运控实验报告

一、 实验要求

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学习控制器的使用，掌握控制器所需的编程、通信和网络配置软件，掌握针对简单逻辑对象的控制方法；

学习和掌握一类变频器的操作和使用方法； 掌握基于DeviceNet的变频器控制和使用方法；

设计电动机运行曲线并在现有的DeviceNet平台上实现； 编制相应的组态人机界面；

了解EtherNetIP网络配置和使用方法。

二、 实验内容

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可编程控制器ControlLogix软硬件平台熟悉和使用

ControlLogix系统是基于机架的系统，可以提供对使用顺序控制、过程控制、运动控制和驱动控制的控制系统进行组态的选项，还可提供通信I/O 功能。Controllogix系统是机架式、模块化安装。Controllogix输入输出模块是是模块式安装的。电源模块直接安装在Controllogix机架的左端。Controllogix机架有4、7、10、13或17槽五种类型。处理器可以控制本地输入输出和远程输入输出。处理器可以通过以太网EtherNet/IP、 控制网ControlNet、 设备网DeviceNet和远程输入输出Universal Remote I/O来监控系统中的输入和输出。

此次试验我们使用的系统是7机架式的系统，其中有电源、处理器、以太网、DeviceNet、输入输出模块，使用的软件是Logix5000，可以在软件中通过梯形图编程，而后将程序写入硬件系统中实现相应的功能。

2 通信(软件RSLinx)

网络通信是Logix5000的核心，不同的网络可用于数据传送和通讯，正确的对网络进行识别是基础内容。此次试验主要使用的网络通信是基于EtherNet和DeviceNet进行的，前五个试验主要使用的是以太网，连接计算机和硬件设，先用计算机编程，而后通过以太网将程序写入硬件设备，在硬件设备上实现一些简单的功能，例如通过按钮将输入模块某位数据置为1，使得输出模块某位置为1，控制灯的亮灭。

3 基本编程（以上内容为Lab1-5）

基本编程是基于梯形图的，梯形图是PLC使用得最多的图形编程语言，此部分内容主要是熟悉软件和语言的使用，实现基本的功能。

4 DeviceNet设备网网络规划（Lab6-7）

此次试验中DeviceNet主要用来连接处理器和变频发射器部分，通过输入相应的指令，使变频器执行相应的动作，正传、反转或是加减速。

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EtherNetIP应用实验 (Lab11) 本实验主要是实现远程控制，此处以太网实现的功能是远程通信，输入模块是另一个控制系统中的输入模块，第二个系统通过以太网通信将输入数据发送到本系统的处理模块，进行处理输出，在本系统的输出模块进行输出。

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组态界面的制作(Lab 12)

本实验是为了更好地实现人机交互，通过软件RSView Studio编写人机交互界面，通过界面上的按钮或输入控制实际变频器。

三、 实验结果

由于部分实验结果无法用文档呈现，报告中只展示Lab5和Lab12的实验结果或代码。

 Lab5

针对实验5模拟水箱实验，我们利用实验指导书中给出的梯形图，得到了如图1的曲线

图1 模拟水箱效果图

 Lab12

针对实验12控制变频器项目，我们制作了比较简单的人界面图，其中实现的功能有输入变频器频率，控制变频器启动、停止、正转、反转、频率调高和频率调低。人机界面如图2，具体控制程序如图3。

图2 人机界面图

图3 Lab12程序截图

 启动、停止

此程序的启动、停止功能直接用开关标签写入控制字。

 正反转

由于变频器控制正反转是通过两个控制字进行控制的，所以我们在实现正反转时使用了互锁控制字，保证控制字4、5在1、0时正转，在0、1时反转。

 加减频率

由于梯形图的执行是从左到右，从上到下循环扫描，所以增加或降低频率时不能仅仅使用开关，那样会使按下增加或减少的按钮时，变频器的频率会一直增加或减少，所以我们取了开关的上升沿，保证对每次开关的操作只会使程序执行一次控制，每次对Up和Down开关的操作都会使输入频率Freq_input增加1Hz或减少1Hz。

 输入频率

在实现输入频率这一功能时，我们采取了两种方法，第一种是先用CPT模块运算出输入频率所对应的16位二进制数，写入16位二进制数组Freq[16]中，之后直接用16行“开关——输出”控制将Freq的每一位直接写入变频器控制字高16位的对应位中；第二种是通过各种逻辑运算将转换得到的数据写入控制字高16位。

从运行结果来看，第二种方法的输出频率不是很稳定，总是有一定的跳变，究其原因是由于逻辑运算中我们为了不让上一次的频率影响到下一次的频率，我们在运算开始都将控制字的高16位置0，即使输入值没有变化，我们也得重新进行计算，这样就带来了一定的误差。而第一种方法不会出现这种情况，我们需要对第二种方法再进行一定的改进。

四、 实验感想

此次试验主要是让我们初步接触并了解PLC可编程逻辑器件，这一系统在工业生产制造中占有很重要的地位，例如Lab5实验中的水箱控制系统就是一个简单的工业模拟系统，是基于实际的系统所搭建的数学控制模型，借助软件通过PID参数整定得到最好的实现效果。同时，我们通过实验了解了系统通信的基本原理，以太网的主要功能是实现PC机与硬件、不同机架之间的通信，而DeviceNet网络作为一种接口，实现了高级设备与智能输入输出设备的连接，例如Lab6、7中的变频器，从而实现运动控制或是更加复杂的控制。除了本次试

验中用到的通信协议，系统还支持串口通信、DH+等通信协议。除此基础硬件设备之外，此次实验的最后一部分是人机交互，这也凸显了这一系统功能的完善。同时，我们还进一步接触了梯形图这一工业编程语言，掌握了基本的编写方法和运行规则。

通过此次实验我们对PLC有了基本的了解，并通过编程语言和实际操作实现了简单的功能，达到了理论和实践相结合的目的，希望在以后的学习中有更深入的研究。