西门子S7200PLC的液压传动控制系统设计
西门子s7200PLC的液压传动控制系统设计电气与自动化工程[20200121205131]
摘 要
随着近几十年液压传动技术的发展，液压技术在现代控制手段中占有重要一席，因此，学院向公司订购了一批液压实验台，让同学们直观形象的了解这门技术，而我们则被学院先一步派遣到公司系统的学习液压实验台的硬件构成，软件编程设计以及主要功能实现。
本文主要介绍了液压实验台的硬件构成、软件编程设计、上位机监控以及主要功能。此实验台运用西门子S7-200系列PLC控制功能实现，主要是通过控制比例溢流阀的开度控制系统压力、比例方向阀的开度和方向控制油液行进速度和方向。从而控制液压杆的伸缩精准定位。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:液压实验台s7-200PLC比例溢流阀比例方向阀
目 录
第一章 绪论 1
1.1 论文背景 1
1.2 系统的设计方案步骤 1
1.3 本设计的内容和要求 2
1.3.1 下位机PLC部分设计要求 2
1.3.2 上位机触摸屏设计要求 2
1.3.3 设计内容 2
第二章 硬件设计 3
2.1 系统元件 3
2.2 系统硬件设计及介绍 4
2.2.1 系统电气原理图设计 4
2.2.2 PLC的I/O分配及选型 5
2.3 比例溢流阀 8
2.3.1 比例溢流阀介绍 8
2.3.2 功能原理 8
2.3.3比例溢流阀的电控器 9
2.4 比例换向阀 10
2.4.1 比例换向阀介绍 10
2.4.2比例放大器电控器 11
第三章 软件设计 14
3.1西门子PLC介绍 14
3.1.1 PLC概念及组成 14
3.1.2 PLC工作方式 14
3.2 PID控制原理介绍 15
3.3 PLC程序设计 16
3.3.1 比例溢流阀程序介绍 16
3.3.2比例方向阀控制 22
3.3.3方波控制程序 22
3.3.4三角波控制程序 24
3.3.5工进控制程序 26
3.4 触摸屏程序设计 28
3.4.1 PLC与触摸屏连接界面设计 28
3.4.2 启动初始界面设计 28
3.4.3 其余界面设计 29
3.4.4 趋势图界面设计 30
第四章 调试运行 32
4.1 调试准备工作 32
4.1.1 PLC准备工作 32
4.1.2 实验台准备工作 32
4.2 调试过程 32
结束语 34
参考文献 35
致谢 36
第一章 绪论
1.1 论文背景
液压传动是用液体当做工作介质、用液体的压力能进行能量控制和传递的一种传动形式。因为其是运用液体的静压力进行能量转换和传递动力的，也称之为静压传动。液压传动是依据17世纪帕斯卡阐述的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴传动技术。近50年来的技术成长，让液压技术已是传动、控制和检测在内的对当代机械装备技术的进步有着至关重要的基础技术和基础学科。随着近20多年的电子技术的不断发展，液压技术更多的运用为一种控制措施，而不只是一种传动形式。液压技术如今已经成为现在控制工程中不可或缺的步骤和手段。所以现在工业上采用液压传动的水准已经成为权衡一个国家工业化水平的重要标志，世界先进国家都对液压技术的发展成长给予了高度重视。
因为液压传动和控制技术拥有独特的优点，从民用到国防，从一般传动到精度系数要求很高的传动控制系统中都得到了普遍的运用。
在这次的毕业设计过程中，学院和昆山巨林实业有限公司达成协议，派遣部分同学过去实习，培养学生的自主学习能力，同时也能让同学们提前融入社会。我很荣幸得到了这次宝贵的机会。
在以往的实验教学过程中只能被动的根据实验指导书上的编排好内容进行一般液压验证性试验，没有主动的参与进去，也就不会有比较深的印象，而现在可以在公司单独进行设计，选原件，组装，调试运行，查找故障并排除等整个流程。熟悉运用PLC控制液压传动，大大锻炼的自己的独立设计解决能力，提高了主观能动性。在完成设计过程中，能够自己设计，并立即在试验台验证试验设计的有效性。
1.2 系统的设计方案步骤
(1) 明确试验台工作流程以及预期达到的功能。
(2) 了解试验台各个工作模块的特性、内部电路以及功能。
(3) 根据说明书里模块电路画出电气原理图并且分配PLC各点功能。
(4) 对PLC控制的步骤进行详细解读：三角波，方波，工进，PID控制。
(5) 编写好PLC程序以及上位机程序，分别传入PLC和触摸屏，进行调试。
1.3 本设计的内容和要求
1.3.1 下位机PLC部分设计要求
（1） 输入波形控制:比例溢流阀可以输出方波、比例换向阀可以输出三角波。
（2）定点位移控制以及移动速度控制。
（3）数模/模数转换。
（4）对比例溢流阀以及比例方向阀阀度的PID运算。
1.3.2 上位机触摸屏设计要求
（1）主画面:A/D显示、位移控制、压力控制、工进控制、D/A控制。波形控制。
（2）A/D显示:压力、位移流量模拟量输入显示。
（3）位移控制:设定位移、实测位移、比例积分微分采样时间的设定。
（4）压力控制:设定压力、实测压力、比例积分微分采样时间的设定。
（5）工进控制:第一、第二、第三段速度大小以及每段行驶时间、回程控制。
（6）D/A控制:AQW0、AQW2、AQW4、AQW6的大小控制以及输入波形以及波形的形状、大小设定。
1.3.3 设计内容
（1）进行PLC模块的选择以及电路图的设计。
（2）进行PLC选型及I/O分配。
（3）编写下位机PLC控制程序，并且进行调试。
（4）编写步科触摸屏程序，并且进行调试。
第二章 硬件设计
2.1 系统元件
系统硬件主要有:（1）西门子PLC，EM231模块，EM232模块各一个；（2）一个油缸；（3）比例溢流阀一台（4）比例方向阀一台；（5）压力传感器一个（6）涡轮式流量器（7）功率变送器（8）位移传感器（9）温度传感器。所选元器件名称数量如表2-1所示:
表2-1 系统硬件元器件、数量表
序号 名称 数量
1 PLC主机 1
2 EM231模块 1
3 EM232模块 1
4 油缸 1
5 比例溢流阀 1
6 比例方向阀 1
7 压力传感器 1
8 涡轮式流量器 1
9 功率变送器 1
10 位移传感器 1
11 温度传感器 1
2.2 系统硬件设计及介绍
2.2.1 系统电气原理图设计
图2.1 电气原理图（1）
在电气接线图中，有一个液压泵启动旋钮，启动时液压泵工作并工作指示灯亮，关闭时液压泵停止工作并工作指示灯熄灭。同时在线路上有一紧急停止按钮，当出现故障的时候按下可以减小设备损失。
摘 要
随着近几十年液压传动技术的发展，液压技术在现代控制手段中占有重要一席，因此，学院向公司订购了一批液压实验台，让同学们直观形象的了解这门技术，而我们则被学院先一步派遣到公司系统的学习液压实验台的硬件构成，软件编程设计以及主要功能实现。
本文主要介绍了液压实验台的硬件构成、软件编程设计、上位机监控以及主要功能。此实验台运用西门子S7-200系列PLC控制功能实现，主要是通过控制比例溢流阀的开度控制系统压力、比例方向阀的开度和方向控制油液行进速度和方向。从而控制液压杆的伸缩精准定位。
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关键字:液压实验台s7-200PLC比例溢流阀比例方向阀
目 录
第一章 绪论 1
1.1 论文背景 1
1.2 系统的设计方案步骤 1
1.3 本设计的内容和要求 2
1.3.1 下位机PLC部分设计要求 2
1.3.2 上位机触摸屏设计要求 2
1.3.3 设计内容 2
第二章 硬件设计 3
2.1 系统元件 3
2.2 系统硬件设计及介绍 4
2.2.1 系统电气原理图设计 4
2.2.2 PLC的I/O分配及选型 5
2.3 比例溢流阀 8
2.3.1 比例溢流阀介绍 8
2.3.2 功能原理 8
2.3.3比例溢流阀的电控器 9
2.4 比例换向阀 10
2.4.1 比例换向阀介绍 10
2.4.2比例放大器电控器 11
第三章 软件设计 14
3.1西门子PLC介绍 14
3.1.1 PLC概念及组成 14
3.1.2 PLC工作方式 14
3.2 PID控制原理介绍 15
3.3 PLC程序设计 16
3.3.1 比例溢流阀程序介绍 16
3.3.2比例方向阀控制 22
3.3.3方波控制程序 22
3.3.4三角波控制程序 24
3.3.5工进控制程序 26
3.4 触摸屏程序设计 28
3.4.1 PLC与触摸屏连接界面设计 28
3.4.2 启动初始界面设计 28
3.4.3 其余界面设计 29
3.4.4 趋势图界面设计 30
第四章 调试运行 32
4.1 调试准备工作 32
4.1.1 PLC准备工作 32
4.1.2 实验台准备工作 32
4.2 调试过程 32
结束语 34
参考文献 35
致谢 36
第一章 绪论
1.1 论文背景
液压传动是用液体当做工作介质、用液体的压力能进行能量控制和传递的一种传动形式。因为其是运用液体的静压力进行能量转换和传递动力的，也称之为静压传动。液压传动是依据17世纪帕斯卡阐述的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴传动技术。近50年来的技术成长，让液压技术已是传动、控制和检测在内的对当代机械装备技术的进步有着至关重要的基础技术和基础学科。随着近20多年的电子技术的不断发展，液压技术更多的运用为一种控制措施，而不只是一种传动形式。液压技术如今已经成为现在控制工程中不可或缺的步骤和手段。所以现在工业上采用液压传动的水准已经成为权衡一个国家工业化水平的重要标志，世界先进国家都对液压技术的发展成长给予了高度重视。
因为液压传动和控制技术拥有独特的优点，从民用到国防，从一般传动到精度系数要求很高的传动控制系统中都得到了普遍的运用。
在这次的毕业设计过程中，学院和昆山巨林实业有限公司达成协议，派遣部分同学过去实习，培养学生的自主学习能力，同时也能让同学们提前融入社会。我很荣幸得到了这次宝贵的机会。
在以往的实验教学过程中只能被动的根据实验指导书上的编排好内容进行一般液压验证性试验，没有主动的参与进去，也就不会有比较深的印象，而现在可以在公司单独进行设计，选原件，组装，调试运行，查找故障并排除等整个流程。熟悉运用PLC控制液压传动，大大锻炼的自己的独立设计解决能力，提高了主观能动性。在完成设计过程中，能够自己设计，并立即在试验台验证试验设计的有效性。
1.2 系统的设计方案步骤
(1) 明确试验台工作流程以及预期达到的功能。
(2) 了解试验台各个工作模块的特性、内部电路以及功能。
(3) 根据说明书里模块电路画出电气原理图并且分配PLC各点功能。
(4) 对PLC控制的步骤进行详细解读：三角波，方波，工进，PID控制。
(5) 编写好PLC程序以及上位机程序，分别传入PLC和触摸屏，进行调试。
1.3 本设计的内容和要求
1.3.1 下位机PLC部分设计要求
（1） 输入波形控制:比例溢流阀可以输出方波、比例换向阀可以输出三角波。
（2）定点位移控制以及移动速度控制。
（3）数模/模数转换。
（4）对比例溢流阀以及比例方向阀阀度的PID运算。
1.3.2 上位机触摸屏设计要求
（1）主画面:A/D显示、位移控制、压力控制、工进控制、D/A控制。波形控制。
（2）A/D显示:压力、位移流量模拟量输入显示。
（3）位移控制:设定位移、实测位移、比例积分微分采样时间的设定。
（4）压力控制:设定压力、实测压力、比例积分微分采样时间的设定。
（5）工进控制:第一、第二、第三段速度大小以及每段行驶时间、回程控制。
（6）D/A控制:AQW0、AQW2、AQW4、AQW6的大小控制以及输入波形以及波形的形状、大小设定。
1.3.3 设计内容
（1）进行PLC模块的选择以及电路图的设计。
（2）进行PLC选型及I/O分配。
（3）编写下位机PLC控制程序，并且进行调试。
（4）编写步科触摸屏程序，并且进行调试。
第二章 硬件设计
2.1 系统元件
系统硬件主要有:（1）西门子PLC，EM231模块，EM232模块各一个；（2）一个油缸；（3）比例溢流阀一台（4）比例方向阀一台；（5）压力传感器一个（6）涡轮式流量器（7）功率变送器（8）位移传感器（9）温度传感器。所选元器件名称数量如表2-1所示:
表2-1 系统硬件元器件、数量表
序号 名称 数量
1 PLC主机 1
2 EM231模块 1
3 EM232模块 1
4 油缸 1
5 比例溢流阀 1
6 比例方向阀 1
7 压力传感器 1
8 涡轮式流量器 1
9 功率变送器 1
10 位移传感器 1
11 温度传感器 1
2.2 系统硬件设计及介绍
2.2.1 系统电气原理图设计
图2.1 电气原理图（1）
在电气接线图中，有一个液压泵启动旋钮，启动时液压泵工作并工作指示灯亮，关闭时液压泵停止工作并工作指示灯熄灭。同时在线路上有一紧急停止按钮，当出现故障的时候按下可以减小设备损失。
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