一种基于plc和单片机的试验装置监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于PLC和单片机的试验装置监控系统，尤其涉及一种基于PLC和单片机的用于试验装置的监控系统。
【背景技术】
[0002]焦炭气孔率是焦炭一项重要的技术指标，焦炭气孔率的测定有多种方法，如真空法、水煮法、图像法等，其中真空法是将被测定的焦样放入真空试验装置中，关闭真空箱，然后经过抽真空、真空保持、真空充水、真空静浸、通大气、常压静置等阶段，最后根据真空试验前后称量的被测焦样的质量，计算出焦炭气孔率。其真空试验过程参数对测定结果均有不同程度的影响。目前真空试验法是准确度和认可度最高的方法，国家标准“焦炭假相对密度和气孔率的测定方法”中规定采用真空法进行的，同时真空法也适应于对其他材料(如炭素材料和陶瓷材料等)显气孔率的测量，因此真空试验过程的控制至关重要。当前市场上焦炭气孔率真空法测定装置多采用完全分立电气器件或以台式工控机为核心而设计的控制系统进行控制，前者可靠性差、控制精度低、过程参数修改繁琐以及维护复杂等；而后者通常采用的是“台式工控机+智能板卡”控制方式，控制性能提高了，但由于其台式工控机采用多任务的windows操作系统，所以设备的可靠性降低，维护成本增高。
【发明内容】
[0003]为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于PLC和单片机的试验装置监控系统，提高试验装置的可靠性、精确性和灵活性。对试验过程的控制和过程参数的监测采取二级方式进行，设有2种工作模式，一种是具有简单人机互动的一级PLC控制的工作模式，另一种是具有良好人机互动平台的PLC与单片机二级联合控制的工作模式。即能对测定焦炭气孔率真空试验过程实现可靠地自动控制，又能在线监测和修改过程参数，从而增加试验的灵活性，以适应不同过程参数下的技术指标测定。
[0004]为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现:
[0005]一种基于PLC和单片机的试验装置监控系统，包括基础控制系统、PC/PPI电缆、过程参数监控器，过程参数监控器通过RS232接口电路，经PC/PPI电缆与基础控制系统的RS485通信端口相连接，实现基础控制系统和过程参数监控器之间的通信。
[0006]所述的基础控制系统包括PLC、运行指示灯、故障指示灯、警示铃、电接点真空表、接触器、若干个继电器、真空泵启动灯、抽气阀开启灯、通气阀开启灯、充水阀开启灯、真空泵驱动电动机、抽气电磁阀、通气电磁阀、充水电磁阀、以及控制开关和按钮，PLC连接电接点真空表的2个输出接点，接收气压状态信号；PLC连接手动/自动选择开关，实现自动与手动控制方式的设置；PLC连接自动控制按钮，接收操作者发出的自动控制过程的启动与停止指令；PLC分别连接真空泵控制按钮、抽气阀控制按钮、通气阀控制按钮、充水阀控制按钮，在手动控制方式下，分别接收操作者对真空泵、抽气阀、通气阀、充水阀手动控制方式的启动与停止指令；PLC连接消铃/复位按钮，通过鉴别消铃/复位按钮接通时间长短，实现对消除铃声或将控制系统恢复初始状态的控制指令的接收；PLC经接触器连接真空泵驱动电动机和真空泵启动灯，实现对真空泵启动和停止的控制，以及真空泵工作状态的指示；PLC经不同继电器分别连接抽气电磁阀、通气电磁阀、充水电磁阀以及相应的开启灯，实现对电磁阀接通与断开的控制和工作状态的指示；PLC还连接运行指示灯、故障指示灯、警示铃，以实现基础控制系统运行状态指示以及声光警示。
[0007]所述的PLC 为西门子 S7-200PLC CPU224CN。
[0008]所述的过程参数监控器包括单片机、显示器、RS232接口电路、“通信”灯、“设置”灯、蜂鸣器、“功能”按键、“一”按键、“一”按键、“丨”按键、“丨”按键、“确认”按键，单片机与显示器连接，单片机与RS232接口电路连接，并通过RS232接口电路与PC/PPI电缆连接；单片机分别与“通信”灯、“设置”灯、蜂鸣器、“功能”按键、“一”按键、“一”按键、“丨”按键、“ I ”按键、“确认”按键连接。
[0009]所述的单片机为ATmegal6单片机。
[0010]所述的显示器为1602IXD显示器。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0012]以PLC为核心构成的基础控制系统，设有手动和自动两种控制方式，手动控制方式则可通过相应的启停按钮，分别对真空泵、抽气电磁阀、充水电磁阀、通气电磁阀进行启动与停止控制；自动控制方式是通过按动自动启动按钮，控制系统则遵照已设置的过程参数对焦炭气孔率测定真空试验装置进行自动控制。试验设备控制的可靠性极大提高，操作简单方便，控制精度高。
[0013]过程参数监控器与基础控制系统之间的通信，遵从Modbus主从通信协议，弥补了PLC自动基础控制系统人机互动过于简单和过程参数无法监测的不足，使过程参数实现了在线查看与修改，极大地提高了设备的应用范围，在保证系统控制可靠的前提下，降低了设备成本，并提高了设备使用的灵活性。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构示意图。
[0015]图2是基础控制系统结构示意图。
[0016]图3过程参数监控器结构框图。
[0017]图4是测定焦炭气孔率真空试验装置结构示意图。
[0018]图中:100-测定焦炭气孔率真空试验装置200-基础控制系统300-PC/PPI电缆400-过程参数监控器101-水箱102-真空箱103-试验焦炭104-水盒105-真空泵201-PLC 202-运行指示灯203-故障指示灯204-警示铃205-电接点真空表206-接触器207、208、209_继电器210-真空泵启动灯211-真空泵驱动电动机212-抽气阀开启灯213-抽气电磁阀214-通气阀开启灯215-通气电磁阀216-充水阀开启灯217-充水电磁阀218-手动/自动选择开关219-自动控制按钮220-消铃/复位按钮221-真空泵控制按钮222-抽气阀控制按钮223-通气阀控制按钮224-充水阀控制按钮401-1602IXD显示器402-ATmegal6单片机403- “通信”灯404- “设置”灯405-蜂鸣器406- “功能”按键407- “一”按键408- “一”按键409- “ ? ”按键410- “ I ”按键411- “确认”按键412-RS232 接口电路。
【具体实施方式】
[0019]下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。
[0020]见图1-图3，一种基于PLC和单片机的试验装置监控系统，包括基础控制系统200、PC/PPI电缆300、过程参数监控器400，过程参数监控器400通过RS232接口电路412，经PC/PPI电缆300与基础控制系统200的RS485通信端口相连接，实现基础控制系统200和过程参数监控器400之间的通信。
[0021]基础控制系统200包括PLC201、运行指示灯202、故障指示灯203、警示铃204、电接点真空表205、接触器206、若干个继电器207、208、209、真空泵驱动电动机211、抽气电磁阀213、通气电磁阀215、充水电磁阀217、真空泵启动灯210、抽气阀开启灯212、通气阀开启灯214、充水阀开启灯216、以及控制开关218和按钮219、220、221、222、223,224, PLC201连接电接点真空表205的2个输出接点，接收气压状态信号；PLC201连接手动/自动选择开关218，实现自动与手动控制方式的设置；PLC201连接自动控制按钮219，接收操作者发出的自动控制过程的启动与停止指令；PLC201分