【正文】 ....3 概述 .........................................................3 方案設(shè)計 .....................................................3 設(shè)計完成的功能 ...............................................4第 3 章 硬件設(shè)計 ......................................................5 羅克韋爾控制系統(tǒng) .............................................5 控制器 .......................................................5 通信模塊 .....................................................7 I/O 模塊 ......................................................7 I/O 分配表 ....................................................8第 4 章 軟件設(shè)計 .....................................................10 通信網(wǎng)絡(luò) ....................................................10 控制器硬件組態(tài) ..............................................12 監(jiān)控畫面組態(tài) ................................................17第 5 章 系統(tǒng)測試與試驗結(jié)果 ...........................................19第 6 章 課程設(shè)計總結(jié) .................................................22參考文獻(xiàn) ............................................................23本科生課程設(shè)計（論文）1第 1 章 緒論目前，隨著控制、計算機、通信以及網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)從傳統(tǒng)的基于模擬信號的傳輸系統(tǒng)發(fā)展到數(shù)字化、分散化、智能化的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，給工業(yè)自動化帶來一場革命。而以太網(wǎng)作為目前最流行的局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，它具有開放性、低成本、廣泛應(yīng)用的軟硬件支持等優(yōu)勢。因此，對工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的研究十分必要。工業(yè)自動化體系的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究及相關(guān)應(yīng)用已經(jīng)成為了研究熱點。羅克韋爾網(wǎng)絡(luò)是一種新型的基于生產(chǎn)者/消費者模式的滿足工業(yè)實時性的高速總線網(wǎng)絡(luò)。它是搭建Rockwell 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的核心，其各層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 所示。中間的一層是控制層，是過程控制的關(guān)鍵層，該層常常需要傳送大量的 I/O 報文以及對等通訊信息，要有高確定性和可重復(fù)性，是連接控制器和 I/O 的網(wǎng)絡(luò)。最上層是信息層，一般情況都下都是使用以太網(wǎng)（Ether/IP），使用TCP/IP 協(xié)議。在本體系中，以太網(wǎng)上可設(shè)有系統(tǒng)主控設(shè)備。控制網(wǎng)完成智能化的高速實時控制，并共享數(shù)據(jù)和信息。數(shù)據(jù)可以雙向流通，也可以在層與層之間交換，涉及具體應(yīng)用時，根據(jù)需要可以采用其中的某一層或某幾層實現(xiàn)用戶所需要的控制功能。Rockwell 自動化將 CIP（Common Industrial Protocol 通用工業(yè)協(xié)議）作為 NetLinx 網(wǎng)絡(luò)頂層公共規(guī)范，它是高于物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的面向?qū)ο髤f(xié)議，由對象建模、協(xié)議、通信對象、對象庫、設(shè)備描述、設(shè)備配置和數(shù)據(jù)管理等組成，使用該 CIP 可以實現(xiàn)三層網(wǎng)絡(luò)的互相連接。這樣網(wǎng)絡(luò)上所有的設(shè)備能本科生課程設(shè)計（論文）3夠更好的完成實時互鎖，進(jìn)行報文傳送時更具有實時性。在國內(nèi)，科技部也制定了工業(yè)以太網(wǎng) Ether/IP 研究目標(biāo)：攻克工業(yè)以太網(wǎng) Ether/IP 的一系列關(guān)鍵技術(shù)，其中包括攻克網(wǎng)絡(luò)的實時性、一致性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等難題，同時開始研制開發(fā)支持 Ether/IP 的現(xiàn)場設(shè)備、系統(tǒng)集成和應(yīng)用系統(tǒng)軟件。因此，改善與提高現(xiàn)有的交通系統(tǒng)的效率已成為當(dāng)務(wù)之急，而提高交通控制系統(tǒng)的效率更是重中之重。通過程序的編寫，當(dāng)按下啟動按鈕時，交通燈按照設(shè)計要求亮滅，并由定時器控制亮滅時間，重復(fù)循環(huán)，從而達(dá)到設(shè)計目的。 方案設(shè)計傳統(tǒng)的單片機控制交通燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，功能較為容易實現(xiàn)，但是其可靠性不高，無法實現(xiàn)對整體網(wǎng)絡(luò)交通的控制；而且，它的智能化程度不高，缺乏實時控制效果，可拓展性不強。 圖 控制系統(tǒng)框圖 Ether/IP 控制網(wǎng)絡(luò)啟動按鈕指示燈 1指示燈 2指示燈 3指示燈 4指示燈 5指示燈 6停止按鈕本科生課程設(shè)計（論文）5通過對 Rockwell 控制系統(tǒng)和交通燈控制策略的介紹，其 Ether/IP 控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 Ether/IP 控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 設(shè)計完成的功能本設(shè)計的交通燈監(jiān)控系統(tǒng)需要對十字路口的交通燈進(jìn)行優(yōu)化控制，通過對交通規(guī)則和基本交通控制策略的了解，以及現(xiàn)場的實際觀察，制定的控制策略如下：北紅燈亮維持 30 秒，在南北紅燈亮的同時，東西綠燈也亮，并維持 25秒，到 25 秒時，東西方向綠燈閃，閃亮 3 秒后，綠燈滅。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。南北綠燈亮維持 25 秒，然后閃亮 3 秒，再熄滅。 到停止按鈕被按下為止。ControlLogix系統(tǒng)包括：ControlLogix控制器、適用于不同組合的用戶存儲器、RSLogix 5000編程軟件、 FLEX I/O模塊、用于網(wǎng)絡(luò)通信的獨立通信模塊。本系統(tǒng)適合順序、過程、傳動和運動控制的模塊化、高性能控制平臺，每個ControlLogix 處理器可以執(zhí)行多個控制任務(wù)，減少所需要的控制器個數(shù)，這樣，排錯更快，可以分別觸發(fā)多個周期任務(wù)以便達(dá)到更高的性能水平。通用的編程環(huán)境和Logix 控制引擎，無論選用怎樣的平臺和網(wǎng)絡(luò)，通過使用通用的控制模型，都可以降低系統(tǒng)成本，簡化集成。連接到 NetLinx 開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在全廠范圍內(nèi)，從車間到管理層，從互連網(wǎng)到電子化制造應(yīng)用，信息全部無縫通訊。簡單的 ControlLogix 系統(tǒng)由單個機架中的一個獨立控制器和多個 I/O 模塊組成。 控制器ControlLogix 是羅克韋爾自動化公司推出的 AB 系列模塊化 PLC，它將順序控制、過程控制、傳動控制及運動控制、通訊、I/O 技術(shù)集成在一個平臺上，可以為各種工業(yè)應(yīng)用提供強有力的支持。它采用固定式控制器、硬件的緊湊設(shè)計，使其更適應(yīng)有限的安裝空間。ControlLogix 控制器提供了一種可升級的解決方案，能對大數(shù)量的輸入輸出點進(jìn)行尋址。ControlLogix 控制器通過 ControlLogix 背板對輸入輸出進(jìn)行監(jiān)控，與同在輸入輸出鏈路上一樣。如果需要 ControlLogix 控制器支持某種通訊，只需在機架中插入相應(yīng)的通訊接口模塊即可，控制器 Logix5561 如圖 所示。每一個任務(wù)最多可有 100 個程序，包括定時器、和計數(shù)器指令，