毕业设计(论文)基于485总线的PLC控制系统设计.doc
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1、PLC毕业设计(论文)开题报告设计(论文)题目基于485总线的PLC控制系统一、选题的背景和意义: 随着计算机网络通信技术的日益成熟及企业对工业自动化程度要求的提高,自动控制系统已从传统的集中方式向多级分部式,网络化发展。但考虑到我国企业发展的实际情况,尤其是近几年来迅速发展的乡镇企业私营企业,没有足够的能力实现大型的网络自动化,许多工业现场往往是由单台PLC来控制单台设备机组的自动运行,然后这些单台设备机之间通过PLC通信端口传递信息,以达到整个生产线的控制。RS485总线的通讯就是最好的解决方法,使用这种网络通讯,将控制单元连接成小规模控制系统,以满足企业实现生产线的全程控制。1、设计方案
2、的选择和论证2、硬件设计:完成I/O的硬件线路设计,通讯接口的接线设计3、软件设计:完成控制程序和通讯程序的设计与调试4、系统调试:写出步骤5、改进意见和设计体会该自动线是六个PLC工作站,它们分别来控制传输过程中的上料、检测、安装加工、分类提取、码垛等过程,并采用FX2N485BD扩充适配器,各单元连成一线后,相互之间要进行通讯,把加工过程中所产生的数据如检测信号,工件颜色,装配信息等送至下一站,系统中的各站开始工作的运行信号是由前站给出的后站也向前站传送加工信息,PLC一方面要处理各种位置信号及检测信号和各种控制信号,另一方面通过FX2N485BD传输各控制单元之间的信息,以便能准确的控制
3、上道和下道工序的进行,通过组态软件进行全部系统监控。1、六台FX2N三菱PLC,利用FX2N485BD 通讯模块构成自动控制系统。2、最大通讯距离为50米。 3、传送速度为38400bps,通讯方式是半二重双方向。 4、利用组态软件,构成计算机控制系统,动态显示状态变化。 二、课题研究的主要内容: 1、485通讯的原理和程序实现 2、组态软件的应用3、硬件系统的设计4、软件系统的设计5 N:N网络相当于三级总线型结构的中间一级,即控制层,最低一层为远程I/O链路,负责与现场设备通信,收集现场数据,驱动执行器,在远程I/O链路中配置周期I/O通信机制,这一层也可配置AS-I(传感器执行器接口)链
4、路,除了N:N网络外,比较通用的有主从总线(1:N)方式,争用总线方式,令牌环方式,浮动主站(N:M)方式,目前已存在若干种现场总线,现场总线的体系结构,省略了网络层,传输层,回话层及表示层这四层,包括应用层(APPLICATION),数据链路层(DATALINK),物理层(PHYSICAL),这主要时针对工业过程的特点,使数据在网络流动中尽量减少中间环节,加快数据的传输速度,提高网络通信及数据处理的实时性,他们之间区别最大之处在于数据链路层协议,尤其是这层中的介质访问控制(MAC)子层,MAC协议可分为如下三个类型。(1)集中式轮询协议1:N(2)令牌总线协议N:N(3)总线仲裁协议。SCA
5、DA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统作为生产过程和事物管理自动化最为有效的计算机软硬件系统之一,它包含两个层次的含义:一是分步式的数据采集系统,即智能数据采集系统,也就是通常所说的下位机;另一个是数据处理和显示系统,即上位机HMI(Human Machine Interface)系统。三 RS232C和RS422/485串行通信接口介绍RS232C和RS422/485串行通沤涌冢琑S232C地电气接口电路是单端驱动,单端接收地电路,有公共地线,这种接口电路不能区分有用信号和干扰信号,抗干扰能力差,故其传输速率和传输距离收到很大限制。 RS
6、422/485采用平衡驱动,差分接收电路,取消了信号地地接法,平衡驱动器相当于两个单端驱动器,当输入同意信号时其输出是反相的,如有共模信号干扰时,接收器只接收差分信号电压,从而大大提高了抗共模干扰的能力,并能在较长距离内明显提高传输速率。其传输距离可达1200M(10KB/S)传输速率可达10MB/S,分别是RS232C的100倍和500倍。 RS485是RS422的变形,二者的区别是RS422为全双工型,RS485为半双工型,在使用RS485互联时,某一时刻只有一个站点可以发送数据,其他站点只能接收,因此,其发送电路必须由使能端加以控制,用FX2N所组成地N:N网络地总站点数最大为8个,使用
7、专用协议时,最多16个站,包括A系列的可编程控制器,半双工通讯,38400bps,N:N网络 RS485连线的选择是 一对导线 ,单对子布线的情况下,在端子RDA和RDB之间连接端子电阻(110欧,1/2瓦棕棕棕),双对子布线的情况下,在端子SDA和SDB之间连接端子电阻,(220欧姆,1/4瓦),而在RDA和RDB之间也是这样。(橙橙棕), 优点: 1节省配线,2提高处理速度,3实时性好。 四N:N网络设计1硬件设计, PLC可选用FX2N,FX2NC,FX1N,FX0N,通讯选用FX2N-485-BD,或者FX1N-485-BD,FX0N-485-BD,在本设计中,选用四个FX2N-485
8、-BD。2软件设计, 由于使用了四个FX2N可编程控制器,在软件设计中,要分别对每个可编程控制器进行编程,选一个PLC为主站, 将网络参数写在这个主站中.其他程序见附表, 分别为每个可编程控制器写好程序。其通讯通过以下操作实现:1)主站点的输入点X000到X003(M1000到M1003)输出到站点号1和2的输出点Y010到Y013。2)站点1的输入点X000到X003(M1064到M1067)输出到主站点和站点2的输出点Y014到Y017。3)站点2的输入点X000到X003(M1128到M1131)输出到主站点和站点1的输出点Y020到Y023.4)主站点中的数据寄存器D1指定为站点1中计
9、数器C1的设定值。计数器C1的接触(M1070)状态反映在主站点的输出点Y005上。5)主站点中的数据寄存器D2指定为站点2中计数器C2的设定值。计数器C2的接触(M1140)状态反映在主站点的输出点Y006上。6)站点1中数据寄存器D10的值和站点2中数据寄存器D20的值被加入主站点,并被存入数据寄存器D3中。7)主站点中数据寄存器D0的值和站点2中数据寄存器D20的值被加入站点1,并被存入数据寄存器D11中。8)主站点中数据寄存器D0的值和站点1中数据寄存器D10的值被加入站点2,并被存入数据寄存器D21中。五 结果分析在本试验中,N=3, 在这个网络中,通过485BD的通讯功能,链接了这
10、个网络中的数据,这种通讯是通过在刷新范围内的字软元件和位软件的数值和状态交换来实现的,可以通过改变一个站点的数值,来改变整个网络的控制状态。此网络的最大总站点数最大为8个,为半双工通讯,可以根据需要来决定站点数的多少,当增加站点数的时候, 可以通过修改N=3的程序,写入增加站点的程序,并在原有的站点进行相应的改变即可实现。此网络适用于多点分散控制, 实时性要求高的场合, 且处理速度快。能节省配线, 。、系统调试三、主要研究(设计)方法论述: 自动线是由六个PLC工作站相互连接而成的,它们分别来控制传输过程中的上料、检测、安装加工、分类提取、码垛等过程,通讯模块采用FX2N485BD扩充适配器,
11、各单元连成一线后,相互之间要进行通讯,把加工过程中所产生的数据如检测信号,工件颜色,装配信息等送至下一站,系统中的各站开始工作的运行信号是由前站给出的后站也向前站传送加工信息,PLC一方面要处理各种位置信号及检测信号和各种控制信号,另一方面通过FX2N485BD传输各控制单元之间的信息,以便能准确的控制上道和下道工序的进行,通过组态软件进行全部系统监控。许多工业现场往往是由单台PLC机来控制单台设备机组的自动运行,然后这些单台设备机组之间通过PLC通信端口传递信息,以达到整个生产线的控制。N:N通讯就是最好的解决方法,使用这种网络通讯,将控制单元连接成小规模控制系统,以满足企业实现生产线的全程
12、控制。四、设计(论文)进度安排:时间(第 周)工 作 内 容第一周熟悉设计任务,查阅资料,构思方案第二周硬件系统的设计第三周硬件系统的设计第四周软件系统的设计第五周软件系统的设计第六周软件系统的设计第七周软件系统的设计第八周软件系统的设计第九周系统仿真调试,修改,完善第十周系统仿真调试,修改,完善第十一周系统仿真调试,修改,完善第十二周撰写论文五、指导教师意见: 指导教师签名: 年 月 日六、系部意见: 系主任签名: 年 月 日摘要随着计算机网络通讯技术的日益成熟及企业对工业自动化程度要求的提高,自动控制系统已从传统的集中式控制向多级分布式、网络化方向发展,这些技术是工业控制过程智能化的发展方
13、向。但考虑我国企业的实际情况,尤其是近几年迅速发展的乡镇私营企业,没有足够的能力实现大型的网络自动化,许多工业现场往往是由单台PLC机来控制单台设备机组的自动运行,然后这些单台设备机组之间通过PLC通信端口传递信息,以达到整个生产线的控制。N:N通讯就是最好的解决方法,使用这种网络通讯,将控制单元连接成小规模控制系统,以满足企业实现生产线的全程控制。 关键词:PLC,N:N通讯ABSTRACTWith the growing of computer network communication technology and increasing of industrial enterprises
14、 automation requirements, automatic control system develops from the traditional centralized control to the multilevel distributed network, these technology is intelligent direction of industrial process control. But considering the actual situation of Chinese enterprises,especially the rapid develo
15、pment of private enterprises in the last few years,insufficient capacity to achieve large network automation,in lots of industrial locale auto-running of single equipment complex is often controlled by single PLC set, then information is transferred among all of equipment complex through PLCs commun
16、ication ports, in order to achieve the control of the entire production line. N:N communication is the best solution, using such communication network, control modules is linked into a small control system to meet the whole control of enterprise production linesKeywords: PLC N:N communication目 录摘要5A
17、BSTRACT6引言8第一章 概述91.1系统简介91.2 N:N通讯的主站点初始化程序(举例)101.3 小型可编程控制器(PLC)的简介121.3.1 PLC的概述121.3.2 PLC的工作原理12第二章 系统的总体设计132.1 软件设计132.2 RS485总线标准162.3硬件选择182.3.1传感器182.4.各站FX2N-PLC内部资源分配202.5 PLC特殊功能寄存器的设定222.5.1辅助继电器的设定22致谢23附录A程序243.1 第一站243.2 第二站(搬运站)263.3 第三站(加工站)293.4 第四站(安装站)313.5 第五站(安装搬运站)343.6 第六站
18、(分类站)38附录二 外文资料翻译42引言目前PLC网络采用分级分布式复合结构时,一般分为三级(层)1管理层(以太网)2控制层(开放式,标准的现场总线)3现场层(部件层)也就是指装置层和传感器层以太网采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Assess with Collision Detection)介质访问控制方式,即载波监听多路访问/冲突检测方式,该方式可以简单通俗地叙述为“先听后讲,边讲边听”。以太网在工厂管理层、车间监控层将成为主流技术,与互连网技术结合是未来manufactory技术基础; 在没有严格时间要求的设备层也将获得一定的发展;但对一般工业网络要求
19、实时性、确定性通信场合,现场总线技术还将处于主导地位;我们必须学会面对一个多种网络技术并存的现实世界。N:N网络相当于三级总线型结构的中间一级,即控制层,最低一层为远程I/O链路,负责与现场设备通信,收集现场数据,驱动执行器,在远程I/O链路中配置周期I/O通信机制,这一层也可配置AS-I(传感器执行器接口)链路,除了N:N网络外,比较通用的有主从总线(1:N)方式,争用总线方式,令牌环方式,浮动主站(N:M)方式,目前已存在若干种现场总线,现场总线的体系结构,省略了网络层,传输层,会话层及表示层这四层,包括应用层(APPLICATION),数据链路层(DATALINK),物理层(PHYSIC
20、AL),这主要是针对工业过程的特点,使数据在网络流动中尽量减少中间环节,加快数据的传输速度,提高网络通信及数据处理的实时性,他们之间区别最大之处在于数据链路层协议,尤其是这层中的介质访问控制(MAC)子层,MAC协议可分为如下三个类型(1)集中式轮询协议。1:N(2)令牌总线协议N:N(3)总线仲裁协议。SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统作为生产过程和事物管理自动化最为有效的计算机软硬件系统之一,它包含两个层次的含义:一是分步式的数据采集系统,即智能数据采集系统,也就是通常所说的下位机;另一个是数据处理和显示系统,即上位机HMI(
21、Human Machine Interface)系统。N:N网络 RS485连线的选择是一对导线 ,单对子布线的情况下,在端子RDA和RDB之间连接端子电阻(110欧,1/2瓦),双对子布线的情况下,在端子SDA和SDB之间连接端子电阻,(220欧姆,1/4瓦),而在RDA和RDB之间也是这样。优点: 1节省配线,2提高处理速度,3实时性好。第一章 概述1.1系统简介该模拟生产线是由独立的六个工作站相互连接而成。它们分别是上料检测站、搬运站、加工检测站、安装站,安装搬运站和分类站。这六个站连接成生产线后可完成工件类别的检测、加工、搬运、安装和分类并且可以通过485-BD总线连接PC机对各个工作
22、站进行监测。1.上料检测站:回转上料台将工件依次送到检测工位提升装置将工件提升并检测工件颜色搬运站;2.搬运站:工件从上站搬运至下一站;3.加工站:四个工位转换,钻孔单元打孔,检测单元检测正、次品;4.安装站:选择要安装工件的料仓,工件从料仓中推出,将工件安装到位;5.安装搬运站:将上站正品工件拿起放入安装工位,将安装工件拿起放下站;将上站次品工件拿起放入堆放次品处6.分类站:按工件类型分类,将工件推入库房,统计不同类型工件的类型工件在生产线上从一站到另一站的物流加工的传递过程如下:上料检测站将大工件按顺序排好后提升传送,搬运站将大工件从上料检测站搬运至加工站,加工站将大工件加工并检测被加工的
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- 毕业设计 论文 基于 485 总线 PLC 控制系统 设计
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