包装生产线分布式监控系统硬件设计.doc

毕业设计说明书（论文）1摘要由于时代的飞速发展、人们对生活质量提高的迫切要求，产品的包装越来越受到社会各界的重视，使包装行业得到快速的发展。国内，包装设备的单机控制技术已经进入到实用阶段，但整条生产线的控制的研究还处于刚刚起步状况，造成包装生产线的自动化、智能化程度很低。本课题就是针对这种态势，对包装生产线的整体监控、故障诊断进行了初步研究。为了适应现代包装行业的发展以及提高包装生产线的自动化和智能化程度，本文进行了包装生产线的监控、诊断系统的研究。按照分布式系统的一般设计原则，独立地开发了这套系统。本文的主要内容：1生产线的总体设计，面对市场的要求来开发和研究。2生产线上的设备的控制硬件的设计：其中，包括控制器件的选型、它们的结构组成以及相互之间的连接。3单片机、PLC、传感器和各控制器之间的连接，以及与中央PC机、工业PC机的连接。关键词：分布式监控、诊断系统，PLC，单片机,串行通信。毕业设计说明书（论文）2目录第1章绪论.41.1研究的内容和目的.41.2国内外现状及发展趋势.41.3研究的价值和意义.61.4研究方法措施.71.5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.92.1分布式控制系统的结构及特点.92.2分布式系统中常用的控制装置.102.2.1可编程控制器（PLC）.102.2.2单片微型机.112.2.3工业PC-IPC.122.3包装生产线分布式控制系统的总体设计.132.3.1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.153.1系统所用的PLC.153.1.1PLC的通信模块.153.1.2FX2N-48MT型号PLC.153.2系统所用的单片机.163.3RS-232C和RS-485总线标准.173.4转换模块及与中央IPC的RS-232串行通讯接口的连接.183.5包装生产线系统各生产设备及其控制简介.193.5.1提升机PLC控制子系统简介.203.5.1.1称重传感器简介.203.5.2充填单片机控制子系统简介.223.5.2.1混合式自动定量包装原理的简介.223.5.2.2充填机的控制过程.233.6包装机PLC控制子系统简介.273.6.1数字湿度传感器.283.7运输、选别机单片机控制子系统简介.28第4章通信系统设计.314.1下位机的通信协议和格式.32毕业设计说明书（论文）34.1.1FX系列PLC的通讯协议.324.1.2单片机与IPC的通信.35第5章结论展望.405.1结论.405.2展望.40第六章程序附录.41致谢.45参考文献.46毕业设计说明书（论文）4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（DistributedControlSystem，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