基于OMRON可编程控制器的教学实验系统开发

摘要

可编程控制器(PLC)是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是将计算机技术用于工业控制领域的新产品。随着工业控制技术的进步，可编程控制器已广泛应用于工业生产过程的自动控制领域，使得工业自动化程度和生产效率得到极大的提高。它与CAD/CAM、机器人技术一起被誉为当代工业自动化的三大支柱之一。 本文针对当前机电类本科生教学的状况及社会对PLC技术应用的需求，分析了当前使用的PLC教学实验系统对学生实践和创新能力培养的不足，利用DUT-OMRON实验室的OMRONCPM2APLC及丰富的机电设备资源，开发研究基于OMRON可编程控制器的教学实验系统。 为了使学生能够对PLC控制系统有更全面和深刻的理解和实践，本实验系统在设计开发中主要围绕三个方向：1.实验内容丰富全面，包含PLC所能应用到的大部分控制类别举例；2.优化实验设置，所设计实验类型不冗余，且均为当前社会和工程实践中常用的类型；3.模块设置新颖，跟随PLC发展方向，例如模拟量控制和工业通信网络的设计。 本实验系统着重学生的能力培养，并给学生留有足够的发挥空间，具有很好的开发柔性和扩展性。在系统中设计了指示显示、运动控制、机械手、模拟量控制和变频调速、工业通信网络五大模块。学生不仅可以实践模块中已设计好的实验，还可以根据已有资源和模块中的接口以及自己的想法进行创新性实验设计。 本文采用了使实验装置系统化、易升级的模块化思想设计PLC教学实验系统，实现了其硬件和软件系统设计，构建了PLC通信网络系统。开发的PLC教学实验系统基本涵盖了目前可编程控制器的应用领域，且切合其发展趋势。经调试和实际应用，达到了满意的效果，取得了学生的广泛认可。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及大连理工大学学位论文版权使用授权书

1绪论

1.1引言

1.2技术背景

1.2.1 PLC的特点和应用领域

1.2.2 PLC的发展趋势

1.3课题的研究目的和意义

1.4课题的主要研究内容

1.5小结

2 PLC的硬件结构，编程语言及CPM2A PLC介绍

2.1 PLC的硬件结构

2.1.1 PLC的组成

2.1.2 PLC的开关量I/O模块

2.1.3 PLC的模拟量I/O模块

2.2 PLC的编程语言

2.3 CPM2A PLC简介及其指令系统与存储区

2.3.1 CPM2A简介

2.3.2 CPM2A的指令系统

2.3.3 CPM2A的存储区

2.4小结

3控制系统设计原则和系统总体设计方案

3.1 PLC控制系统设计原则

3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则、内容和步骤

3.1.2 PLC控制系统外部电路设计

3.1.3 PLC应用程序的设计流程

3.2教学实验系统总体规划

3.3小结

4 PLC单机控制实验模块设计

4.1指示显示模块设计与实验

4.1.1指示显示模块设计

4.1.2交通灯实验

4.1.3智能抢答器实验

4.2运动控制模块设计与实验

4.2.1运动控制模块设计

4.2.2刀具库管理控制实验

4.2.3运料车选向、定位实验

4.3机械手操作平台设计与实验

4.3.1机械手操作平台设计

4.3.2机械手控制实验

4.4模拟量控制及变频调速模块设计与实验

4.4.1模拟量控制模块设计

4.4.2模拟量控制实验

4.4.3变频调速模块设计

4.4.4多段速变频调速实验

4.5小结

5 PLC工业通信网络系统设计

5.1 OMRON PLC与上位计算机之间的通信

5.1.1 OMRON PLC与上位机的硬件连接

5.1.2 OMRON PLC与上位机的通信协议

5.1.3用VC++实现OMRON CPM2APLC与计算机的串行通信

5.2 1：1CPM2APLC链接通信

5.3 CPM2APLC与外围设备通信

5.4小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢