【正文】 ， 例如用戶程序的文檔管理和加密等 。 加上漢化后的程序 ， 可在全漢化的界面下進(jìn)行操作 。 針對西門子 S7－ 200 PLC,我們選擇 STEP7－ Micro/WIN32編程軟件作為開發(fā)工具 。 D1－ D5 分別是給電磁閥并聯(lián)的反向二極管 ， 原因使 由于 電磁閥是感性負(fù)載 ， 電感線圈中電流不能突變 ，因此感性負(fù)載在斷電時(shí)會出現(xiàn)一個(gè)電壓很高的感生電動勢 ， 并聯(lián)的二極管就是為了提供一個(gè)電流泄放通道 ， 以避免瞬時(shí)高壓損壞電路中其他元器件 。 如果電流過大或者液位過高 ， 相應(yīng)的常閉觸點(diǎn)就會斷開 ， 為電路起到保護(hù)作用 。 SB3 和 SB4 分別是電磁閥開始測試的啟沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 動 按鈕和停止按鈕 。（詳細(xì)的 PLC 的外部電路接線圖見附錄 1) 其中 SB1 是水泵電機(jī)啟動按鈕 ， SB2 是水泵電機(jī)停止按鈕 。 葉 片與泵體無金屬接觸 ， 不僅經(jīng)久耐用 ， 而且扭矩小 ， 節(jié)約能源 ， 已被廣泛用于飲料、純水、化工行業(yè) ， 尤其是反滲透純水機(jī)設(shè)備上 ， 均采用該品牌系列泵為其配套設(shè)備 。 所以經(jīng)過多方面考慮決定選用美國 PROCON 高壓旋轉(zhuǎn)葉片泵 ， 型號為104B240F 2507。 本測試系統(tǒng)中介質(zhì)的特性是清水 ， 幾乎沒有顆粒狀物體 ， 對水泵的抗污能力要求不是很高 。 容積泵 是利用其工作室容積的變化來傳遞能量；葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量 ， 有離心泵、軸流泵和混流泵等類型 。 它將原動機(jī)的 機(jī)械能 或其他外部能量傳送給液體 ， 使液體能量增加 ， 主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和 液態(tài)金屬 等 ， 也可輸送液體、 氣體 混合物以及含懸浮固體物的液體 。 技術(shù)參數(shù)見表 3－ 4。 技術(shù)參數(shù)見表 3－ 3。使用方便 ， 特別適用于腐蝕、潮濕和要求防爆等惡劣場合 。 可以實(shí)現(xiàn)直流電平轉(zhuǎn)換、隔離和控制 ， 能夠方便地與計(jì)算機(jī)和各種數(shù)字電路接口 。 經(jīng)過系統(tǒng)所需要分析 ， 決定選用沈陽百特公司的兩種固態(tài)繼電器 ， 型號分別是連接電磁閥的 D051024U和連接水泵電機(jī)的E1042L32G2。 大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個(gè)零電壓開關(guān) ， 在零電壓處導(dǎo)通 ， 零電流處關(guān)斷 ， 減少了電流波形的突然中斷 ， 從而減少了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng) 。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 ③ 快速轉(zhuǎn)換 :固態(tài)繼電器因?yàn)椴捎霉腆w器件 ， 切換速度可從幾毫秒至幾微妙 。 （ 1） 固態(tài)繼電器的優(yōu)點(diǎn) ： ① 高壽命 ， 高可靠：固態(tài)繼電器沒有機(jī)械零部件 ， 有固體器件完成觸點(diǎn)功能 ，由于沒有運(yùn)動的零部件 ， 因此能在高沖擊 ， 振動的環(huán)境下工作 ， 由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固 有 特性 ， 決定了固態(tài)繼電器的壽命長 ， 可靠性高 。 用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔 離 。 在 PLC 和 輸出端 用固態(tài)繼電器連接 ， 既能用 PLC 驅(qū)動大負(fù)載又能 提高系統(tǒng)的安全性 。 3． 2 控制系統(tǒng) I/O 點(diǎn)分配 電磁閥耐久性測試控制系統(tǒng)的 I/O 信號包括試驗(yàn)系統(tǒng)的水泵電機(jī)的控制信號 ， 電磁閥的控制信號、保護(hù)裝置的控制信號 ， 見表 3－ 1 所示為系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)統(tǒng)計(jì)及地址分配情況 。 1 個(gè) 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 。 6K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間 。 CPU222 產(chǎn)品簡介： 本機(jī)集成 8 輸入 /6 輸出共 14 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn) 。 其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程 器、存儲卡 、 文本顯示器等 [9]。 （ 1） S7－ 200 系列 PLC的特點(diǎn) ① 結(jié)構(gòu)緊湊 ； ② 先進(jìn)的程序結(jié)構(gòu) ， 擴(kuò)展性良好 ； ③ 靈活方便的尋址方法 ； ④ 功能強(qiáng)大 、使用方便的編程軟件 ； ⑤ 簡化復(fù)雜編程任務(wù)的向?qū)Чδ?； ⑥ 強(qiáng)大的通信功能 ； ⑦ 品種豐富的配套人機(jī)界面 ； ⑧ 有競爭力的價(jià)格 ； ⑨完善的網(wǎng)上支持服務(wù) ； 成沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器 [8]。 使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制 。 下面對 S7－ 200 作以介紹 。 根據(jù)對控制任務(wù)的分析 ， 本控制系統(tǒng)主要由 5 個(gè)電磁閥 ， 1 個(gè)水泵 構(gòu)成 。 通常做法是 ， 在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好的場合 ， 建議選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC， 其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC。 本章通過對系統(tǒng) I/O 點(diǎn)的分析 ， 選擇出了符合設(shè)計(jì)要求的元器件 ， 并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了其接線圖 ， 完成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 。 如此來進(jìn)行電磁 閥的耐久性測試 。 當(dāng)測試次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)系統(tǒng)會自動停止測試 ， 水泵也自動停止工作 。 系統(tǒng)應(yīng)用兩個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) ， 以確保能完全記錄電磁閥的通斷次數(shù) ， 并在上位機(jī)程序中顯示 。 按下電機(jī)啟動按鈕 ，打開手動開關(guān)閥 ， 并調(diào)節(jié)手動調(diào)節(jié)閥 ， 讓系統(tǒng)中通過恒壓的水流 。 在進(jìn)水管始端設(shè)置了過濾器 ， 以防止水源中的多余雜質(zhì)流入系統(tǒng) ， 導(dǎo)致電磁閥及其零部件損壞現(xiàn) 象 。 控制系統(tǒng)的原理示意圖 見圖 2－ 1。 PLC 控制程序利用 SIEMENS 的 STEP7 MicroWINSP6 編譯環(huán)境編寫 PLC 應(yīng)用程序 ， 實(shí)現(xiàn)自動測控任務(wù) 。 現(xiàn)場 I/O 系統(tǒng)主要完成系統(tǒng)信號的采集功能及處理 ， 各個(gè)閥體的控制工作 ， 電源控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)給系統(tǒng)中 水泵和電機(jī)（ 220VAC）、電磁閥、 PLC、固態(tài)繼電器（ 8VDC）進(jìn)行供電 。 其中電磁閥的開閉時(shí)間、電磁閥動作次數(shù)以及電磁閥所處的壓力環(huán)境都可以 由實(shí)際情況而 設(shè)定的 。 2． 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要 求 在 隨著 工業(yè)控制 技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 繼電接觸器控制 已經(jīng)不能滿足現(xiàn)如今需要經(jīng)常改變生產(chǎn)工藝以及步驟的需要 ， 而 PLC 在功能上和性價(jià)比上都能滿足這些要求 ， 所以在設(shè)計(jì)中選用 PLC 來完成控制系統(tǒng)的搭建 。 具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會效益 。 本系統(tǒng)自動化程度很高 ， 節(jié)約了人力資源 。 第一章主要了解電磁閥的工作原理及研究背景； 第二章主要進(jìn)行對課題的總體方案的論證 ， 與其他控制系統(tǒng)比較后最終采用 PLC 作為核心控制部件 ， 對總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了概述；第三章主要敘述了硬件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ， 對系統(tǒng)中用到的重要設(shè)備及元件選型 、 I/O 點(diǎn)的分配 ， 畫出硬件結(jié)構(gòu)圖和接線圖 等；第四章講述了 PLC 控制功能的程序設(shè)計(jì) ， 從流程的分析、程序思路的產(chǎn)生來完成本次設(shè)計(jì)任務(wù) ， 并對關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行具體的分析；第五章主要講述 MCGS 的基礎(chǔ)畫面組態(tài) ， 數(shù)據(jù)處 理 ， 實(shí)時(shí)監(jiān)控；最后通過對系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào) ， 將隱藏的不足之處加以修正和完善 ， 確保系統(tǒng)能順利運(yùn)行 。 一些閥門生產(chǎn)廠家為了保證產(chǎn)品質(zhì)量 ， 一 直采用隨機(jī)性的人工取樣檢測方法 ， 這種方法效率低、速度慢 ， 無法保證產(chǎn)品 100%的滿足要求 ，不但在技術(shù)上 落后 ， 而且在經(jīng)濟(jì)上也不 可行 。 隨著 PLC 電子技術(shù)的迅速發(fā)展 和工控質(zhì)量要求的提高 ， 選擇一種有效的設(shè)計(jì)方法也是很必要的 。 具有理論研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)密切結(jié)合的特點(diǎn) 。 1． 3 電磁閥耐久性測試設(shè)計(jì)特點(diǎn) 在工業(yè)控制領(lǐng)域 ， 尤其是在軍工企業(yè)對電磁閥的動作壽命有很高的要求 ， 以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求 ， 理所當(dāng)然對于如何能更好的對電磁閥耐久性測試的研究成為了廣泛研究的課題 。 近年高層建筑如雨后春筍 ， 我國消防電磁閥技術(shù)也隨之成熟 。 例如 ， 消防用電磁閥 ， 動作可靠性至關(guān)重要 ， 萬一失靈后果不堪設(shè)想 。 水用電磁閥總被認(rèn)為是最簡單的 ， 實(shí)則水就分為自來水、工業(yè)純水、工業(yè)廢水、灌溉水、海水等多種類別 ，其腐蝕性能 ， 潔凈程度各異 ， 應(yīng)分別選用不同的電磁閥 。 1． 2． 2 水用電磁閥的發(fā)展 近年來電磁閥的銷量已超過了調(diào)節(jié)閥 ， 主要是各種專用電磁閥的需求量劇增 。 自電磁閥大量應(yīng)用 以來 ， 電磁閥的壽命檢測方法是采用簡易的人工檢測 ， 這種檢測臺操作復(fù)雜 ， 對檢測人員要求較高 ， 操作人員的勞動強(qiáng)度非常大 ， 耗時(shí) 也比較 長 ，尤其在檢測精度方面 ， 效果不能讓人滿意 。 電磁閥性能的好壞直接關(guān)系汽車的操作性能 ， 甚至關(guān)系到駕駛?cè)说陌踩?。 隨著汽車控制技術(shù)的發(fā)展 ， 汽車電磁閥的應(yīng)用數(shù)量和種類越來越多 ， 對電磁閥質(zhì)量也要求越來越高 。 電磁閥是 管 道自動控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行元件 ， 它是以電磁力為動力 ，來實(shí)現(xiàn)管道 水流的開啟和關(guān)閉 ， 由于電磁閥具有耗能小、體積小、性能穩(wěn)定、維修方便等優(yōu)點(diǎn) ， 因此在管道自動控制方面 ， 扮演著重要的角色 。 電磁閥有很多種 ， 不同的控制系統(tǒng) ， 不同的 位置 ， 需要不同的電磁閥 發(fā)揮作用 。 電磁閥是用電磁的效應(yīng)進(jìn)行控制 ， 主要的控制方式由 繼電器 控制電磁閥來完成通斷 。 緒論部分簡單介紹了電磁閥 的技術(shù)特點(diǎn)、 本次設(shè)計(jì) 的 技術(shù) 特點(diǎn)以及本次課題的主要 內(nèi)容 。 因此電磁閥 在工業(yè)生產(chǎn)中的 作用越來越重要 ， 伴隨而來的電磁閥 耐久性問題就自然而然的成為了使用電磁閥的又一問題 。 Host 目 錄 第一章緒論 ................................................. 1 1． 1 概述 ................................................ 1 1． 2 電磁閥的介紹及其研究意義 ............................ 1 1． 2． 1 課題背景和意義 ................................ 1 1． 2． 2 水用電磁閥的發(fā)展 .............................. 2 1． 3 電磁閥耐久性測試設(shè)計(jì)特點(diǎn) ............................ 2 1． 4 本次設(shè)計(jì)的主要工作及論文結(jié)構(gòu)安排 .................... 2 第二章總體設(shè)計(jì)方案及思路 ................................... 4 2． 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ...................................... 4 2． 2 控制系統(tǒng)總體方案 .................................. 4 2． 3 基本工作過程 ...................................... 5 第三章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ..................................... 6 3． 1 系統(tǒng)元器件選型 ..................................... 6 3． 1． 1 PLC 的選型原則及結(jié)果 .......................... 6 3． 1． 2 S7－ 200 PLC 的介紹 ............................ 6 3． 1． 3 CPU 的選型 .................................... 7 3． 2 控制系統(tǒng) I/O 點(diǎn)分配 .................................. 7 3． 3 外圍元器件介紹 ..................................... 8 3． 3． 1 固態(tài)繼電器 ................................... 8 3． 3． 2 水泵 ........................................ 11 3． 4 PLC 外部接線圖 ..................................... 11 第四章下位機(jī)程序設(shè)計(jì) ...................................... 13 4． 1 STEP 7－ Micro/WIN 軟件簡介 ......................... 13 4． 1． 1 基本功能 .....