李慧玲+羅敏+羅春暉

收稿日期：2013-06-19

作者簡介：李慧玲（1974—），女，武漢湖北人，碩士，研究方向：汽車裝備自動(dòng)化。

通訊聯(lián)系人，E-mail：Ih11115@vip.sina.com

文章編號：1003-6199（2014）03-0055-03

摘 要：隨著技術(shù)的發(fā)展，我國的許多設(shè)備嚴(yán)重老化，即將面臨淘汰。在現(xiàn)代化的企業(yè)中，要求空壓機(jī)的控制裝置有較高的自動(dòng)化水平，采用微機(jī)控制是空壓機(jī)發(fā)展的必然趨勢。它可以減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，對空壓機(jī)的可靠安全運(yùn)行起到保證和促進(jìn)作用。東風(fēng)商用車公司總裝配廠有3條整車組裝線和一個(gè)檢測車間，車間所需要的壓縮空氣由3對空氣壓縮機(jī)和冷干機(jī)來提供，分別位于三個(gè)空壓機(jī)房。本課題主要是要研究開發(fā)基于組態(tài)王軟件的監(jiān)控界面。整個(gè)系統(tǒng)是用PLC進(jìn)行控制，組態(tài)王軟件進(jìn)行監(jiān)控。PLC主要控制空壓機(jī)的啟動(dòng)和停止，組態(tài)王用于讀取壓力，以便我們隨時(shí)了解系統(tǒng)信息，進(jìn)行調(diào)整，確保生產(chǎn)程序的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：組態(tài)王；PLC；空壓機(jī)；冷干機(jī)；監(jiān)控

中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Design and Implementation of Remote Monitoring

System of Air Compressor Based on PLC

LI Hui-ling，LUO Min，LUO Chun-hui

（School of Electrical & Information Engineering，Hubei University of Automotive Technology， Shiyan，Hubei 442002，China）

Abstract：With the development of technology， Many serious equipment aging of our country and facing out .In the modern enterprise， require air compressor device has higher automation level， Adopt computer control is an inevitable trend in the development of air compressor. It can reduce the labor intensity of operators， to ensure reliable safe operation of the air compressor and promote role .Dongfeng company assembly plant has three vehicle assembly line and a test workshop， Workshop need compressed air for air compressor and person from 3 to provide， Located in three air compressor machine room. this topic is mainly to research and development based on kingview software of the monitoring interface. The whole system is controlled with PLC and configuration king software monitor. PLC main control air compressor start and stop， Kingview is used to read the pressure， So that we can understand the system at any time information， adjust， ensure the normal operation of the production process.

Key words：kingview ；PLC；air compressor；person；monitoring

1 引 言

東風(fēng)商用車公司總裝配廠有3條整車組裝線和一個(gè)檢測車間，車間所需要的壓縮空氣由3對空氣壓縮機(jī)和冷干機(jī)來提供，分別位于三個(gè)空壓機(jī)房。本文以東風(fēng)商用車公司總裝配廠3對空氣壓縮機(jī)為研究對象，研究基于組態(tài)王軟件的空氣壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 PLC選型的探討

PLC的選型主要考慮的是PLC輸入輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)容量、控制功能等。對輸入輸出點(diǎn)估算時(shí)，應(yīng)該還要考慮增加10%～20%的擴(kuò)展余量。存儲(chǔ)容量是可編程控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元的大小，用戶使用的應(yīng)用程序的存儲(chǔ)單元的大小即為程序容量，所以程序容量小于存儲(chǔ)器容量。在估算存儲(chǔ)容量時(shí)，通常采用PLC應(yīng)用程序的存儲(chǔ)容量估計(jì)來代替。內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)一般都是按10-15倍的數(shù)值量I/O點(diǎn)數(shù)，加100倍模擬I/O點(diǎn)數(shù)，考慮余量時(shí)，根據(jù)內(nèi)存總字?jǐn)?shù)的25%考慮[1，2]。設(shè)計(jì)選擇OMRON公司的PLC-CP1H系列中的CP1H-X40DR-A。

2.2 模擬量輸入模塊

模擬量輸入模塊即是A/D轉(zhuǎn)換模塊，在本次設(shè)計(jì)中，采用了OMRON公司的CJ1W-AD081-V1型號的模擬量輸入模塊。該模塊有八個(gè)獨(dú)立模擬量輸入通道。每個(gè)通道的輸入信號可以是電壓信號，電壓為1～5V。也可以是電流信號，電流為4～20mA。模擬量輸入模塊的功能是將輸入的模擬量信號轉(zhuǎn)換成十六位二進(jìn)制信號。按十進(jìn)制表示，它轉(zhuǎn)換的數(shù)值范圍為0～65535。轉(zhuǎn)換后將信號送給PLC做進(jìn)一步處理。

通過設(shè)置相應(yīng)的開關(guān)量值，我們可以控制對應(yīng)的電路。溫度模擬量A/D轉(zhuǎn)換經(jīng)PID處理后，還需經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換將電壓或者電流等模擬信號送與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥門開度。我們將在下面詳細(xì)介紹各類傳感器A/D值的轉(zhuǎn)換以及電動(dòng)閥門開度計(jì)算。

假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電流信號范圍為A0 ～Am如：（4～20mA ），A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值范圍為D0～Dm（6400-32000），假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電流信號是A，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的對應(yīng)的數(shù)值為D，由于是線性關(guān)系，函數(shù)關(guān)系可以表示為A=f（D），其數(shù)學(xué)方程如式（1）：

A=（D-D0）×（Am-A0）/（Dm-D0）+A0（1）

根據(jù)式（1），我們可以方便地根據(jù)D值計(jì)算出A值。將該方程式進(jìn)行逆變換，得出函數(shù)關(guān)系式D=f（A）數(shù)學(xué)方程如式（2）：

D=（A-A0）×（Dm-D0）/（Am-A0）+D0（2）

模擬量輸入模塊CJ1W-AD081-V1是有8個(gè)模擬量輸入口，如圖1。

2.3 PLC接線圖

系統(tǒng)由3個(gè)空壓站房組成，三個(gè)空壓站分別位于一線外墻、三線外墻和檢測線。分別由3個(gè)PLC來進(jìn)行控制和采集信號。

1號和2號空壓機(jī)的PLC接線圖，如圖2所示。

數(shù)字量擴(kuò)展模塊的PLC接線圖，如圖3所示。利用I/O連接電纜將數(shù)字量擴(kuò)展模塊和CJ單元適配器連接起來。

3 軟件設(shè)計(jì)

在空壓機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，PLC主要用來控制空壓機(jī)的啟動(dòng)和停止的[3]。PLC的軟件設(shè)計(jì)主要是指下位機(jī)PLC梯形圖的設(shè)計(jì)。

3.1 系統(tǒng)控制流程圖

程序控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用梯形圖，并采取了模塊化的設(shè)計(jì)方式，把整個(gè)控制系統(tǒng)所需要完成的功能分成若干模塊，然后分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)方便，便于修改程序，使得程序條理清晰，用戶比較容易理解和掌握[4，5]。系統(tǒng)控制流程圖如圖4所示。

3.2 人機(jī)界面的設(shè)計(jì)

人機(jī)界面的設(shè)計(jì)主要是用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)的[1，3，4，6]。在本次空壓機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，組態(tài)王是來監(jiān)視空壓機(jī)的壓力等，便于了解空壓機(jī)的運(yùn)行狀況。本控制系統(tǒng)的主界面，如圖5所示。

4 結(jié) 論

系統(tǒng)采用PLC來控制空氣壓縮機(jī)的啟動(dòng)和停止，并調(diào)節(jié)出口的溫度和濕度，應(yīng)用組態(tài)王軟件來進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。經(jīng)過時(shí)間證明，系統(tǒng)運(yùn)行可靠。實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求和目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓曉新. 從基礎(chǔ)到實(shí)踐——PLC與組態(tài)王[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2011.

[2] 耿磊. 微機(jī)可編程序控制器原理、使用及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：電子工業(yè)出版社， 1990.

[3] 周美蘭. PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2009.

[4] 駱德漢. 可編程控制器與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2005.

[5] 常可南. 可編程序控制器原理、應(yīng)用及通信基礎(chǔ)[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1997.

[6] 陽憲惠. 現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 1999.

通過設(shè)置相應(yīng)的開關(guān)量值，我們可以控制對應(yīng)的電路。溫度模擬量A/D轉(zhuǎn)換經(jīng)PID處理后，還需經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換將電壓或者電流等模擬信號送與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥門開度。我們將在下面詳細(xì)介紹各類傳感器A/D值的轉(zhuǎn)換以及電動(dòng)閥門開度計(jì)算。

假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電流信號范圍為A0 ～Am如：（4～20mA ），A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值范圍為D0～Dm（6400-32000），假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電流信號是A，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的對應(yīng)的數(shù)值為D，由于是線性關(guān)系，函數(shù)關(guān)系可以表示為A=f（D），其數(shù)學(xué)方程如式（1）：

A=（D-D0）×（Am-A0）/（Dm-D0）+A0（1）

根據(jù)式（1），我們可以方便地根據(jù)D值計(jì)算出A值。將該方程式進(jìn)行逆變換，得出函數(shù)關(guān)系式D=f（A）數(shù)學(xué)方程如式（2）：

D=（A-A0）×（Dm-D0）/（Am-A0）+D0（2）

模擬量輸入模塊CJ1W-AD081-V1是有8個(gè)模擬量輸入口，如圖1。

2.3 PLC接線圖

系統(tǒng)由3個(gè)空壓站房組成，三個(gè)空壓站分別位于一線外墻、三線外墻和檢測線。分別由3個(gè)PLC來進(jìn)行控制和采集信號。

1號和2號空壓機(jī)的PLC接線圖，如圖2所示。

數(shù)字量擴(kuò)展模塊的PLC接線圖，如圖3所示。利用I/O連接電纜將數(shù)字量擴(kuò)展模塊和CJ單元適配器連接起來。

3 軟件設(shè)計(jì)

在空壓機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，PLC主要用來控制空壓機(jī)的啟動(dòng)和停止的[3]。PLC的軟件設(shè)計(jì)主要是指下位機(jī)PLC梯形圖的設(shè)計(jì)。

3.1 系統(tǒng)控制流程圖

程序控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用梯形圖，并采取了模塊化的設(shè)計(jì)方式，把整個(gè)控制系統(tǒng)所需要完成的功能分成若干模塊，然后分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)方便，便于修改程序，使得程序條理清晰，用戶比較容易理解和掌握[4，5]。系統(tǒng)控制流程圖如圖4所示。

3.2 人機(jī)界面的設(shè)計(jì)

人機(jī)界面的設(shè)計(jì)主要是用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)的[1，3，4，6]。在本次空壓機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，組態(tài)王是來監(jiān)視空壓機(jī)的壓力等，便于了解空壓機(jī)的運(yùn)行狀況。本控制系統(tǒng)的主界面，如圖5所示。

4 結(jié) 論

系統(tǒng)采用PLC來控制空氣壓縮機(jī)的啟動(dòng)和停止，并調(diào)節(jié)出口的溫度和濕度，應(yīng)用組態(tài)王軟件來進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。經(jīng)過時(shí)間證明，系統(tǒng)運(yùn)行可靠。實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求和目的。

參考文獻(xiàn)

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[2] 耿磊. 微機(jī)可編程序控制器原理、使用及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：電子工業(yè)出版社， 1990.

[3] 周美蘭. PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2009.

[4] 駱德漢. 可編程控制器與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2005.

[5] ?？赡? 可編程序控制器原理、應(yīng)用及通信基礎(chǔ)[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1997.

[6] 陽憲惠. 現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 1999.

通過設(shè)置相應(yīng)的開關(guān)量值，我們可以控制對應(yīng)的電路。溫度模擬量A/D轉(zhuǎn)換經(jīng)PID處理后，還需經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換將電壓或者電流等模擬信號送與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥門開度。我們將在下面詳細(xì)介紹各類傳感器A/D值的轉(zhuǎn)換以及電動(dòng)閥門開度計(jì)算。

假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電流信號范圍為A0 ～Am如：（4～20mA ），A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值范圍為D0～Dm（6400-32000），假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電流信號是A，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的對應(yīng)的數(shù)值為D，由于是線性關(guān)系，函數(shù)關(guān)系可以表示為A=f（D），其數(shù)學(xué)方程如式（1）：

A=（D-D0）×（Am-A0）/（Dm-D0）+A0（1）

根據(jù)式（1），我們可以方便地根據(jù)D值計(jì)算出A值。將該方程式進(jìn)行逆變換，得出函數(shù)關(guān)系式D=f（A）數(shù)學(xué)方程如式（2）：

D=（A-A0）×（Dm-D0）/（Am-A0）+D0（2）

模擬量輸入模塊CJ1W-AD081-V1是有8個(gè)模擬量輸入口，如圖1。

2.3 PLC接線圖

系統(tǒng)由3個(gè)空壓站房組成，三個(gè)空壓站分別位于一線外墻、三線外墻和檢測線。分別由3個(gè)PLC來進(jìn)行控制和采集信號。

1號和2號空壓機(jī)的PLC接線圖，如圖2所示。

數(shù)字量擴(kuò)展模塊的PLC接線圖，如圖3所示。利用I/O連接電纜將數(shù)字量擴(kuò)展模塊和CJ單元適配器連接起來。

3 軟件設(shè)計(jì)

在空壓機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，PLC主要用來控制空壓機(jī)的啟動(dòng)和停止的[3]。PLC的軟件設(shè)計(jì)主要是指下位機(jī)PLC梯形圖的設(shè)計(jì)。

3.1 系統(tǒng)控制流程圖

程序控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用梯形圖，并采取了模塊化的設(shè)計(jì)方式，把整個(gè)控制系統(tǒng)所需要完成的功能分成若干模塊，然后分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)方便，便于修改程序，使得程序條理清晰，用戶比較容易理解和掌握[4，5]。系統(tǒng)控制流程圖如圖4所示。

3.2 人機(jī)界面的設(shè)計(jì)

人機(jī)界面的設(shè)計(jì)主要是用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)的[1，3，4，6]。在本次空壓機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，組態(tài)王是來監(jiān)視空壓機(jī)的壓力等，便于了解空壓機(jī)的運(yùn)行狀況。本控制系統(tǒng)的主界面，如圖5所示。

4 結(jié) 論

系統(tǒng)采用PLC來控制空氣壓縮機(jī)的啟動(dòng)和停止，并調(diào)節(jié)出口的溫度和濕度，應(yīng)用組態(tài)王軟件來進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。經(jīng)過時(shí)間證明，系統(tǒng)運(yùn)行可靠。實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求和目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓曉新. 從基礎(chǔ)到實(shí)踐——PLC與組態(tài)王[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2011.

[2] 耿磊. 微機(jī)可編程序控制器原理、使用及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：電子工業(yè)出版社， 1990.

[3] 周美蘭. PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2009.

[4] 駱德漢. 可編程控制器與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2005.

[5] 常可南. 可編程序控制器原理、應(yīng)用及通信基礎(chǔ)[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1997.

[6] 陽憲惠. 現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 1999.