GE 期末考试报告.docx
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GE期末考试报告
2012~2013学年第二学期
《GE课期末考试报告》
GEFANUC自动控制系统基础
题目：
GE课期末考试报告
姓名：
学号：
1009111072
班级：
10自动化
（2）班
授课教师：
电气工程系
2011年5月23日
插图清单
图2-1步进电机控制程序3
图2-2步进电机循环程序4
图3-1MM420变频器6
图3-2变频器程序8
图4-1菊花链方式连接9
图4-2外接交换机方式连接10
图5-1冲压印字机13
插表清单
表2-1I/O分配表2
目录
第一章GE的简介1
第二章步进电机的控制2
2.1步进电机的控制原理2
2.2步进电机有以下特点：
2
2.3步进电机的I/O分配表2
2.4步进电机的控制程序3
2.5急停按钮4
2.6步进电机正反转循环程序4
第三章西门子变频器的控制6
3.1西门子MM420变频器简介6
3.2变频器工作原理6
3.3变频器的输出频率控制7
3.4PLC与变频器通讯8
3.5变频器程序8
第四章四种通讯方式的了解9
4.1以太网接口9
4.2DeviceNet现场总线技术9
4.2.1DeviceNet现场总线的技术特点9
4.2.2通信连接9
4.3profibus现场总线技术10
4.4Genius总线11
4.4.1genius总线特性11
4.4.2genius总线技术指标11
第五章气动控制12
5.1气动控制的优点12
5.2气动控制的例子13
第六章心得体会14
第一章GE的简介
GE智能平台是一个提供高新技术的企业，它为世界各地的用户提供用于自动化控制的软件、控制及通讯解决方案以及军工及航空航天嵌入式系统。
我们为用户提供一个独特的，灵活的，超GE家庭及商用解决方案集团公司的一员。
可靠的技术基础，使得他们在包括能源、水处理、消费品、国防和防御，以及通讯等产业领域获得持续的优势。
GE智能平台是一家总部设在美国弗吉尼亚州的夏洛茨维尔的全球性企业，隶属于GE，是
GE智能平台可为用户提供自动化软件控制及通讯解决方案，帮助客户降低成本，提高效率并增强其盈利能力。
主要涉及领域以下三方面:
工业软件：
主要包括运营管理软件及HMI/SCADA软件。
GE智能平台提供多种多样的、具有开放式和可扩展结构的应用程序及服务，将您现有的基础设施进行统一化和标准化，从而提升生产的灵活性和实时响应能力，为用户提供最先进、最完善的解决方案。
控制及通讯系统：
控制器、运动控制、操作员界面、过程解决方案，有多样化的控制器、I/O和编程工具可供选择。
这些产品易于集成、可扩展并具有强大的功能和可靠性，还可支持多平台和第三方接口，从而帮助用户降低成本，提高效率并增强其盈利能力。
军工及航空航天嵌入式系统：
单板计算机、系统机箱、多处理器产品、航空电子接口产品、传感器和信号处理产品、各种IO等，这些产品满足客户从数据采集、传输、处理到最终图象显示的各种需求，能够在国防、航空航天、轨道交通、石油天然气、电力冶金等极端的工业环境下提供稳定的运行。
同时GE智能平台秉承“立足中国、服务中国”的理念，持续关注并投资于这个资源丰富的新兴市场，立志成为中国客户长期可信赖的合作伙伴！
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我们不断壮大我们的软件和服务业务，围绕效率、生产力、安全性、可持续性和创新性这五大客户价值来深化我们在各个行业中的专业能力和解决方案！
第二章步进电机的控制
2.1步进电机的控制原理
步进电机是一种将电子数字脉冲信号转变为机械运动的电磁增量运动器件。
典型的电机绕组固定在定子上，而转子则由硬磁或软磁材料组成。
当控制系统将一个电脉冲信号经功率装置加到定子绕组中，电机便会沿一定的方向旋转一步。
脉冲的频率决定电机的转速。
电机转动的角度与所输入的电脉冲个数成正比；因此，只要简单地改变输入脉冲的数目，就能控制步进电机的转子运行角度，从而达到位置控制的目的。
2.2步进电机有以下特点：
（1）运行角度正比于输入脉冲，便于开环运行，花费少；
（2）具有锁定转矩；
（3）定位精度高，并且没有累积误差；
（4）具有优良的起动、停止、反转响应；
（5）无电刷和可靠性高；
（6）可低速运行，直接驱动负载；
（7）不适宜的控制会引起振动；
（8）不宜运行于高速状态。
2.3步进电机的I/O分配表
输入
输出
器件
说明
器件
说明
I00001
步进电机正转
Y00001
步进电机正转
I00002
步进电机反转
Y00002
步进电机反转
I00003
停止按钮
Y00003
步进电机正转加速
Y00004
步进电机反转加速
表2-1I/O分配表
2.4步进电机的控制程序
图2-1步进电机控制程序
2.5急停按钮
图中的I00003为本程序的急停按钮，不管程序运行出于什么状态，只要按下I00003，程序马上会停止运行，所以I00003就是本程序的急停按钮。
2.6步进电机正反转循环程序
图2-2步进电机循环程序
第三章西门子变频器的控制
3.1西门子MM420变频器简介
变频器MM420系列（MicroMaster420）是德国西门子公司广泛应用与工业场合的多功能标准变频器。
它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。
对于变频器的应用，必须首先熟练对变频器的面板操作，以及根据实际应用，对变频器的各种功能参数进行设置。
3.2变频器工作原理
和PLC一样，变频器是一种可编程的电气设备。
在变频器接入电路工作前，要根据通用变频器的实际应用修定变频器的功能码（参数）。
功能码一般有数十甚至上百条，涉及调速操作端口指定、频率变化范围，力矩控制、系统保护等各个方面。
功能码在出厂时已按默认值存储。
修订是为了使变频器的性能与实际工作任务更加匹配。
变频器与外界交换信息的接口很多，除了主电路的输入与输出接线端外，控制电路还设有许多输入输出端子，另有通信接口及一个操作面板，功能码的修订一般就通过操作面板完成。
西门子的MicroMaster420（以下简称为MM420）变频器是用于三相交流电动机调速的系列产品，由微处理器控制，采用绝缘栅双极性晶体管（IGBT）作为功率输出部件，具有很高的运行可靠性和很强的功能。
它采用模块化结构，组态灵活，由多种完善的变频器和电动机保护功能，由内置的RS-485/232C接口和用于简单过程控制的PI闭环控制器，可以根据用户的特殊需求对I/O端子进行功能自定义。
快速电流限制（FCL）改善了动态响应特性，低频时也可以输出大力矩。
MM420的输出功率为0.12~11kW，适合于各种变速传动，尤其适合于作水泵、风机和传送带系统的驱动控制。
MM440的输出功率为0.75~90kW，适合于要求高，功率大的场合。
它采用无传感器矢量控制和ECO节能控制，有提升类专用功能和机械制动的延时释放、超前吸合控制功能，可以保证升降机的安全平稳运行。
传送带故障监视功能可以保证生产线安全运行。
MM440有参数自整定的PID控制器，闭环转矩控制方式可以实现主/从方式的控制，适合多机同轴驱动。
用户在设置变频器参数时，可以选用价格便宜的基本操作面板（BOP），或具有多种文本显示功能的高级操作面板（AOP），AOP最多可以存储10组参数设定值。
MM420基本操作面板如图3-1。
1改变电动机的转动方向。
2起动变频器，
3停止变频器。
4电动机点动。
5访问参数。
6减少数值。
7增加数值。
8功能。
图3-1MM420变频器
3.3变频器的输出频率控制
有以下四种方式：
（1）操作面板控制方式。
这是通过操作面板上的按钮手动设置输出频率的一种操作方式。
具体操作又有两种方法：
一是按面板上频率上升或频率下降的按钮，调节输出频率；另一种方法是通过直接设定频率数值调节输出频率。
（2）外输入端子数字量频率选择操作方式。
变频器常设有多段频率选择功能。
各段频率值通过功能码设定，频率段的选择通过外部端子选择。
变频器通常在控制端子中设置一些控制端，如图9-4中的端子DINl、DIN2、DIN3，它们的7种组合可选定7种工作频率值。
这些端子的接通组合可通过机外设备，如PLC控制实现。
（3）外输入端子模拟量频率选择操作方式。
为了方便与输出量为模拟电流或电压的调节器、控制器的连接，变频器还设有模拟量输入端，如图中的AIN+端为电压模拟量的正极，AIN-为电压模拟量的负极。
L1、L2、L3端为三相电压输入端，当接在这些端口上的电流或电压量在一定范围内平滑变化时，变频器的输出频率在一定范围内平滑变化。
（4）通信数字量操作方式。
为了方便与网络接口，变频器一般都设有网络接口，都可以通过通信方式，接收频率变化指令，不少变频器生产厂家还为自己的变频器与PLC通信设计了专用的协议，如西门子公司的uss协议即是MM420系列变频器的专用通信协议，P+和N-与485线相接。
3.4PLC与变频器通讯
（1）PLC的开关量信号控制变频器PLC（MR型或MT型）的输出点、COM点直接与变频器的STF（正转启动）、RH（高速）、RM（中速）、RL（低速）、输入端SG等端口分别相连。
PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止、复位；也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合实现多段速度运行。
但是，因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。
（2）PLC的模拟量信号控制变频器硬件：
FX1N型、FX2N型PLC主机，配置1路简易型的FX1N-1DA-BD扩展模拟量输出板；或模拟量输入输出混合模块FX0N-3A；或两路输出的FX2N-2DA；或四路输出的FX2N-4DA模块等。
优点：
PLC程序编制简单方便，调速曲线平滑连续、工作稳定。
缺点：
在大规模生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路有较大的电压降，影响了系统的稳定性和可靠性。
（3）PLC采用RS-485无协议通讯方法控制变频器这是使用得最为普遍的一种方法，PLC采用RS串行通讯指令编程。
优点：
硬件简单、造价最低，可控制32台变频器。
缺点：
编程工作量较大。
（4）PLC采用RS-485的Modbus-RTU通讯方法控制变频器三菱新型F700系列变频器使用RS-485端子利用Modbus-RTU协议与PLC进行通讯。
优点：
Modbus通讯方式的PLC编程比RS-485无协议方式要简单便捷。
缺点：
PLC编程工作量仍然较大。
（5）PLC采用现场总线方式控制变频器三菱变频器可内置各种类型的通讯选件，如用于CC-Link现场总线的FR-A5NC选件；用于ProfibusDP现场总线的FR-A5AP（A）选件；用于DeviceNet现场总线的FR-A5ND选件等等。
三菱FX系列PLC有对应的通讯接口模块与之对接。
优点：
速度快、距离远、效率高、工作稳定、编程简单、可连接变频器数量多。
缺点：
造价较高.
（6）采用扩展存储器
优点:
造价低廉、易学易用、性能可靠
缺点:
只能用于不多于8台变频器的系统.
3.5变频器程序
图3-2变频器程序
第四章四种通讯方式的了解
四种通讯方式分别是：
以太网接口、deviceNet现场总线技术、profibus现场总线技术、Genius总线。
4.1以太网接口
以太网正以海纳百川的气魄，汇聚ICT技术的涓涓细流，形成承载我们每一个人工作和生活的网络大洋。
在这片水域中，百舸争流，景色壮观。
IC200EBI001是以太网接口单元，用于versamax远程I/O站，支持EGD、Modbus、TCP/IP协议，1个RJ-45口、I/O的容量最大1024字节。
IC200EBI001支持链接方式如下：
（1）单CPU,采用ENIU菊花方式链接，如下图所示:
图4-1菊花链方式连接
（2）单CPU，采用外接交换机方式连接，如下图所示
图4-2外接交换机方式连接
4.2DeviceNet现场总线技术
DeviceNet进入我国虽然比较晚，但因其突出的优点而受到了我国有关部门和单位的高度重视。
由上海电器科学研究所与国际ODVA组织合作筹建的ODVAChina于2000年7月6日在京正式成立，国家机械局、国家技术监督局、中国电器工业协会、中国FF基金会给予了大力支持。
ODVAChina将致力于DeviceNet现场总线技术在中国的开发与应用，促进我国自动化和现场总线技术的发展。
4.2.1DeviceNet现场总线的技术特点
DeviceNet现场总线是一种开放、低成本的网络解决方案。
它将可编程控制器、操作员终端、传感器、光电开关、电动机起动器、驱动器等现场智能设备连接起来，减少了I/O接口和布线数量，实现了工业设备的网络化和远程管理。
由于采用了许多新技术及独特的设计，与其它现场总线相比，它具有突出的高可靠性、实时性和灵活性。
其主要技术特点可归纳为：
（1）采用CAN物理层和数据链路层规约，使用CAN规约芯片，得到了国际上主要芯片制造商的支持；
（2）网络上可以容纳多达64个节点地址，每个节点支持的I/O数量没有限制；
（3）网络拓扑结构灵活；
（4）节点设备可通过网络统一配电（信号线和电源线都包含在干线中），亦可配置为自行供电；
（5）高电流能力（可高达16安培）；
（6）网络速度可选125kbps、250kbps和500kbps；
（7）具有误接线保护功能；
（8）可带电更换网络节点设备，在线修改网络配置；
（9）支持选通、轮询、循环、状态变化和应用触发的数据传送方式；
（10）采用非破坏性逐位仲裁机制实现按优先级发送信息；
（11）具有通信错误分级检测机制、通信故障的自动判别和恢复功能；（12）支持对等、多主或主/从通信结构；
（13）可实现不同厂商的同类设备的互换；
（14）既适用于连接低端工业设备，又能连接象变频器、操作员终端之类的复杂设备。
4.2.2通信连接
DeviceNet网络中，连接是一个重要概念。
节点设备之间欲进行通信，必须先建立连接。
连接的建立过程正如打电话一样，当你想给某人打电话时，你首先应该输入相应的号码或名字，当得到对方的应答后就建立了连接，然后便可在此连接上进行通话。
当你挂断电话，连接就会断开。
DeviceNet网络中的任何一个设备欲和其它设备通信时，亦须先建立连接。
当设备不想和已建立连接的某个设备通信时，它可通过发送释放连接或删除连接服务来断开连接。
如果在某个特定的连接上长时间没有进行通信，这个通信将自动断开以释放资源。
在DeviceNet网络中，每个连接用连接标识符来标识，它使用CAN规范中的11位仲裁区来定义。
连接标识符包括设备媒体访问控制标识符（MACID）和信息标识符（MessageID）。
其中，MACID可通过硬件设定，也可通过软件来配置。
4.3profibus现场总线技术
Profibus总线技术是一种适用于工业过程控制的局域网。
其原理是利用1根电缆将所有具有统一的通讯协议和通讯接口的现场设备连接。
这样，在设备层传播的不再是I/O信号（4～40mA或24VDC），而是基于现场总线的数字化信号，由数字化通讯网络构成现场级设备与中央通信系统的信息交换，其工作实质有些类似于微型计算机的USB接口。
profibus技术的优点
在这种系统中，AS-ICONTROLLER串接在Profibus中，用以与CPU交换信息。
同时，利用自带的接口，连接现场的敏感器、执行器。
所有这些元件都串接在AS-I总线中。
这种接线方式，不仅省去了大量的电缆，提高了安装施工速度，更重要的是它为日后的故障排除和维护提供了极大的方便。
因为所有的现场元件都是用2根电缆“串接”在一起的。
正是这些先进技术的采用，使拉斯科粉煤灰标准砖生产线具有许多有利于用户的优点：
（1）安装周期短
（2）故障排除快
（3）故障自诊断功能
（4）远程诊断功能
（5）砖高度和密实度自动智能控制
（6）低故障率和高智能
4.4Genius总线
geinusi/o总线是美国gefanuc自动化公司推出的一种工业控制总线，它既是i/o总线又是通信网络，非常适合于大量i/o处理和数据传输。
可作为一个网络、或作为一个交换实时信息的高速局域通信网络而进行工作，对安装在不同位置上的i/o系统进行控制。
geinusi/o总线是美国gefanuc自动化公司推出的一种工业控制总线，它既是i/o总线又是通信网络，非常适合于大量i/o处理和数据传输。
可作为一个网络、或作为一个交换实时信息的高速局域通信网络而进行工作，对安装在不同位置上的i/o系统进行控制。
genius是一种将i/o监控系统与信息处理集成于一体的分布式i/o系统。
genius总线已成为分布式i/o的工业标准，引导外设和接口的开发。
4.4.1genius总线特性
（1）genius总线是开放的，通过与其它总线的接口，使用户现存的网络与genius总线相连。
通过加拿大pro-log公司的genius远程接口grl，可实现genius与a-b公司的产品的通信;通过hornerelectric公司的geniusgateway模块ggm，可应用在scada系统中，可以与modbus/rut的主站通信。
（2）genius总线的互连性已向下扩充到设备一级，具有现场设备级接口。
如pmeumatic公司、numatics公司的阀可直接由genius总线进行控制。
（3）genius总线具有与多种计算机操作系统的接口，软件应用具有最大的灵活性，包括基于pc的人机接口软件包及控制和数据采集软件。
4.4.2genius总线技术指标
（1）通信速率:
153.6kbit。
（2）在不使用中继器的情况下genius总线最长通信距离可达2.3km。
（3）一条总线上最多可连接32台设备，包括计算机、plc和其它设备。
（4）总线支持的物理介质包括双绞线和光纤，总线电缆为单屏蔽双绞线时与地面1500v绝缘，可避免电子噪音的影响。
（5）总线扫描时间独立于plc扫描时间。
（6）对每个网站的数据吞吐量为:
发送128bytes，接收128bytes。
第五章气动控制
5.1气动控制的优点
（1）可以从大气中取之不竭，无介质费用的损失和供应上的困难问题；同时，可以将用过的空气直接排放到大气中，处理方便；万一有管路泄漏，也不会产生对工作的重大影响。
（2）空气的黏度很小，管道中压力损失＜１／１０００，因此压缩空气便于集中供应和远距离输送。
（3）压缩空气的工作压力较低（4~8公斤/平方厘米），可降低气动元件的材质和制造精度上的要求，因而，结构简单，易于制造，成本低廉。
（4）气动动作迅速、反映快是突出优点。
因此，特别适用于机械设备的控制上。
（5）气动维护简单，介质清洁，管道不易堵塞，也不存在介质变质、补充、更换等问题。
（6）适用安全、可靠。
可以在较高温、腐蚀、易爆等恶略环境环境中工作，并且便于实现过载保护。
5.2气动控制的例子
冲压印字机：
如图5-1所示，阀体成品上需要冲印P、A、B及R等字母标志。
将阀体放置在一握器内。
气缸1.0冲印阀体上的字母。
气缸2.0（B）推送阀体自握器落入一筐篮内。
图5-1冲压印字机
第六章心得体会
在本次的期末考试报告中，我学到了不少有用的东西。
首先我学会了对GE的应用软件ProficyMachineEdition这个软件的熟练应用，其次老师这次出的题目比较大的全面，让我们可以把课本知识重头到尾的回顾一遍。
这次设计不仅增强了我的专业方面的能力。
对于各自的个题也有更深的理解。
也锻炼了我在问题和困难面前的耐心与毅力，不轻易放弃，一遍不行就试第二遍，相信自己最终都能解决。
让我学到了许多东西，其中最主要的是GE设计方法与应用。
设计步骤是首先是我们要弄清楚设备的顺序运作，然后结合GE知识在图纸上画出顺序功能图，将顺序功能图转变为梯形图，之后利用ProficyMachineEditionPLC软件编程。
在练习的时候，我们可以实现用编辑好的程序与自动分拣设备进行调试。
总的来说，我是较好的完成了既定任务。
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