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PLC控制系统训练平台设计与实现

作　者: 黄辉
导　师: 姜建芳
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 实验室建设 PLC 嵌入式仿真被控对象以太网通信
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 546次
引　用: 7次
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内容摘要

随着工业自动化的不断发展,社会对自动化技术人才的需求更加广泛、要求也越来越高,不仅要求自动化技术人才具有深厚的理论基础,更为重要的是要具有良好的解决实际工程技术问题的能力。可编程控制器PLC凭借其突出的优点,在工业控制现场得到广泛的应用,因而PLC的教学越来越受到高校的重视。本文就是以我校的“工业控制系统综合训练平台”实验室建设项目为背景而展开的,系统地讨论研究了PLC控制系统训练平台的设计与实现。论文概述了PLC控制系统训练平台的几种模式,提出了本文的PLC控制系统训练平台的设计方案;进行了总体结构的设计,控制柜设计,软硬件仿真被控对象的设计等;在软硬件仿真被控对象的设计过程中,完成了硬件设计,软件设计,通信设计等;最后通过一个实例,总结了控制系统的设计过程和训练方法,同时对PLC控制系统训练平台进行了验证。PLC控制系统训练平台在设计中运用了嵌入式技术、通信技术、电气设计技术等。实现了一种灵活性高、代价小、开放性好的训练模式。目前PLC控制系统训练平台已经正常运行。学生可在此平台上进行工程设计能力的锻炼,完成基础实验、综合实验、创新设计等等。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 PLC控制系统训练平台发展及现状  9-11
    1.2.1 可编程控制器PLC概述  9
    1.2.2 PLC控制系统训练平台的几种模式及其比较  9-11
  1.3 作者所做的主要工作和论文内容安排  11-12
    1.3.1 作者所做的主要工作  11
    1.3.2 论文内容安排  11-12
2 PLC控制系统训练平台总体设计  12-16
  2.1 工业控制综合训练平台设计  12-14
    2.1.1 工业控制系统综合训练平台设计思路  12-13
    2.1.2 工业控制系统综合训练平台总体结构  13-14
  2.2 PLC控制系统训练平台总体设计  14-15
  2.3 本章小结  15-16
3 PLC控制系统训练平台硬件设计  16-41
  3.1 控制柜设计  16-21
    3.1.1 控制柜I设计  16-18
    3.1.2 控制柜II设计  18-21
  3.2 嵌入式部分硬件总体设计  21-22
  3.3 CPU选型和其他关键器件选型  22-23
    3.3.1 CPU选型  22
    3.3.2 AD和DA芯片选型  22-23
  3.4 主机板设计  23-31
    3.4.1 核心板设计  23-26
    3.4.2 功能底板设计  26-31
  3.5 数字量接口板设计  31-35
    3.5.1 数字量输入电路设计  32-33
    3.5.2 数字量输出电路设计  33-35
  3.6 模拟量接口板设计  35-39
    3.6.1 模拟量输入电路设计  36-37
    3.6.2 模拟量输出电路设计  37-38
    3.6.3 参考电平设计  38-39
  3.7 电路板可靠性设计讨论  39-40
  3.8 本章小结  40-41
4 PLC控制系统训练平台嵌入式部分软件设计  41-48
  4.1 嵌入式操作系统比较和选择  41-42
  4.2 软件开发平台的构建  42
  4.3 μC/OS-II在AT91RM9200上的移植  42-45
    4.3.1 移植前的准备工作  42-44
    4.3.2 μC/OS-II在AT91RM9200上的移植  44
    4.3.3 任务间通信  44-45
  4.4 数字量与模拟量接口板驱动程序设计  45-47
    4.4.1 数字量接口板驱动程序设计  45-46
    4.4.2 模拟量接口板驱动程序设计  46-47
  4.5 本章小结  47-48
5 PLC控制系统训练平台以太网通信设计  48-58
  5.1 嵌入式部分和PC机可视化部分的通信总体设计  48
  5.2 ZLG/IP在AT91RM9200上的移植  48-52
    5.2.1 ZLG/IP简介  48-49
    5.2.2 ZLG/IP在AT91RM9200上的实现  49-52
  5.3 UDP的应用层通信协议制定  52-54
  5.4 嵌入式部分UDP通信应用程序设计  54-55
  5.5 可视化部分UDP通信应用程序设计  55-57
    5.5.1 Windows下UDP通信应用程序设计  55
    5.5.2 动态链接库技术的应用  55-57
  5.6 本章小结  57-58
6 PLC控制系统训练平台调试与验证  58-67
  6.1 控制柜调试  58
  6.2 嵌入式部分硬件调试  58-59
  6.3 嵌入式部分软件调试  59-61
    6.3.1 μC/OS-II移植调试  59
    6.3.2 UDP通信调试  59-60
    6.3.3 数字量接口板软件调试  60-61
    6.3.4 模拟量接口板软件调试  61
  6.4 PLC控制系统训练平台验证──化工混料过程  61-66
    6.4.1 被控对象的分析与控制任务的明确  61-62
    6.4.2 控制任务的分解和被控对象的描述  62
    6.4.3 控制系统总体设计  62-63
    6.4.4 系统硬件设计  63-64
    6.4.5 系统软件设计  64-66
    6.4.6 控制系统调试  66
  6.5 本章小结  66-67
7 总结与展望  67-68
  7.1 总结  67
  7.2 展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-71
附录 A 嵌入式部分主机板的功能底板PCB图  71-72
附录 B 嵌入式部分数字量接口板 PCB图  72-73
附录 C 嵌入式部分模拟量接口板 PCB图  73-74
附录 D 工业控制系统综合训练平台全貌图  74-75
附录 E 嵌入式部分的电路板实物图  75

PLC控制系统训练平台设计与实现

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