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注射泵控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計-文庫吧資料

2025-06-13 04:38本頁面
  

【正文】 換為 PLC 程序如下: ( 1) 主程序: 所有的功能全都寫成子程序的形式,方便程序的閱讀和修改。例如: 單命令 如 [A6000R] 移動活塞位置到 6000。大多數(shù)的命令參數(shù)有默認值;針對不同應(yīng)用默認值不一定是最優(yōu)設(shè)置。通過計算機或微處理器對其調(diào)用發(fā)送加液子程序 0 發(fā)送完成中斷 0 0 定時器開始定時 0 定時時間到調(diào)用發(fā)送查詢狀態(tài)子程 1序 0 忙( N) 閑( Y) 結(jié)束主程序 主程序開始 發(fā)送完成中斷 2 0 調(diào)用接收子程序 2 接收完成中斷 1 0 判斷泵的狀態(tài) 否( N) 調(diào)用初始化子程序 初始化完成中斷 3 0 是( N) 活塞過載 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 進行控制,自動完成移液、稀釋和分配功能。首先繪制工藝流程圖如下,見圖 13所示。)模擬量的處理是由模擬量模塊將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬信號,其對應(yīng)關(guān)系是電流 0~20mA(0~32021) ,4~20mA(6400~32021)模擬量的輸出方式很多,但是最終還是給出 0~32021 的工程值給 AQW0。一下程序 的功能是對應(yīng)粉碎機的 5個不同的轉(zhuǎn)速。模擬量的輸出方式有很多,視用途而定。 粉碎機控制的子程序設(shè)計(模擬量控制) 粉碎機的速度是由可編程控制器( PLC)來控制的,具體控制是 PLC通過模擬量模塊控制單向直流調(diào)壓模塊來控制粉碎機的轉(zhuǎn)速。 首先介紹實現(xiàn)工藝的幾個主要的控制編程過程: 主程序設(shè)計 為了程序的閱讀和修改方便,將采用模塊化編程。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 圖 12 整體工藝流程圖 ( 3) 具體程序如下: 注射泵清洗均質(zhì)器 加 液 是否完成 均質(zhì) 是否按設(shè)定參數(shù)均質(zhì)完成 機械臂到達設(shè)定工位( X 軸) 初始化 加液 結(jié)束 機械臂到達加液工位( Z 軸) 機械臂( Z 軸)返回 機械臂( X 軸)返回 否 是 是 否 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 主程序 通過梯形圖進行編程。梯形邏輯圖是編程語言的圖形表達形式,它的指令語法與繼電器的梯形邏輯圖相似,當電信號通過各個觸點、復(fù)合元件以及輸出線圈時,使用梯形圖可 以追蹤電信號在電源示意線之間的流動。本系統(tǒng)在 STEP7 中的新建項目如圖 11 所示。 項目就像一個文件夾,所有數(shù)據(jù)都以分層的結(jié)構(gòu)存于其中,任何時候都可以使用。它是 SIMATIC 工業(yè)軟件的組成部分。 可編程序控制器 (PLC)的程序設(shè)計 PLC 的控制程序主要在西門子公司的 STEP 7 MicroWIN SP6 軟件環(huán)境中完成。 本文采用組態(tài)王設(shè)計 樣品粉碎及加液控制系統(tǒng) 的上位機監(jiān)控系統(tǒng),該監(jiān)控系統(tǒng)包括 粉碎機、注射泵操作參數(shù)設(shè)定、動作和狀態(tài)監(jiān)控界面和機械臂工作監(jiān)控界面。通過監(jiān)控可以增加人機交互的能力,使操作人員實時的監(jiān)控系統(tǒng),并使系統(tǒng)操作變的方便。 5 基于樣品粉碎及加液控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 在大多數(shù)控制系統(tǒng)中,緊緊實現(xiàn)控制是不夠的。另外,WinCC 自帶的 SQL Server 2021 數(shù)據(jù)庫與我們?nèi)粘J褂玫?SQL Server 2021 還有所區(qū)別,不能向訪問日常使用的 SQL Server 2021 那樣訪問 WinCC 的 SQL Server 2021 數(shù)據(jù)庫。 WinCC 使用 Microsoft SQL Server 2021 作為其組態(tài)數(shù)據(jù)和歸檔數(shù)據(jù)的存儲數(shù)據(jù)庫,可以使用ODBC, DAO, OLEDB, WinCC OLEDB 和 ADO 方便的訪問歸檔數(shù)據(jù)。 同時組態(tài)王還自帶了能夠訪問數(shù)據(jù)庫的控件,只須通過簡單設(shè)置就可顯示數(shù)據(jù)表的全部內(nèi)容。 組態(tài)王 是由北京亞控科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的,也是國內(nèi)比較有名的國產(chǎn)組態(tài)軟件。 力控 是由北京三維力控科技有限 公司生產(chǎn)的,是國內(nèi)比較有名的國產(chǎn)組態(tài)軟件。 MCGS 的數(shù)據(jù)庫訪問功能是通過編寫腳本程序?qū)崿F(xiàn)的, MCGS 具有訪問數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部函數(shù),腳本語法采用類 BASIC 的結(jié)構(gòu),可以快速訪問數(shù)據(jù)庫,如添加、修改或刪除記錄。 現(xiàn)在市面 上位機監(jiān)控軟件有 MCGS 、力控、組態(tài)王 、 WinCC、 IFIX 等。 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 ( 6) 步進電機 步進電機根據(jù)機械臂來選配。定位精度為 177。 X 軸通常 固定在機器人支架上。 Y 軸由兩根龍門式導(dǎo)軌并排組成,其跨度大約 100 到 600 mm, Y 軸固定在 X 軸上,做上下運動。掛壁式結(jié)構(gòu)的 X 軸由兩根龍門式導(dǎo)軌上下排布組成,其跨度按 Y 軸行程而定 ,做水平運動。 標準化 WSM 系列機器人。 Hub 實現(xiàn)多軸控制,最多可同時控制 32 軸(可選模塊)十二、編碼器反饋模塊,堵轉(zhuǎn)檢測 /堵轉(zhuǎn)預(yù)防(可選模塊)十三、外形尺寸小十四、 CE 和 RoHS。三、 RS232 串口通信??墒褂?Q Programmer 編寫運動控制程序,并下載到 DSP 閃存中,獨立運行。通過 RS232 串口 通信接收運動控制命令,實現(xiàn)實時控制。 AMP 公司 ST 系列驅(qū)動器采用新技術(shù)研發(fā)出來的智能型驅(qū)動器,參數(shù)由軟 件進行設(shè)置,可編程控制,直觀,方便,準確,操作簡單,優(yōu)秀的性能、良好的質(zhì)量和較高的性價比可以幫助您成功的完成運動控制項目。 ( 4) 步進電機驅(qū)動器 二 /四相微步驅(qū)動器、三相混合式驅(qū)動器、五相混合式驅(qū)動器、二 /四相整、半步動器、智能可編程驅(qū)動器等等。與其他注射泵相比其優(yōu)點如下:加液速度隨機控制、加液體積可以選擇、狀態(tài)檢測等。它的任務(wù)可編程、存儲功能大大提高了其自動化程度,使其非常適合高自動化應(yīng)用領(lǐng)域。 本系統(tǒng)采用 采用蘭格公司(中美合資)自主研發(fā)的高性能、高可靠性適合工業(yè)自動化應(yīng)用的精密注射泵(工業(yè)用注射泵)。 ( 3) 注射泵 注射泵大的方面分有醫(yī)用注射泵和工業(yè)用注射泵。同時具有過載保護。采用快速易拆式接口,易于更換分散頭,不銹鋼分散頭 (直徑為 5mm、 8mm、 10mm)無需工具即 可拆卸、易于清洗。公司的 IKAT10 基本型粉碎機,處理量為 的高性價比粉碎機,即使是很小的轉(zhuǎn)子也能保持很好的線性控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 度。 ( 2) 粉碎機 粉碎機一般有 機械式粉碎機( machine mill)、氣流粉碎機( pneumatic cracker)、研磨機 ( grinding machine)和低溫粉碎機( lowtemperature mill)四個大類 。用于較高要求的控制系統(tǒng),具有更多的輸入 /輸出點,更強的模塊擴展能力,更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。 2 個 RS485 通訊 /編程口,具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 CPU226:本機集成 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點。 S7200 系列的強大功能使其無論在獨立運行中,或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。綜上所述選擇西門子的 PLC。 變量的編制 具體變量表如表 31所示。 每臺 步進電機 有備妥、驅(qū)動、報警、應(yīng)答四個信號 。所以要占用 4 個 PLC 輸入點。要實現(xiàn)復(fù)雜控制采樣對輸入進行編碼的形式實現(xiàn)。為 操作人員提供了方便,并設(shè)置了報警顯示,以便工作人員及時發(fā)現(xiàn)并處理故障。利用上位機組態(tài)軟件完成 設(shè)備參數(shù)的設(shè)置、 數(shù)據(jù)的存儲、 配方 、 報表 。 圖 方案框架與構(gòu)思 ( 1)硬件控 制部分 根據(jù)樣品粉碎及加液控制系統(tǒng)的硬件裝置(可編程邏輯控制器( PLC)、粉碎機、注射泵、智能步進電機驅(qū)動器、機械臂),確定可編程邏輯控制器( PLC)和智能步進電機驅(qū)動器需要控制 I/O 點數(shù)(具體分為數(shù)字量和模擬量)通過選用合適的 PLC 型號及所需外擴模塊,并通過接收上位機界面的數(shù)據(jù)來完成樣品粉碎和加液的邏輯控制。 PLC 是專為工業(yè)自動化設(shè)計的,在控制電路這一塊,功能的強大是前者無法比擬的,通過多種多樣的擴展模塊,使外部接線量小、內(nèi)部工作性能的可靠性高,易學(xué)易懂,雖然單個 CPU 貴,但性價比是最高的 。特別適合于開發(fā)消費電子、商業(yè)應(yīng)用的電子、玩具、家電等等。 單片機前期投 入過大,周期較長,而且不易改動流程,抗干擾能力較 PLC 差一些。優(yōu)點: 對于防干擾、設(shè)備接口、聯(lián)網(wǎng)、模塊化都有完善的技術(shù)支撐,使用更簡單 。缺點: 抗干擾 能力低 、模塊化 擴展能力 低 。 圖圖圖圖圖 控制 系統(tǒng)設(shè)計方案 根據(jù)粉碎和加液系統(tǒng)的要求,現(xiàn)擬定一下設(shè)計方案: 方案一: 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 控制器選用 單片機 。本系統(tǒng)要求自動加液、自動粉碎、自動清洗,自動抽濾,為提高效率,系統(tǒng)設(shè)計,一次進行 4個樣本的制備。目前,通常采用人工操作,實驗測試人員,手工加入溶劑、手持粉碎器,將樣本粉碎后,抽濾出中間樣本。之后,將固體殘渣濾掉,利用真空泵和濾網(wǎng)抽取溶劑。 根據(jù)食品檢測要求,首先需要將送檢樣品在特定的溶劑中粉碎,使得被檢測物充分溶解在溶劑中。該模 塊包括機械臂。因此設(shè)計采用機械臂帶動均質(zhì)器和加液管,自動定位試管和清洗槽位置;采用注射泵完成試劑的自動添加和定容。為提高樣品制備效率,提高樣本質(zhì)量,希望進行自動的樣控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生 趙延平 畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 共 45 頁 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計專用紙 品制備。 一般手工進行樣本制備,先將試樣切碎,放入試管加入溶劑后,手持均質(zhì)器將試樣粉碎,接上真空泵,經(jīng)濾紙抽出溶劑,濾去固體殘渣;將溶劑放入 xx 設(shè)備吹干后,加入定量溶 劑再次溶解,將溶劑通過 xx 小柱洗凈雜質(zhì),完成樣品制備。 2 基于樣品粉碎模塊及加液控制系統(tǒng)的總體分析與設(shè)計 樣品制備流程 為檢測試樣中是否含有特定物質(zhì),需要將該物質(zhì)萃取提純以利于檢測。研究下位機的控制設(shè)計與實施及上位機的監(jiān)控系統(tǒng),主要對 粉碎和加液部分 進行主要分析和描述,并且把在分析中用到的資料和軟硬件進行必要的引述,而且把要用到的一些編程軟件、組態(tài)監(jiān)控軟件的功能和應(yīng)用進行了系統(tǒng)的引述。PLC 與其他職能控制設(shè)備一起,可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。 ( 6) 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信包含 PLC 之間的通信、主機與遠程 I/O 口之間的通信以及 PLC 與其它智能設(shè)備(如計算機、變頻器、數(shù)控裝置)之間的通信。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng);也可用于過程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品等制造行業(yè)的控制。 ( 5) 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具 有數(shù)學(xué)運算的功能,可以完成數(shù)據(jù)采集、分析及處理。 PID 模塊的調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用的較多的調(diào)節(jié)方法,大、中型 PLC都有 PID 模塊,目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運程控制功能,廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 PLC 把描述目標位置的數(shù)據(jù),其 輸出移動一軸或數(shù)軸到目標位置。 ( 3) 運動控制 早期直接用于開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)完成運動控制,現(xiàn)在一般使用 PLC制造商提供的拖動步進電機或私服電機的單軸或多軸的位置專業(yè)的位置控制模塊完成運程控制。 ( 2) 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程 中,會經(jīng)常遇到許多諸如溫度、壓力、流量、液位和速度等模擬量。它取代最傳統(tǒng)的繼電器控制電路,實現(xiàn)邏輯控制、順序控制。使用情況大體可歸納為以下 6 種類型。早期的 PLC 大多作為繼電器控制系統(tǒng)的升級換代產(chǎn)品,只要實現(xiàn)簡單的邏輯控制。 可編程控制器( PLC)的應(yīng)用 由于微處理器芯片及有關(guān)元件的價格大大下降和 PLC功能的不斷完善及增強兩方面的原因,目前, PLC 在國內(nèi)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、汽車、機械制造、冶金工業(yè)、化工、電力、交通、采礦、建材、輕工、造紙、環(huán)保、食品等各行各業(yè)。 如今, PLC 技術(shù)已非常成熟,其中世界上生產(chǎn) PLC 產(chǎn)品的廠家就多大 200 多個。而且,為了進一步提高 PLC 的處理速度,各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。 ( 3) 近期的 PLC 控制學(xué)院 氣升 0701 班學(xué)生
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