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1、摘要现代科学是一个以自动化设备控制系统为核心的工业科学。工业自动化技术对工业生产过程实现测量、控制、优化和决策，使企业实现“好、省、多、快” ，提升企业的市场竞争力。因此“国家中长期科技发展规划”已明确规定，工业自动化技术是 21 世纪现代装备制造业中最重要的科学工业技术之一，而PLC 占据主导地位。PLC 是一种专门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。本次基于 CompactLogix 风动模型控制器的设计，主要内
2、容是对 PLC 进行了研究，通过搭建 DeviceNet 网络，通过对CompactLogix 可编程逻辑控制器编程，控制 PowerFlex 变频器来驱动风机模型，风机转动改变模型箱的压强，从而使小球运动并悬浮于某一设定位置。通过模型中小球的运动趋势来展现了抽象的运动控制，使得能够更直观的看到运动控制的功效。关键词：CompactLogix、变频控制、自动化、风机summaryModern science is a scientific industry as the core of automation equipment control system. Industrial automa
3、tion technology achieves measurement, control, optimization and decision for industrial producing process. And makes enterprises realize “good, province, much and fast“, and improve enterprises market competitiveness. So the nation medium and long-term science technology development plan has definit
4、ely stipulated that industrial automation is one of the most important scientific technology in Modern equipment manufacturing dustry in the 21st century, and PLC dominates at that.1绪论1.1研究背景随 着 世 界 的 快 速 发 展 和 科 技 的 不 断 进 步， 越 来 越 多 的 工 业 控 制 都 采 用 自 动 控 制 技 术， 以实 现 快 速、 高 效 的 生 产。 而 以 可 编 程 逻 辑 控
5、制 器 为 核 心 的 自 动 控 制 系 统 的 应 用 工 更 为 广 泛， 其 中 包 括 钢 铁、 石油、 化 工、 电 力、 建 材、 机 械 制 造、 汽 车、 轻 纺、 交 通 运 输、 环 保 及 文 化 娱 乐 等 各 个 职 业， 运 用 情 况 大 致 可 概 括 为 如 下 几类：开 关 量 的 逻 辑 操 控： 这 是 P L C 最 基 本、 最 广 泛 的 使 用 领 域， 它 替 代 传 统 的 继 电 器 电 路， 完 结 逻 辑 操 控、 按次 操 控， 既 可 用 于 单 台 设 备 的 操 控， 也 可 用 于 多 机 群 控 及 自 动 化 流 水 线
6、。 如 注 塑 机、 印 刷 机、 订 书 机 械、 组 合 机 床、磨 床、 包 装 出 产 线、 电 镀 流 水 线 等。模 拟 量 操 控： 在 工 业 出 产 进 程 傍 边， 有 许 多 接 连 改 变 的 量， 如 温 度、 压 力、 流 量、液 位 和 速 度 等 都 是 模 拟 量。 为 了 使 可 编 程 操 控 器 处 置 模 拟 量， 必 须 完 结 模 拟 量 （ A n a l o g ） 和 数 字 量（ D i g i t a l ） 之 间 的 A / D 变 换 及 D / A 变 换。 P L C 厂 家 都 出 产 配 套 的 A / D 和 D / A
7、变 换 模块， 使 可 编 程 操 控 器 用 于 模 拟 量 操 控。运 动 操 控： P L C 可 以 用 于 圆 周 运 动 或 直 线 运 动 的 操 控。 从 操 控 组织 装 备 来 说， 早 期 直 接 用 于 开 关 量 I / O 模 块 衔 接 方 位 传 感 器 和 执 行 组 织， 如 今 普 通 运 用 专 用 的 运 动 操 控模 块。 如 可 驱 动 步 进 电 机 或 伺 服 电 机 的 单 轴 或 多 轴 方 位 操 控 模 块。 世 界 上 各 首 要 P L C 厂 家 的 产 物 简 直 都有 运 动 操 控 功 用， 广 泛 用 于 各 种 机 械、
8、 机 床、 机 器 人、 电 梯 等 场 合。进 程 操 控： 进 程 操 控 是 指 对 温 度、 压 力、 流 量 等模 拟 量 的 闭 环 操 控。 作 为 工 业 操 控 计 算 机， P L C 能 编 制 各 式 各 样 的 操 控 算 法 顺 序， 完 结 闭 环 操 控。 P I D 调理 是 普 通 闭 环 操 控 系 统 中 用 得 较 多 的 调 理 办 法。 大 中 型 P L C 都 有 P I D 模 块， 当 前 许 多 小 型 P L C 也 具有 此 功 用 模 块。 P I D 处 置 普 通 是 运 转 专 用 的 P I D 子 顺 序。 进 程 操 控
9、 在 冶 金、 化 工、 热 处 置、 锅 炉 操 控 等 场 合有 十 分 广 泛 的 使 用。数 据 处 置： 现 代 P L C 具 有 数 学 运 算 （ 含 矩 阵 运 算、 函 数 运 算、 逻 辑 运 算） 、 数 据 传 送、 数据 变 换、 排 序、 查 表、 位 操 作 等 功 用， 可 以 完 结 数 据 的 收 集、 剖 析 及 处 置。 这 些 数 据 可 以 与 存 储 在 存 储 器 中 的 参 考值 比 拟， 完 结 必 定 的 操 控 操 作， 也 可 以 使 用 通 讯 功 用 传 送 到 另 外 智 能 设 备， 或 将 它 们 打 印 制 表。 数 据
10、处 置 普 通用 于 大 型 操 控 系 统， 如 无 人 操 控 的 柔 性 制 造 系 统； 也 可 用 于 进 程 操 控 系 统， 如 造 纸、 冶 金、 食 品 工 业 中 的 一 些 大型 操 控 系 统。通 讯 及 联 网： P L C 通 讯 含 P L C 间 的 通 讯 及 P L C 与 其 它 智 能 设 备 间 的 通 讯。 跟 着 计 算 机操 控 的 开 展， 工 厂 自 动 化 网 络 开 展 得 很 快， 各 P L C 厂 商 都 十 分 重 视 P L C 的 通 讯 功 用， 纷 繁 推 出 各 自 的 网络 系 统。 新 近 出 产 的 P L C 都
11、 具 有 通 讯 接 口， 通 讯 十 分 便 利。由 此 可 知， 可 编 程 逻 辑 控 制 系 统 已 渗 透 到 工 业各 个 领 域， 不 管 是 大 型 工 业， 还 是 中 小 型 工 业， 都 离 不 开 此 系 统。1.2风动控制系统风机是把机械能变为气体的势能和动能的一种流体机械动力设备。风机产品的技术水平，从20世纪50年代开始仿制阶段，生产制造一般离心通风机和轴流通风机，60年代到70年代开始独立设计和组织行业联合设计，先后自行设计制造了大型通风机，离心鼓风机，罗茨鼓风机及离心压缩机。行业联合设计了11个系列109个规格的离心通风机，大部分已作为国家推广的高效节能铲平，
12、至今仍在大量生产制造。80年代为引进、吸收和创新阶段，使我国风机工业发生了深刻变化，引进的先进技术得到了消化，形成了一定的生产能力。进入90年代实现了国产化零的突破。 风 机分类可以按气体流动的方向，分为离心式、轴流式、斜流式（混流式）和横 流式等类型。而按照用途划分可以分为：轴流风机、混流风机、屋顶风机、空调风机等。而以风机为主体的风动模型，则是一种通过改变风机转动的机械能，从而改变气体的势能的系统，以达到对控制对象实现控制的目的。以风机为主体的风动设备广泛应用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通
13、风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。1.3 PLC 特点及其在工业中的应用随 着 计 算 机 技 术 的 发 展， 存 储 逻 辑 开 始 进 入 工 业 控 制 领 域。 可 编 程 序 控 制 器 作 为 通用 工 业 控 制 计 算 机， 是 存 储 逻 辑 在 工 业 应 用 的 代 表 性 成 果。 近 3 0年 来， 可 编 程 序 控 制 器 不 断 发 展 更 新， 功 能日 益 强 大， 已 经 成 为 工 业 自 动 化 技 术 的 三 大 支 柱 之 一。1.3.1特点 P L C是 以 继 电 -接 触 器 控 制 为 基 础， 融 入 了 计算 机
14、技 术， 以 适 应 工 业 环 境 下 使 用 为 背 景 研 制 开 发 的 新 一 代 工 业 控 制 器， 因 而 它 具 有 如 下 的 特 点：(1) 编程方便、接线简单，容易实现被控对象的控制要求 P LC可 用 与 继 电 器 控 制 线 路 相 似 的 梯 形 图 语 言 表 达 控 制 过 程， 程 序 表 达 简 单、 直 观， 通 过 编 程 器 把 程 序 写 入 存储 器 中， 方 便 用 户 维 修 程 序； P L C为 用 户 提 供 了 丰 富 的 指 令， 容 易 实 现 被 控 对 象 的 控 制 要 求。 由 于 有 相 应 的I / O接 口， 只
15、需 要 进 行 输 入 /输 出 信 号 线 的 连 接， 不 需 要 考 虑 控 制 过 程， 因 而 接 线 简 单。(2) 可靠性高、抗干扰能力强 工 业 控 制 可 靠性 最 为 重 要， P L C专 为 工 业 环 境 使 用 而 设 计， 在 硬 件 上， 采 用 了 电 磁 屏 蔽、 滤 波、 光 电 隔 离 等 一 系 列 抗 干 扰 措施； 在 软 件 上， 采 取 了 故 障 检 测、 信 息 保 护 和 恢 复、 设 置 警 戒 时 钟、 加 强 对 程 序 的 检 查 和 校 验、 对 程 序 和 动 态 数 据进 行 电 池 后 备 等 措 施， 进 一 步 提 高
16、 其 可 靠 性 和 抗 干 扰 能 力。 使 其 可 以 直 接 安 装 于 工 业 现 场 稳 定 可 靠 地 运 行。(3) 通用性好、应用灵活 P L C产 品 均 已 系 列 化， 型 号 多， 品 种 齐 全， 还 有 各 种 功 能 模 块， 用 户 可 以 根 据 控 制 要 求 方 便 地 选 用 适 合的 模 块， 做 硬 件 结 构 上 的 组 合 和 扩 展， 以 满 足 各 种 控 制 系 统 的 要 求。(4) 功能强 P L C除 了 能 完 成 逻 辑 控 制， 计 时、 计数、 算 术 运 算 等 功 能 外， 还 可 以 实 现 模 拟 量 控 制、 顺 序 控 制、 位 置 控 制、 高 速 计 数 和 网 络 通 信 等 功 能， 合 理 配 置 PL C， 还 可 实 现 多 机“ 群 控” 系 统 和 一 台 计 算 机 对 多 台 P L C进 行 集 中 管 理 分 散 控 制 的“ 分 布 式 控 制” 系统。(5) 控制系统工程周期短 设 计、 安 装、 调 试 方 便。 P L C采 用 软 件 编 程 序 方 式 实 现 控 制
