传动控制器运行的现场总线控制系统设计

摘要：
现场总线控制系统(FCS)是工业控制的新一代控制体系，它的基础设备是各类总线式智能传感器和执行器。本项目主要研制以Pt100为传感头的，基于LonWorks现场总线平台的总线式智能温度传感器。总线式智能温度传感器工作电源为10－30VDC，直接输出工程量数字信号，数据格式采用LonWorks的标准网络变量，符合国际LonTalk协议，广泛适用于采用LonWorks现场总线的工业控制系统中。

关键词：变频器  PLC  电动机  现场总线  传感器

引言：
1通过采用现场总线控制系统，到底能节省多少电缆，编者尚未做此计算。但是，我们不可以采用DCS系统的电厂中与自动控制系统有关的所用电缆公里数看出，电缆在基建投资中所占份额。  21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”
2 设计思路
首先，根据该系统需完成的控制任务，对被控对象的工艺过程、工作特点、控制系统的控制过程、控制规律、功能和特性进行详细分析。归纳出工作循环流程图，根据PLC的技术特点，与继电器控制系统和微机控制系统进行比较后加以选择。如果被控系统是工业环境较差、而安全性和可靠性要求较高、系统工艺流程复杂，用继电器控制系统难以实现，工艺流程经常变动或控制系统有扩充可能，用PLC进行控制是合适的。
对确定的控制对象，还要明确控制任务和设计要求，并要明确划分控制的各个阶段及各阶段的特点，阶段之间的转换条件，最后归纳出各执行元件的动作节拍表。PLC的根本任务就是正确实现这个节拍表。
下面我就根据这个思路一步一步的做下去。
3 系统的控制任务
首先，这是全国职业院校技能大赛的其中一项比赛项目，做的只是莫模块化系统，概括了工业生产实际中大量复杂控制、加工、检测、安装等流程的专业综合实践平台。适用于机电类专业课程的 综合实践以及专业综合培训。下面就来讲一下该系统的控制任务，该系统主要包括以下三方面的控制要求：
1）检测传送站主要是将工件的两种不同颜色（黑和蓝）分辨出来并提供给储藏站，同时提供给搬运站工件到位信号。检测传送站由两个气动执行部件一台直流电机和三个接近开关组成，通过传送、检测、分辨将信号分别传送给储藏站和搬运站。
2）搬运站是将工件前一工作站上的工件抓起并输送到下一工作站。搬运站由不同的气动执行部件组成，通过摆动、伸缩、气动夹爪抓取等动作，将前一工作站上的工件抓起并传送到下一工作站。
3）分类存储站是一个立体仓库存储的模拟。它将系统前站送来的工件或工件组合，放到不同的位置。当工件或工件组合送来时，分类存储站会读取工件或工件组合的信息，按照工件不同类别，进行分类立体存放。
4 硬件设计与介绍
根据系统的控制要求，此系统在硬件方面主要包括总电源开关（空气开关）一个、24V直流稳压电源一台、S7—200整体式PLC一台、17HS101步进电机两台（其轴是螺距为4mm的丝杆）、WZM-2H042M型驱动器、西门子420变频器、各种气缸（其中包括双轴气缸和单轴气缸）共七个、电磁阀七个（一个三位五通阀控制气动马达的摆动方向、六个两位五通自复位阀分别控制退料，拦物，手臂前伸与后缩，手臂上升与下降，手指松开和夹紧，仓库到位推物气缸的方向）、电磁感应开关十二个（装在气缸上，用来判断气缸是否伸缩到位）、光电开关五个（NPN型，四个常开和一个常闭的）、行程开关六个（每个都有常开和常闭两对触点）和三个控制开关（一个常开的按钮来控制系统启动、一个常闭的红色按钮用来控制系统的停止和一个常开状态开关来用来在系统出现异常情况下复位）。



毕业设计说明书目录
关键词-----------------------------------------------------------------------------------17
摘要--------------------------------------------------------------------------------------17
一、引言-------------------------------------------------------------------------------17
二、可编程序控制器的基本性能指标-------------------------------------------18
三、可编程序控制器的分类-------------------------------------------------------18
四、PIC的选型-----------------------------------------------------------------------19
五、PLC的特点----------------------------------------------------------------------20
5.1、可靠性高，抗干扰能力强---------------------------------------------------20
5.2、配套齐全，功能完善，适用性强。---------------------------------------20
5.3、易学易用，深受工程技术人员欢迎---------------------------------------20
5.4、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造------------------21
5.5、体积小，重量轻，能耗低---------------------------------------------------21
5.6、开关量的逻辑控制------------------------------------------------------------21
5.7、模拟量控制---------------------------------------------------------------------21
5.8、运动控制------------------------------------------------------------------------21
5.9过程控制--------------------------------------------------------------------------22
5.10、数据处理----------------------------------------------------------------------22
5.11、通信及联网-------------------------------------------------------------------22
六、PLC的国内外状况------------------------------------------------------------22
七、变频器的通讯控制实现-------------------------------------------------------24
7.1、现场总线控制系统实现多电机同步运行--------------------------------25
7.2、变频器MODBUS通讯控制-------------------------------------------------27
7.3、TWIDOPLC与ABBACDS系列变频器通信----------------------------31
八、MODBUS通信案例---无坊布针刺联合机--------------------------------34