基于plc和hmi的真空檢測系統設計_畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 格顯示燈亮，否則有蜂鳴器報警，無論合格與否，在顯示燈亮 的同時電磁閥泄壓，只有當壓力值小于 10Pa 時電磁閥控制兩氣缸同時縮回，在此過程中顯示屏記錄檢測時間、檢測數量、合格數、不合格數、合格率、壓力值。此信息可由 USB 插口送到其他硬盤。 井岡山大學畢業論文（設計） 2 第二 章： 馬桶真空檢測介紹 真空檢測技 真空技術是現代科學技術的一個重要組成部分 , 廣泛應用于國民經濟中的各個領域里 , 推動并促進了科技研究和生產技術的發展 , 而真空 檢測 是真空技術的一個重要環節。 真空檢測就是真空度的測量，而真空度是指低于大氣壓力的氣體稀薄程度。以壓力表示真空度是 由于歷史沿用下來的，意味著壓力高真空度低 ，反之，壓力低真空度高。 [2] 現 代 真空測量的傳感器 , 大部分都是用電離規 , 并且在中程真空范圍用途最廣泛。常用的電離真空規測量儀 , 都采用模擬電路控制發射電流 , 并把它當成固定數來運算 . 馬桶真空檢測系統的流程 馬桶的真空檢測技術是把馬桶的檢測部件中的空氣給抽空，在預定的時間內壓力保持在設定范圍則產品合格，工藝流程簡單，如圖 21 所示 圖 21 馬桶真空檢測工藝流程圖 結 束 保 壓 開 始 氣缸封住口 抽真空 井岡山大學畢業論文（設計） 3 第三 章：可編程 控制器 和人機界面的 介紹 PLC 的介紹 可編程控制器的英文簡寫為 PLC（ Programmable Logic Controller） ,它是以微機處理器為基礎，綜合了計算機技術，自動控制技術和通訊技術而發展起來的一種通用的工業自動控制裝置。他具有體積較小，功能強大，使用 靈活通用與維護方便等一系列優點，特別是他的高可靠性和適應惡劣環境的能力，而備受用戶的青睞。在 工業領域獲得了廣泛應用。 現在 PLC 已經基本上取代了以傳統繼電器為核心的電氣控制系統。 [3] PLC基本結構 PLC 的外部主要有接線端子 、接口 部分、狀態指示部分 ，配合 CPU 和編程器就組成了整體，如圖 ，擴展接口是接 PLC 的特殊功能模塊以完成特殊功能，豐富了 PLC的功能，擴大了使用范圍。 [4] 圖 31 PLC 系統示意圖 plc 編程器的工作過程一般可分為四個掃描階段： （ 1） 初始 掃描階段，在此階段 PLC 復位，檢查 I/O 總線和程序存儲器。 （ 2）外設命令執行掃描階段，在此階段 PLC 執行編程器、圖形編程器等外設輸入的命令。 井岡山大學畢業論文（設計） 4 （ 3）執行用戶程序掃描階段。 （ 4）數據輸入 /輸出掃描階段。 PLC的應用領 域 隨著 PLC 的不斷發展，它與計算機、機器人和通信技術的融合越來越強，現在已經廣泛使用于鋼鐵、汽車、軍工、家電、電力、建材、機械制造、煙草、輕紡、鑄幣、航空及文化娛樂等各個職業，運用情況大致可以概述 為如下幾類 ： （ 1） 開關量的邏輯操控 （ 2） 運動操控 （ 3） 進程操控 （ 4） 數據處置 （ 5） 通訊及聯網 三菱ＦＸ２ n系列可編程控制介紹 FX2N 系列可編程控制器是日本三菱公司生產的小型 高性能系列產品， 是進入我國市場最早的產品之一，在我國自動化控制系統中有較多的應用。 [5] 截止目前 ，已有 F、 F F FX FX FX2C、 FX0、 FX0N、 FX0S、 FX2N、 FX2NC、 FX1S、 FX1N 和最近推出的 FX3U、 FX3UC 型等多種可編程控制器，其圖如下 32. 井岡山大學畢業論文（設計） 5 圖 32 三菱 PLC FX2N 它的主要性能如下： （ 1） 控制規模： 16256 點 （ 2） ＣＰＵ運算處理速度０．５５＂－－０．７ ｕＳ ／基本指令 （ 3） 在ＦＸ２Ｎ系列右側可連接 為 大量實際應用而開發的特殊功能 開發了各個范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要－－－－模擬 I/O，高速計數器。定位控制達到 16軸，脈沖串輸出或為 J 和 K 型熱電偶或 Pt 傳感器開發了溫度模塊。 對每一個 FX2n主單元可配置總計達 8個特殊功能模塊。 （ 4） 數據通信 功能強大 連接到世界上最流行的開放式網絡 CCLink， Profibus Dp 和 DeviceNet 或者采用傳感器層次的網絡解決 用戶 的通信需要。 （ 5） 時鐘功能和小時表功能 : 在所有的 FX2NPLC 中都有實時時鐘標準。時間設置和比較指令易于操作。小時表功能對過程跟蹤和機器維護提供了有價值的信息。 （ 6） 持續掃描功能 : 為應用所需求的持續掃描時間定義操作周期。輸入濾波器調節功能 : 可以用輸入濾波器平整輸入信號（在基本單元中 X000 到 X017）。 （ 7） 注解記錄功能 : 元件注解可以記錄在程序寄存器中。 （ 8） 在線程序編輯 : 在線改變程序不會損失工作時間或停止生產運轉。 （ 9） RUN/STOP 開關 : 面板上運行 /停止開關易于操作。 輸入端子 輸入信號燈 輸出端子 輸出信號燈 編程電纜 運行開關 電源指示燈 運行指示燈 電池指示燈 出錯指示燈 擴展端口 鋰電池 井岡山大學畢業論文（設計） 6 （ 10） 遠程維護 : 遠處的編程軟件可以通過調制解調器通信來監測、上載或卸載程序和數據 （ 11） 密碼保護 : 使用一個八位數字密碼保護您的程序。 （ 12） 交流電源、 24V 直流輸入類型 人機界面介紹 人機界面（ Human Machine Interaction，簡稱 HMI），又稱用戶界面或使用者界面，是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機系統的重要組成部分。是系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現信息的內部形式與人類可以接受 形式之間的轉換。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。 [6] 人 機界面基本結構 人機界面產品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數據存貯單元等，其中處理器的性能決定了 HMI 產品的性能高低，是 HMI 的核心單元。根據 HMI 的產品等級不同，處理器可分別選用不同的處理器。 HMI軟件一般分為兩部分，即運行于 HMI 硬件中的系統軟件和運行于 PC 機 Windows 操作系統下的畫面組態軟件（如 JB－ HMI 畫面組態軟件）。使用者都必須先使用 HMI 的畫面組態軟件制作 “ 工程文件 ” ，再通過 PC機和 HMI 產品的串行通訊口，把編制好的“ 工程文件 ” 下載到 HMI 的處理器中運行。 EB8000介紹 威綸人機界面又稱維綸人機界面，是 威綸通 有限公司的產品 ，在生產自動化、過程自動化領域提供多種選擇的優質人機 界面產品、解決方案及服務 ，在電氣、包裝、化工、機械、紡織等行業得到廣泛使用。 威綸通主要人機界面型號有： MT6050i 、 MT6056i、 MT6070i、 MT6100i（普及性）、MT8000（高級帶以太網系列）、 MT6000series(通用型 )、 TK6000series(通用型 )、MT8000series（網絡型）、 MT8000Xseries(專業型 )。 井岡山大學畢業論文（設計） 7 傳感器介紹 傳感器是 能夠感受規 定的被測量件并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由 敏感元件和轉換元件組成。 傳感器按原理 分類 有振動傳感器 、濕 敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、 壓力傳感器 、生物傳感器等 測量真空的傳感器有很多，但用的 較 多的是電阻 式真空 規和電離 式真空 規。 電 阻式真空規， 利用電熱絲的電阻溫度特性和溫度隨壓強變化關系，將壓強變換為電阻測量 ， 用電橋測出待測電阻 ，原理圖如圖 33 所示。 [7] 圖中 Rx 為電阻式規管，接入待測真空系統。 R為與 Rx 結構相同的補償管，用來抵消環境溫度的影響。 Ro 用于調節零點，即調電橋平衡。 電離規結構如圖 34 所示，陰極發射的電子在柵極電場作用下得到加速和氣體分子碰撞，并使它電離，正離子飛向帶負電位的收集極，離子流的大小和氣體壓強成正比。 一般電離真空計測量范圍為 101 ～ 105 帕，只有系統真空度到達 101 帕以后才能啟動電離規。又電離真空計使用中，要對電極除氣，方法為對柵極、陰極通電加熱 ，紅熱的柵極、陰極烘烤收集極使它除氣，每次除氣要持續 5～ 10 分鐘，注意，除氣要在真空度達 102帕以上才能進行。真空系統其它部分一般也用烘烤辦法除氣 。 井岡山大學畢業論文（設計） 8 第四章： 硬件設計 控制要求 （ 1） 開機復位 （ 2） 氣缸 1 動作，向下密封住口 1 （ 3） 3 S 后若連體的話氣缸 2動作，向下密封住口 2，若分體則跳到下步 （ 4） 密封好后真空泵抽真空， 10 S 秒內桶中的壓力大于等于上限值則到下一步；否則產品不合格，泄壓氣缸縮回，重新復位。 （ 5） 開始保壓 25 S，若壓力大于下限值則合格，泄壓氣缸縮回，重新復位；否則判定產品不合格，蜂鳴器報警，泄壓氣缸縮回，重新復位。 （ 6） 整個過程中顯示屏記錄檢測時間、檢測數量、合格數、不合格數、合格率、壓力值。此信息可由 USB 插口送到其他硬 壓力信號的采集 和處理 壓力信號要轉化為 PLC 能夠識別的信息，必須先把壓力轉化成電信號， 由于壓力是連續變化的 模擬信號，為使 PLC 能夠運用，還必須 轉換 成數字信號 。 馬桶真空檢測系統的真空屬于低真空， 根據系統的要求，考慮經濟性和實用性，選擇了 廣州華茂傳感儀器有限公司 的 VP4 通用 標準 型壓力傳感器，具體型號是*。 提供二線制電流輸出 420mA,量程 Pa ，實際螺紋接口是 M20*，精度