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1、毕业设计(论文)常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作 者： 于松 学 号： 41340526 系 部： 电气工程系 专 业： 自动化1335班 题 目： 基于plc流水线的电气控制系统无线设计 校内指导教师：企业指导教师评阅者：2016 年 5 月 毕业设计（论文）中文摘要随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求，控制技术从手动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统到以计算机为中心的存储控制系统。可编程序控制器（PLC）的出现给工业控制系统带来重大变革。本文利用学习中讲述的PLC的设计知识和方法、配合变频器、步进电机等设备实现了生产线上工作台的正向
2、运行、反向运行以及多段速运行。这一控制系统的实现和应用，充分体现了PLC系统在工业现场的应用，亦使其应用的范围更加广泛。本文首先阐述PLC及其工作原理，进而基于三菱FX2N系列PLC软件而设计的生产流水线控制系统的方案。关键词:三菱PLC，台达变频器，变革，生产流水线控制系统（小4号黑体）前言在生厂过程、科学研究和其它产业领域中，电气控制技术的应用都是十分广泛的。在机械设备三的控制中，电气控制亦比其它的控制方法使用的更为普遍。随着科学技术日新月异的发展，特别是大规模集成电路的问世和微处理机技术的应用，出现了可编程序控制器（PLC），使电气控制技术进入了一个崭新的阶段。可编程控制器简称PC（Pr
3、ogrammable Controller）,它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期，为与个人计算机PC相区别，现在仍然沿用可编程序逻辑控制器这个老名字。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
4、其功能的原则而设计。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。PLC是以微处理技术、电子技术、网络通信技术和先进可靠的工业手段为基础，综合了计算机技术、网络通信和自动控制技术的一种新型的通用的自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程以及适于在工业环境下应用等一系列优点，在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛，已成为现在工业控制的支柱之一。本文是基于三菱FX2N系列PLC与变频器而设计的生产流水线控制系统的方案。由于编写时间仓促及编者学识水平有限，加之受教材篇幅限制，本文难免存在缺漏和不当之处，恳请老师提出批评和指教。目录
5、摘要21 PLC及其基本工作原理51.1 PLC的产生和发展61.1.1 PLC的产生81.1.2 PLC的发展111.2 PLC的组成和基本工作原理51.2.1 PLC的组成61.2.2 PLC的基本工作原理81.3 PLC的性能、特点及分类51.3.1 PLC的性能指标61.3.2 PLC的特点81.3.3 PLC的分类111.4 PLC的应用领域52 三菱FX2N系列PLC和单片机52.1 FX2N基本构成62.2 FX2N系列PLC的内存结构82.3 FX2N系列PLC的基本逻辑指令82. 4台达变频器的概念52.4.1 台达变频器的种类62.4.2 台达变频器的参数设置82.4.3
6、台达变频器的故障分析112.4.4台达变频器的多段速控制243 步进指令与生产流水线程序设计53.1 步进指令63.1.1步进梯形图指令与状态转移图83.1.2 SFC图的分支与跳转83.2 生产流水线程序设计113.2.1设计要求63.2.2设计内容83.2.3 I/O地址分配表113.2.4 PLC与变频器接线图63.2.5 程序梯形图83.2.6 程序仿真调试84 小结致谢【参考文献】1 PLC及其基本工作原理1.1 PLC的产生和发展1.1.1 PLC的产生一概念PLC是在继电器控制和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术及通讯技术于一体
7、的一种新型工业控制装置。二发展必然性传统的继电接触器控制系统（硬件布线）优点：结构简单，因而长期广泛应用。缺点：采用固定的接线方式。一旦生产要求及生产过程发生变化，必须重新设计线路，重新接线安装。不利于产品的更新换代。还有灵活性、通用性差、体积大、速度慢等特点。60年代末期，美国汽车制造工业相当发达，要求不断更换汽车的型号。传统的继电接触器控制系统被淘汰。1968年，美国最大的汽车制造商GM公司公开招标。研制新的控制系统。提出以下要求：1设计周期短，更改容易，接线简单，成本低。2把继电器控制和计算机技术结合起来。但编程要比计算机简单易学，操作方便。3系统通用性强。1969年，美国数字设备公司研
8、制出世界上第一台PLC，并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功。其后，日本、德国相继引入。中国1974年研制，1977年成功。三功能发展史：（名字的由来）早期：顺序控制。包括逻辑运算功能。称PLC（ProgrammableLogicController）70年代：微处理器用于PLC。功能增强、数值运算、数据处理、闭环调节等，称PC。现在：模拟量控制、位置控制等。1.1.2 PLC的发展 PLC作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界PLC生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86
9、亿美元，占工控机市场份额的50%，PLC将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。PLC在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的PLC具有PID调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面：1. 微型、小型PLC功能明显增强很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的FXOS14点(8个24VDC输入，6个继电器输出)，其尺
10、寸仅为58mm89mm，仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使PLC的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。2.集成化发展趋势增强由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以PC为基的控制产品增长率最快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC及操作人员的人机接口结合在一起，使PLC能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活
11、性，最终降低成本和提高生产率。3.向开放性转变PLC曾存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种PLC互不兼容。国际电工协会(IEC)在1992年颁布了IEC1131-3可编程序控制器的编程软件标准，为各PLC厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以PC为基、在WINDOWS平台下，符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。在全球PLC制造商中，根据美国Automation Research Corp(ARC)调查，世界PLC领导厂家的
12、五霸分别为Siemens(西门子)公司、Allen-Bradley(A-B)公司、Schneider(施耐德)公司、Mitsubishi(三菱)公司、Omrom(欧姆龙)公司，他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。从西门子公司的SIMATIC S7-400的性能可对PLC窥见一斑：SIMATIC S7-400是匣式封装模块，可卡在导轨上安装，由I/O总线和通信总线建立电气连接，模块可在工作或加电时替换或插、拔，可快速安装维护，修改方便，其主要性能为：1）CPU存储器容量64K字节，可扩展到1.6M字节；2）位和字处理速度80ns至200ns；3）最高系统计算能力可以有4个CPU同时计算； 4
13、）一个中央框(CR)可扩展直到21个扩展框；5）每个CPU上多点接口(MPI)能力，如可同时连接文字显示或操作员以及编程器件；6）CPU上的SINEC-L2-DP附加有分散I/O的集成性能；7)提供与计算机和其它Siemens产品或系统的连接接口；8）高可靠性,完善的自诊断和清除故障功能。我国的PLC生产目前也有一定的发展，小型PLC已批量生产；中型PLC已有产品；大型PLC已开始研制。国内PLC形成产品化的生产企业约30多家，国内产品市场占有率不超过10%，主要生产单位有：苏州电子计算机厂、苏州机床电器厂、上海兰星电气有限公司、天津市自动化仪表厂、杭州通灵控制电脑公司、北京机械工业自动化所和
14、江苏嘉华实业有限公司等。国内产品在价格上占有明显的优势。随着微处理器、网络通信、人机界面技术的迅速发展，工业自动化技术日新月异，各种产品竞争激烈，新产品不断涌现。PLC也由最初的只能处理开关量而发展到可以处理模拟量和数据，加之与DCS、PID调节器、工业PC等技术相结合，使之不再是一种简单的控制设备，而且必将随着自动控制技术的不断发展而发展生存下去。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。PLC市场也反映了全世界制造业的状况，2000后大幅度下滑。但是，按照预测，尽管全球经济下滑，PLC市场将会复苏，估计全球PLC市场在2000年为76亿美元，到2005年底将回到76亿美元，并继续略微增长。长期以来，PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。目前，全世界PLC生产厂家约200家，生产300多种产品。国内PLC市场仍以国外产品为主，如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的产品。经过多年的发展，国内PLC生产厂家约有三十家，但都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，可以
