基于Rockell-Devicenet-的变频器调速控制系统设计-(修复的)-(修复的).doc

本科生课程设计（论文）摘 要PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制方法，由于其控制方便，能够承受恶劣的环境，因此，在工业上优于单片机的控制PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛本文主要讲述基于Rockwell Devicenet变频器调速控制系统的设计，在货物分拣入库系统的工业背景下，利用可编程控制器( PLC) ,设计成本低、效率高的材料自动分拣装置中的变频器调速控制系统以PLC 为主控制器,结合传感技术、位置控制等技术，通过变频器控制电动机转速，以实现工业现场传送带的调速控制，系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点关键词：PLC；分拣；变频器；仓储；罗克韦尔目 录第1章 绪论 11.1 分拣系统发展 11.2 仓库系统发展 11.3 PLC简介 2第2章 系统总体设计 42.1 模型部件分布简介 42.2 系统设计的总体方案 5第3章 系统硬件介绍 63.1 Netlinx网络架构 63.2 PLC选型 83.3 I/O模块选择 93.4 变频器的选型 103.5 I/O分配及外部接线图 11第4章 系统软件设计 134.1 主程序流程图 134.2 定时器流程图 144.3 RSlinx软件配置 144.4 RSLogix5000软件的使用 184.4.1 什么是RSLogix5000 184.4.2 使用RSLogix5000 软件创建新项目 18第5章 系统测试及分析 235.1 程序运行效果 235.2 实际频率变化趋势图 24第6章 课程设计总结 25参考文献 26II第1章 绪论1.1 分拣系统发展分拣是把很多货物按品种从不同的地点和单位分配到所设置的场地的作业。

按分拣的手段不同，可分为人工分拣、机械分拣和自动分拣目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择针对上述问题，利用 PLC 技术设计了一种成本低，效率高的材料自动分拣装置，在材料分拣过程中取得了较好的控制效果物料分拣采用可编程控制器PLC 进行控制，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且劳动强度大大降低，可显著提高劳动生产率而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理 其设计采用标准化、模块化的组装，具有系统布局灵活，维护、检修方便等特点，受场地原因影响不大同时，只要根据不同的分拣对象，对本系统稍加修改即可实现要求。

PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型应用PLC技术结合气动、传感器和位置控制等技术，设计不同类型材料的自动分拣控制系统该系统的灵活性较强，程序开发简单，可适应进行材料分拣的弹性生产线的需求本文主要介绍了PLC控制系统的硬件和软件设计，以及一些调试方法1.2 仓库系统发展当今社会“仓储”、“物流”等概念已经逐渐为广大公众所了解，其相应的管理技术也在许多大、中型企业中付诸实施PLC控制技术的飞速发展，为现代企业的物流管理提供了重要的技术支持自动化立体仓库就是自控技术在物流管理上的一个很好的应用自动化立体仓库不仅具有节省用地、减轻劳动强度、提高物流效率、降低储运损耗、减少流动资金积压等功能，而且在沟通物流信息、衔接产需、保证生产均衡、合理利用资源、进行科学储备与生产经营决策等方面发挥着独特的作用，使人们真正享受到现代计算机技术应用于企业物流管理的益处自动化立体仓库是自动控制技术、仓库管理技术、机电技术为一体的综合系统，科技含量高，具有一定的复杂性堆垛机（或称巷道车） 是自动化立体仓库的主要存取设备，直接执行出、入库等任务的操作，因此其控制系统的灵活性、稳定性直接彰响着整个系统的运行状况。

目前，各厂家生产制造的立体库基本上都采用plc 作为堆垛机控制系统的核心控制单元，只是采用的品牌、型号有所差异本文简要介绍仓库系统的总体构成及堆垛机的主要功能，并深入探讨plc在自动化立体仓库控制系统中的具体应用1.3 PLC简介PLC，即可编程逻辑控制器，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型工业控制装置它具有可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备20世纪70年代初出现了微处理器人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC） 　　20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

　　20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升这标志着可编程控制器已步入成熟阶段 　　20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统 　　20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易第2章 系统总体设计 2.1 模型部件分布简介分拣入库模型概述：此模型前半部分为分拣过程，由料仓存储等待分拣的货物，并依次弹送到传送带上货物在传送带上分别会经过电感式传感器与电容式传感器来区分货物的种类，并以此来驱动变频器带动三相异步电动机，由于货物的不同根据程序进行不同的转速设置，最后抵达传送带末端此模型的后半部分为入库过程根据传感器的分辨，通过电动机驱动传送带，按照程序将货物放到相应的位置，对于存放好的货物可以通过按键进行仓位的交换。

具体传感器与器件位置分布如下图2.1与2.2所示：筛选出去的货物存储区M   待分拣货仓物质区分传感器机械推臂电机传送带测物传感器待入库物体机械手MM图2.1 分拣模型1号仓轨道键盘货物暂存4号仓3号仓2号仓小车图2.2 入库模型2.2 系统设计的总体方案本次设计主要是综合应用所学知识，以DevicenetNet网络控制为基础，设计货物分拣入库模型中的变频调速控制系统，即通过不同位置的传感器检测有无物体和识别不同质地的物体，并根据检测量的不同动作，驱动变频器带动电机从而带动传送带，实现对不同货物的分拣，在硬件上组态输入、输出、主控制器模块，在软件上编写梯形图程序，实现基于Rockwell Devicenet的变频器调速控制的货物分拣入库系统设计系统总体方框图如下：图2.3 系统总体框图本设计主要是针对基于Rockwell Devicenet的变频器调速控制系统设计，其他部分不做过多说明，技术参数如下：电动机参数：型号：YSJ6234；电压：220/380V；频率：50Hz；转数：1400r/min，使电动机转速按如下要求变化，编写梯形图控制程序，并完成调试1、在0s～30s，电动机启动，加速到额定转速1400r/min并保持运行,对应变频器输出频率为50Hz；2、在30s～60s,电动机转速由1400r/min下降至1120r/min保持运行，对应变频器输出频率为40Hz;3、在第60s时刻，电动机进入自由停车状态，对应变频器输出频率为0Hz,设备停止运行。

4、给出电动机实际频率变化的趋势图第3章 系统硬件设计3.1 Netlinx网络架构NetLinx是罗克韦尔自动化利用开放式网络技术制定的从顶层到车间层的无缝集成策略，其主要思想是将网络系统与设备有机地结合在一起，用以监控生产，将信息流扩展至整个生产过程，以及利用企业的其他信息，将工厂各个车间连接成网络，实现过程控制数据与信息方便可靠地在PLC(可编程控制器)、HMI（人机界面）、变频器、FCS（现场总线控制系统）、DCS（分布式控制系统）之间进行交换传递，从而建成一个透明的、开放式结构体系的自动化系统NetLinx基于三级网络层：信息层、控制层以及设备层其系统结构如图3.1所示，各层网络的功能非常明晰1) 信息层这一层采用符合标准TCP/IP协议的以太网结构，它提供上层计算机系统通过以太网访问车间级的数据，主要为全厂范围控制系统的数据采集、监控、计算管理、统计、设备维护管理、生产流程以及物流跟踪服务，同时可以使计算机访问使用结构化查询语言（SQL）的开放性数据库系统管理员可在这层网络上对系统进行监控，对控制器中的程序进行修改，使计算机系统存取生产现场的数据达到实时监控的目标，并对PLC提供支持。

由于采用了TCP/IP协议，可以方便地将工业控制网络接入企业局域网（Intranet），实现控制系统和ERP系统的集成2) 控制层它在各个PLC之间及其与各种智能化控制设备之间进行控制数据的交换、控制的协调、网上编程和程序维护、远程设备的组态，编程和故障处理，也可以连接各种人机界面产品进行监控这一层上的网络称作控制网，采用CIP(Control and Information Protocol)协议和生产者/客户（Producer/Consumer）模式，这种模式允许网络上的所有节点同时从单个的数据源存取相同的数据，并共享数据和信息控制网主要完成智能化的高速实时控制和I/O数据网络以及准确的数据传输功能,它满足连接PLC处理器、HMI以及其它智能化设备所需的实时、高信息吞吐量应用的要求3) 设备层在设备层上采用的设备网，主要把底层的工业设备直接连接到车间控制器上，并对其进行配置和监视这种连接无需通过I/O模块，即可用方便而快速的实现与工业现场的大量设备的高速数据的采集，极大地减少了接线设备网是一种柔性地、开放性的网络，可与世界上150家以上的厂商提供的产品兼容NetLinx与其它工业控制网络相比，具有突出的优点。

它采用由Net (网络)和。