基于PLC和HMI的真空检测系统设计毕业设计.doc
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1、 密级: JINGGANGSHAN UNIVERSITY本科毕业论文(设计) 题目 基于PLC和HMI的真空检测系统设计 学 院 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 09电气本(1)班 学 号 90614018 姓 名 陈 荣 指导教师 吴文通 起讫时间 教 务 处 印 制井 冈 山 大 学 学 位 论 文 独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得井冈山大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研
2、究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名: 日期: 年 月 日井 冈 山 大 学 学 位 论 文 使 用 授 权 声 明井冈山大学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)授权井冈山大学教务处办理。论文作者签名: 导师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年月 日 基于PLC和HMI的真空检测系统设计作者:陈荣(井冈山大学机电工程学院,江西吉安343009)指导老师:吴文
3、通摘要真空技术在现代工业生产和科学研究中的应用非常广泛,如何方便快捷的检测真空系统是应用真空技术的重要一环。本文针对生产马桶的需要,设计了运用静态升压法的真空检测系统,介绍了系统的结构及功能,根据设计的要求,系统以三菱PLC FX2n 作为控制核心,采用梯形图作为编程语言,威纶MT60702作为人机界面,组建了马桶真空检测系统。本系统的关键在于真空压力的采集和处理,本文采用三菱的模数转换模块FX2N-2AD,完成了马桶真空检测的自动化控制和数据的触摸屏显示。该检测系统具有硬件简单可靠,调整参数方便灵活,能够满足马桶质量检测的需要。关键词:真空检测 PLC 人机界面 马桶Vacuum detec
4、tion system based on PLC and HMI designCandidate:Rong ChenSupervisor:Wentong WuAbstractVacuum technology is widely used in modern industrial production and scientific research, how convenient detection of vacuum system is an important part of the application of vacuum technology.The need for the pro
5、duction of toilet design the use of the the static boost Law vacuum detection system, the structure and function of the system, according to the design requirements, as the control system Mitsubishi PLC FX2N ladder as a programming language, Wei LunMT60702 as a man-machine interface, the formation o
6、f a the toilet vacuum test system. Of this system lies in the acquisition and processing of vacuum pressure, this paper uses Mitsubishi analog-to-digital converter module FX2N-2AD, complete the the toilet vacuum test automation touch screen control and data display. The detection system has hardware
7、 is simple, reliable, convenient and flexible, adjusting the parameters to meet the the toilet quality testing needs.KeywordsVacuum test PLC man-machine interface toilet目录第一章 概述11.1 选题相关背景11.2 设计任务1第二章: 马桶真空检测介绍22.1 真空检测技22.2 马桶真空检测系统的流程2第三章:可编程控制器和人机界面的介绍33.1 PLC的介绍33.1.1 PLC基本结构33.1.2 PLC的应用领域43.1
8、.3 三菱n系列可编程控制介绍43.2 人机界面介绍63.2.1 人机界面基本结构63.2.2威纶人机界面EB8000介绍63.3 传感器介绍7第四章: 硬件设计84.1控制要求84.2 压力信号的采集和处理84.3 PLC控制流程图104.4 硬件选型114.5 PLC资源分配114.5.1 I/O节点分配114.4.2 内部寄存器分配11第五章 软件设计135.1 PLC梯形图设计135.1.1 开机复位135.1.2 压力的模数转换135.1.3 判断是否连体155.1.4 抽真空并做初步的判断155.1.5 保压25 S后定出产品等级165.1.6 统计合格数、不合格数、总数、合格率、
9、不合格率165.1.7 计数清零175.1.8 参数设定185.1.9 检测时间185.1.10 蜂鸣器和合格灯控制185.1.11总的梯形图附下:195.2 HMI 页面设计245.2.1 开始画面245.2.2 主画面255.2.3 参数设置画面265.2.4 数据查询画面275.2.5 其他状态显示画面275.2.6须知提示画面28总结29致谢30参考文献:31第一章 概述1.1 选题相关背景马桶在上釉烧成后得对桶身和水箱部分进行气密性检测,以检测质量是否合格。气密性检测的通常方法有气泡法、超声波法、涂抹法、静态升压法、化学气体示踪检漏法、流量法等,传统的检测气密性的方法多采用气泡法和涂
10、抹法,气泡法是将产品浸入到水中,充入压缩的空气,然后看产品有没起泡冒出来判断其气密性;涂抹法是在内部充有一定气压的工件表面涂抹肥皂水一类的易产生气泡的液体,观察产生气泡的情况以检测泄漏量的大小。1 这两种方法操作简单,能直接观察到泄漏的部位和泄漏情况,但由于事先不知道工件泄漏的部位和几处泄漏,难以收集全气泡,影响测量的准确性;其次,对于像马桶这种体积大、笨重的产品,采用这两种方法就显得费时费力还不讨好了。本系统真空检测采用静态升压法,具体做法是先把马桶的桶身和水箱抽到一定的真空度,用真空阀将系统和真空泵隔开,若系统内压力保持不变或变化甚微,说明此系统不漏气,若系统内压力上升很快,表示系统漏气,
11、加上具有可靠性高、编程方便、易于使用、工作环境要求比较低和人机界面的使用,真空检测技术相对于传统技术具有自动化程度高,对产品本身无损伤,效率高等优点。1.2 设计任务按下开始按钮,由电磁阀控制的气缸1开始动作(向下密封住口1),3秒后由电磁阀控制气缸2动作,密封好后真空泵抽真空,规定在10秒内达到设定值后停止真空泵抽真空(此值可有触摸屏设定),保压25秒,在25秒压力值不变则合格显示灯亮,否则有蜂鸣器报警,无论合格与否,在显示灯亮的同时电磁阀泄压,只有当压力值小于10Pa时电磁阀控制两气缸同时缩回,在此过程中显示屏记录检测时间、检测数量、合格数、不合格数、合格率、压力值。此信息可由USB插口送
12、到其他硬盘。第二章: 马桶真空检测介绍2.1 真空检测技真空技术是现代科学技术的一个重要组成部分, 广泛应用于国民经济中的各个领域里, 推动并促进了科技研究和生产技术的发展, 而真空检测是真空技术的一个重要环节。真空检测就是真空度的测量,而真空度是指低于大气压力的气体稀薄程度。以压力表示真空度是由于历史沿用下来的,意味着压力高真空度低,反之,压力低真空度高。2 现代真空测量的传感器, 大部分都是用电离规, 并且在中程真空范围用途最广泛。常用的电离真空规测量仪, 都采用模拟电路控制发射电流, 并把它当成固定数来运算.2.2 马桶真空检测系统的流程马桶的真空检测技术是把马桶的检测部件中的空气给抽空
13、,在预定的时间内压力保持在设定范围则产品合格,工艺流程简单,如图2-1 所示结 束保 压开 始气缸封住口抽真空 图2-1马桶真空检测工艺流程图第三章:可编程控制器和人机界面的介绍3.1 PLC的介绍可编程控制器的英文简写为PLC(Programmable Logic Controller),它是以微机处理器为基础,综合了计算机技术,自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置。他具有体积较小,功能强大,使用灵活通用与维护方便等一系列优点,特别是他的高可靠性和适应恶劣环境的能力,而备受用户的青睐。在工业领域获得了广泛应用。现在PLC已经基本上取代了以传统继电器为核心的电气控制系统
14、。33.1.1 PLC基本结构PLC的外部主要有接线端子、接口部分、状态指示部分,配合CPU和编程器就组成了整体,如图3.1,扩展接口是接PLC的特殊功能模块以完成特殊功能,丰富了PLC的功能,扩大了使用范围。4图3-1 PLC系统示意图 plc编程器的工作过程一般可分为四个扫描阶段:(1)初始扫描阶段,在此阶段PLC复位,检查I/O总线和程序存储器。(2)外设命令执行扫描阶段,在此阶段PLC执行编程器、图形编程器等外设输入的命令。(3)执行用户程序扫描阶段。(4)数据输入/输出扫描阶段。3.1.2 PLC的应用领域随着PLC的不断发展,它与计算机、机器人和通信技术的融合越来越强,现在已经广泛
15、使用于钢铁、汽车、军工、家电、电力、建材、机械制造、烟草、轻纺、铸币、航空及文化娱乐等各个职业,运用情况大致可以概述为如下几类: (1)开关量的逻辑操控(2)运动操控(3)进程操控(4)数据处置(5)通讯及联网3.1.3 三菱n系列可编程控制介绍FX2N系列可编程控制器是日本三菱公司生产的小型高性能系列产品,是进入我国市场最早的产品之一,在我国自动化控制系统中有较多的应用。5 截止目前,已有F、F1、F2、FX2、FX1、FX2C、FX0、FX0N、FX0S、FX2N、FX2NC、FX1S、FX1N和最近推出的FX3U、FX3UC型等多种可编程控制器,其图如下3-2.图3-2 三菱PLC- F
16、X2N它的主要性能如下:(1)控制规模:16-256点(2)运算处理速度基本指令(3)在系列右侧可连接为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要模拟I/O,高速计数器。定位控制达到16轴,脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。 对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。(4)数据通信功能强大连接到世界上最流行的开放式网络 CC-Link,Profibus Dp和DeviceNet或者采用传感器层次的网络解决用户的通信需要。(5)时钟功能和小时表功能: 在所有的FX2NPLC中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过
17、程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。(6)持续扫描功能: 为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。输入滤波器调节功能: 可以用输入滤波器平整输入信号(在基本单元中X000到X017)。(7) 注解记录功能: 元件注解可以记录在程序寄存器中。(8)在线程序编辑: 在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。(9) RUN/STOP 开关: 面板上运行/停止开关易于操作。(10)远程维护: 远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据(11) 密码保护: 使用一个八位数字密码保护您的程序。(12) 交流电源、24V直流输入类型3.2 人机界面介绍人机界面(Human Machi
18、ne Interaction,简称HMI),又称用户界面或使用者界面,是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口,是计算机系统的重要组成部分。是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介,它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。63.2.1 人机界面基本结构人机界面产品由硬件和软件两部分组成,硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等,其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低,是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同,处理器可分别选用不同的处理器。HMI软件一般分为两部分,即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC
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