s7300plc的空压站监控系统设计【字数：12481】
摘 要压缩空气站，我们又称之为空压机站。压缩空气这个方法既能产生动力，使机械设备运动，又对环境方面有一定的保护作用，这就是在工业生产中的最优办法。空压站由许多设备组成，比如说空气压缩机，它能将机器运动产生的机械能转换成压力；冷干机，它的作用是降低压缩后的空气，使之达到一定的温度；储气罐，它的作用是储存压缩后的空气；空气净化处理设备，它的作用显而易见的是对压缩后的空气进行过滤、净化。空压站已被广泛的应用于建材、电子、机械等制造业中。在工厂中，具有一定可靠性的系统会使整个工厂的经济效益得到提高。在本课题中，我们对空气压缩机方面的相关知识有了一定的学习了解，对其相关的工艺流程也有了初步的认识，从而我们对它的控制要求和参数进行一定的选择。设计之初我们主要解析了使用触摸屏和S7-300PLC来完成计算机集中监控的原因和实施的具体方案。通过WinCC软件来监控空气压缩机,用西门子300系列PLC进行控制。最后实现了TCP/IP协议的现场总线分布式控制系统，工业计算机、可编程控制器以及现场检测执行元件等设备组成了该控制系统。经过此次设计并联合这段时间对空压机的学习,为西门子S7-300系列PLC和WinCC软件的使用打下了更好的基础。
Key words: Air compressor; Computer monitoring system; PLC; Field bus 目 录
摘 要 I
1. 绪论 6
1.1 空压站的研究背景以及意义 6
1.2 空压机的研究现状与发展前景 6
1.3 PLC的发展概况 7
2. 方案设计 9
2.1空压站的工艺流程概况 9
2.1.1空气压缩机的定义 9
2.1.3监控变量分析及统计 10
2.2空压站监控系统的总体框架 11
3. 硬件设计 15
3.1 硬件构成 15
3.2系统硬件的选型 16
3.2.1空气压缩机的选型 16
3.2.2传感器选型 17
3.3 PLC I/O分配表 20
3.4 仪表电源箱 21
3.5 供电电源电路设计 21
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
6控制系统的硬件连接 22
4. 系统的软件设计 23
4.1空压站设计的总体设计思路 23
4.2 PLC中间变量 25
4.3创建新工程 25
4.4程序编写 27
5. 上位机WinCC组态设计 30
5.1 监控系统总体结构 30
5.2 组态画面 30
6. 调试与分析 34
6.1 硬件调试 34
6.2 软件调试 34
7. 结论与展望 37
参考文献 38
致谢 39
1. 绪论
1.1 空压站的研究背景以及意义
在能自动控制和自动调整的工业产业中，对没有人为操作的产业起到了很大的促进作用是由于科学技术持续不断的发展所导致的。在过去，在工业控制领域中处理的模拟信号和数字控制信号基本上由继电器触点模式控制，在该模式下控制装置容易受到损坏。许多原有的继电器控制装置终于在1969年PLC问世的时候得到了改进以及更换，各种功能的继电器已经渐渐的被PLC所取代。原因是其具有高可靠性、强通用性以及软件编程等可以实现各种控制功能。
目前，在工业应用领域中我们普遍使用的控制装置是PLC，PLC在工业自动化控制技术中承担重要角色。因为PLC在工业范畴内被广泛地运用，空压机的发展取得了很大的进展。就目前而言，在中国国民经济增长中，制造业仍然担任着主要驱动力这一角色。在我国的经济发展中，提供主要能源的是空气压缩机。空气压缩机在许多领域都发挥着及其重要的作用，比如说在电力领域，主要用来压料；在采矿领域，为风动设施提供动力。
同时，为了配合节能减排这一目的，对空气压缩机的控制方法和管理方法以及监测方法等进行进一步的改良。以一定的安全性和经济性为原则，进一步制定了空压机的控制方案，使企业的制造费用和对外支出可以有所降低，从而使控制目的达到精确的要求。为减少人为劳动力，并且对空压机站的自动化程度有一定提高，建立了一套集中监控系统。为了检测现场设备的参数以及运行情况，建立了实时动态监测系统。在本课题的设计过程中，我们的研究对象为石油专用管道企业的空压机站，开发了在S7300的PLC上能恒压供气并且自动监控的系统。
1.2 空压机的研究现状与发展前景
近几年来，经济的飞速发展使得工业集中度不断进步，空压机行业渐渐发展成一个布局合理的新局面。因为经济战略性重组的鞭策，已经有许多不是很好的企业离开，然而相比优良的企业早已找准了自己的位置，他们不断突出主要能力，两两之间相结合，在做大做强方面永不停息，从而强大到足以承担起国家重大技术装配项目。在2009年时，因为寰球金融的影响，中国的经济产生了很大的波动，因此国家出台了一系列关于经融管理的政策，其中调整和复兴十个主要行业是重点内容，十个主要行业包含了石化、冶金气体压缩机等下游行业。
每个行业都经历过起步和成长两个阶段，中国的空气压缩机也不例外。到现在为止，空气压缩机已经能稳定发展了，它的发展市场也变得越来越集中，一批有一定影响力的企业渐渐成立，这些有影响力的企业互相整合，使它们的整体竞争力水平得到提高。
在我国，尽管压缩机行业发展的越来越快，但是仍存有一系列问题。但是就目前而言，在我国空压机市场还是被外资企业所占领。由于我国的技术仍然弱于外资企业，所以在中端以及高端产品的市场上，外资企业在扩展市场上要比我国企业有优势，并且和外资企业相比较，我国的企业规模属于中小型并且产业不集中；在技术水平方面比较落后，高水平产品较少；在性能、外观方面模仿较为严重。
近几年来，空气压缩机在某些实用技术方面，因为电子技术的突飞猛进得到了迅速拓展，并且空气压缩机已经被广泛地使用在自动化产业中。由空气压力驱动的机械手以及柔性制造技术的逐步发展，使得空压机技术分别与微电子技术和现代控制理论相结合，从而空气压缩机技术从一开始的开关控制逐渐发展成为PID控制系统，即“闭环比例伺服”控制，从而普遍提高了控制精度。现在，在工业传动与控制技术中，空气压缩机技术已经发展成为了其中的关键技术。
目前的空气压缩机变得越来越小，越来越轻，它正向着机体一体化发展，使得它的功耗越来越低、精度反而越来越高，在气动元件的发展应用上实现无油化。在原有的技术上得到了突破，这就使它不仅能在中低端领域得到应用，而且在高端领域也能得到广泛的应用，应用范围变得越来越广泛，例如应用在微电子芯片、生物工程、医药食品、军事控制等高端领域。
1.3 PLC的发展概况
1969年，PLC被美国研制了出来。PLC能实现许多控制功能，如定时、计时等控制，还有逻辑判断的功能，它的作用是用来替换继电器。第一个提出PLC概念的是美国一家名叫通用的汽车公司。PLC系统的初步理念是通过某一种方式将计算机的优点和继电器的种种优点相结合，比如说计算机实用性能好，整体比较简洁，功能比较多；继电器控制操作起来比较方便，价格低廉等优点。PLC的使用范围广泛，它可以在不同的设备上使用。在实际操作中，根据我们的服务对象，在控制器的存储器里写入我们设计编写的程序，使控制器能够更好的连接对象。
Key words: Air compressor; Computer monitoring system; PLC; Field bus 目 录
摘 要 I
1. 绪论 6
1.1 空压站的研究背景以及意义 6
1.2 空压机的研究现状与发展前景 6
1.3 PLC的发展概况 7
2. 方案设计 9
2.1空压站的工艺流程概况 9
2.1.1空气压缩机的定义 9
2.1.3监控变量分析及统计 10
2.2空压站监控系统的总体框架 11
3. 硬件设计 15
3.1 硬件构成 15
3.2系统硬件的选型 16
3.2.1空气压缩机的选型 16
3.2.2传感器选型 17
3.3 PLC I/O分配表 20
3.4 仪表电源箱 21
3.5 供电电源电路设计 21
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
6控制系统的硬件连接 22
4. 系统的软件设计 23
4.1空压站设计的总体设计思路 23
4.2 PLC中间变量 25
4.3创建新工程 25
4.4程序编写 27
5. 上位机WinCC组态设计 30
5.1 监控系统总体结构 30
5.2 组态画面 30
6. 调试与分析 34
6.1 硬件调试 34
6.2 软件调试 34
7. 结论与展望 37
参考文献 38
致谢 39
1. 绪论
1.1 空压站的研究背景以及意义
在能自动控制和自动调整的工业产业中，对没有人为操作的产业起到了很大的促进作用是由于科学技术持续不断的发展所导致的。在过去，在工业控制领域中处理的模拟信号和数字控制信号基本上由继电器触点模式控制，在该模式下控制装置容易受到损坏。许多原有的继电器控制装置终于在1969年PLC问世的时候得到了改进以及更换，各种功能的继电器已经渐渐的被PLC所取代。原因是其具有高可靠性、强通用性以及软件编程等可以实现各种控制功能。
目前，在工业应用领域中我们普遍使用的控制装置是PLC，PLC在工业自动化控制技术中承担重要角色。因为PLC在工业范畴内被广泛地运用，空压机的发展取得了很大的进展。就目前而言，在中国国民经济增长中，制造业仍然担任着主要驱动力这一角色。在我国的经济发展中，提供主要能源的是空气压缩机。空气压缩机在许多领域都发挥着及其重要的作用，比如说在电力领域，主要用来压料；在采矿领域，为风动设施提供动力。
同时，为了配合节能减排这一目的，对空气压缩机的控制方法和管理方法以及监测方法等进行进一步的改良。以一定的安全性和经济性为原则，进一步制定了空压机的控制方案，使企业的制造费用和对外支出可以有所降低，从而使控制目的达到精确的要求。为减少人为劳动力，并且对空压机站的自动化程度有一定提高，建立了一套集中监控系统。为了检测现场设备的参数以及运行情况，建立了实时动态监测系统。在本课题的设计过程中，我们的研究对象为石油专用管道企业的空压机站，开发了在S7300的PLC上能恒压供气并且自动监控的系统。
1.2 空压机的研究现状与发展前景
近几年来，经济的飞速发展使得工业集中度不断进步，空压机行业渐渐发展成一个布局合理的新局面。因为经济战略性重组的鞭策，已经有许多不是很好的企业离开，然而相比优良的企业早已找准了自己的位置，他们不断突出主要能力，两两之间相结合，在做大做强方面永不停息，从而强大到足以承担起国家重大技术装配项目。在2009年时，因为寰球金融的影响，中国的经济产生了很大的波动，因此国家出台了一系列关于经融管理的政策，其中调整和复兴十个主要行业是重点内容，十个主要行业包含了石化、冶金气体压缩机等下游行业。
每个行业都经历过起步和成长两个阶段，中国的空气压缩机也不例外。到现在为止，空气压缩机已经能稳定发展了，它的发展市场也变得越来越集中，一批有一定影响力的企业渐渐成立，这些有影响力的企业互相整合，使它们的整体竞争力水平得到提高。
在我国，尽管压缩机行业发展的越来越快，但是仍存有一系列问题。但是就目前而言，在我国空压机市场还是被外资企业所占领。由于我国的技术仍然弱于外资企业，所以在中端以及高端产品的市场上，外资企业在扩展市场上要比我国企业有优势，并且和外资企业相比较，我国的企业规模属于中小型并且产业不集中；在技术水平方面比较落后，高水平产品较少；在性能、外观方面模仿较为严重。
近几年来，空气压缩机在某些实用技术方面，因为电子技术的突飞猛进得到了迅速拓展，并且空气压缩机已经被广泛地使用在自动化产业中。由空气压力驱动的机械手以及柔性制造技术的逐步发展，使得空压机技术分别与微电子技术和现代控制理论相结合，从而空气压缩机技术从一开始的开关控制逐渐发展成为PID控制系统，即“闭环比例伺服”控制，从而普遍提高了控制精度。现在，在工业传动与控制技术中，空气压缩机技术已经发展成为了其中的关键技术。
目前的空气压缩机变得越来越小，越来越轻，它正向着机体一体化发展，使得它的功耗越来越低、精度反而越来越高，在气动元件的发展应用上实现无油化。在原有的技术上得到了突破，这就使它不仅能在中低端领域得到应用，而且在高端领域也能得到广泛的应用，应用范围变得越来越广泛，例如应用在微电子芯片、生物工程、医药食品、军事控制等高端领域。
1.3 PLC的发展概况
1969年，PLC被美国研制了出来。PLC能实现许多控制功能，如定时、计时等控制，还有逻辑判断的功能，它的作用是用来替换继电器。第一个提出PLC概念的是美国一家名叫通用的汽车公司。PLC系统的初步理念是通过某一种方式将计算机的优点和继电器的种种优点相结合，比如说计算机实用性能好，整体比较简洁，功能比较多；继电器控制操作起来比较方便，价格低廉等优点。PLC的使用范围广泛，它可以在不同的设备上使用。在实际操作中，根据我们的服务对象，在控制器的存储器里写入我们设计编写的程序，使控制器能够更好的连接对象。
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