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1、摘 要由于时代的飞速发展、人们对生活质量提高的迫切要求，产品的包装越来越受到社会各界的重视，使包装行业得到快速的发展。国内，包装设备的单机控制技术已经进入到实用阶段，但整条生产线的控制的研究还处于刚刚起步状况，造成包装生产线的自动化、智能化程度很低。本课题就是针对这种态势，对包装生产线的整体监控、故障诊断进行了初步研究。为了适应现代包装行业的发展以及提高包装生产线的自动化和智能化程度，本文进行了包装生产线的监控、诊断系统的研究。按照分布式系统的一般设计原则，独立地开发了这套系统。本文的主要内容：1生产线上的设备的控制硬件的设计：其中，包括控制器件的选型、它们的结构组成以及相互之间的连接；2系统
2、的软件设计：主要以Visual Basic6.0为工具，开发了通信、监控软件，基本实现了预期目标；3将模糊故障诊断方法应用到该包装生产线上，以关键设备-包装机为主，对它的故障诊断进行了研究。关键词：分布式监控、诊断系统，串行通信，PLC，单片机，模糊故障诊断ABSTRACTFor the rapid development of era and anxious request of peoples improving their living quantity people have thought much of productions packing than before. This m
3、akes packing industry to develop fast. In our country, the study of monitoring and control packing line is little though signal machine in the line has controlled well. The queston that the line is not automatized and intelligentized exists.In order to be seasoned with the development of present-day
4、 packing industry and improve the degree of packing product line automatization and intelligentize, I have processed a study of packing product line distributed monitoring and control and diagnosis system in this text . According to the systems common design principle,I have exploited this system in
5、dependently.The main work in this text:1. The design of equipments controlling hardware: including selecting models of controlling apparatus and theirs building configuration and connecting them;2. The design of system software: I have exploited software of communication and monitoring and control u
6、sing Visual Basic 6.0 . I have realized my anticipated aims on the whole;3. using fuzzy fault diagnosis method in the line: I have diagnosticated packing machine that is the key equipment in the line.Keywords: distributed monitoring and control and diagnosis system，serial communication,plc,singalchi
7、p,fuzzy fault diagnosis目 录第1章 开题报告41.1 研究的内容和目的41.2 国内外现状及发展趋势51.3 研究的价值和意义61.4 研究方法措施71.5 本文结构8第2章 包装生产线分布式监控、诊断系统总体设计82.1 分布式控制系统的结构及特点82.2 分布式系统中常用的控制装置102.2.1 可编程控制器（PLC）102.2.2 单片微型机112.2.3 工业PC-IPC122.3 包装生产线分布式控制系统的总体设计122.3.1 系统硬件构成14第3章 包装生产线分布式监控、诊断系统硬件设计143.1 系统所用的PLC143.1.1 PLC的通信模块153.1
8、.2 FX2N-48MT型号PLC163.2 系统所用的单片机163.3 RS-232C和RS-485总线标准173.4 转换模块及与中央IPC的RS-232串行通讯接口的连接173.5 包装生产线系统各生产设备及其控制简介193.5.1 提升机PLC控制子系统简介193.5.2 充填机单片机控制子系统简介193.6 包装机PLC控制子系统简介233.7 运输、选别机单片机控制子系统简介24第1章 毕业论文开题报告学生姓名：杨秀清 学号：050704232专业：机电一体化指导教师：佘勃2008年04月01日1.1 研究的内容和目的本文以微机控制技术为基础，研究开发一个由两个可编程序控制器（以下
9、简称PLC）和两个单片机为下位机和一个工业控制机（以下简称IPC）为上位机组成的包装生产线分布式监控、诊断系统。在系统中，PLC和单片机功能是对包装生产线各设备（提升机、充填机、包装机、选别机及包装物输送线等）进行信息数据采集和控制，工业控制机功能是给下位机发送运行参数，或从下位机获取实时数据，然后对数据进行统计、分析处理，根据处理结果产生监控数据表或数据曲线，或设备运行动画信息。若生产线运行有异常，则对运行故障进行自诊断，并报警提示，同时通过参数修改对生产线进行维护。另外，通过网络将IPC连接到远程PC上，并且与远程PC建立通信联系，从而使远程PC可以通过网络对包装生产线进行远程监控和诊断。
10、通过对包装生产线分布式监控、诊断系统研究和开发，使系统能实现以下四方面功能：1. 实时接收或查询各子系统运行参数及状态；2. 运行监控界面（数据表或曲线）、运行动画显示、运行参数修改维护等人机交互；3.对包装产量（班产、日产、月产等）、不合格率（破包率、定量不合格率）、定量误差、运行速率（包/分）等运行的生产数据进行统计分析，然后显示或打印；4.运行故障自诊断、维护、报警提示。这样一方面提高包装生产线的智能化程度，便于企业管理自动化；另一方面便于系统诊断维护，降低包装生产线诊断维护费用和时间，从而提高包装生产线生产效率，提高生产企业经济效益。1.2 国内外现状及发展趋势在1975由于计算机技术
11、、通讯技术、控制技术、显示技术的发展而使工业控制领域发生了一场革命美国Honeywell公司推出了世界第一套集散式（也称分布式）控制系统（Distributed Control System，以下简称DCS），至今已经历了20多年的发展。DCS以其可靠性、高性能、分散控制、集中监视和管理的优点赢得工业界广大用户的青睐，成为中大型工业控制系统的发展趋势1。从第1套DCS系统诞生至今,DCS系统已经历了4个发展阶段：19751980年为初创阶段，由于软硬件技术的限制,此时的DCS系统性能还不十分完善,硬件结构还不十分成熟；19811987年为第2个阶段，这一时期容错、冗余技术已成熟使用,系统可靠性
12、很高,性能十分优越,各种控制功能十分丰富；19871993年为第3阶段,各厂家的DCS开始向以OSI为基础的MAP协议靠拢,以求达到不同系统的互联；1994年至今为第4阶段,DCS系统在硬件上使用了更先进的CPU及冗余技术,贮存容量及通讯速度大幅度提高,软件上采用通用操作系统2。从计算机控制系统结构的演变来看，多微机系统或多微处理机系统是必然的发展趋势。其中的分布式计算机系统与分布式处理则是重要的发展方向3。另一个方面，从系统管理与控制的实际需要来看，分布式计算机系统的产生也是必然的。控制与管理系统的发展，经常要求对地理位置分散的多个或多台设备进行控制或管理。最初使用一台计算机进行集中式控制和
13、管理，但这时信息的传输及对多个分散设备的控制会造成一定的困难并影响系统的可靠性，特别是当这台计算机出现故障后，会使整个系统全部瘫痪。随着微型计算机的出现和应用，这类较复杂的控制系统便开始采用多台微机分别对各个对象或设备进行控制，而各台微机之间又通过数据通信进行信息交换和相互协调，这就是分布式的计算机控制系统。这种系统已广泛用于工业过程控制或机械加工控制3。新型的现场总线控制系统：它突破了DCS系统中通信封闭的缺陷，是基于公开化、标准化的解决方案，将集散的控制结构变成了新型的全分布结构。它是在DCS基础上连续发展起来的，但已经超过了DCS的框架，具有质的飞跃，它打破了传统控制一对一设备连接而将控
14、制模块置入现场设备，其全部功能在现场完成4。分布式监控诊断系统（Distributed Monitoring and Control and Diagnosis System，简称DMCDS）是针对大型成套设备主机和多辅机功能分布和地域分布的特点，通过工业局域网把分布各局部现场、独立完成特定功能的本地微机互联起来，以达到资源共享、协同工作、分散监视和集中操作、管理、诊断的目的的工业计算机网络系统；同时，该系统可通过远程通信支持远程监视、诊断功能，通过网络互连与生产控制系统、企业MIS网络以及Interwet联网运行，它是以微型计算机为核心的计算机技术、设备故障诊断技术、网络通信技术、CRT显示
15、技术竟相发展并紧密结合的产物5。受DC（数字控制）技术的影响，90年代以来，设备在线状态监测与故障诊断系统被赋予网络化过程，进入分布式时代。在这一过程中，又以流程工业大型成套、关键设备的在线状态监测与故障诊断首当其冲，通过网络以分散监测和集中操作、管理、诊断的优良特性成功解决了测点数量多、分布广、监测、操作、管理、诊断困难等问题。分布式状态监测与故障诊断技术是一门面向企业大型成套、关键设备或协作密切的设备群的跨学科综合应用技术，已成为设备故障诊断领域的一个迅速发展的分支6。近几年来，国外一些著名的设备状态监测系统公司已相继推出了成套的在线分布式监测系统，国内也有数家科研单位和厂家正在从事这方面的研究和开发工作，但总体而言，还是刚刚起步，处于探索性研究和实验性应用阶段。加强这方面的研究，促使分布式状态监测与故障诊断技术尽快走向成熟，完善和应用到生产实际中，是设备监测诊断领域的迫切任务6。对于包装行业来讲，在国外科技发达先进的国家，对包装生产线的监控和诊断的研究已经开展，但还没有完全成熟的技术去应用到现实生产中；国内,尽管，在单机（指生产线上的某一具体设备）已经实现了自动化控制，但整条包装生产线的智能控制还相当落后，生产线整体的自动化程度极低。目前，对包装生产线的智能控制的研究还处于刚刚起步阶段，对于其上的故障诊断的研究还没有真正意
