毕业设计（论文）-基于MODBUS协议的联控系统网络通讯开发.doc

南京铁道职业技术学院（毕业设计）南京铁道职业技术学院毕 业 设 计题 目：基于modbus协议的联控系统网络通讯开发 作 者： 学 号： 系 ： 自动控制系 专 业： 电气自动化技术 班 级： 08电气301 指导者： 讲师 (姓 名) (专业技术职务)评阅者： 讲师 (姓 名) (专业技术职务)2011 年 5 月摘 要modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。 联控箱以二台空压机以上联控操作为基础，即一台主机，一台备机（三台以上，可增设一至二台副机）,且系统内所有参与联控的空压机必须接至同一储气罐或同一压力系统内。联控柜是该系统控制核心单元，其控制系统下6台空压机根据程序要求次序自动启停，以达到给整个工厂恒压供气之目的。配联控柜一台，联控柜需和上位机dcs通讯，协议为modbus。关键词 联控、modbus通讯协议、自动启停、联控柜南京铁道职业技术学院（毕业设计）目录第一章 绪论 31.1 前言 31.2 通讯协议简介 31.3 通讯协议的网络通讯协议 4 1.3.1 rs-232-c 4 1.3.2 rs-449 5 1.3.3 v.35 5 1.3.4 x.21 5 1.3.5 hdlc和sdlc5 1.3.6 fddi6 1.4 通讯协议的网络管理协议 6 1.4.1 简单网络管理协议snmp 6 1.4.2 点到点协议ppp61.5 本章小结 7第二章modbus的系统设计 82.1 联控箱的设计 8 2.1.1 联控箱的设计要求 8 2.1.2 联控箱盘面设计 82.2 空压机运行状态及联控功能 8 2.2.1 空压机联控功能 8 2.2.2 空压机运行状态 82.3 modbus的选择 92.3.1 modbus的介绍 92.3.2 modbus的传输类别及比较102.3.3 modbus的选择112.4系统联控主回路电路图 112.5 本章小结13第三章 系统的硬件设计143.1 系统的控制组成14 3.1.1 控制设计14 3.1.2 元器件选择153.2 plc的布置图 153.3 本章小结15第四章 系统的软件设计17 4.1 系统函数关系图17 4.2 系统的控制流程图194.3 六台联控电路图20 4.4 本章小结20致谢 21文献参考 22附录一 1附录二 61第一章 绪论1.1前言此课题为苏州长风自动化科技有限公司的委托课题。空压机采用智能微处理控制技术，具有自动、连续两种运行模式和就地、远程、连锁三种控制方式选择。在空压机的外箱上有液晶文本显示和轻接触按钮式操作键盘的控制面板，控制面板上能实现空压机运行各种运行参数的设定，随时显示空压机运行时的各种工况参数、设定值，实时显示空压机运行时的油气温度和压力，同时显示空压机的各种运行状态，如：准备启动、启动阶段、空载中、待命等。控制面板上对气路系统，油路系统及电机等部位的各种故障均能实现报警或报警停机功能。同时显示报警、报警停机的部位和原因，空压机自控系统能连续存储不少于8次的故障记录。配联控柜一台，联控股需和dos通讯，协议为modbus。联控柜以两台空压机以上联控为基础，即一台主机，一台备机（三台以上，可增设一至两台副机）而且系统内所有参与联控的空压机必须接至统一气罐或统一压力系统内。联控箱的联控 程序由可编程控制器完成。显示选用触摸式液晶显示屏。在所有网络软件中，除了网络操作系统外，最重要的莫过于各种各样的网络协议了。通讯协议是网络社会中信息在网络的计算机之间、网络设备之间及其相互之间通行的交通规则。 在不同类型的网络中，应用的网络通讯协议也是不一样的。虽然这些协议各不相同，各有优缺点，但是所有协议的基本功能或者目的都是一样的，即保证网络上信息能畅通无阻、准确无误地被传输到目的地。 通讯协议也规定信息交流的方式，信息在哪条通道间交流，什么时间交流，交流什么信息，信息怎样交流等。 1.2 通讯协议简介开放系统互联协议中最早的协议之一，它为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络提供通信支持，是一种网络通用语言。tcp/ip协议定义了在互联网络中如何传递、管理信息(文件传送、收发电子邮件、远程登录等)，并制定了在出错时必须遵循的规则。 通信协议又称通信规程，是指通信双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程。 tcp/ip是网络中使用的基本的通信协议。虽然从名字上看tcp/ip包括两个协议，传输控制协议(tcp)和网际协议(ip)，但tcp/ip实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如：远程登录、文件传输和电子邮件等，而tcp协议和ip协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说tcp/ip是internet协议族，而不单单是tcp和ip。 tcp/ip是用于计算机通信的一组协议，我们通常称它为tcp/ip协议族。它是70年代中期美国国防部为其arpanet广域网开发的网络体系结构和协议标准，以它为基础组建的internet是目前国际上规模最大的计算机网络，正因为internet的广泛使用，使得tcp/ip成了事实上的标准。 之所以说tcp/ip是一个协议族，是因为tcp/ip协议包括tcp、ip、udp、icmp、rip、telnetftp、smtp、arp、tftp等许多协议，这些协议一起称为tcp/ip协议。 ipx/spx是基于施乐的xeroxs network system（xns）协议，而spx是基于施乐的xeroxs spp（sequenced packet protocol：顺序包协议）协议，它们都是由novell公司开发出来应用于局域网的一种高速协议。它和tcp/ip的一个显著不同就是它不使用ip地址，而是使用网卡的物理地址即（mac）地址。在实际使用中，它基本不需要什么设置，装上就可以使用了。由于其在网络普及初期发挥了巨大的作用，所以得到了很多厂商的支持，包括microsoft等，到现在很多软件和硬件也均支持这种协议。netbeui即netbios enhanced user interface，或netbios增强用户接口。它是netbios协议的增强版本，曾被许多操作系统采用，例如windows for workgroup、win9x系列、windows nt等。netbeui协议在许多情形下很有用，是windows98之前的操作系统的缺省协议。1.3 网络通讯协议 1.3.1 rs-232-c rs-232-c是(eia发表的，rs-232-b的修改版)，是osi基本参考模型物理层部分的规格，它决定了连接器形状等物理特性、以0和1表示的电气特性及表示信号意义的逻辑特性。 rs-232-c的如下特点：采用直通方式，双向通信，基本频带，电流环方式，串行传输方式，dce-dte间使用的信号形态，交接方式，全双工通信。rs-232-c在itu建议的v.24和v.28规定的25引脚连接器在功能上具有互换性。 rs-232-c所使用的连接器为25引脚插入式连接器，一般称为25引脚d-sub。dte端的电缆顶端接公插头，dce端接母插座。 rs-232-c所用电缆的形状并不固定，但大多使用带屏蔽的24芯电缆。电缆的最大长度为15m。使用rs-232-c在200k位/秒以下的任何速率都能进行数据传输。 1.3.2 rs-449rs-449是1977年由eia发表的标准，它规定了dte和dce之间的机械特性和电气特性。 rs-449的连接器使用iso规格的37引脚及9引脚的连接器，2次通道（返回字通道）电路以外的所有相互连接的电路都使用37引脚的连接器，而2次通道电路则采用9引脚连接器。 rs-449的电特性，对平衡电路来说由rs-422-a规定，大体与v.11具有相同规格，而rs-423-a大体与v.10具有相同规格。 1.3.3 v.35v.35是通用终端接口的规定，其实v.35是对60-108khz群带宽线路进行48kbps同步数据传输的调制解调器的规定，其中一部分内容记述了终端接口的规定。 v.35对机械特性即对连接器的形状并未规定。但由于48dbps-64kbps的美国bell规格调制解调器的普及，34引脚的iso2593被广泛采用。模拟传输用的音频调制解调器的电气条件使用v.28（不平衡电流环互连电路），而宽频带调制解调器则使用平衡电流环电路。 1.3.4 x.21 x.21是对公用数据网中的同步式终端（dte）与线路终端（dce）间接口的规定。主要是对两个功能进行了规定：其一是与其他接口一样，对电气特性、连接器形状、相互连接电路的功能特性等的物理层进行了规定；其二是为控制网络交换功能的网控制步骤，定义了网络层的功能。在专用线连接时只使用物理层功能，而在线路交换数据网中，则使用物理层和网络层的两个功能。x.21接口用的连接器引脚也只用15引脚电气特性分别参照v系列接口电气条件的v.10和v.11。数字网的同步都是从属于网络主时钟的从属同步。 1.3.5 hdlc和sdlchdlc（高级数据链路控制规程）是可靠性高，高速传输的控制规程。其特点如下：可进行任意位组合的传输；可不等待接收端的应答，连续传输数据；错误控制严密；适合于计算机间的通信。hdlc相当于osi基本参照模型的数据链路层部分的标准方式的一种。hdlc的适用领域很广，近代协议的数据链路层大部分都是基于hdlc的。sdlc（同步数据链路控制）是ibm公司制定的协议，并成为sna的数据链路控制层协议。实际上也包含于hdlc中。 1.3.6 fddi fddi（光纤分布式数据接口）的传输速度为100mbps，传输媒体为光纤，是令牌控制的lan。fddi的物理传输时钟速度是125mhz,但实际速度只有100mbps。可实际连接的工作站数最多有500个，但推荐使用100个以下。fddi的连接形态基本上有两种：一种是用一次环路和二次环路的两个环构成的环形结构；另一种是以集线器为中心构成树状结构。工作站间的距离用光纤为2km，用双绞线则为100m。但对单模光纤制定了节点间的距离可以延长到超过2km以上的标准。 fddi有三种接口：das（双配件站）；sas（单配件站）；集线器（concentrater）。通常仅使用一次环路，二次环路作为预备用系统处于备用状态。1.4 网络管理协议1.4.1 简单网络管理协议snmptcp/ip协议集中的网络管理协议。已被普遍采用。使用snmp的管理模型，对internet进行管理的协议，是在tcp/ip的应用层进行工作的。其优点是，不依赖于网络物理层的属性即可规定协议，对全部网络和管理可以采用共同的协议，管理者和被管理者之间可采用客户/服务器的方式，可称为代理（工具）；如果管理者作为客户机工作，可称为管理器或管理站。代理的功能应该包括对操作系统和网络管理层 通讯协议的管理，取得有关对象的七层信息，并利用snmp网络管理协议把该信息通知管理者。管理者本身应要求对有关对象的信息存储在代理中所含的mib（管理信息库）的虚拟数据库中。 对snmp而言，要求能够取得或设置由管理到代理网管对象本身的对象等内容。代理应完成管理器要求回答的内容。同时，代理本身还应把因代理发生的事件通知管理器。 1.4.2点到点协议ppp作为rfc1171/1172而制定的ppp（pointopointprotocol）,是在点对点线路上对包括ip在内的lan协议进行中继的internet标准协议。ppp从作成当初开始就对应于多协议，设计成具有不依存于网络层协议的数据链路。在用ppp对各个网络层协议进行中继时，每个网络层协议必须有某个对应于ppp的规格，这些规格有一些已经存在。ppp的实际安装已经开始，特别是必须适应多协议的路由器厂家积极采用ppp。 ppp是由两种协议构成的：一种是为了确保不依存于协议的数据链路而采用的lcp（数据链路控制协议）；另一种为了实现在ppp环境中利用网络层协议控制功有的ncp（网络控制协议）。ncp从其目的出发需要在每个网络层协议都要作规定。ncp的具体名称在对应的网络层协议中有所不同。更准确地说，ppp所规定协议只是lcp，至于将ncp及网络层协议如何放入ppp帧中，要由开发各种网络层协议的厂家进行。ppp帧具有传输lcp、ncp及网络层协议的功能。对利用lcp的物理层规格没有特殊限制。可以利用rs-232-c、rs-422/423、v.35等通用的物理连接器。传输速度的应用领域也没有特别规定，可以利用物理层规格所容许的传输速度。而要采用全双工方式的通信线路。1.5 本章小结 本章为绪论章节，主要介绍了本课题的基本内容和设计背景,并简单介绍了网络通讯协议及网络管理协议。第二章 modbus的系统设计2.1联控柜的设计 2.1.1联控柜的设计要求 联控箱以二台空压机以上联控操作为基础，即一台主机，一台备机（三台以上，可增设一至二台副机）。且系统内所有参与联控的空压机必须接至同一储气罐或同一压力系统内。其中，联控箱的联控程序由可编程控制器完成,显示选用触摸式液晶显示屏，可编程序控制器的输出点均经过外电路继电器的接点输出。2.1.2联控箱盘面设计 1.单控/联控选择2.空压机故障报警的查询3.启动、停止按钮4.空压机状态显示5总管压力6.空压机控制系统设置7.空压机控制系统状态查询2.2 空压机运行状态及联控功能 2.2.1空压机运行状态 空压机选择在近程状态下，只能单独运行。不能参与联控状态。只有在选择远程或联控状态下，空压机才能参与空压机系统的联控。 空压机在远程状态下，可选择单控或联控二种状态运行。在单控状态下，空压机可以在联空箱操作，单独启动与停止。2.2.2空压机联控功能在联控状态下：按任意一台空压机组启动按钮，此机组便启动运转，延时后启动后一台机组，直至全部机组运转（先运转的一台为主机，后运转为副机和备机）。如总管压力已到预定高限值，则未启动的机组不启动。在联控状态下：压力达到总管高限值后，联控箱发出卸载指令，延时后自动停止备用机；如仍处于卸载状态时，继续延时后自动停止副机；如卸载信号继续存在，则继续延时后自动停止最后一台主机。管网压力低于低限设定值，联控箱发出加载信号，副机自动启动运转。如果管网压力还是低于设定值，备机经延时后自动启动运转。任意一台机组发生故障后，联控箱会自动将其切出联控系统。其余机组仍会按预计设定的程序要求自动启动和停止，以满足总管压力的需求。并发出故障信号。联控箱会自动对个台空压机组进行运行时间的计时，并自动进行主机切换，以达到均衡各台机组的运行工作时间。可更具系统的需求，可以任意将任一台空压机切出联控状态。（选配功能）可根据控制系统的要求，增设强制开机功能。即当用户生产设备出现异常情况需要短时间加大用气量时，可以将所有剩余处于备机状态的空压机开启，以满足瞬时用气量很大的要求。2.3 modbus的选择 2.3.1 modbus的介绍 modbus协议是gould公司开发的无条件开发、无条件使用、相对比较简单的通讯协议。最初由modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化(schneider automation)部门的一部分，现在modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的rs-232、rs-422、rs-485和以太网设备。许多工业设备，包括plc，dcs，智能仪表等都在使用modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。数据传输是主/从（master/slave）式通信，报文形式为请求/响应帧方式。1个“主”设备最多可向247个“从”设备发送通信请求，每个“从”都有自己地址编号。而每次通信都由“主”方法通信请求指令字符串，“从”方只接收与自己地址一致的信息，对“主”方发给其他“从”地址编号的指令不予理睬。仅当“主”方发的通信请求指令字符串以00为开头时，才会被所有的“从”方接收。当在一modbus网络上通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用modbus协议发出。在其它网络上,包含了modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。 标准的modbus口是使用rs-232c兼容串行接口,它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由modem组网。控制器通信使用主从技术,即仅一设备（主设备）能初始化传输（查询）。其它设备（从设备）根据主设备查询提供的数据作出相应反应。典型的主设备：主机和可编程仪表。典型的从设备：可编程控制器。 主设备可单独和从设备通信,也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信,从设备返回一消息作为回应,如果是以广播方式查询的,则不作任何回应。modbus协议建立了主设备查询的格式：设备（或广播）地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。 从设备回应消息也由modbus协议构成,包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误,或从设备不能执行其命令,从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。2.3.2 modbus传输类别及方式在modbus网络上转输标准的modbus口是使用一rs-232c兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由modem组网。控制器通信使用主从技术，即仅一设备(主设备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。典型的主设备：主机和可编程仪表。典型的从设备：可编程控制器。主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。modbus协议建立了主设备查询的格式：设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。从设备回应消息也由modbus协议构成，包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误，或从设备不能执行其命令，从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。 在其它类型网络上转输：在其它网络上，控制器使用对等技术通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。这样在单独的通信过程中，控制器既可作为主设备也可作为从设备。提供的多个内部通道可允许同时发生的传输进程。在消息位，modbus协议仍提供了主从原则，尽管网络通信方法是“对等”。如果一控制器发送一消息，它只是作为主设备，并期望从从设备得到回应。同样，当控制器接收到一消息，它将建立一从设备回应格式并返回给发送的控制器。 在其它网络上（象map和modbus plus）modbus消息被转成与串行传输无关的帧。两种传输方式：控制器能设置为两种传输模式(ascii或rtu)中的任何一种在标准的modbus网络通信。用户选择想要的模式，包括串口通信参数(波特率、校验方式等)，在配置每个控制器的时候，在一个modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。如： ascii模式 | 地址 | 功能代码 | 数据数量 | 数据1 . 数据n | lrc高字节 | lrc低字节 | 回车 | 换行 | rtu模式 | 地址 | 功能代码 | 数据数量 | 数据1 . 数据n | crc高字节 | crc低字节 | 2.3.3 modbus的选择对于modbus的ascii、rtu和tcp协议来说，其中tcp和rtu协议非常类似，我们只要把rtu协议的两个字节的校验码去掉，然后在rtu协议的开始加上5个0和一个6并通过tcp/ip网络协议发送出去即可。所以在这里我仅介绍一下modbus的ascii和rtu协议。 表2-1 ascii协议和rtu协议的比较协议开始标记结束标记校验传输效率程序处理ascii:（冒号）cr,lflrc低直观，简单，易调试rtu无无crc高不直观，稍复杂通过比较可以看到，ascii协议和rtu协议相比拥有开始和结束标记，因此在进行程序处理时能更加方便，而且由于传输的都是可见的ascii字符，所以进行调试时就更加的直观，另外它的lrc校验也比较容易。但是因为它传输的都是可见的ascii字符，rtu传输的数据每一个字节ascii都要用两个字节来传输，比如rtu传输一个十六进制数0xf9,ascii就需要传输f9的ascii码0x39和0x46两个字节，这样它的传输的效率就比较低。所以一般来说，如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用ascii协议，如果所需传输的数据量比较大，最好能使用rtu协议。在本系统中，要空压机的联控功能需要传输的数据量不大，综合考虑系统的可操作性、经济性等因素，选择使用ascii协议。2.4系统联控主回路电路图控制方式包括手动、停止和自动3种工作状态（由选择开关控制）。在手动状态下，机器根据用户的实际需要由二位选择开关控制某台空压机的启停。1ps下限设置为0.4mpa，上限设置为1.2mpa。开机后空压机排空20秒（出厂设定20秒）。当压力到达1.2mpa时，压力开关（1ps）动作，工作中的空压机全部停机，超高压灯亮。当压力降到0.4mpa时，压力开关接通，选择开关如果打在运行即可启动相应的机器。图2-1 6台联控主回路电路图在自动控制方式下，6台空压机根据用户的实际用气量轮换工作。启动、停止、设置、退出。2.5 本章小结 本章讲述了modbus的基本内容和modbus的选择。从modbus的简单历史开始，针对modbus进行了一些介绍，并通过modbus的分类及比较进行了详细的说明，准确的做出选择。第三章 系统的硬件设计3.1系统的控制设计 3.1.1 控制设计可编程控制器（plc）：是用于工业控制的微处理器。它通过编入控制程序达到输入和输出的特定控制关系。它具有稳定性好、控制功能强和便于维修等特点。选用siemens s7-300 plc。l tp177a操作面板：可以在面板上修改需要设定的参数，机器根据设定的参数运行。l 断路器： 施耐德c65n 2p 10al 中间继电器： 施耐德rxm4lb1bdl 三位选择开关（包括手动、停止、自动） 施耐德xb2bd33c 2常开触点l 二位选择开关（在手动控制方式下可以启动和停止空压机） 施耐德xb2bd21cl 电源指示灯 led xb2-bvb4lc 红色dc24vl 故障指示灯 led xb2-bvb4lc 黄色dc24vl 运行指示 led xb2-bvb4lc 绿色dc24vl 急停，复位按钮 xb2-bs442元器件选择计算公式 （式3-1）式中：pn为电机功率un为电机额定电压 cos为电动机功率因数，其大约在0.850.9之间 为电机的效率，一般在0.80.9之间3.1.2 元器件选择见表3-1 元器件选择清单表3-1 元器件选择清单空压站控制系统配置序号名称型号说明单位数量1控制器s7-300s7-300系列台12电源模块p150(5a)块13数字量输入模块em22116点24vdc块24数字量输出模块em22216点24vdc块15模拟量输入模块em235块16通讯模块cpu内置7存储卡cpu内置8安装导轨条19前连接器无需10触摸控制面板tp270(mp277)10寸彩色面111压力传感器msp-300meas个212电气控制柜颜色：ral7305厚度：2mm面113通讯电缆9842双绞屏蔽线米100014网络连接器对应配套项115附件材料费对应配套变压器，冷却风机，按钮指示灯，接线端子排，电器开关等项1 3.2 plc的布置图 见图3-13.3 本章小结 本章主要介绍了系统的硬件设计，包括控制设计和元器件设计。其中，元器件选择是本章的重点，元器件是通过计算公式和对系统载流量进行紧密选择的，还有就是plc的布置格式。图3-1 plc布置图第四章 系统的软件设计4.1 系统的函数关系图初始化子程序初次启动读写堆栈数据，如果没有数据则需要直接跳出次程序判定是否在读写空压机数据连接空压机开始运行模拟空压机程序，实际联机后需要用自动运行程序代替主程序开始linkcomp（）simulation（）主程序结果init（）initstack（）linkcomp（）开始正在读空压机？popstack（）否是 初始化堆栈子程序mmp1（）读数据结束savestack（）linkcomp（）结束保存数据是否modbus主协议连接空压机图4-1 函数关系图4.2 系统的控制流程图 开始读取gd controler 数 据 处 理有故障？自动模式？远控有效？ 加入轮换队列 由plc控制 结束 故 障 处 理 远 控图4-2 控制流程图4.3 六台联控电路图图4-3 控制方案图4.4 本章小结 本章着重介绍了系统的三个部分，第一为函数关系图;第二为控制流程图;最后为六台联控的电路图，通过这三部分对系统软件部分进行了介绍。致 谢毕业设计的完成，为我的大学学习生活画下了最后一笔。应该感谢的人很多，首先感谢学院给我们提供了一个展现自己的舞台，在南京铁道职业技术学院这个良好的学习环境中，我们得到了很多锻炼的机会，使得我们的动手能力和专业技能都有了很大的提高。其次要感谢指导教师郑老师的悉心教导和给予我无私帮助的其他老师，还有帮助我完成的同学,是你们为我创造了良好的学习和完成毕业设计的环境，你们的支持和鼓励使我对这次的设计完成有了信心和动力，使我能够顺利地完成课题的设计工作，在此向这些帮助我的人致以诚挚的谢意。最后，我还要感谢苏州长风自动化科技有限公司对我提供课题材料的帮助，使我顺利完成了本课题设计。文 献 参 考 1 王常力，分布式控制系统(dcs)设计与应用实例(第2版)。北京：a电子工业出版社 ，2010 2 赵景波， 零基础学西门子s7-200plc。北京：m 机械工业出版社，2010 3 modbus通讯协议简介eb/ol /webpage/forum/200803/c-999d-491604658761-1.shtml。4simatic s7-200可编程序控制器系统手册,2000.3. 5 wincc通讯手册,siemens,1999.9. 6 wincc组态手册,siemens,1999.9.7 郑亚平 分散型控制系统与子系统的通信连接 自动化,石油化。1999（4-6）8 西门子step7 v5.1 编程手册9 西门子loadable driver for point-to-point cps modbus protocal rtu format s7 is moster 手册10 西门子wincc5.0 用户手册11 邓宏彬, 田纳新, 李志鹏, 司宇晰, 等编著. msc121x系统级单片机原理与应用 m . 北京: 机械工业出版.12 朱蕴璞, 孔德仁, 王芳. 传感器原理及应用 m . 北京: 国防工业出版社, 2005 .13 texas instruments incorporated . precision analogto digital converter with 8051 micro controller and flash memory . 2002.14 张国庆, 但堂咏, 陶德馨. 基于 msc1210微控制器的数据采集系统设计 j . 自动化与仪器仪表, 2007, ( 3) .15 薛正学, 陈放, 陈向东. 中国机械工业标准汇编. 压缩机卷 m . 中国标准出版社. 16 卢文俊，冷杉.基于 modbus 协议的控制器远程监控系统 j.电力自动化设备.2003年6月,54-56 17 周纯杰,江建华.基于 modbus 协议的 plc 与 can 总线通信方法及实现 j.电气传动.2004年第6期,29-31 18 金江.基于 modbus 协议的 s7-200plc 与矿用智能遥控接收机的通信j.工矿自动化.2007年第4期,82-86. 19 阳宪惠.现场总线技术及应用.清华大学出版社，1999 20 邬宽明.can 总线原理和应用系统设计. 北京航天航空大学出版社.1996 21 吴学文，王新光，基于 modbus 通信协议的水闸计算机监控系统 j.计算机工程.2005年7月,195-197 22 彭兰.modbus 通讯协议在空气压缩机监控系统中的应用 j.金属材料与冶金工程.2007年5月,43-45 23 邱公伟，可编程控制器网络通信及应用 北京 清华大学出版社 1999 24 何克忠，李伟 计算机控制系统 北京 清华大学出版社 1999 25 张浩，工业计算机网络及多媒体技术 北京 机械工业出版社 1998 26 李启衡 碎矿与磨矿 冶金 工业 出版社 ,27 选矿设计手册 编委会选矿设计手册 冶金工业出版社 ,28邵裕森 过程控制系统及仪表 机械业出版社 ,29 陈夕松 ,等 基于总线的plc一scada系统在磨矿控制中的应用 电气 自动化 ,200330廖常初 s7-300/400 plc应用技术 北京 机械工业出版社 2005第24页 共23页附录一六机组联控plc程序苏州长风自动化科技有限公司2011年05月附录二 六机组联控说明书苏州长风自动化科技有限公司2011年05月控制系统是根据机组本身的特点及客户的特殊要求而开发的产品。能够控制多台空气压缩机的运行，使输出的管网气压自动保持在要求的范围之内，并能有效的节省电能。采用交流220v，50hz电源供电；控制回路采用直流24v控制电压，设有急停及复位按钮。一、控制组成l 可编程控制器（plc）：是用于工业控制的微处理器。它通过编入控制程序达到输入和输出的特定控制关系。它具有稳定性好、控制功能强和便于维修等特点。选用siemens s7-300 plc。l tp177a操作面板：可以在面板上修改需要设定的参数，机器根据设定的参数运行。l 断路器l 中间继电器l 接触器l 三位选择开关（包括手动、停止、自动）l 二位选择开关（在手动控制方式下可以启动和停止空压机）l 电源指示灯l 故障指示灯l 运行指示l 急停，复位按钮控制系统方案图一、 空压机与后处理器的联动方案a、组合式干燥机的启动1、系统检查：投入冷却机系统，保证进水温度不大于32，压力0.2-0.4mpa之间，流量不小于0.2t/m3,检查电源电压是否正常；检查空气管道是否正常，空气进气压力不超过1.0mpa，温度不超过60，开机前对压缩空气管路系统进行吹扫。2、 启动：接通电源，控制面板上指示灯亮，系统自动进入3分钟延时。a: 手动启动干燥机：将转换开关设在手动档，按下启动按钮，3分钟延时过后干燥机自动启动；当吸干机升压至工作压力（0.75-0.8map）时，检查过滤减压阀，调节压力至0.4-0.6mpa左右，并锁定，观察5-10分钟，当冷媒低压表指示在0.35-0.45mpa，冷媒高压表指示在1.2-1.6map后，经干燥机处理的空气即达到使用要求，打开自动排水器上的球阀，让冷凝下来的水排出系统。b:连锁启停：当转换开关设在连锁档上，当干燥机设空压机启动，停止信号控制，干燥机能自动投入运行。3、 停止：先停止向干燥机输送空气，将转换开关置于手动档，按下stop按钮将干燥机关闭，切断电源。b、冷冻式压缩空气干燥机的启动1、系统检查：检查电源电压是否正常，检查空气管路是否正常，空气进气压力不超过1.0mpa，温度不超过60，投入冷却机系统，保证进水温度不大于32，压力0.2-0.4mpa之间，流量不小于0.2 t/m3，开机前对压缩空气管路系统进行吹扫。2、启动：接通电源，控制面板上指示灯亮，系统自动进入3分钟延时，打开冷却水进水阀，按下启动按钮，3分钟延时过后干燥机自动启动；检查压缩机运转是否正常，冷媒高、低压表是否正常，如一切正常后，开启进气阀向冷干机送气，并关闭空气旁通阀，此时空气压力表会指示出空气出口压力，观察5-10分钟，当冷媒低压表指示在0.35-0.45mpa，冷媒高压表指示在1.2-1.6map，露点温度指示在0-10后，进干燥机处理的空气即达到使用要求，打开自动排水器上球阀，让冷凝下来的水排出系统。3、停止：先停止向冷干机输送空气，按下stop按钮将干燥机关闭，切断电源。二、 空压机工作原理及操作方法控制方式包括手动、停止和自动3种工作状态（由选择开关控制）。在手动状态下，机器根据用户的实际需要由二位选择开关控制某台空压机的启停。1ps下限设置为0.4mpa，上限设置为1.2mpa。开机后空压机排空20秒（出厂设定20秒）。当压力到达1.2mpa时，压力开关（1ps）动作，工作中的空压机全部停机。超高压灯亮。当压力降到0.4mpa时，压力开关接通，选择开关如果打在运行即可启动相应的机器。在自动控制方式