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PLC控制系统及其通信技术在大型机床设备改造中的应用

作　者: 李树勇
导　师: 李欣；林豹
学　校: 中国海洋大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: PLC 控制系统机床改造串行通信自由口通信通信协议
分类号: TM571.61
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心,集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置。本课题研究的内容就是利用PLC技术实现普通机床的智能化改造,重新设计电气控制系统,将最新的控制技术和网络通信等技术应用到改造过程中,提高机床系统的稳定性和加工精度。本文综述了PLC控制系统的一般结构及PLC网络通信基本原理和方法;提出了PLC控制系统设计的原则、内容和步骤;针对机床改造的特殊情况,进一步完善了继电器控制电路移植成PLC梯形图的规则。以落地镗床T6220的改造为例,介绍了PLC控制系统的设计和实现过程;将最新的伺服控制和PPI网络通信等技术应用于机床控制系统改造,提出了改造中的注意事项。针对四米立车控制系统的特点,深入研究西门子S7-200系列PLC串行通信技术;根据系统的要求,编制了PLC之间的自由口通信协议,给出了实现该协议的部分代码。通过自由口通信协议,加快PLC之间的通信速度,满足了系统的要求。文章最后总结了机床进行PLC改造的优点和不足,进一步提出了实现金工车间管控一体化系统的设想。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-12
  1.1 选题背景和研究意义  9
  1.2 国内外PLC 研究应用现状  9-11
  1.3 研究的内容与方法  11-12
2 PLC 控制系统及其网络通信原理  12-28
  2.1 可编程控制器PLC  12-14
    2.1.1 可编程控制器的由来和定义  12
    2.1.2 可编程控制器的发展  12
    2.1.3 PLC 的分类  12-13
    2.1.4 PLC 的基本结构  13-14
    2.1.5 PLC 的工作原理  14
  2.2 PLC 控制系统的结构  14-15
  2.3 PLC 串行通信原理  15-19
    2.3.1 串行通信的概念  16-17
    2.3.2 串行通信的通讯方式  17-19
  2.4 RS－232－C 标准技术简介  19-21
    2.4.1 RS－232－C 概述  19
    2.4.2 数据终端设备与数据通信设备  19-20
    2.4.3 RS－232－C 协议标准  20-21
    2.4.4 RS－232－C 串口通信基本接线方法  21
    2.4.5 RS-422 与RS-485 串行接口标准  21
  2.5 通信协议  21-24
    2.5.1 通信协议的种类  21
    2.5.2 PLC 的通信协议  21-24
  2.6 通信网站  24
  2.7 PLC 网络中常用的通信方法  24-28
3 基于 S7-200 PLC 的落地镗床改造  28-48
  3.1 PLC 控制系统设计方法  28-33
    3.1.1 PLC 控制系统设计基本内容  28
    3.1.2 PLC 控制系统设计的一般步骤  28-29
    3.1.3 继电器控制电路图移植成PLC 梯形图的规则与方法  29-33
  3.2 西门子S7-200 系列PLC 简介  33-36
    3.2.1 西门子S7-200 系列PLC 的特点  33
    3.2.2 西门子S7-200 系列PLC CPU 机型介绍  33
    3.2.3 S7-200 系列PLC 扩展模块和TD200  33-34
    3.2.4 S7-200 系列PLC 编程工具STEP 7-Micro/WIN  34
    3.2.5 西门子S7-200 系列PLC 网络通信  34-36
  3.3 落地镗床功能及操作特点  36-37
  3.4 镗床改造设计方案  37-38
  3.5 落地镗床PLC 控制器系统硬件选型  38-41
    3.5.1 PLC 的选择  39-41
    3.5.2 伺服系统的选择  41
  3.6 镗床控制系统主要实现功能介绍  41-47
    3.6.1 按钮扫描输入  41-43
    3.6.2 按钮箱和控制柜实时通信  43-45
    3.6.3 伺服控制技术在镗床进给系统中的应用  45-46
    3.6.4 TD200 的使用  46-47
  3.7 镗床改造的电气安装与调试注意事项  47-48
4 S7-200 系列 PLC 自由口通信技术及其在四米立车控制系统中的应用  48-74
  4.1 S7-200 系列PLC 自由口模式控制串行口的方法  48-49
    4.1.1 传输数据  48
    4.1.2 接收数据  48-49
  4.2 S7-200 系列PLC 自由端口模式有关的特殊存储器  49-52
  4.3 S7-200 系列PLC 网络通信有关的中断事件  52
  4.4 四米立车控制系统设计  52-56
    4.4.1 四米立车控制系统结构的确定  52-54
    4.4.2 控制字节的使用  54-55
    4.4.3 按钮的读入和车床状态信息的反馈  55
    4.4.4 按钮箱的切换  55-56
  4.5 四米立车自由口通信协议的编制  56-70
    4.5.1 指令格式定义  56-60
    4.5.2 指令中为何要使用BCC 码  60
    4.5.3 指令中为何要使用ASCII 码  60-61
    4.5.4 通信主机PLC 程序设计思想  61-64
    4.5.5 通信主机PLC 寄存器地址分配  64-66
    4.5.6 通信从机PLC 程序设计思想  66-69
    4.5.7 通信从机PLC 寄存器地址分配  69-70
  4.6 自由口通信协议在立车控制系统中的应用  70-74
5 结论  74-77
  5.1 论文总结  74-75
  5.2 未来展望  75-77
参考文献  77-79
致谢  79-80
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  80

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