基于PLC的真空压力控制系统设计.pdf

DOI 1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 5 ． 0 7 ． 0 1 9 基于P L C的真空压力控制系统设计 颜 志成 广州市公用事业技师学院机电工程 系， 广东广州 5 1 0 0 0 0 摘要介绍了基3 P L C的真空压力控制系统的设计过程，包括对系统的设计要求、硬件选型，电气原理图设计、软件和触摸屏 设计等，在真空压力控制系统中使J J P L C 进行自动控制，大大提高了系统的控制精度、可靠性和抗干扰能力，减少了维护工作 量 。 关键词P L C ；真空压力控制系统；设计 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 99 4 9 2f 2 0 1 5 0 7 0 0 6 3 一o 4 De s i g n o f Va c u u m Pr e s s u r e Co n t r o l S y s t e m Ba s e d o n PLC YAN Zh i c he ng I n s t i t u t e o f Me c h a n i c a l a n d El e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ，Gu a n g z h o u P u b l i c Ut i l i t i e s Te c h n i c i a n C o l l e g e ，Gu a n g z h o u 5 1 0 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r d e s c r i b e s d e s i g n p r o c e s s o f v a c u u m p r e s s u r e c o n t r o l s y s t e m b a s e d O n PL C， i n c l u d e s y s t e m d e s i g n r e q u i r e me n t s ， h a r d wa r e s e l e c t i o n， e l e c t r i c a l s c h e ma t i c d e s i g n， s o f t wa r e a n d t o u c h s c r e e n d e s i g n． PL C a u t o ma t i c c o n t r o l i n v a c uu m p r e s s u r e c o n t r o l s y s t e m g r e a t l y i mp r o v e s y s t e m c o n t r o l p r e c i s i o n， r e l i a b i l i t y ， a n t i i n t e r f e r e n c e a bi l i t y a n d r e d u c e ma i n t e n a n c e wo r k l o a d ． Ke y wo r ds PL C； v a c u u m pr e s s u r e c o n t r o l s y s t e m ； d e s i g n O 前言 可编程 序控制器 P L C 是 现在工业 自动化 生产的三大支柱之一 ，基于 P L C的真空压力控制 系统是现代真空压力控制 的主要方式 ，利用 P L C 、压力传感器、电气控制设备及真空泵组成 闭环控制系统 ，通过传感器返 回数据 ，P L C计算 分析，根据系统要求控制真空泵运行，使系统真 空度保持恒定 ，控制效果好 ，自动化程度高 ，维 护方便 ，应用广泛 。 1 真空压力控制系统电气控制要求 1 3 8 0 V A C 一 5 0 Hz 三相五线制 ，控制 3 台真 空泵 ，每 台泵 电机功率 5 ． 5 k w； 2 可通过选择开关实现手动／ 停／ 自动控制切 换 ； 3 每 台真空泵的开／ t O机均有状态指示灯显 示 ； 4 每 台真空泵 有 过载 保护 ，当发生 故 障 后 ，蜂鸣器报警 ，排除故障并通过复位按钮解 除 锁定后 ，方可启动； 5 控制箱面板上有 电源指示 、过载报警指 示 、真空 度过低 指示 、电流 和 电压 显示 、蜂鸣 器 、复位按钮 、紧急电源开关 、触摸屏。 6 触摸屏界面包括系统真空度、各真空 泵 累 计 运 行 时 间 、真 空 度 过 低 报 警 、真 空 度 f S E T 1至 S E T 7 设定 、指示分别为 辅泵 1 停机 真 空 度 f o r S E T 1 ；辅 泵 2停 机 真 空 度 f o r S E T 2 1 ；主泵停机真空度 f o r S E T 3 ；主泵重启真 空度 f o r S E T 4 ；辅泵 2 重启真空 f o r S E T 5 ； 辅泵 1 重启真空f o r S E T 6 ；系统真空度过低报 警 f for S E T 7 ； 7 手 动操 作 时 ，3台真空 泵通 过 按钮 开／ 停 ，不受压力传感器控制 S M C 数显压力开关 ， 收稿 日期 2 0 1 50 51 5 匦蕊酒 I 自动化 型 号 Z S E 3 0 A 一 0 1 一 D L ； 8 自动操作 时 ，3台真空泵 分别根据压力 传感器信号启动／ 停止，启／ 停设定点分别独立修改 f 可于触摸屏设定1 。 3 台真空泵分为主泵 、辅泵 1 、辅泵 2 ，每隔 一 定的时间 可于触摸屏设定 ，主泵必须累计运行 达此 时间才 自动切换1 ，3 台真空泵的运行状态循 环 转换 依 1 2 3 1 执 行 。如果 运行 过程 中 ，其 中一台真空泵发生过载故障 ，则 自动跳 出 该循环 ，形成新 的双泵循环。 当系统最初开始工作时 ，为了缩短系统抽取 时间 ，并减 少系统 启动电流 ，3 组 真空泵将分别 隔几秒钟连续顺序启动 。 当系统真空度达到设定点S E T 1 时，辅泵 l 停 止运转 ； 当系统真空度达到设定点S E T 2 时，辅泵 2 停 止运转 ； 当系统真空度达到设定点 S E T 3 时 ，主泵停止 运转，此时系统管路及罐体内已储备到系统最高 负压状态 ； 当系统真空度降至设定点S E T 4 时，主泵开始 工作 ； 当系统真空度降至设定点 S E T 5 时 ，辅泵样 2 开 始工作 ； 当系统真空度降至设定点S E T 6 时，辅泵 l 开 始工作 。 无论在 自动还是在手动运行状态下 ，当系统 真空度降至设定点S E T 7 时，真空过低灯亮，蜂鸣 器报警 系统刚启 动时 ，真空度虽低于 S E T 7 ，但 因为并非 系统漏 气导致 真空度 过低 ，故不需 报 警 。真空度回升到S E T 7 时 ，报警 自动解除。 启动时 ，真空度为0 ，启动顺序为主泵一 辅泵 l 一 辅 泵 2 ，停 机 顺 序 为 辅 泵 2 一 辅 泵 l 一 主 泵，停机后真空度降低再启动顺序为主泵一 辅泵 1 一 辅泵 2 ； 9 控制箱交流接触器 和按钮 ，开关指示灯 等 电气组 件 采用 进 口品牌 。P L C及 触摸 屏选 用 “ 日 本三菱” ，真空开关等其他组件选用S M C ，日 本富士和欧姆龙等其他品牌产品。 2真空压力控制系统设计方案 2 ． 1 系统硬件构成 真空压力控制 系统 由 P L C、触摸屏 、压力传 QF I KM 1 R J | 感器 、电气控制设备及真空泵等组成 。 1 硬件选 型 根据系统要求和经济性原则，P L C 选用三菱 F X1 N 一 2 4 MR，该 P L C为继电器输入输出型 ，输入 端 口 为 1 4 个 ，输出端 口y 为 1 0 个 ，能满足控制 系 统 输 入 输 出端 口的需 求 ；触摸 屏 选 用 三菱 G T 1 0 5 0 ，屏幕 为 4 ． 7寸 ，屏幕 为 Q V G A 3 2 0 * 2 4 0 ， 单 色 ，D C 2 4 V供 电 ；压 力 传 感 器 选 用 S MC的 Z S E 3 0 A 真空压 数字式压力开关 ，为负压 ；压 力传感器 和 P L C连接则通过 F X1 N 一 2 A D B D模 拟 量输入模块 连接 ，F X1 N 一 2 AD B D是嵌 入 P L C安 装 ，不需要 占用 P L C的安装 空 间 ；电气 控制设 备 则 根 据 5 ． 5 K W 的 真 空 泵 选 择 相 应 的 热 继 电 器 、交 流接触器 、空气 开关 、电流表 和 电压表 等等 】 。 2 电路原理图设计 主电路图 、控制线路 图、P L C I ／ O接线图和控 制箱硬件设计外观图分别如图 1 、2 、3 、4 所示。 真 空泵 2 真空 泵3 图 1 主电路 2 ． 2软件程序设计 软件设计流程图如图5 所示 。 本系统虽然 I ／ O点数不多 ，但是控制方式较为 复杂 ，编程量较大 ，因此在软件编程设计过程中 采用线性化编程和步进顺序控制编程相互结合 的 方式编写 。编程不涉及手动控制模式 ，只针对 自 动模式控制 ，从 图5可以看 出 ，该程序为并行结 构 ，分成三部分 ，第一部分为 P L C通过数据处理