设计的真空压力浸漆控制系统不但操作方便、易于维护且
15、不具怕高温、高压、高腐蚀的操作环境，所以具有十分巨大的现实意义和商业价值。1 2 国内外真空压力浸漆控制发展现状真空压力浸漆(V a c u u mP r e s s u r eI m p r e g n a t i n g-V P I)技术是当今世界比较先进的绝缘处理技术，也是电机制造行业极为关键的制造技术，目前V P l 还是一种间隙作业的绝缘工艺【2 3】。工件的滴干工序在浸漆罐内进行，其干燥工序一般另设容器或烘箱进行，方式有真空干燥、常压静置干燥或旋转干燥。现在真空压力浸漆技术的使用正向大型直流电机及水电、火电等发电设备的制造方面扩展。由于P L C 的优点及真空压力浸漆的现场特点，所
16、以基于P L C 控制的真空压力浸漆控制系统得到大力的推广，并有着较好的前景。我国的真空技术起步较晚，但近年来发展较快，目前已运用于电机设备，真空压力浸漆控制系统形式多样，P L C 完全可以把它可靠性高、控制功能强、编程方便、易于操作、工作环境要求低的优点运用在真空压力浸漆控制系统中，这也是我们要研究的课题。从国内外的发展状况来看，真空压力浸漆控制系统的研究与应用具有巨大的价真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第一章概述值，给变压器行业带来了广阔的发展前景。1 3 本文所研究的内容本文主要从研究国内外真空压力浸漆控制系统的发展状况入手，结合真空压力浸漆的工艺流程与P
17、 L C 的特点，设计以三菱F X 2 系列P L C 为主控制器的真空压力浸漆控制系统。另外，为了便于操作和监控生产过程，以组太王软件为核心设计对应的实时监控系统，以期实现较好的人机交互。全文共分六章，主要研究工作及章节安排如下：第一章概述，讨论了本课题的研究背景、国内外的发展状况、指明了本课题所要做的工作。第二章可编程控制器简介，介绍了可编程控制器组成、工作原理、应用领域及三菱F X 2 系列可编程控制器。第三章真空压力浸漆介绍，着重介绍了真空压力浸漆控制系统的工艺流程。第四章控制系统设计，介绍了整个控制系统的设计思路、P L C 系统资源的分配及由程序来实现控制要求。第五章实时监控系统的
18、设计，介绍了组态王软件和实时监控系统的设计及整个系统的运行效果。第六章总结和展望，对本课题研究的工作做了总结以及今后针对该系统的研究工作。2真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第二章可编程控制器简介第二章可编程控制器简介可编程控制器的英文缩写是P L C(P r o g r a m m a b l eL o g i cC o n t r o l l e r)，它是在继电器控制基础上以微处理器为核心，将自动控制技术、计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的一种新型工业自动控制装置，特别是P L C 采用依据继电器控制原理而开发的梯形图作为程序设计语言，使不熟悉计算机的机
19、电设计人员和工人中的技师均能较快的掌握梯形图的编程方法，极大的促进P L C 在工业生产中的推广应用。目前，P L C 已经基本代替了传统的继电器控制系统，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱(可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造)的首位。2 1P L C 的基本结构P L C 主要有C P U 模块、输入模块、输出模块和编程器组成，见图2 1。P L C 的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务H 3。图2 1P L C 控制系统示意图1 C P U 模块C P U 模块主要由微处理器(C P U 芯片)和存储器组成。在C P U 控制系统中，C P U
20、 模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第二章可编程控制器简介存储器用来储存程序和数据。2 i o 模块输入(I n p u t)模块和输出(O u t p u t)模块简称为i o 模块，它们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和C P U 模块的桥梁。输入模块用来收集和采集输入信号，开关量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、继电器等开关量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压。开关量输出模
21、块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制调节阀变频器等执行装置喳吲。C P U 模块的工作电压一般是5 V，而P L C 的输入输出信号电压较高，例如D C2 4 V和A C2 2 0 V。从外部引入的尖锋电压和干扰噪声可能会损坏C P U 模块中的元器件，或使P L C 不能正常工作。在i o 摸块中，用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离内部电路和外部的i o 电路。i o 模块除了传递信号外还有电平转换和隔离的作用。3 编程器编程器用来生成用户程序，并用它进行编辑、检查、修改和监视用户程序的执行情况。使用编程软件可以在计算
22、机的屏幕上直接生成和编辑梯形图或指令表程序，并可以实现不同语言之间的相互转换。程序被编译后下载到P L C，也可以将P L C 中的程序上传到计算机。程序可存盘或打印，通过网络还可以实现远程编辑和传送。4 电源P L C 一般使用A C2 2 0 V 和D C2 4 V 电源。内部的开关电源为各模块提供D C5 V、D C1 2 V 和D C2 4 V 等电源。小型P L C 可以为输入电路和外部电子传感器提供D C2 4 V 电源，驱动P L C 负载的直流电源一般由用户提供。2 2P L C 的应用领域目前，P L C 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺
23、、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：4真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第二章可编程控制器简介1 开关量逻辑控制取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2 工业过程控制在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量)，P L C 采用相应的A D 和D A 转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。P I D 调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法
24、。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。3 运动控制P L C 可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4 数据处理P L C 具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。5 通信及联网P L C 通信含P L C 间的通信及P L C 与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的P L C 都具有通信
25、接口，通信非常方便。2 3 三菱F X 2 系列可编程控制器介绍F X 2 N 系列P L C 是三菱推出的端子排型高性能标准规格机器，具有高速、高功能等基本性能，适用于从普通顺控开始的广泛领域，并具有适用于各种各样领域的充实的扩展设备，包括数字量输入输出扩展、模拟量输入输出扩展、温度控制、脉冲定位控制、高速计数控制、通信控制、现场总线控制、以太网网络系统等口1。它的主要性能如下：1 控制规模：1 6 -2 5 6 点。真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第二章可编程控制器简介2 内置8 K 容量的E E P R O M 存储器，最大可以扩展到1 6 K。3 C P
26、U 运算处理速度0 5 5 -0 7uS 基本指令。4 在F X 2 N 系列右侧可连接输入输出扩展模块和特殊功能模块。5 可以连接模拟量、定位、通信、网络等各种特殊扩展设备。6 辅助继电器：3 0 7 2 点，定时器：2 5 6 点，计数器：2 3 5 点，数据寄存器：8 0 0 0 点。7 基本单元：1 6 3 2 4 8 6 4 8 0 1 2 8 点，有继电器输出型和晶体管输出型。6真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第三章真空压力浸漆介绍第三章真空压力浸漆介绍3 1 真空压力浸漆技术真空压力浸漆技术是把待浸工件放在一个密闭的容器中抽真空，然后通过压差法把浸渍
27、液注入其中，再施加一定的压力使浸渍液彻底地浸透工件的缝隙，达到浸漆的目的【8 1 2 3。控制系统设备框图如图3 1 所示。图3 1真空压力浸漆控制系统设备框图3 2 真空压力浸漆控制系统的工艺流程真空压力浸漆过程的工艺流程如图3 2 所示。1 储漆罐抽真空在储漆罐大气阀、浸漆罐真空阀、干燥罐真空阀及通风阀关闭的情况下，储漆罐真空阀、真空机组真空阀自动打开，真空机组水环泵进水阀、进气阀自动打开，在冷却水压达到0 i M p a 以上时真空机组自动启动，开始对储漆罐抽真空，当真空度达到1 3 3 3 4 0 0 0 p a 后，停止抽真空，储漆罐真空阀、真空机真空阀自动关闭，真空机组水环泵进水阀
28、、进气阀自动关闭，真空机组停止运行。保真空l -2 h 后，开储漆罐大气阀，罐内外压力平衡后，关储漆罐大气阀。2 储漆罐加热触动“启动加热水”键，加热水管道泵启动，触动“启动搅拌机”键，搅拌电真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第三章真空压力浸漆介绍机启动，当漆温达到3 0-5 0。C 时停止加热搅拌。图3 2 真空压力浸漆过程的工艺流程示意图3 浸漆罐装工件打开浸漆罐的大气阀，按下“液压站油泵电机启动”按钮，启动液压站，按下“浸漆罐罐盖开盖按钮，打开浸漆罐罐盖，吊装工件进罐。按下“浸漆罐罐盖关盖 按钮，将浸漆罐罐盖关到位，按下浸漆罐罐盖旋紧按钮，转箍旋转复位，按下“
29、液压站油泵电机停止”按钮，停止液压站油泵电机，关浸漆罐大气阀。4 浸漆罐抽真空在浸漆罐罐盖关闭并旋紧、大气阀、储漆罐真空阀、干燥罐真空阀及通风阀关闭的情况下，浸漆罐真空阀，真空机组真空阀自动打开，真空机组水环泵进水阀、进气阀自动打开。在冷却水压达到0 I M P a 以上时真空机组自动启动，开始对浸漆罐抽真空。当真空度达到4 0 0-6 0 0 P a 后，真空机组自动停止运行，也可以触动“抽真空停止按键，浸漆罐真空阀、真空机组真空阀自动关闭，真空机组停止运行，抽真空过程停止，保真空0 2 5 -0 5 h。8真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第三章真空压力浸漆介绍
30、5 输漆开储漆罐和浸漆罐视孔灯，开储漆罐大气阀，按下“输漆”按钮输漆阀打开，开始输漆。观察漆面，当到达工艺规定值后，断开“输漆 按钮，输漆阀关闭，停止输漆，关视孔灯。6 压力浸漆打开浸漆罐的大气阀破真空，完毕后关上浸漆罐的大气阀。断开“输漆、“回漆”按钮，使输漆阀、回漆阀关闭。手动打开浸漆罐旁边的加压阀开始加压。当浸漆罐罐内压力达到0 3 0 4 M p a 时，手动关闭加压阀。当罐内压力下降到一定值后，又手动打开浸漆罐旁边的加压阀，加压到0 3 O 4 M p a，保压0 5 1 h 后，压力浸漆过程停止。7 回漆开储漆罐和浸漆罐视孔灯，开储漆罐大气阀，使浸漆罐泄压至0 1 5 -0 2 M
31、 p a 按下“回漆按钮，回漆阀打开，开回漆阀。观察漆面变化，当漆面接近罐底时，点动“回漆”按钮2 -3 次，防止压缩空气进入储漆罐。8 滴漆打开浸漆罐的大气阀滴漆，滴干净后关阀。触动“排风”按键，通风阀、浸漆罐真空阀自动打开，排风机自动启动。按下“液压站油泵电机启动 按钮，启动液压站。按下“浸漆罐罐盖旋送”，转箍旋转至开位，按下“浸漆罐罐盖开盖”按钮，打开浸漆罐罐盖至1 0。，继续滴漆并排除有害气体。滴漆干净后，触动“排风停止按键，通风阀、浸漆罐真空阀关闭，排风机停止运行。9 卸工件打开浸漆罐的大气阀，触动“排风”按键，通风阀、浸漆罐真空阀自动打开，排风阀自动启动，按下“浸漆罐罐盖旋送 按钮
32、，转箍旋转至开位，按下“浸漆罐罐盖开盖按钮，打开浸漆罐罐盖，吊出工件。按下“浸漆罐罐盖关盖按钮，将浸漆罐罐盖关到位，按下“浸漆罐罐盖旋紧”按钮，转箍旋转复位，按下“液压站油泵电机停止”按钮，停止液压站油泵电机。触动“排风停止 按键，通风阀、浸漆罐真空阀关闭，排风机停止运行。1 0 储漆罐降温保存9真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第三章真空压力浸漆介绍启动制冷机组，然后触动“启动搅拌电机 按键，搅拌电机启动。当漆温降到要求温度后，触动“搅拌停止”按钮，停止搅拌，停止制冷机组。1 1 干燥罐固化启动液压站，打开干燥罐的大气阀，打开干燥罐罐盖，工件吊入罐内，关闭干燥罐罐
33、盖，关闭干燥罐的大气阀，关闭液压站，然后工件在干燥罐里进行固化，固化完后，启动液压站，打开干燥罐的大气阀，打开干燥罐罐盖，工件吊出干燥罐，然后再关闭干燥罐罐盖，关闭干燥罐的大气阀，关闭液压站。1 0真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第四章控制系统设计第四章控制系统设计真空压力浸漆控制系统总体设计如图4 1 所示。上t医困图4 1 控制系统总体设计图由P L C 与工业控制计算机来实现真空压力浸漆控制系统的自动控制 1 3 4 1。P L C 具有很高的稳定性与可靠性且抗干扰能力较强，很适合现场控制，但没有一个很好的人机交互界面；而采用工业控制计算机控制具有很高的灵活
34、性和方便性，但是抗干扰能力较差。这里结合P L C 控制和工控机控制的优点，采用了I P C+P L C 的控制方法，将I P C 和P L C 控制有机的结合在一起。该系统采用上下位机主从式结构，各部分功能如下：P L C 作为下位机连接真空浸漆设备，完成工业现场数据的实时采集和分站控制、状态判别、本地报警控制。真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第四章控制系统设计上位机采用工业控制计算机，以组态软件为核心设计实时监控界面，实现状态显示、系统设置、模式选择、参数设置、故障记录、负荷记录、时间日期、实时数据显示、负荷曲线与报表统计等功能，操作界面直观友好。另外它与打印
35、机、U P S 等其它输入输出设备相连。在工控机与P L C 的集成控制系统中，如何实现工控机与P L C 的数据交换非常重要。一般有两种方法：利用串口通信或通过I O 卡实现。考虑到数据的实时性和可靠性，本系统采用的是串口通信方式。通信接口均为P L C 与工业控制计算机上的R S 2 3 2 接口。4 1P L C 控制方案1 控制系统图P L C 控制系统图如图4 2 所示。图4 2P L C 控制系统图1 2真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第四章控制系统设计P L C 输入部分的按钮包括输漆按钮和回漆按钮；开到位开关包括干燥罐真空阀开到位、浸漆罐真空阀开到
36、位、储漆罐真空阀开到位、干燥罐进风阀开到位、干燥罐排风阀开到位、干燥罐大气阀开到位、储漆罐大气阀开到位、输漆阀开到位、回漆阀开到位。2 P L C 选型P L C 采用三菱公司的F X 2 N 系列整体式P L C，型号为F X 2 N-8 0 M R-0 0 1。3 I O 地址分配由于C P U 模块有4 0 点数字量输入和4 0 点数字量输出，所以不再需要输入输出模块。i o 分配采用自动分配方式，模块上的输入端子对应输入地址是X O O O X 0 4 7，输出端子对应的输出地址是Y O O O 一-,Y 0 4 7。4 2 系统资源分配1 数字量输入部分数字量输入地址如表4 1 所示
37、。表4 1 数字量输入地址分配表输入地址对应的输入设备X 0 0 0自动控制X 0 0 1干燥罐罐盖关到位X 0 0 2浸漆罐罐盖旋紧到位X 0 0 3浸漆罐罐盖关到位X 0 0 4干燥罐大气阀开到位X 0 0 5储漆罐大气阀开到位X 0 0 6储漆罐大气阀关到位X 0 0 7输漆按钮X 0 1 0回漆按钮X O l l真率机绍冷却水压低X 0 1 2真空机组真空继电器1X 0 1 3真率机绢真窄继电器2X 0 1 4干燥罐真空阀开到位X 0 1 5储漆罐真空阀开到位X 0 1 6浸漆罐真空阀开到位X 0 1 7干燥罐迸风阀开到位X 0 2 0干燥罐排风阀开到位真空包装袋http:/ L C
38、控制的真空压力浸漆控制系统设计第四章控制系统设计X 0 2 1浸漆罐加压阀开到位X 0 2 2真空阀V 1 开到位X 0 2 3真空阀V 2 开到位X 0 2 4输漆阀开到位X 0 2 5回漆阀开到位X 0 2 6浸漆罐下下限X 0 2 7热偶真空计真空度到X 0 3 0浸漆罐压控仪上限X 0 3 1浸漆罐压控仪下限X 0 3 2备用X 0 3 3储漆罐温控仪温度到X 0 3 4冷却水管道泵水压低X 0 3 5紧急停止按钮X 0 3 6干燥罐风机启动X 0 3 7各用X 0 4 0各用X 0 4 1浸漆罐电接点压力表X 0 4 2干燥罐温控仪运行X 0 4 3真卒机组过载X 0 4 4备用X
39、0 4 5备用X 0 4 6各用X 0 4 7各用2 数字量输出部分数字量输出地址如表4 2 所示。表4 2 数字量输出地址分配表输出地址对应的输出设各Y 0 0 0干燥罐风机Y 0 0 1干燥罐真空阀Y 0 0 2干燥罐进风阀Y 0 0 3干燥罐排风阀Y 0 0 4储漆罐搅拌电机Y 0 0 5储漆罐真空阀Y 0 0 6浸漆罐真空阀Y 0 0 7浸漆罐加压阀Y 0 1 0输漆阀Y 0 l l回漆阀Y 0 1 2真空阀1 4真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第四章控制系统设计Y O l 3真空机组罗茨泵1Y O l 4真空机组罗茨泵2Y 0 1 5真空机组水环泵Y 0
40、 1 6通风阀Y 0 1 7浸浚罐风机Y 0 2 0冷却循环水箱管道泵Y 0 2 1加热水箱管道泵Y 0 2 2故障报警Y 0 2 3手动运行Y 0 2 4自动运行Y 0 2 5水环泵进水阀Y 0 2 6水环泵进气阀Y 0 2 7真卒机组冷却水循环水泵Y 0 3 0浸漆罐真空阀开到位Y 0 3 1浸漆罐加压阀开到位Y 0 3 2干燥罐真空阀开到位Y 0 3 3浸漆罐输漆阀开到位Y 0 3 4浸漆罐回漆阀开到位 0 3 5备用Y 0 3 6备用Y 0 3 7备用Y 0 4 0干燥罐降温阀Y 0 4 1真卒机破真卒阀Y 0 4 2备用Y 0 4 3各用Y 0 4 4备用Y 0 4 5各用Y 0 4
41、 6备用Y 0 4 7备用3 内部继电器部分内部继电器地址分配如表4 3 所示。4 3 内部继电器地址分配表内部继电器功能说明M O启动系统M 1 0干燥罐抽真空M 1 1浸漆罐抽真空M 1 2储漆罐抽真卒M 1 5浸漆罐加压1 5真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第四章控制系统设计M 2 0加热水箱管道泵启动M 3 0冷却水循环管道泵启动M 4 0干燥罐干燥M 4 1真空机破真空阀M 6 0储漆罐搅拌电机M 9 0干燥罐降温阀M 1 0 0自动运行M 1 0 1真空机水环泵M 1 0 2真率机绍罗茨泵lM 1 0 3真空机组罗茨泵2M 1 0 4紧急停止M 1 0
42、 5干燥罐风机停机延时M 1 0 6固化状态判断M 1 0 7真空机组罗茨泵2 停机延时M 1 0 8真空机组水环泵停机延时M 1 9 7储漆罐搅拌电机M 1 9 8回漆M 1 9 9输漆M 2 0 1压力控制M 3 0 0干燥罐排风M 3 0 1浸漆罐排风4 3 控制要求当机组无故障时，由P L C 控制开机组，然后储漆罐抽真空。储漆罐加热。储漆罐降温保存。干燥罐固化，完成真空压力浸漆工艺流程，最后停机组。如系统在运行过程中由于水环泵过载。冷却水压低，整个系统停止。1 开机组(1)开罐上真空阀(浸漆罐真空阀、储漆罐真空阀、干燥罐真空阀)和真空总管上的真空阀；(2)延时2 s 后，开真空机组冷
43、却水循环泵(3)水压到后自动启动真空机组水环泵，同时破真空阀得电，破真空阀和大气切断；(4)延时2 s 后，开真空机组进气阀；1 6真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第四章控制系统设计(5)延时2 s 后，开真空机组进水阀；(6)真空到8 0 0 0 1 0 0 0 0 P a 启动真空罗茨泵2；(7)真空到2 0 0 0 0 一-,3 0 0 0 0 P a 启动真空罗茨泵1。2 停机组(1)关罐上的真空阀(浸漆罐真空阀、储漆罐真空阀、干燥罐真空阀)和真空总管上的真空阀；(2)停真空罗茨泵1；(3)延时2 s 后，停真空罗茨泵2；(4)延时2 s 后，破真空阀失电
44、，破真空阀和大气导通，真空机组进气阀和进水阀关闭；(5)延时2 s 后，真空机组水环泵和真空机组冷却水循环水泵停止运行。3 故障停机器组(水环泵过载、冷却水压低)(1)关罐上的真空阀(浸漆罐真空阀、储漆罐真空阀、干燥罐真空阀)和真空总管上的真空阀；(2)真空机组冷却水循环水泵停止运行；(3)停真空罗茨泵1 和真空罗茨泵2；(4)破真空阀失电，破真空阀和大气导通，真空机组进气阀和进水阀关闭；(5)延时3 s 后，停止真空机组水环泵。4 4 软件设计软件采用三菱公司为其生产的P L C 而设计的S W O C P-F X G P W I N-C 编程软件。编程语言有梯形图编程语言、指令表编程语言和
45、流程图编程语言。用到的P L C 内部软组件有输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M、定时器T、计数器C、状态组件S、指针P I、常数K H 和数据寄存器D t l 5 邯】。4 4 1 程序的流程图、构成和相关设置真空压力浸漆控制系统是一个开关量顺序控制系统。当机组无故障时，由P L C 控制开机组，然后储漆罐抽真空、储漆罐加热、储漆罐降温保存、干燥罐固化，完成真真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第四章控制系统设计空压力浸漆工艺流程，最后停机组。如系统在运行过程中由于水环泵过载、冷却水压低，整个系统停止【1 8 9 1。1 流程图(1)开机组流程图开机组流程图如
46、图4 3 所示。(2)停机组流程图停机组流程图如图4 4 所示。(3)故障停机(水环泵过载、冷却水压低)组流程图故障停机组流程图如图4 5 所示。2 程序的构成程序主要有以下两种模式：自动模式和手动模式。自动模式：在这种模式下，P L C 将运行已经设置好的程序和参数(适用于机械一切都工作正常的情况下)。手动模式：真空压力浸漆设备中，有些需要手动来控制，比如储漆罐大气阀等。3 程序的下载安装和调试将各个输入输出端子和实际的控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。修改程序时，先将P L C 设定在S T O P 状态下，运行编程软件，可在线调试。也可用编程器进行调试。1 8真空包
47、装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第四章控制系统设计同L-_ 同图4 3 开机组流程图1 9真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第四章控制系统设计回【结柬)图4 4 停机组流程图关罐上和真空总管上的真空阀停真空罗茨泵1停真空罗茨泵2停真空机组冷却水循环水泵破真空阀失电真空机组进水阀和进气阀关闭一_ 磊鬲杀否l停真空机组水环泵图4 5 故障停机组流程图真空包装袋http:/ L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第四章控制系统设计4 4 2 程序部分功能说明和梯形图1 紧急停止中间继电器在自动工作方式下，按下紧急停止按钮X 0 3 5，紧急停止中间
48、继电器M 0 1 4 置位；启动系统时，紧急停止中间继电器M 1 0 4 复位。所对应的梯形图如下图4 6 所示。M 1 0 4M 1 0 4M 1 15图4 6 紧急停止中间继电器梯形图2 运行状态按下t l 动控制按钮，系统启动，自动运行中间继电器M 1 0 0 得电，自动运行指示灯Y 0 2 4 亮，手动运行指示灯Y 0 2 3 灭。在紧急停止情况下，自动运行中间继电器M 1 0 0失电，自动运行指示灯Y 0 2 4 灭，手动运行指示灯Y 0 2 3 亮。对应梯形如下图4 7 所示。IM 1 0 0 爿lY 0 2 4 爿IY 0 2 3 爿I图4 7 运行状态梯形图3 加热水箱管道泵、
49、储漆罐搅拌电机和冷却水箱管道泵在自动运行情况下，加热水箱管道泵中间继电器M 2 0 为“0 N”时，加热水箱管道泵输出Y 0 2 1 为“o N ，当储漆罐温控仪温度到时，加热水箱管道输出Y 0 2 1 为“O F F”；当储漆罐搅拌电机启动中间继电器M 6 0 为“O N”时，储漆罐搅拌电机为“o N ，储漆罐搅拌电机中间继电器M 1 9 7 得电。当冷却循环水管道泵启动中间继电器M 3 0 为“0 N”、干燥罐温控仪表运行，或者干燥罐风机延时时间未到时，加热水箱管道泵输出Y 0 2 1为“0 N”。对应梯形图如图4 8 所示。2 1羞工三工基于P L C 控制的真空压力浸漆控制系统设计第四
50、章控制系统设计Il，r M 鲁0IJj x 0 4 I2一H一卜 F _ 一；4lH15T17II，0 2 H 2 0 0Y 0 0 4M 19 7Y 0 2 0图4 8 加热水箱管道泵、储漆罐搅拌电机和冷却水箱管道泵梯形图4 干燥罐真空阀、干燥罐进风阀和排风阀在干燥罐盖关闭的情况下，干燥罐抽真空中间继电器为“O N 时，干燥罐真空阀打开。打开的同时要保证干燥罐大气阀、储漆罐真空阀、浸漆罐真空阀、干燥罐进风阀和排风阀关闭，在热偶真空计真空度达到设定的真空度时，干燥罐真空阀关闭。当干燥罐真空阀排风中间继电器为“O N”时，干燥罐进风阀和排风阀打开，打开的同时要保证系统未抽真空、并且真空阀处在关闭