湖上平台回转升降平移装置控制系统设计

摘要

随着控制系统规模的日益扩大和复杂程度的日益增加及其计算机信息网络技术的飞速发展，以PLC为核心的控制系统已在工控领域得到了普遍使用。基于PLC的控制系统通常由PLC和控制现场各种设备所组成。湖上平台回转升降平移装置是为水声测量单位研究所设计的控制系统，主要用于完成对水听器的检测。本文根据项目的具体要求和指标，设计了一套由可编程逻辑控制器(PLC)、变频器、工业控制计算机、异步电机、光电增量型编码器、接近开关、触摸屏、LED显示屏等主要设备构成的湖上平台回转升降平移装置及其控制系统，具有现场控制和远程控制等功能。系统有效地解决了传统扫描装置中存在的问题，同时利用RS-485通讯标准和高速数据通信卡结合，实现其快速有效控制，并和计算机实现了有机的结合，提升了整个系统的总体性能。
　　 本文介绍了三菱FX2N系列PLC与变频器组合，实现湖上平台回转升降平移装置控制系统的控制。在湖上平台回转升降平移装置控制系统中，以三菱FX2N系列PLC的FX2N-32MR作为水听器运动控制系统的控制核心，利用其特殊功能模块，让模拟量输出控制三维四轴各自的变频器，对整个系统进行调节和控制。为了实现较高的控制精度，采用PLC、变频器、交流电机、增量型编码器构成全闭环控制系统。系统以工业控制计算机( IPC)为主控制单元（即上位机），以PLC构成的实时控制电路为从动执行单元（即下位机）。本文所介绍的湖上平台回转升降平移装置控制系统总体方案设计，大致可概括为四部分，分别为系统硬件设计，软件设计，通讯模块设计和监控模块设计。系统硬件部分包括PLC及其各扩展模块（D/A转换模块FX2N-4DA和高速脉冲计数模块FX2N-1HC等），PLC输入/输出(I/O)分配，变频器，触摸屏和各控制电路等，软件部分包括PLC软件，通讯模块包括通讯方式和CC-LINK，监控模块包括工控机监控界面软件和LED显示屏。最后，对系统采用的各种方案设计进行了总结，并指出了系统还需要提升的地方。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章 绪论

1.1 控制系统研究目的及意义

1.2 可编程控制器(PLC)的原理及其应用发展

1.2.1 PLC工作原理

1.2.2 PLC的应用

1.2.3 PLC控制系统的国内外状况

1.3 变频调速技术的发展状况及特点

1.4 数据通信

1.5 项目的任务

1.6 文章结构

第二章 系统总体方案设计

2.1 系统设计要求

2.1.1 总体要求

2.1.2 升降机构要求

2.1.3 回转机构的要求

2.1.4 控制系统和数据通讯要求

2.2 系统方案设计

第三章 系统硬件设计

3.1 PLC及其扩展模块的选型

3.1.1 FX2NCPU

3.1.2 FX2N-485BD串口通讯模块

3.1.3 FX2N-4DA数模转换模块

3.1.4 FX2N-1HC高速脉冲计数模块

3.2 变频器的选型

3.2.1 富凌变频器DZB300系列

3.2.2 变频器参数的设定

3.3 触摸屏

3.4 系统电路单元分析及设计

3.4.1 电源控制单元

3.4.2 变频器控制单元

3.4.3 位置反馈单元

3.5 PLC的I/O端子分配

第四章 PLC软件设计

4.1 PLC程序设计方法

4.2 程序流程图

4.3 程序各模块说明

4.3.1 初始化模块

4.3.2 坐标显示模块

4.3.3 轴启动模块

4.3.4 大小丝杆切换模块

4.3.5 轴停止模块

4.3.6 点动模块

4.3.7 D/A模块

4.3.8 校零模块

第五章 通讯模块设计

5.1 PLC与上位机的通讯

5.1.1 通信的选择类型及对应的响应时间实验

5.1.2 实验结果对比及方案的选择

5.1.3 研华高速数据通信卡的设置及接线实现

5.2 三菱PLC网络系统

5.2.1 三菱PLC以太网

5.2.2 CC-Link现场总线系统

5.2.3 CC-Link/LT网

5.3 PLC与PLC的通讯

第六章 系统界面设计

6.1 上位机界面设计

6.1.1 力控6.0介绍

6.1.2 界面与功能介绍

6.2 触摸屏界面设计

6.2.1 EasyBuilder介绍

6.2.2 触摸屏连接及其参数设置

6.2.3 界面与功能介绍

6.3 LED显示屏

6.3.1 通信协议

6.3.2 LED屏显示实现

第七章 总结

参考文献

作者在攻读硕士期间发表，收录及完成的论文