论文总字数：23660字

摘 要

三相异步电机作为在机械运动过程中充当着非常重要的角色，将其进行网络化的智能控制在工业中具有很重要的意义，在近几年发展非常迅速。而且未来的发展潜力依然很大。本次设计借助南京工业大学罗克韦尔自动化实验室的网络和元器件平台，设计并且完成了基于PLC和以太网的伺服电机控制。

本文第一步做的是熟悉整个控制系统以及每一个功能块的作用，特点，还有他们之间的联系。然后选择每个功能块合适的型号。最终确立以罗克韦尔中的Micro850系列的2080-LC50-48QWB型号的PLC为控制器，以Powerfle x525变频器为执行机构，三相异步电机为控制对象，通过工业以太网EtherNet/IP上的PC机进行控了制的网络系统。

系统中各功能块之间的通讯。数据的传输与交换需要用网络来实现，利用RSLinx classic软件可以建立各网络模块之间的通讯。CCW8软件对控制器进行逻辑上的编程，并对PLC程序进行自定义场景，使得PLC程序更加生动形象的展示出来。触摸屏和PLC之间的协同使得控制更加的直观简单。

减小控制误差的控制算法和数学模型。为了实现对三相异步电机的精确位置控制，在系统中加入PID控制环节，通过对响应曲线的观察记录选择出比较合适的参数值，从而达到更加精确的控制要求。

本文比较详细的阐述了罗克韦尔PLC结合以太网对电机的位置控制，在现实中可以灵活应用，有很好的实用价值。

关键词：可编程逻辑控制器（罗克韦尔PLC） PowerFlex525变频器 三相异步电动机 PID控制

Servo motor control Based on Ethernet and plc

Abstract

Three-phase asynchronous motors as serve as a very important role in the process of mechanical movement. Its network of intelligent control has a very important significance in the industry in recent years developed very rapidly. And still great potential for future development. The design and components through the network platform of Nanjing University of Rockwell Automation Laboratory, designed and completed the PLC and Ethernet-based control servo motor.

In this paper, the first step to do is to be familiar with the entire control system, and the role of each function block, features, and links between them. Then select the appropriate model for each function block. Finally established with the Rockwell Micro850 series 2080-LC50-48QWB models PLC as controller and inverter Powerflex525 as executing agency for the control of three-phase induction motor object via Industrial Ethernet EtherNet / IP on the PC machine control network system.

Communication between the various functional blocks of the system. Transmission and exchange of data needed to implement network using RSLinx classic software can establish communication between the various network modules. CCW8 software controller is programmed logic. With RSView32 software for PLC program custom scene, making PLC programs more vividly displayed. Coordinated so that the touch screen and PLC control between more intuitive and simple.

Control algorithms and mathematical models to reduce the control error. In order to achieve accurate position control of three-phase induction motor is added to the system, PID control link, selecting the appropriate parameter values, so as to achieve more precise control requirements.

This article compares in detail the position of the motor control PLC Ethernet combination can be flexibly applied in the real world, there are good practical value.

Key Words: Programmable Logic Controller(Rockwell PLC) ；PowerFlex 525 Inverter ； three-phase asynchronous motor；PID control

目录

摘要 ……………………………………………………………………………………………I

ABSTRACT …………………………………………………………………………………II

第一章 绪论 …………………………………………………………………………………1

1.1 课题概述 ………………………………………………………………………………1

1.2 异步电机在位置控制中的发展趋势 …………………………………………………1

1.3 可编程逻辑控制器（PLC）技术………………………………………………………2

1.4 网络架构 ………………………………………………………………………………2

1.5 本文主要内容 …………………………………………………………………………3

第二章 系统控制方案………………………………………………………………………4

2.1 系统要实现的目标 ……………………………………………………………………4

2.2 系统应具有的功能 ……………………………………………………………………4

2.3 系统总体控制思路 ……………………………………………………………………4

2.4 本章小结 ………………………………………………………………………………5

第三章 硬件设计……………………………………………………………………………6

3.1 可编程逻辑控制器 ……………………………………………………………………6

3.1.1 PLC的组成模块…………………………………………………………………6

3.1.2 PLC的选型………………………………………………………………………7

3.2 变频器 …………………………………………………………………………………8

3.2.1 变频器工作原理…………………………………………………………………8

3.2.2 变频器选型………………………………………………………………………8

3.3三相异步电动机 ………………………………………………………………………10

3.3.1三相异步电动机参数……………………………………………………………10

3.4编码器 …………………………………………………………………………………11

3.4.1增量型光电编码器工作原理 ………………………………………………………11

3.5本章小结 ………………………………………………………………………………11

第四章 软件设计……………………………………………………………………………12

4.1 CCW软件 ……………………………………………………………………………12

4.2 梯形图程序编写………………………………………………………………………13

4.3 高数计数器……………………………………………………………………………14

4.4 变频器设置……………………………………………………………………………15

4.4.1 变频器地址参数设置 …………………………………………………………15

4.4.2 触摸屏组态 ……………………………………………………………………15

4.5 BOOTP-DHCPServer软件 …………………………………………………………17

4.6 RSLinx Classic软件…………………………………………………………………18

4.6.1 新建设备连接 …………………………………………………………………19

4.7 系统的地址分配………………………………………………………………………20

4.8 本章小结………………………………………………………………………………21

第五章 网络结构 …………………………………………………………………………22

5.1 ControlLogix系统 …………………………………………………………………22

5.2 NetLinx三层网络架构………………………………………………………………22

5.2.1工业以太网 ……………………………………………………………………23

5.2.2 控制网ControlNet……………………………………………………………24

5.2.3 设备网DeviceNet ……………………………………………………………24

5.3 本章小结 ……………………………………………………………………………25

第六章 控制算法 …………………………………………………………………………26

6.1 PID控制算法…………………………………………………………………………26

6.2 PID参数的控制特点…………………………………………………………………26

6.2.1 PID参数整定 …………………………………………………………………27

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