包装生产线分布式监控系统硬件设计.docVIP

摘要第1章 绪 论 4 1.1 研究的内容和目的 4 1.2 国内外现状及发展趋势 4 1.3 研究的价值和意义 6 1.4 研究方法措施 7 1.5 本文结构 7 第2章 包装生产线分布式监控、诊断系统总体设计 9 2.1 分布式控制系统的结构及特点 9 2.2 分布式系统中常用的控制装置 10 2.2.1 可编程控制器（PLC） 10 2.2.2 单片微型机 11 2.2.3 工业PC-IPC 12 2.3 包装生产线分布式控制系统的总体设计 13 2.3.1 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 15 3.1 系统所用的PLC 15 3.1.1 PLC的通信模块 15 3.1.2 FX2N-48MT型号PLC 15 3.2 系统所用的单片机 16 3.3 RS-232C和RS-485总线标准 17 3.4 转换模块及与中央IPC的RS-232串行通讯接口的连接 18 3.5 包装生产线系统各生产设备及其控制简介 19 3.5.1 提升机PLC控制子系统简介 20 称重传感器简介 20 3.5.2 充填单片机控制子系统简介 21 混合式自动定量包装原理的简介......................22 充填机的控制过程..................................23 3.6 包装机PLC控制子系统简介 27 3.6.1 数字湿度传感器......................................28 3.7 运输、选别机单片机控制子系统简介.....................29 第4章 通信系统设计 31 4.1 下位机的通信协议和格式 32 4.1.1 FX系列PLC的通讯协议 32 4.1.2 单片机与IPC的通信 35 第5章 结论展望 40 5.1 结论 40 5.2 展望 40 第六章 程序附录 41 致谢 45 参考文献 46 第1章 绪 论 1.1 研究的内容和目的 本文以单片机控制技术为基础，研究开发一个由两个可编程序控制器（以下简称PLC）和两个单片机为下位机，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、选别输送机等）进行信息数据的采集和控制，工业控制机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。 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、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。 从第1套DCS系统诞生至今,DCS系统已经历了4个发展阶段：1975～1980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；1981～1987年为第2个阶段，这一时期容错、冗余技术已成熟使用,系统可靠性很高,性能十分优越,各种控制功能十分丰富；1987～1993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。 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