毕业设计变频器实习及PLC变频器通信项目设计.doc
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1、姓 名 专 业 班 级 XXXXX 论 文 名 称 变频器实习及PLC变频器通信项目设计 指 导 教 师 目 录第一章 前言31-1 工业控制网络的发展31-2.工业以太网技术的特点5第二章 实习期间主要做的事62-1在电子组学习焊接及主要操作流程62-1-1 焊接的基础知识62-1-1-1焊锡62-1-1-2锡焊必须具备的条件72-1-2新烙铁使用前的准备:72-1-3电烙铁使用时要特别注意安全72-1-4锡焊五步操作法72-1-5 焊接质量的检查82-1-6贴片元件的手工焊接技巧82-2在装配组学习变频器的装配及主要操作流程82-2-1准备工作82-3-2组装过程分步框图92-3在调试组学
2、习变频器的调试及主要操作流程92-3-1调试前的准备:92-3-2变频器的接线和配线的检查:102-3-4老化后的调试10第三章 PLC和变频器通信项目设计113-1系统结构图113-1-1 汇川PLC硬件特点113-2项目要求实现的功能123-3 I/O分配133-4 通讯成功具备的关键点143-4-1 硬件上143-4-2 软件上143-4-3 变频器的使用和设置153-4-3-1 功能指示灯说明163-4-3-2 变频器参数设置173-5 编程流程图173-6 源程序及图片193-6-1 从站193-6-2 主站21第四章 毕业设计、实习感想274-1 实习感想274-2 毕业设计感想2
3、8第五章 参考文献29第一章 前言:1-1 工业控制网络的发展工业控制网络的发展是伴随着控制系统的变革而发展起来的。控制系统经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统和近几年流行起来的工业以太网控制系统等六个阶段。 对于基地式气动仪表控制系统和电动单元组合式模拟仪表控制系统只是驱动方式的改变,两类控制系统只能对单一回路进行控制,而各个回路之间不能够交换信息,每一个回路是一个独立的信息孤岛,并不属于网络的范畴。 随着计算机技术的发展,计算机被引入控制系统,它不仅能够完成对数据的处理操作,更主要的是可以直接根据输入的给定值、过程
4、变量和过程中其他的测定值,通过PID或其它高级控制算法,得出它的操作变量即输出值送给执行机构完成控制功能。这就是我们所说的计算机集中控制系统(CCS)的控制思想。集中控制系统由于其结构简单,直接面向控制对象,尚未形成网络体系。尽管将计算机引入控制系统使得一些高级控制算法得以实现,然而,随着生产过程的复杂化,软件发面需要很大的开销,并且复杂的软件结构是系统的升级能力较弱;计算机工作是需要集中控制几十个,甚至上百个回路,这就使得系统的实时性、可靠性得不到保证。 真正意义的工业控制网络体系是七十年代出现的第二代计算机控制系统:分散型控制系统DCS(也称集散控制系统)。它是随着网络技术的发展而发展起来
5、的,DCS的特点是“集中管理,分散控制”,这些系统完整地体现了分散化和分层化的思想。目前所使用的DCS有环形、总线形和分级式几种,其中分级式应用最为普遍,如1所示。然而,集散控制系统也有其明显的缺点:首先,结构是多级主从关系,现场设备之间相互通信必须经过主机,使得主机负荷重、效率低,且 主机一旦发生故障,整个系统就会崩溃;其次,它还是用大量的模拟信号,很多现场仪表仍然使用传统的420mA电流模拟信号,传输可靠性差,不易于数字化处理;第三,各系统设计厂家的DCS制定独立的标准,通讯协议不开放,极大的制约了系统的集成与应用,不利于现代跨国公司的进一步发展。 为了克服DCS系统的技术瓶颈,进一步满足
6、工业现场的需要,现场总线技术应运而生,它将系统的控制功能进一步下放,现场总线网络实际上是一种全数字化、全分散、可互操作、开放式的互联网络。他专门用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互联,是现场通信网络和控制系统的集成,如图1所示。但是FCS也有许多瓶颈问题:首先,现有的现场总线标难种类过多,且各有自己的优势和适用范围,用户如何取舍是比较棘手的问题;其次,控制系统中如果有多种现场总线同时存在,用户希望将工业控制系统与数据信息网络实现无缝集成,真正实现企业级管控一体化,系统功能组态会变得相对复杂;另外在本质安全、系统可靠性、数据传输速度等方面存在一些技术瓶颈或不符合现代企业对信息的
7、要求5。 事实上,各种控制系统存在缺点的问题最根本原因在于控制系统德的开放性差或者开放性是有条件的,不彻底的。为了解决该问题而出现了以TCP/IP协议为基础的工业以太网技术,下面对工业以太网技术进行详细介绍。1-2.工业以太网技术的特点以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势,由于它支持几乎所有流行的网络协议,所以在商业系统中被广泛采用。近些年来,随着网络技术的发展,以太网进入了控制领域,形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展,开放的、透明的通讯协议是必然的要求。 以太网技术引入工业控制领域,其技术优势非常明显:1Etherne
8、t是全开放、全数字化的网络,遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联;2以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接,形成企业级管控一体化的全开放网络1,如图2所示;3软硬件成本低廉,由于以太网技术已经非常成熟,支持以太网的软硬件受到厂商的高度重视和广泛支持,有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择;4通信速率高,随着企业信息系统规模的扩大和复杂程度的提高,对信息量的需求也越来越大,有时甚至需要音频、视频数据的传输,目前以太网的通信速率为10M、100M的快速以太网开始广泛应用,千兆以太网技术也逐渐成熟,10G以太网也正在研究,其速率比目前的现场总线快很多。5可持续发展潜力大,在这信息瞬
9、息万变的时代,企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络,信息技术与通信技术的发展将更加迅速,也更加成熟,由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。 以太网进人工业控制领域,同样也存在一些问题,其中主要的是:1实时性问题:以太网采用的CSMACD的介质访问控制方式,其本质上是非实时的。一条总线上挂多个节点平等竞争总线,等待总线空闲。这种方式很难满足工业控制领域对实时性的要求。这也是以太网技术进入工控领域的技术瓶颈;2对工业环境的适应性与可靠性:以太网是按办公环境设计的,需要使抗干扰能力、外观设计等符合工业现场的要求。3适用于工业自动化控制的应用层协议,目前信息网络中定义的应用
10、层协议所定义的数据结构等特性不适合应用于工业过程控制领域现场设备之间的实时通信。因此,还需定义统一的应用层规范。 4本质安全和网络安全:工业以太网如果用在易燃易爆的危险工作场所,必须考虑本质安全问题。另外,工业以太网由于使用了TCP/IP协议,因此可能会受到包括病毒、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁。5QOS(Quality of Service)问题:随着技术的进步,在工厂控制底层的信号已不局限在单纯的数字和模拟量上,而是包括Audio及低分辨的Video信号,网络应能根据不同用户需求及不同的内容适度地保证实时性的要求。 随着网络技术的不断发展,以上出现的问题已经完全或部分得到解决。1
11、近些年来出现了快速交换式以太网技术,采用全双工通信,可以完全避免CSMA/CD中的碰撞,并且可以方便地实现优先级机制,保证网络带宽的最大利用率和最好的实时性能。它完全避免了CSMA/CD、主从、令牌等可能的低效率;2对于不同工业环境网络设备生产厂商采取了专门的抗干扰措施,使其更加符合工业需求;3在应用层协议方面用户可以根据需要对TCP/IP协议栈进行增减,另外还需要制定更加符合工业要求的网络协议;4设备生产商提供适应工业环境的器件,使用密封性好,坚固、抗震动的以太网设备与连接件用来解决本质安全问题;采用用户密码、数据加密、防火墙等多种安全机制加强网络的安全管理,但针对工业自动化控制网络安全问题
12、的解决方案还需要认真研究;5随着网络速度的提高和网络协议的进一步完善,QOS问题也得到了解决第二章 实习期间主要做的事2-1在电子组学习焊接及主要操作流程2-1-1 焊接的基础知识2-1-1-1锡焊锡焊是焊接的一种,它是将焊件和熔点比焊件低的焊料共同加热到锡焊温度,在焊件不熔化的情况下,焊料熔化并浸润焊接面,依靠二者原子的扩散形成焊件的连接。其主要特征有以下三点: 焊料熔点低于焊件; 焊接时将焊料与焊件共同加热到锡焊温度,焊料熔化而焊件不熔化; 焊接的形成依靠熔化状态的焊料浸润焊接面,由毛细作用使焊料进入焊件的间隙,形成一个合金层,从而实现焊件的结合。 2-1-1-2锡焊必须具备的条件: 焊件
13、必须具有良好的可焊性; 焊件表面必须保持清洁; 要使用合适的助焊剂; 焊件要加热到适当的温度; 合适的焊接时间;2-1-2新烙铁使用前的准备:使用前,应用细砂纸将烙铁头打光亮,通电烧热,蘸上松香后用烙铁头刃面接触焊锡丝,使烙铁头上均匀地镀上一层锡。这样做,可以便于焊接和防止烙铁头表面氧化。旧的烙铁头如严重氧化而发黑,可用钢挫挫去表层氧化物,使其露出金属光泽后,重新镀锡,方可使用。2-1-3电烙铁使用时要特别注意安全,应严格认真做到以下几点:电烙铁插头最好使用三极插头,要确保外壳妥善接地并检查所接的电源是否与铭牌一致。使用前,应认真检查电源插头、电源线有无损坏并检查烙铁头是否松动。电烙铁使用中,
14、不能用力敲击。要防止跌落。烙铁头上焊锡过多时,可用布擦掉。不可乱甩,以防烫伤他人。焊接过程中,烙铁不能到处乱放。不焊时,应放在烙铁架上,并及时关电源,务必要在烙铁头上均匀地镀上一层锡,防其氧化。注意电源线不可搭在烙铁头上,以防烫坏绝缘层而发生事故。待冷却后,再将电烙铁收回工具箱。2-1-4锡焊五步操作法(a)准备施焊:烙铁头和焊锡靠近被焊工件并认准位置,处于随时可以焊接的状态,此时保持烙铁头干净可沾上焊锡。 (b)加热焊件:将烙铁头放在工件上进行加热,烙铁头接触热容量较大的焊件。(c)熔化焊锡:将焊锡丝放在工件上,熔化适量的焊锡,在送焊锡过程中,可以先将焊锡接触烙铁头,然后移动焊锡至与烙铁头相
15、对的位置,这样做有利于焊锡的熔化和热量的传导。此时注意焊锡一定要润湿被焊工件表面和整个焊盘。(d)移开焊锡丝:待焊锡充满焊盘后,迅速拿开焊锡丝,待焊锡用量达到要求后,应立即将焊锡丝沿着元件引线的方向向上提起焊锡。(e)移开烙铁:焊锡的扩展范围达到要求后,拿开烙铁,注意撤烙铁的速度要快,撤离方向要沿着元件引线的方向向上提起。2-1-5焊接质量的检查手触检查:在外观检查中发现有可疑现象 时,采用手触检查。主要是用手指触摸元器件有无松动、焊接不牢的现象,用镊子轻轻拨动焊接部或夹住元器件引线,轻轻拉动观察有无松动现象。2-1-6贴片元件的手工焊接技巧2-1-6-1贴片阻容元件的焊接先在一个焊盘上点上焊
16、锡,然后放上元件的一头,用镊子夹住元件,焊上一头之后,再看看是否放正了;如果已放正,就再焊上另外一头即可。2-1-6-2贴芯片的焊接(1)对角线定位定位好芯片,点少量焊锡到尖头烙铁上,焊接两个对角位置上的引脚,使芯片固定而不能移动。(2)平口烙铁拉焊使用平口烙铁,顺着一个方向烫芯片的管脚。注意力度均匀,速度适中,避免弄歪芯片的脚。另外注意先拉焊没有定位的两边,这样就不会产生芯片错位。也可以再涂抹一些助焊剂在芯片的(3)用放大镜观察结果焊完之后,检查一下是否有未焊好的或者有短路的地方,适当修补(4)酒精清洗电路板用棉签擦拭电路板,主要是将助焊剂擦拭干净即可。2-2在装配组学习变频器的装配及主要操
17、作流程2-2-1准备工作:组装前一定要注意,下面的几个步骤和变频器的组装有相当大的关系,不容许出现任何失误,如果因不严格按照变频器装配作业指导书忽略了一些步骤,很可能会造成无法弥补的损失。 1、准备工具在组装前,准备好需要用到的工具,例如:十字螺钉刀(头部带有磁性的最好) 或者电动螺钉刀、气批、电烙铁、热吹风筒等2、放电在装配变频器前,手带静电环把人体内的静电导走,防止静电对元器件的损坏。有些元器件如:IGBT模块,就算不通电,在人接触时如果发生静电,也很有可能被损坏。组装电解电容前一定要采取措施(外接电阻或用螺丝刀直接短接)将电容储存的残余电给放掉,以防赵成不必要的麻烦3、工作台在专用的工作
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