水泥磨主电机稀油站控制系统设计 毕业设计.doc

1、水泥磨主电机稀油站控制系统设计摘 要随着科学技术的发展，人们对生产设备的稳定性，高效性，低成本性要求也越来越高。水泥磨主电机稀油站肩负着主电机的润滑和温控的重担，以确保主电机始终处在一个适宜的条件下运转。本设计要求控制系统能够完成对稀油站的控制功能，包含温度的控制、油压的控制、主电机的启停等。本设计首先介绍了水泥磨主电机稀油站的工艺过程，分析了控制系统国内外的发展现状；根据稀油站的工艺流程设计了整体控制方案；其次进行控制系统的硬件选型、控制柜设计、接线设计和 PLC 软件设计；最后应用 MCGSE 组态软件对稀油站的运行全过程进行了监控画面的设计，建立了设备操作画面、设备状态监视画面满足设计指

2、标要求。本设计实现了对水泥磨主电机稀油站控制系统的控制，对于确保水泥生产能安全有效的进行具有重大的现实意义。关键词：稀油站，PLC ，控制柜，组态洛阳理工学院毕业设计（论文）IDesign of Control System for The Lubricating Station of Main Motor of Cement MillABSTRACTWith the development of science and technology, people stability, high efficiency, low cost production equipment requiremen

3、ts are also increasing. Cement mill main motor lubrication oil station shouldering the main motor lubrication and temperature of the burden in order to ensure that the main motor is always in proper conditions next operation. This design requires the control system to complete the lubrication oil st

4、ation control functions including control of the temperature, oil pressure control, start and stop the main motor, require mapping and wiring design design includes control cabinet, the need to use professional graphics software AUTOCAD and Visio, as well as system design procedures for the preparat

5、ion and system configuration. The design of the system through the computer and PLC monitoring and control, PLC to communicate with the computer, PLC selection data Siemens S7-200, PLC system collected for analysis, and instructions issued by the appropriate action to control the system, the compute

6、r system set by state of the real-time monitoring system, complete control system functioning ministries.KEY WORDS: Lubricating station，PLC ， Configuration，Control cabinet前言II目 录 前 言 .1第 1 章 绪论 .21.1 本课题国内外研究动态 .21.2 本课题选题的依据和意义 .21.3 本课题研究的基本内容和解决的重点问题 .31.3.1 基本内容 .31.3.2 解决的主要问题 .31.4 本课题研究的进度 .3

7、1.5 本论文的主要内容 .4第 2 章控制系统总体设计 .52.1 稀油站的工艺过程 .52.1.1 水泥磨主电机稀油站的工作原理 .52.1.2 水泥磨主电机稀油站的工艺流程图 .52.1.3 水泥磨主电机稀油站使用环境要求 .52.2 水泥磨主电机稀油站控制系统的功能和工作特点 .62.3 水泥磨主电机稀油站控制系统的控制要求 .72.3.1 系统各个部件的作用 .72.3.2 系统各部件控制参数要求 .72.3.3 PLC 控制系统的控制要求 82.4 主电机稀油站控制系统的控制方案 .82.4.1 系统的整体控制方案 .82.4.2 系统内元部件的控制方案 .9第 3 章 控制系统硬

8、件设计 .113.1 控制系统的整体构成 .113.2 控制系统中变量分析 .123.2.1 加热器参数分析 .123.2.2 系统控制变量分析 .133.3 硬件选型 .13洛阳理工学院毕业设计（论文）III3.3.1 PLC 的选型 133.3.2 各元件的选型 .143.4 控制器的接线 .153.4.1 主电路接线图 .153.4.2 PLC 模块接线图 163.5 控制柜的设计 .183.5.1 PLC 控制柜简介 183.5.2 PLC 主柜面介绍 193.5.3 PLC 控制柜图 20第 4 章 系统软件设计 .224.1 控制系统软件的整体设计 .224.2 控制系统软件中子程

9、序的设计 .234.2.1 系统手动运行模块设计 .234.2.2 系统自动运行模块设计 .254.2.3 系统报警模块程序设计 .264.2.4 系统输出模块程序设计 .274.2.5 系统转换模块程序设计 .284.3 组态软件软件设计 .294.3.1 监控画面设计 .294.3.2 控制系统数据库构造 .31第 5 章 控制系统的调试 .325.1 调试系统的搭建 .325.1.1 通讯测试 .325.1.2 工程下载 .325.2 启动运行 .33第 6 章 总结与展望 .366.1 本设计主要完成的工作 .366.2 该系统的控制性能与优缺点 .366.3 系统设计难点 .376.

10、4 系统的拓展与改进 .37前言IV结 论 .38谢 辞 .39参考文献 .40附 录 .42外文资料翻译 .47前言0前 言水泥生产过程是一个十分复杂的工艺过程，研究水泥生产过程的控制技术，除去不必要的生产环节，降低生产所需成本，能够大幅提升生产效率。主电机担负着水泥生产过程中的重要环节，因此水泥磨主电机稀油站的作用不可忽视，它肩负着维护主电机高效运行的责任，主电机能否高效稳定的运行与稀油站密不可分 1。目前， 国外先进水泥生产公司的主电机稀油站都采用 PLC 控制系统，但国内目前只有少数大型水泥生产公司如此，大多数还是手动控制和继电器控制相结合，相比于 PLC 控制需要更多的人力和更复杂的

11、检修过程，成本较高，生产效率得不到最大化 2。不仅如此，PLC 控制系统对稀油站系统的控制更准确，他可以实时反应稀油站系统和主电机的工作状态，使的的生产过程更清晰，提高生产效率。稀油站主要负责维护主电机的温控和润滑，单单这两点就能决定主电机的工作效率、稳定性和生产使用效率。本设计中系统对主电机的温度控制和部件润滑主要是通过 PLC 和上位机计算机来完成的。稀油站油箱内装有温度传感器，实时监测油箱内油温，PLC 通过其采集的数据进行分析，进而控制加热器的动作，保证油温始终处于正常设置水平范围内，油压的控制也是如此。本设计中采用两个低压油泵，一备一用，必要时两个油泵可以同时运行以达到为主机完全润滑

12、的作用 3。洛阳理工学院毕业设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 本课题国内外研究动态稀油站在水泥生产中起着很大的作用。通过稀油站将润滑油液输送到设备的摩擦部位。润滑油在机器工作时，就会在摩擦作用下产生一层层油膜，这种油膜包裹在机器零部件摩擦接触表面的周围，从而减轻了机器设备的自我摩损 4。此外，润滑介质而且可以吸收机器设备运行产生的巨大热量，降低机器运行的温度，提高其使用寿命，是水泥生产过程中不可或缺的一个重要环节。稀油站可以采用普通继电器元件控制或者采用 PLC 控制，也可以带有 DCS控制接口。稀油站控制系统从原先的普通继电器控制到先进的 PLC 控制经过了漫长的发展时间 5。基于工厂本

13、身的基础设备限制以及技术的匮乏，普通继电器控制的稀油站还是存在各种各样的小工厂中。采用 PLC 控制的稀油站的普及还需要时间的，不过这只是时间问题。采用 PLC 控制系统的稀油站是社会发展的趋势。1.2 本课题选题的依据和意义在水泥的生产过程中对设备的要求其实是很高的，这与它的恶劣生产环境息息相关。PLC 控制系统能很好的适应各种恶劣的生产环境，其稳定性高，操作简单，在水泥生产过程中可以发挥更大的性能。非常有效的解决了水泥生产过程中对稀油站控制系统的恶劣环境的高要求性。这是普通继电器控制系统相对于 PLC控制系统所没有的优势。所以本课题选用的是 PLC 控制系统对稀油站进行控制，这样不仅能够提

14、高稀油站的工作效率而且能够延长其使用寿命并且紧跟科技发展的步伐 6。本课题研究的是基于 PLC 的水泥磨主电机稀油站控制系统。这就要求自己对PLC 有深刻的认识和能熟练的运用 PLC 对设备进行准确的控制。通过对这个课题的学习研究，通过理论与实践的结合，能够让自己对 PLC 的了解和应用更进一步加深 7。另外，通过这次的设计，能够使自己找到自身的缺点并进行改正，还能大幅度的提高自己的动手能力，同时也能充分激发自己在学习上的的兴趣。前言21.3 本课题研究的基本内容和解决的重点问题1.3.1 基本内容基本内容：本课题主要研究的是基于 PLC 的水泥磨主电机稀油站控制系统，是利用 PLC 对电机进

15、行控制，主副油泵电机，主电机，加热器及仪表等的控制。主副油泵电机一备一用，加热器提高油箱温度，仪器仪表对系统进行数据采集。控制柜采用可编程序控制器 S7-200PLC 以实现自动控制及故障报警功能，并可以与中控室上位机计算机进行通讯。从而实现系统运行状态的实时监控。稀油站一般由主副油泵，加热器，温度传感器，压力传感器，控制柜等组成。主要有电加热，油压联锁保护，油位上下限报警，温度报警等功能。1.3.2 解决的主要问题主要解决的问题：（1） 电能参数检测方法的掌握及各个控制系统中的控制器、传感器、 执行器、人机界面、电机等设备的型号、参数、数量等；（2） 控制系统的 I/O 点统计表；（3） 控

16、制器的接线，控制柜的设计；（4） PLC 的选择、安装、接线、调试；（5） PLC 编程软件的使用和梯形图编写稀油站系统的编程；（6） 控制系统的整体框图。1.4 本课题研究的进度(1) 开题报告（第 1-3 周）：查找相关资料，设计整体方案，撰写开题报告；(2) 硬件设计（第 4-5 周）：控制方案设计，选择控制器型号，系统其他相关设备选型；(3) 软件设计（第 6-8 周）：系统硬件接线设计，控制柜设计；(4) 综合调试（第 9-10 周）：PLC 软件设计，上位机监控软件设计；洛阳理工学院毕业设计（论文）3(5) 论文编写（第 11-12 周）：系统调试；(6) 指导答辩（第 13-14

17、 周）：撰写毕业论文，答辩。1.5 本论文的主要内容本论文主要是对水泥磨主电机稀油站控制系统的设计，本论文通过 PLCS7-200 对水泥磨主电机的稀油站进行控制，从而实现稀油站系统对水泥磨主电机各部件的控温和润滑，以达到生产要求。系统的主要设计主要在第二章至第第五章，第二章主要描述系统设计的总体思路，其中包括稀油站的工作原理，系统的控制要求等；第三章主要描述了控制系统的硬件设计，其中包含变量的分析，主电路图的绘制，PLC 的选型以及控制柜的设计；第四章主要描述了系统软件设计部分，主要包括了软件的总体设计，程序梯形图的编写，各个子程序的介绍及说明和组态软件的设计；第五章是整个系统调试的过程，其

18、中主要讲述了系统组态的调试。第 2 章控制系统总体设计2.1 稀油站的工艺过程2.1.1 水泥磨主电机稀油站的工作原理稀油站一般由主副油泵，加热器，温度传感器，压力传感器，控制柜等组成。前言4整个设备是围绕着润滑和控温而设计工作的，所以整个设备中稀油站的润滑和控温是最重要的 8。稀油站的好坏之结决定着主电机的使用寿命和工作效率。设备开启时如果油箱温度低与下限值，首先启动电加热器，对油箱进行加热，待温度达到一定值(不可超过 42)时，加热器停止运行；主油泵启动，待油压达到下限值 0.12MPa 时，并且系统无任何预报警信号、供油油温满足要求时，控制柜发出允许主机启动的信号，主电机启动。主油泵仍在

19、继续运行过程中，两主副油泵一备一用，供油压力低于下限设定值 0.12MPa 时，为保证供油压力，备用油泵自动启动工作，当供油压力达到设定值 0.3MPa 时，备用泵自动停止。这时一个实时动态联锁。2.1.2 水泥磨主电机稀油站的工艺流程图生产过程大概可以分成温度控制和油压控制两个工艺过程,水泥磨主电机稀油站的生产工艺如图 2-1 所示:2.1.3 水泥磨主电机稀油站使用环境要求（1）供电电压 380V/220V,波动10；频率 50HZ，波动1；（2）环境温度 040,相对湿度小于 90(25时)；（3）无震动、无腐蚀性气体、无爆炸的环境；（4） 海拔高度1000 米 9。洛阳理工学院毕业设计

20、（论文）5图 2-1水泥磨主电机稀油站工艺流程图2.2 水泥磨主电机稀油站控制系统的功能和工作特点系统简介：本系统主要通过对油箱油温以及输送油压的控制为主电机降温和润滑的作用，从而为其提供适宜的运行环境。达到延长主电机寿命和提高主电机的生产运行效率。本系统的主要功能：通过热传感器检测油箱内的油温是否达到生产环境要求以及是否控制加热器加热从而达到对邮箱内油温的调控；通过对主副油泵的控制来达到对油压的调控，通过这两个主要的工艺流程从而达到对主电机降温和润滑的目的 10。本系统的工作特点：本系统采 PLC 作为控制器，系统操作使用较为简便，PLC 编程的简单以及减少了人为操作的频率，其性价比较用继电

21、器控制来说高很多。目前使用 PLC 来作为控制器已是相当普遍的趋势，当前的 PLC 产品已经发开 始油 温 大 于 38主 油 泵 启 动油 压 达 到 0.12M pa主 机 启 动加 热 器 启 动油 温 达 到42加 热 器 停 止是否是否油 压 报 警副 油 泵开 启油 压 达 到 0.3M pa副 油 泵关 闭否是是否前言6展为标准化、模块化，系统也已经十分完善，厂家使用起来也特别方便，PLC 用软件编程来代替了大量的继电器工作，因而大大减少了由于继电器触点接触不良引起的生产故障，大大提高了系统的抗干扰能力，同时也大大减少了系统的维护工作，一般只需对其程序进行修改就可以解决大多问题。

22、水泥磨主电机稀油站的工作特点就是在主电机进行生产运行的过程中能够对其进行润滑和降温，以达到让主电机能更好的生产运行使其生产寿命更长。2.3 水泥磨主电机稀油站控制系统的控制要求2.3.1 系统各个部件的作用各部件作用：油泵向润滑部位供油；单向阀防止润滑油逆向流动；安全阀保护系统压力，当系统油压大于设定值时，安全阀打开向油箱泄油；过滤器过滤润滑油中的杂质；加热器加热油箱润滑油温度 10。2.3.2 系统各部件控制参数要求加热器：系统运行前若油箱内油温低于下限值(38)，加热器启动进行加热直至达到上限值(42)时，加热器关闭。加热器启停由 PLC 控制，温度由油箱内的温度传感器感应得出并传送至 P

23、LC，通过 PLC 分析后做出相应指令。油泵：系统在运行过程中，主副油泵一备一用，油压下限值为 0.12Mpa，当供油压力低于这个值时，备用油泵启动，油压上限值为 0.3Mpa，当供油压力达到这个值时，备用油泵停止。主副油泵的启停由 PLC 控制，压力由压力传感器感应得出并传送给 PLC，通过 PLC 分析后做出相应的指令。温度报警器：在运行过程中油温高于 42或低于 38设定值时，温度报警器自动报警。温度报警器的动作由 PLC 控制，温度由油箱内的温度传感器感应得出并传送至 PLC，通过 PLC 分析后做出相应指令。压力报警器：在运行过程中油压高于或低于设定值时，压力报警器自动报警。压力报警

24、器的动作由 PLC 控制，压力由压力传感器感应得出并传送至 PLC，通过PLC 分析后做出相应指令 11。洛阳理工学院毕业设计（论文）72.3.3 PLC 控制系统的控制要求（1） 保证 PLC 控制系统稳定可靠本系统设计的主要原则是能够保证 PLC 控制系统稳定运行，这就要求在设计时做好系统内每一部分的设计处理，确保控制系统稳定有效的运行。（2） 力求系统简单有效经济实用一个新的控制系统虽然能够提高产品生产效率和质量，但是在构建新的控制系统工程时也需要投入大量的人力、物力和时间。所以在满足控制要求时，设计需要避免不必要的浪费以及系统后期运行时维护也要简单快捷，尽量减少资金投入。这就要求我们在

25、设计系统时，不仅要让系统简单高效，还要保证系统的稳定性，减少系统的检修维护等。使的设计成本更低，更加简单经济实用。（3）适应发展的需要随着科学技术的不断发展，人们对于控制系统的要求也不断地提高，设计时要适当考虑到控制系统日后的发展和完善的情况 12。为了满足日后的生产需要和系统改进，这就要求在系统设计过程中要留有适当的余量。2.4 主电机稀油站控制系统的控制方案2.4.1 系统的整体控制方案本系统主要由 PLC、上位机 PC、通信模块、控制柜、压力传感器、温度传感器、油位传感器、加热器、主油泵、副油泵等组成。工作过程是各个传感器采集相应的参数，然后传送给 PLC，接着送给 PC，PLC 通过对

26、相应参数的处理与分析自动发出相应动作指令，做出报警或控制加热器启停、主/副油泵启停、主机启停，以达到系统控制要求。系统的总体控制流程图，如图 2-2 所示。前言8图2-2系统总体控制框图2.4.2 系统内元部件的控制方案1. 主电机的启停控制（1）主电机：水泥磨筒体高速旋转的驱动设备。主电机型号为 YR1000-8/1180，功率为 1000kW，电压 6000V，电流 121A，频率 50Hz，转速740r/min，转子电压 967V，转子电流 650A13。（2） 所选用的主电机为电压 6kV，功率 1000kW 的高压绕线转子型大功率电机。它是一种长期工作制的恒转矩类负载，对于调速方面这

27、类机械不做过多要求，由于其带载启动较为困难，所以应采用高压开关柜加液体电阻变阻起动柜的方式来进行启动控制，以满足带载起动和安全性能两方面的要求。（3） 主电机带水电阻起动柜起动。收到 PLC 发出的主机启动指令时，主电机启动，此时时间继电器进入计时，到达计时设定值条件后，接触器得电完成主电机接地动作。2. 各个模拟量的检测与控制加热器的选择与计算压 力 传 感 器油 位 传 感 器温 度 传 感 器主 、 副 油 泵加 热 器压 力 报 警 器温 度 报 警 器主 电 机PLCPC洛阳理工学院毕业设计（论文）9首先要确定油需要的总热量：T 总 =T1+T2+T3，kJ/h(3-15)；T1提高

28、稀油站油温所需要的热量；T2油箱吸收的热量；T2=c1（T 2-T1） ，kJ/h （3-17） ；T3=kF（T 平均空气 -T） ，kJ/（3-18） ；k油箱壁的传热系数；F油箱侧壁的表面积（一般不计入油箱底面积） ，m 2；T 总 =T1+T2+T3=28215+2526+2386=kJ/h14。第 3 章 控制系统硬件设计前言103.1 控制系统的整体构成本水泥磨主电机稀油站控制系统的设计主要由五大部分组成，首先是数据采集系统，主要由温度传感器、压力传感器、油位传感器来构成，各个传感器在系统运行期间担任采集各自数据的功能。还有就是 PLC 与各个模块的通信部分尤为关键，其中 PLC

29、与计算机之间的通信更是重中之重，系统的通信模块将采集系统采集的数据传送给 PLC，同时将 PLC 的指令送达到系统相应的部位，其主要担任系统内部各个部分的数据传输指令传达的功能。还有就是系统的报警系统，稀油站报警系统像是监考的老师一般时时刻刻监督着水泥磨主电机稀油站控制系统的各个部位的运转情况，如果有错误出现，报警系统会立刻做出相应的报警动作 15。还有就是系统温控模块，这里主要涉及的是加热模块，这个模块涉及到的设计比较简单，仅由一个加热器组成。最后就是压力控制模块，这是系统中相对通信系统一样很重要的模块，主要是主副油泵的的电机控制，通过对主副油泵电机的控制来控制主副油泵启停以及工作状态，以达

30、到对油压的控制目的。系统整体框图如图 3-1 所示。采集系统主电机报警系统温度控制 压力控制P L C图 3-1系统整体框图3.2 控制系统中变量分析3.2.1 加热器参数分析水泥磨主电机稀油站担负着主电机的润滑和降温的作用，顾名思义温度控制对整个系统的作用至关重要。温度传感器检测温度传送至 PLC，PLC 通过对温度洛阳理工学院毕业设计（论文）11数据的分析发出指令对加热器进行控制，以达到系统对温度的控制。下面是对系统中加热器的选择与其数据分析：加热器的选择与其数据分析（1）加热器数据分析首先要确定油需要的总热量：T 总 =T1+T2+T3，kJ/h(3-15)；T1-提高稀油站油温所需要的

31、热量；Q-油箱内润滑介质总量，按装满的 0.75 计算，L；T1 和 T2 分别为加热前后润滑介质的温度， ；T2-油箱吸收的热量；T2=c1（T 2-T1） ，kJ/h （3-17） ；-油箱金属的重量，kg；T3-加热过程中油箱散失的热量，kJ/h；T3=kF（T 平均空气 -T） ，kJ/（3-18） ；K-油箱壁的传热系数；F-油箱侧壁的表面积（一般不计入油箱底面积），m 2；T1=0.75c（T2-T1)Q=0.5*4.18*0.9*（50-40）*0.75*2*10 3=28215kJ/hT2=c1（t 2-t1）=(109.2+137+109.2+148.2)*0.12*4.8*

32、10=2526.05kJ/hT3=kF（t 平均空气 -t）=2385.78kJ/hT 总 =T1+T2+T3=28215+2526+2386=kJ/h14（2）加热器的选择：根据设计的要求选用的电加热器为电压 220V，功率 24kw，SRY4-220/6。前言123.2.2 系统控制变量分析本系统主要控制的变量有润滑油温度和压力，其中对油温的控制是通过温度传感器、PLC 、加热器之间的协同作用实现的 16。首先是温度传感器检测油箱内温度，通过系统内通信系统传送至 PLC，PLC 温度数据进行分析同 3.2.1，并且与设定的油温数据（下限值 38、上限值 42）进行对比，如果数据低于下限值，

33、PLC 将发出加热器启动加热的指令由系统通信模块传送至加热器，与此同时邮箱内温度传感器实时监测邮箱内温度，这是一个动态的关系只有这样才能保证油箱温度始终处于一个主电机所需要的正常的水平 17。对于油压的控制和上述所描述的温度的控制如出一辙。采集数据的传感器由温度传感器变为压力传感器，其中的通信过程一样，PLC 对所采集的数据进行分析并与初设值对比，当油箱内温度正常时主油泵启动，压力传感器送回的数据油压低于设定值 0.12Mpa 时，备用油泵启动（此时主油泵依旧运行） ，当压力传感器送回的数据达到设定值 0.3Mpa 时，备用油泵停止（主油泵依旧运行） 18。这依然是一个动态的关系。本设计 PL

34、C 控制系统的输入输出表，I/O 分配表如表 3-1 所示。3.3 硬件选型3.3.1 PLC 的选型PLC 选用西门子 S7-200，S7-200 PLC 是一种小型的可编程控制器，其适应各种生产环境中的检测、监测及控制 19。系统不论是在独立运行过程中，还是相连成网络，S 7-200 系列 PLC 都能对系统实现复杂的控制功能。这就是 S-7200 性价比高于其他 PLC 的理由 20。考虑到水泥生产过程中恶劣的环境和为了降低成本减少开销所以选择 S7-200PLC。本控制系统中采用性价比比较高的 CPU-224和 EM-231 模块。3.3.2 各元件的选型（1） 加热器的选型：加热器选

35、用型号为 SRY4-220/6 的电加热器，电压220V，功率 24kw（原因同 3.2.1） 。洛阳理工学院毕业设计（论文）13（2） 各阀门的选型：AF-E40/0.8 安全阀，DF-40 的单向阀，Q 11F 的球阀。（3） 油泵驱动电机的选型：选用成本相对较低性价比高的 CB-B 型号的齿轮泵，具体型号为 CB-B125， （额定压力 2.5MPa，额定流量 125L/min） 。其驱动电机为额定功率 4KW，转速 1440/min 的 Y112M-4-135。（4） 润滑介质的选择：本设计考虑到稀油站的使用环境和液压大小选用油膜强度较高，润滑性能能较好，抗氧化能力强，稳定性较强，腐蚀

36、作用小的N22-N23 的工业润滑油。表 3-1 系统 I/O分配表3.4 控制器的接线3.4.1 主电路接线图水泥磨主电机稀油站控制系统主电路中主要由空气开关，接触器，热继电器以及主副油泵，加热器和主电机构成，系统主电路接线图如图 3-2 所示。前言14M3 M3 L 2L 1 L 3NQ F 0Q F 1K M 0Q F 2Q F 3Q F 4K M 1K M 2K M 3油泵 1油泵 2电加热图 3-2系统主电路接线图 本系统主电路图是使用 AUTOCAD 所绘制，AUTOCAD 是一个专业的绘图软件，图中所示 L1，L2,L3,为三相电源三个相，N 为接地。QF0 空气开关是整个系统电

37、路接线图的总开关，电路图中所有的元器件所需要的电流必经由 QF0 开关。QF1、QF2、QF 3、QF4 为各支路空气开关，KM 0、KM1、KM2、KM3 为接触器。电路通电后 QF0 闭合，QF1 闭合，KM 0 闭合 1 号油泵通电运转；以此类推 2 号油泵、电加热器、主电机。3.4.2 PLC 模块接线图（1） CPU-224 模块CPU-224 模块 CPU 的外部图如图 3-3 所示洛阳理工学院毕业设计（论文）15图 3-3 CPU-224模块 CPU的外形图CPU-224 模块使用得最多的 S7 - 200 产品，其性能的提高主要表现在运算速度、程序存储区容量、变量存储区容量以及

38、其他性能方面。本机集成 14 输入/10输出，程序存储容量的扩大，数据存储容量的大幅扩大，是其和大多数 CPU 相比的明显优势，它最多可以有 7 个扩展模块，有内置时钟，有更强的模拟量和高速计数的处理能力。操作较为简单也是 CPU-224 模块相比较其他 CPU 模块的优势，我们在学校所做的实验大都是 CPU-224 模块，由于自己已经熟练使用和它普及率较高以及其自身所具有的高性价比使其让大家普遍接受，所以选用 CPU-224 模块。 CPU-224 模块 CPU 的内部接线图如图 3-4 所示。图中接线端子分别代表：2 号 I10.0-手动自动，3 号 I10.1-开 1 备 2,4 号I1

39、0.2-开 2 备 1，5 号 I10.3-1 号手动,6 号 I10.4-2 号手动,7 号 I10.5-手动加热,9 号 I11.0-油上限,10 号 I10.7-油下限，11 号 I11.1-温高报警,12 号 I11.2-压差报警,13 号 I11.3-消音。前言161234 5 6 7 8 91 01 1 1 21 3 1 41 51 71 6图 3-4 CPU-224模块 CPU的内部接线图（2） CPU-EM231 模块CPU-EM231 模块 CPU 的外形图如图 3-5 所示：图 3-5 CPU-EM231模块 CPU的外形图CPU-EM231 模块具有模拟量输入(A/D 转

40、换)的特殊功能是 S7-200 系列独洛阳理工学院毕业设计（论文）17一无二的，其模拟量输入模块可以将外部输入的 4 通道模拟量转换为 PLC 内部处理需要的 12 位数字量。EM231 模拟量输入模块与 PLC 基本单元或扩展单元相连接是通过扩展电缆进行的，数字量的传送是通过 PLC 内部的总线进行的。EM231模块用于选择输入信号的输入范围(量程)、分辨率、输入类型等决定于其配置区域装有的 3 个设定开关。CPU-EM231 模块 CPU 的内部接线图如图 3-6 所示。图 3-6 CPU-EM231模块 CPU的内部接线图3.5 控制柜的设计3.5.1 PLC 控制柜简介控制柜是指成套的

41、控制柜,可实现电机,开关的控制的电气柜。PLC 综合控制柜的保护功能主要体现在过载、短路、缺相保护等方面。控制柜即可以实现单柜自动控制，也可以实现多柜通过以太网或现场总线网络组成集散控制系统它可以根据实际控制规摸的大小，进行随意组合。 PLC 控制柜应用面比较广泛能够适应各种规模的自动化控制场所。PLC 控制柜抗干扰能力强、性能稳定、可扩展，可完成设备自动控制运行和设备自动化等功能。PLC 控制可塑性强，设计可以根前言18据厂家要求为其量身定做，满足厂家生产要求，而且还可以添加触摸屏，使得操作更为简单方便。PLC 控制柜一般由空气开关、PLC、电源、继电器、接线端子五部分组成。3.5.2 PL

42、C 主柜面介绍控制柜具有现场手动和远方自动控制方式。现场手动是电机调试或紧急调试时操作位，而远方自动是设备运行时的操作位。（1） 现场手动：1 号油泵启停“1 号油泵指示” （绿灯）运行，2 号油泵启停“2 号油泵指示” （绿灯）运行，加热器启停 “加热器指示” （绿灯）运行。（2） 远控运行：合上所有小型断路器，电控发出允许远程启动信号(备妥)，中控收到信号，待中控启动油站的信号，主油泵首先启动，压力满足设定要求，无任何报警、停车报警信号、供油油温满足要求时，电控柜发出允许主机启动的信号，中控收到信号，待主机运行信号发出，以联锁现场电控与中控的联接，主油泵仍在继续运行。油温下限值是 38，上

43、限值是 42，在运行之前，若油箱油温低于下限设定值时，加热器启动开始加热；油箱油温高于上限设定值时，加热器关闭停止加热。油压下限值是 0.12MPa，上限值是 0.3MPa，在运行过程中，主副油泵一备一用，当供油压力低于下限设定值时，备用油泵启动工作，当供油压力达到设定值时，备用泵停止工作。（3） 报警、指示功能：当有任何一个因素不满足设定条件时造成报警，电铃鸣响，报警继电器 KA5 动作。重故障继电器 KA6 动作。 低压油压低：在运行过程中，低压供油压力低于下限设定值 (0.12MPa)时，备用油泵启动工作,若低压压力持续低于下限设定值 (0.12MPa) 待 10 秒钟后，故障指示“灯响

44、铃指示” 灯、HL6（主机停车）亮，电铃报警，同时发出主机停车信号。 油箱油位低 /油位高:当油箱油位低于下限位时，电铃报警，HL13 指示灯亮。当油箱油位高于上限位，电铃报警，HL13 指示灯闪亮。 供油温度高:当油箱温度高于上限设定值时, 电铃报警，HL15 指示灯亮。 过滤器压差高 :当压差过高时，HL16 指示灯亮（过滤器压差高） ，电铃报警。洛阳理工学院毕业设计（论文）193.5.3 PLC 控制柜图（1） PLC 主柜面图如图 3-7 所示。1号 泵指 示 2号 泵指 示 加 热 器指 示 主 电 机指 示 HL13指 示 HL15指 示HL1指 示HL16指 示 HL6指 示 响

45、 铃指 示启 动按 钮 手 动自 动 用 1备 2按 钮 用 2备 1按 钮 号 油 泵手 动 按 钮 2号 油 泵手 动 按 钮加 热 器手 动 报 警 指 示 急 停 按 钮15080图 3-7 PLC主柜面图(2)控制柜布局图如图 3-8 所示。前言20图 3-8 控制柜布局图洛阳理工学院毕业设计（论文）21第 4 章 系统软件设计4.1 控制系统软件的整体设计（1） 主程序流程图下图 4-1 是水泥磨稀油站主电机控制系统主程序流程图图 4-1系统主程序流程图本系统主程序采用模块化结构，包含有手动运行模块，自动运行模块，报警模块，输出模块，转换模块。开始时 PLC 系统通电，当按下 I0

46、.0 时，系统进入手动运行状态；当再一次按下 I0.0 时，系统进入自动运行状态；当系统满足报警条件（VD4R、I0.7、I1.0、I1.1、I1.2）时，达到报警要求时，系统程序进入报警子程序；当系统满足输出条件（M2.1、M0.7、M2.2 、M0.5 、M0.6、M2.3 或M0.2、 M10.2 和 SM0.5 等）时达到输出要求时，系统程序进入输出子程序。（2）主程序梯形图开 始是 否 按下 I0.0手 动是 否 满 足报 警报 警是 否 满 足输 出输 出是 否 有数 值转 换 是 是 是 是前言22本系统主程序采用的是模块化构图方式，下面是系统的主程序的梯形图，此设计按照此程序运

47、行以实现稀油站对主电机的各个作用，主程序梯形图如下图 4-2 所示。图 4-2主程序梯形图4.2 控制系统软件中子程序的设计4.2.1 系统手动运行模块设计（1） 手动运行模块即为现场手动，主要用于电机的调试或者系统紧急调试过程中。系统手动运行模块流程图，如下图 4-3 所示系统上电后，当 I0.0 闭合时，程序进入手动运行状态；当 I0.1、I0.2 和I0.3 同时闭合时泵 1 手动 M2.1 进入运行状态；当 I0.1、I0.2 和 I0.4 同时闭合时泵 2 手动 M2.2 进入运行状态；当 I0.1、I0.2 和 I0.5 同时闭合时加热器手动M2.3 进入运行状态。洛阳理工学院毕业设计（论文）23图 4-3手动运行控制流程图（2） 系统手动运行模块梯形图如下图 4-4 所示。开 始是 否 按 下I0.手 动 状 态是 否 按 下I0.1开 1备 2自 动 状 态 按 下 I0.按 下 I0.2开 2备 1是 否 按 下I0.3 是 否 按 下I0.4 是 否 按 下I0.5手 动 加 热 器手 动 2号 泵手 动 1号 泵是 否否是是 是 是