用PLC和變頻器實現(xiàn)電機的變頻調(diào)速和遠程控制

1、湖南工程學院應用技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書設計（論文）題目：用PLC和變頻器實現(xiàn)電機的變頻調(diào)速和遠程控制姓名王松濤專業(yè)自動化班級0481學號200413110103指導老師趙葵銀職稱教授教研室主任趙葵銀李曉秀一、基本任務及要求：隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發(fā)展，交流調(diào)速取代直流調(diào)速已成為現(xiàn)代電氣傳動的主要發(fā)展方向之一。電機由變頻器來控制，變頻器帶有PROF舊US-DP通訊接口，通過PROF舊US網(wǎng)絡由主站對變頻器進行遠程控制，可在觸摸屏上生成組態(tài)畫面實現(xiàn)遠程控制，也可通過工業(yè)以太網(wǎng)在上位機PC實現(xiàn)遠程控制。具體要求有:1 .采用西門子的可編程捽制器、觸摸屏及有關的應用軟

2、件.實現(xiàn)對電動機調(diào)節(jié)捽制。2 .在觸摸屏上牛成組上畫面由觸摸屏來實現(xiàn)沅程捽制。3 .采用PROF舊US-DP總線，通過組態(tài)王牛成畫面由PC機來實現(xiàn)沅程捽制二、進度安排及完成時間：1、（24周）接受任務、準備資料、擬定方案：寫出開題報告2、（5周）根據(jù)題目要求及已知條件.確定控制方案及所詵用的控制器件3、（67周）捽制程序的設計4、（8周）畢業(yè)實習，撰寫畢業(yè)實習報告5、（912周）程序的現(xiàn)場調(diào)試6、（1314周）相關圖紙的設計7、（15周）字成設計、撰寫論文8、（16周）修改完善論文，準備答辯摘要1Abstract:錯誤！未定義書簽。第1章緒論11.1 概論21.2 設計論文的主要內(nèi)容和要求錯誤

3、！未定義書簽。1.3 相關技術的發(fā)展展望錯誤！未定義書簽。1.3.1 變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展展望錯誤！未定義書簽。1.3.2 組態(tài)軟件錯誤！未定義書簽。. 發(fā)展概況21.3.3 變頻器的應用與發(fā)展概況61.3.4 .PLC的應用與發(fā)展概況71.4 變頻調(diào)速理論91.4.1 異步電動機調(diào)速方式91.4.2 變頻調(diào)速原理91.4.3 變頻調(diào)速的特點及發(fā)展10第2章確定設計方案和系統(tǒng)的構成121 方案確定121 主電路的設計131 網(wǎng)絡系統(tǒng)組成及說明131.6 系統(tǒng)說明141.6 以太網(wǎng)絡及組成151.6 系統(tǒng)DP拓撲結構及說明161.6 工業(yè)通訊網(wǎng)絡SIMATICNET性能191.6 P

4、rofibus-DP現(xiàn)場總線19第3章系統(tǒng)硬件設計. 變頻調(diào)速單元的構成及其功能212 變頻調(diào)速單元的構成212 變頻器的選擇與參數(shù)設定. PLC的選型與功能說明252 西門子PLC的基本組成252 S7-400PLC及其相關模塊2. MP270B觸摸屏2. 系統(tǒng)設計元器件匯總表（見附錄3）28第4章系統(tǒng)軟件設計291 Step7及其特點291 Step7應用291 使用STEP衣成一個項目291 軟件設計311 系統(tǒng)硬件組態(tài)311 創(chuàng)建網(wǎng)絡組態(tài)321 PLC程序設計331 梯形圖及功能說明331 組態(tài)王軟件控制系統(tǒng)的設計43

5、1 組態(tài)王軟件控制431 建立本系統(tǒng)工程應用項目的基本方法44第5章系統(tǒng)調(diào)試及結果461.1.2 系統(tǒng)操作中的注意事項461 系統(tǒng)上電461 變頻器的操作注意事項461 畫面操作中的注意問題461.2.2 系統(tǒng)調(diào)試及結果47第6章總結51參考文獻52致ft54附錄55附錄A:變頻調(diào)速才5制電氣圖55附錄B:多功能PLC網(wǎng)絡控制屏電氣圖56附錄C:系統(tǒng)設計元器件明細表57用PLC和變頻器實現(xiàn)電機的變頻調(diào)速摘要：在本設計任務中，為了實現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要，需要對電機進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機的啟動、運行、調(diào)速和制動的特性，采用高功能性v/f控制的通用變頻器西門子SIMTICMANGER440

6、此變頻器能很好的解決轉(zhuǎn)速之間的切換和啟動問題。系統(tǒng)中由PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對變頻器、電機等設備的控制任務。基于S7-1200PLC的編程軟件step7V13采用模塊化的程序設計方法，大量采用功能模塊重用，減少軟件的開發(fā)和維護。利用組態(tài)軟件Wince,Protool/Pro良好的人機界面和通信能力和Profibus總線技術，使工程師、操作人員可以在中央控制室的工控機上方便的瀏覽現(xiàn)場的工業(yè)流程、實現(xiàn)變頻器的參數(shù)設置、故障診斷和電機的啟動和停止的控制；同時可以在現(xiàn)場進行電機的啟動、停止及增減速等的操作。關鍵詞：PLC;變頻器；變頻調(diào)速；組態(tài)軟件第1章緒論1.1概論科學技術的發(fā)展，對于改變社會的生產(chǎn)

7、面貌，推動人類文明向前發(fā)展，具有極其重要的意義。電氣自動化技術是多種學科的交叉綜合，特別在電力電子、微電子及計算機技術迅速發(fā)展的今天，電氣自動化技術日新月異。隨著電力電子技術、微電子技術和計算機控制技術的飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術的發(fā)展也十分迅速。電動機交流變頻調(diào)速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境，推動技術進步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動平穩(wěn)性能、高性能、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。本次設計是以電梯控制技術為背景，針對以前的拖曳電梯的一些缺點，采用現(xiàn)在流行的PLC控制技術、變頻調(diào)速技術、現(xiàn)場

8、總線技術來實現(xiàn)電梯的各種控制。在本課題的系統(tǒng)中，需要對電機進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機的啟動、運行、調(diào)速和制動的特性，采用高功能性控制的通用變頻器，此變頻器的S型加減速功能和轉(zhuǎn)矩提升功能，能很好的解決轉(zhuǎn)速之間的切換和啟動問題。系統(tǒng)中由PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對變頻器、電機等設備的控制任務?；赟7-1200PLC的編程軟件采用模塊化的程序設計方法，大量采用功能模塊重用，減少軟件的開發(fā)和維護。利用組態(tài)軟件良好的人機界面和通信能力及PROF舊US、線技術，使工程師、操作人員可以在中央控制室的工控機上方便的瀏覽現(xiàn)場的工業(yè)流程、實現(xiàn)變頻器的參數(shù)設置、故障診斷和電機的啟動和停止的控制；同時可以在現(xiàn)場進行電機的

9、啟動、停止及增減速等的操作。.發(fā)展概況組態(tài)的概念最早來自英文configuration,含義是使用軟件工具對計算機及其軟件的各種資源進行配置，達到使計算機和軟件按照預先設置，自動執(zhí)行特定任務，滿足使用者要求的目的。組態(tài)軟件是面向監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(supervisorscontrolanddataacquisition>SCADA)的軟件平臺工具。具有豐富的設置項目，使用方式靈活，功能強大。組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時，HMI(humanmachineinterface)或MMI(manmachineinterface)是其主要內(nèi)涵，即主要解決人機界面的問題。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫

10、、實時控制、SCADA通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/0設備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。隨著時代的發(fā)展，組態(tài)軟件將不斷的被賦予新的內(nèi)容。組態(tài)軟件是伴隨著計算機技術的突飛猛進發(fā)展起來的。20世紀50年代雖然計算機開始涉足工業(yè)過程控制，但由于計算機技術人員缺乏工廠儀表和工業(yè)過程的知識，導致計算機工業(yè)過程系統(tǒng)在各行業(yè)的推廣速度比較緩慢。20世紀70年代初，微處理器的出現(xiàn)，促進了計算機控制技術走向成熟。首先，微處理器在提高計算能力的基礎上，大大降低了計算機的硬件成本，縮小了計算機的體積，很多從事控制儀表和原來一直就從事工業(yè)控制計算機的公司先后推出了新型控制系統(tǒng)，其中具有代表性的是美國Honeywe

11、ll公司于1975年推出的世界上第一套DCS即TDC-2000在隨后的20年中，DC吸其計算機控制技術日趨成熟，并得到了廣泛應用，市場發(fā)展迅速。但當時的DCSB件是專用和封閉的，且成本居高不下。80年代中后期，隨著個人計算機的普及和開放系統(tǒng)（opensystem）概念的推廣，基于個人計算機的監(jiān)控系統(tǒng)開始進入市場并發(fā)展壯大。基于個人監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)出智能化、小型化、網(wǎng)絡化、PC化的發(fā)展趨勢，并逐漸形成了各種標準的網(wǎng)絡結構、硬件規(guī)范。組態(tài)軟件在自動化系統(tǒng)的“水平”和“垂直”集成中起著橋梁和紐帶的作用，已成為自動化系統(tǒng)中的重要組成部分。計算機的監(jiān)控系統(tǒng)開始進入市場，為組態(tài)軟件提供了發(fā)展空間。目前自動化產(chǎn)

12、品呈現(xiàn)出智能化、小型化、網(wǎng)絡化、PC化的發(fā)展趨勢，并逐漸形成了各種標準的網(wǎng)絡結構、硬件規(guī)范。組態(tài)軟件作為個人計算機監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，比PLC監(jiān)控的硬件系統(tǒng)具有更為廣闊的發(fā)展空間。這是因為，第一，很多DCS®PLC廠家主動公開通彳S協(xié)議，加入“PLC監(jiān)控”的陣營；第二，由于PLC監(jiān)控大大降低了系統(tǒng)成本，使得市場空間得以擴大，從無人值守的遠程監(jiān)視（如防盜報警、江河汛情監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)控、電信線路監(jiān)控、交通管制與監(jiān)控、礦井報警等）、數(shù)據(jù)采集與計量（如居民水電氣表的自動抄表、鐵道信號采集與記錄等）、數(shù)據(jù)分析（如汽車和機車自動測試、機組和設備參數(shù)測試、醫(yī)療化驗儀器設備實時數(shù)據(jù)采集、虛擬儀器、

13、生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量抽檢等）到過程控制，幾乎無處不用。第三，各類智能儀表、調(diào)節(jié)器和PLC可與組態(tài)軟件構筑完整的低成本自動化系統(tǒng)，具有廣闊的市場空間。第四，各類嵌入式系統(tǒng)和現(xiàn)場總線的異軍突起，把組態(tài)軟件推到了自動化系統(tǒng)主力軍的位置，組態(tài)軟件越來越成為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的靈魂。1 .2.組態(tài)軟件的構成1）以使用軟件的工作階段劃分從總體上講，組態(tài)軟件是由系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運行環(huán)境兩大部分構成。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境它是自動化工程設計工程師為實施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進行應用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標應用系統(tǒng)，供系統(tǒng)環(huán)境運行時使用。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個

14、組態(tài)程序組成，如圖形界面組態(tài)程序，數(shù)據(jù)庫組態(tài)程序等。系統(tǒng)運行環(huán)境在系統(tǒng)運行環(huán)境中，由系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境下生成的各種應用程序無論是圖形或者數(shù)據(jù)庫，可以結合現(xiàn)場的數(shù)據(jù)實時地運行，同時可以各種關聯(lián)關系也可以得到體現(xiàn)。系統(tǒng)運行環(huán)境由若干個運行程序組成，如圖形界面運行程序和實時數(shù)據(jù)庫運行程序等。自動化工程設計師最先接觸的一定是系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，通過一定工作量的系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試，最終將目標應用程序在系統(tǒng)運行環(huán)境投入實時運行，完成一個工程項目。2）按照成員構成劃分組態(tài)軟件因為功能強大，而每個功能相對來說又具有一定的獨立性，因此其組成形式是一個集成軟件平臺，由若干程序組件構成。組態(tài)軟件必備的典型組件包括以下部分：應用程序

15、管理器；圖形界面開發(fā)程序；圖形界面運行程序；實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序；實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序；I/0驅(qū)動程序；組態(tài)軟件擴展可選組件包括：通用數(shù)據(jù)庫接口（ODB尊口）組態(tài)程序；通用數(shù)據(jù)庫接口組件用來完成組態(tài)軟件的實時數(shù)據(jù)庫與通用數(shù)據(jù)庫（如oracle,Sybase,FoxPro,DB2SQLServer等）。通用數(shù)據(jù)庫接口（ODB尊口）運行程序。策略（控制方案）編輯組態(tài)程序；它是以PE中心的實現(xiàn)低成本監(jiān)控的核心軟件，具有很強的邏輯、算術運算能力和豐富的控制算法。它以工EC-1131-3標準為使用者提供標準的編程環(huán)境，共有四種編程方式：梯形圖、結構化編程語言、指令助記符、功能化模塊。實用通信程序組件

16、。極大的增強了組態(tài)軟件的功能，可以實現(xiàn)與第三方程序的數(shù)據(jù)交換。實用通信組件可以使用以太網(wǎng)、RS485PST辯多種通信介質(zhì)和網(wǎng)絡來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程訪問和傳輸。1 組態(tài)軟件的功能特點組態(tài)軟件有以下功能：與采集、控制設備之間的進行數(shù)據(jù)交換；使來自設備的數(shù)據(jù)與計算機圖形界面上的各元素關聯(lián)起來；處理數(shù)據(jù)報錯和系統(tǒng)報錯；存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢；各類報表的生產(chǎn)和打印輸出；為使用者提供靈活、靈活的組態(tài)工具，可以適應不同應用領域的需求；最終輸出的應用系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠；具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。組態(tài)軟件的特點：實時多任務是最大特點。例如數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實現(xiàn)、圖形顯示及人機對話、實

17、時數(shù)據(jù)的存儲、檢索管理、實時通信等多個任務要在同一臺計算機上同時運行。程序設計人員在組態(tài)軟件中只需要填寫一些事先設計的表格，再利用圖形功能把被控對象（如溫度計、電動機、趨勢曲線、報表）形象的畫出來，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)連接把被控對象的屬性與工/0設備的實時數(shù)據(jù)進行邏輯連接。當由組態(tài)軟件生成的應用系統(tǒng)投入運行后，與被控對象相連的工/0設備數(shù)據(jù)發(fā)生變化會直接帶動被控對象的屬性變化。1 SIMATICPROTOOLS軟件性能介紹SIMATICPROTOOL/ProRuntim即是一種基于用戶標準PC勺軟件，理想用于各種工業(yè)領域中機器或小型系統(tǒng)的操控：通用，靈活，高效，SIMATICPROTOOL/ProRu

18、ntime是一種基于先進WindowS勺可視化軟件，為了實現(xiàn)直觀、友好的可視化界面，PROTOOLroRuntime提供有多種現(xiàn)成圖片對象，諸如幻燈片控件、條形圖、模擬顯示、時鐘、開關、狀態(tài)顯示等；通過配方管理，數(shù)據(jù)記錄（相關數(shù)據(jù)）可以從PROTOOL/Pro同步傳送PLC反之亦然。例如機器設置數(shù)據(jù)或生產(chǎn)參數(shù)。每個配方都可在線管理、保存和編輯大量的數(shù)據(jù)記錄；預組態(tài)報警系統(tǒng)可自動采集錯誤信息和系統(tǒng)狀態(tài)信息，并使之清晰可視化。例如：對于不同的報警狀態(tài)，可采用不同的顏色或指示燈閃爍。所有的報警事件隨時即可獲得并打印。當前信息可顯示故障位置和時間。根據(jù)特定的報警信息，調(diào)用支持信息，操作者可以快速排隊故

19、障，過程畫面（“LoopinAlarm”）可以提供機器或系統(tǒng)的當前狀況的詳細信息；PROTOOL/PriT以通過監(jiān)控PLCJ的數(shù)據(jù)范圍產(chǎn)生報警。如果一個位發(fā)生變化，PROTOOL/ProRuntim會隨之顯示相應的報警信息。如果與SIMATICS旌接使用，PLCT主動發(fā)送報警彳S號進行可視化（Alarm多），減輕通訊負荷；為了實現(xiàn)質(zhì)量控制或過程優(yōu)化，報警或過程值可以暫時或長期存檔。不管是標準存儲格式US3S是ODBC據(jù)庫，不管是本地可視化P%是網(wǎng)絡數(shù)據(jù)服務器，測量值檔案都可直接通過趨勢分析曲線（版本b以上還有一條讀線）或標準工具（如：MicrosoftExcel）在機器中進行分析：使用分頁和縮

20、放功能，可以很方便地查看趨勢；在報告系統(tǒng)中，過程數(shù)據(jù)和報警文件可以單獨創(chuàng)建。例如：質(zhì)量控制或班次報告。PROTOOL/ProRuntim采用Window標準，全面支持OLE-Automation,ODBCOPC實現(xiàn)了全面開放，具有如下優(yōu)點：1）開放性：標準PC1件，WindowSS作系統(tǒng)，全面支持Window標準，更靈活，更獨立，更富投資保證。2）外向型：提供有在線語言轉(zhuǎn)換功能。3）無縫解決方案，不同選項級別：PROTOOL/Pr是全套產(chǎn)品系列的操作和監(jiān)控部分。項目一經(jīng)創(chuàng)建，即應用于各種HMFF臺。4）全集成自動化：SIMATICS列的全線集成，即意味著營造了一種通訊、數(shù)據(jù)管理及組態(tài)或編程的無

21、縫環(huán)境。5）組態(tài)簡單、快速：豐富的在線幫助功能，直觀的界面環(huán)境及面向?qū)ο蟮脑O計，一經(jīng)啟動，即可運行。6）各種控制器，輕松相連：PROTOO/ProRuntime為各種不同的自動化系統(tǒng)提供有驅(qū)動程序，全面集成開放。7）卓越的系統(tǒng)性能：快速數(shù)據(jù)采集和存儲，響應時間短，即使在點動模式，也可確保過程控制的可靠性。1 變頻器的應用與發(fā)展概況本世紀70年代初，變頻技術迅速發(fā)展，已經(jīng)成為集電力、電子、計算機技術于一體的高科技產(chǎn)品。全球一些著名的電氣公司像西門子、ABB東芝、三菱等，在這一領域的開發(fā)與研究都取得了巨大成就，使得變頻調(diào)速技術迅速發(fā)展并日漸成熟，它較直流調(diào)速系統(tǒng)及其它類型的調(diào)速系統(tǒng)有以下3個最突出

22、的特點：1）省電節(jié)能，可使電耗降低。這是因為，一方面，一個常識性的問題就是交流電機的效率比其它類型的電機都要高。另一方面，一般的電機控制回路中都有過流過壓失相等安全保護元件，而“變頻器一電機”控制回路則沒有這些耗能元件，更不需要像直流調(diào)速系統(tǒng)所必備的勵磁電源變壓器等。2）系統(tǒng)造價低。同直流傳動系統(tǒng)相對比，異步電機的價格要比直流電機的價格低130%-350%另外，技術的發(fā)展使得變頻器成本逐年下降，現(xiàn)市場價格約為10007s/千瓦,而直流整流設備110kw溶量以下平均每套的價格約為210000因此對于紙機電氣傳動系統(tǒng)，單機容量不超過160kw,在同樣裝機容量下，交流傳動系統(tǒng)的造價要比直流傳動系統(tǒng)低

23、5%-15%針對中低檔紙機，裝機容量不太大交流調(diào)速具有大的價格優(yōu)勢。3）維護工作量小。變頻器普遍采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，設有附加的外圍元器件，因此從某種意義上說，變頻器是免費維護設備。直流電機的維護周期為1個月，而交流電機的維護周期為3個月以上，且維護工作量要小的多。隨著時間的推移，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，矢量控制（Vectorcontrol）、IGBT（雙極絕緣可關斷晶閘管）、操作面板（OPRATEPANE屏新技術不斷在變頻領域采用，最明顯的特征是變頻器的體積在變小，同時功能逐漸增強，維護操作更為方便。這一時期的代表產(chǎn)品有AB公司的ACS40保列，日本三肯公司的MFIF系列，富士公司的500

24、系列等型號的變頻器，此時控制系統(tǒng)多為雙閉環(huán)結構，并開始采用模擬量速度鏈技術。由于此時數(shù)字技術未在操作控制回路采用，所以變頻器的抗干擾能力較以前沒有太大的改善，通訊能力也比較差。數(shù)字化技術的采用及模塊化結構設計風格的出現(xiàn)使得更為高級的變頻器誕生，內(nèi)部采用模塊化的結構，使得參數(shù)的配置與修改及各功能的實現(xiàn)乃至連接更為方便，速度鏈上傳遞的為數(shù)頻信號，使系統(tǒng)的抗干擾能力更強，故障的診斷，信號的檢查也很方便。數(shù)頻處理、速度設定、馬達控制等模塊的鏈接位置讓操作者修改參數(shù)比較直觀、簡潔。1 .PLC的應用與發(fā)展概況第一臺可編程控制器（以下簡稱PLC）的設計規(guī)范是美國通用汽車公司提出的。當時的目的是要求設計一種

25、新的控制裝置以取代繼電器盤，在保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂。操作方便、價格便宜等優(yōu)點的基礎上，同時具有現(xiàn)代化生產(chǎn)線所要求的時間響應快、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計算機接口、維修方便等諸多高品質(zhì)與功能。這一設想提出后，美國數(shù)字設備公司（DEC）于196處研制成第一臺PLC型號為PDP-14,投入通用汽車公司的生產(chǎn)線控制中，取得了令人滿意的效果，從止匕開創(chuàng)了PLC勺新紀元。在短時間內(nèi)，PLCE其他工業(yè)部門也得到應用。至IJ20世紀70年代初，食品、金屬和制造等工業(yè)部門相繼使用PLC弋替繼電器控制設備，邁出其實用化階段的第一步。70年代中期，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使8位

26、微處理器和位片處理器相繼問世，在邏輯運算功能的基礎上，增加了數(shù)值運算。閉環(huán)控制，提高了運算速度，擴大了輸入輸出規(guī)模。在這個時期，日本、西德（原）和法國相繼研制出自己的PLC我國在1974年也開始研制。70年代末由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使PLC）大規(guī)模、高速性能方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品。進入八九十年代后，PLC勺軟硬件功能進一步得到加強，PLCE發(fā)展成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng)，能與其他設備通信，生成報表，調(diào)度產(chǎn)出，可診斷自身故障及機器故障。PL球來的發(fā)展不僅依賴于對新產(chǎn)品的開發(fā)，還在于PLCW其他工業(yè)控制設備和工廠管理技術的綜合。無疑，PLC將在今后的工業(yè)自動化中扮演重要角

27、色。在未來的工業(yè)生產(chǎn)中，PLCJ術和機器人、CAD/CAM成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱。.目前PL則以下幾個方向發(fā)展1）大型網(wǎng)絡化：主要朝DCSf向發(fā)展，網(wǎng)絡化和強通信能力是PL3展的一個主要的方面，向下與多個智能裝置相連，向上與工業(yè)計算機、以太網(wǎng)等相連構成特殊的控制任務。2）多功能：為了適應特殊功能的需要，連續(xù)推出多種智能模塊，如模擬量輸入輸出、回路控制、通信控制、機械運動控制、高速技術、中斷輸入等。這些智能模塊以微處理器為基礎，具CPU!PLCJCP拼行工作，占用主機CP時間很少，有利于提高PLCS描速度和完成特殊的控制任務。3）高可靠性、好兼容性：由于現(xiàn)代控制系統(tǒng)的可靠性和兼容性日漸

28、受到人們的重視，一些公司強自診斷技術、冗余技術、容錯技術廣泛應用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，推出了高可靠的冗余系統(tǒng)。4）編程語言向高級語言發(fā)展：PLC勺編程語言在原有梯形圖語言、順序功能塊和指令表語言基礎上，推出了可運行與計算機window野境下，界面友好的強勁的梯形圖和語句表兩種形式的編程、調(diào)試、診斷等功能。SIMATICM使用C/C+好高級語言進行編程，體現(xiàn)了面向未來的種種特征。.PLC的特點PLCM一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質(zhì)上屬于計算機控制方式。PLCf普通微機一樣，以通用或?qū)Ｓ肅Pm為字處理器,實現(xiàn)通道（字）的運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器（布爾處理器），進行點（位）運算與控制。PL

29、C空制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點。1）可靠性：對可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性?PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。?PLC采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如，冗余設計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復等，提高了MTBF降低了MTTR使可靠性提高。?PLJT較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發(fā)生操作的錯誤。?PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大

30、降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設計的硬件使可靠性大大提高。?在PLC勺硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如：采用可靠性的元件；采用先進的工藝制造流水線制造；對干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對電源的斷電保護；對存儲器內(nèi)容的保護等。?PLC勺軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如：采用軟件濾波；軟件自診斷；簡化編程語言等。2）易操作性，PLC勺易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面：?操作方便對PLC勺操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PL而用編程器進行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的PLC編程器采用了CR飾幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可

31、直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序?qū)ふ?，然后進行更改。更改的信息可在液晶屏或CRt顯示。?編程方便PLCT多種程序設計語言可供使用。對電氣技術人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言時，十分有助于編程人員的編程。?維修方便PLCM有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。3)靈活性，PLC勺靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面：?編程的靈活性。PLCS用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應用面拓展。?擴展

32、的靈活性。PLC勺擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據(jù)應用的規(guī)模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展、應用和控制范圍的擴展。?操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。1.4變頻調(diào)速理論異步電動機調(diào)速方式根據(jù)電機學和電力拖動基礎中提供的結論，異步電動機轉(zhuǎn)速n的轉(zhuǎn)速方程為：n=ni(1S)=60fi(1-S)/p(1.1)式(1.1)中：n電動機的實際轉(zhuǎn)速；f1電動機定子繞組的供電頻率；p一旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)；S一轉(zhuǎn)差率，表示定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n.與n的關系。由上述交流電動機的轉(zhuǎn)速公式(1.1)可以知道要改變轉(zhuǎn)速可以采取以下三種基本措施：(1)改變轉(zhuǎn)差率S;(2)改變磁極對數(shù)

33、p；(3)改變電動機的定子供電頻率。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率調(diào)速的實質(zhì)是將輸入功率的一部分轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)差功率以削減軸上輸出功率的大小，迫使電動機運行速度下降。改變電動機的定子供電頻率f(即變頻調(diào)速)，可使電機始終運行在高效率區(qū)，并保證良好的動態(tài)性能，是目前最為廣泛使用的調(diào)速方式。變頻調(diào)速原理由電機學理論，在忽略定子漏阻抗的情況下，三相異步電動機定子每相電壓U;有以下關系式：(1.2)U1=E1=4.44fNk16m式中：U一定子相電壓;Ei一定子相電動勢；Ni一定子相繞組總匝數(shù)；Ki一基波繞組系數(shù)；（i）m每極氣隙磁通。由上式可以知道：為了保持電動勢的平衡關系，當電源頻率fi改變時，如果電源U1保持不變，那么必

34、然引起氣隙磁通力衲變化，但是力泊勺變化都會給異步電動機的運行性能帶來不良影響。所以要必須保持主磁通不發(fā)生改變。由（1.2）式可以看出，力得由Ei和fi來共同決定的，對Ei和fi進行適當控制，就可以保持力/呆持額定值不發(fā)生改變。但是這種控制受到基頻fi（電機額定頻率）的影響，在fi<fn（即基頻以下調(diào)速控制方式）和fi>fn（即基頻以上調(diào)速控制方式）時，Ei的變化規(guī)律不一樣。變頻調(diào)速的特點及發(fā)展交流變頻調(diào)速技術是強弱電混合、機電一體的綜合性技術，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術必定分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關

35、的技術問題和新型電力電子器件的應用技術問題，后者要解決（基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略）的硬、軟件開發(fā)問題（在目前狀況下主要全數(shù)字控制技術）。接近我們生活的高速電力機車、汽車、電梯、音樂噴泉、冰箱、洗衣機、空調(diào)等，采用變頻控制的越來越多。.交流變頻調(diào)速具有以下特點：I）可以使普通異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速；2）啟動電流小，減少電源設備容量；3）啟動平滑，消除機械的沖擊力，保護機械設備；4）對電機具有保護功能，降低電機的維修費用；5）具有顯著的節(jié)電效果。.其主要發(fā)展方向有如下幾項：I）實現(xiàn)高水平的控制。基于電動機和機械模型的控制策略，有矢量控制、磁場控制、直接傳矩控制和機械扭振補償?shù)?；基?/p>

36、現(xiàn)代理論的控制策略，有滑模變結構技術、模型參考自適應技術、采用微分幾何理論的非線性解耦、魯棒觀察器，在某種指標意義下的最優(yōu)控制技術和逆奈奎斯特陣列設計方法等；基于智能控制思想的控制策略，有模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)和各種各樣的自優(yōu)化、自診斷技術等。2）開發(fā)清潔電能的變流器。所謂清潔電能變流器是指變流器的功率因數(shù)為I,網(wǎng)側和負載側有盡可能低的諧波分量，以減少對電網(wǎng)的公害和電動機的轉(zhuǎn)矩脈動。對中小容量變流器，提高開關頻率的PWMI制是有效的。對大容量變流器，在常規(guī)的開關頻率下，可改變電路結構和控制方式，實現(xiàn)清潔電能的變換。3）縮小裝置的尺寸。緊湊型變流器要求功率和控制元件具有高的集成度，其中包

37、括智能化的功率模塊、緊湊型的光耦合器、高頻率的開關電源，以及采用新型電工材料制造的小體積變壓器、電抗器和電容器。功率器件冷卻方式的改變（如水冷、蒸發(fā)冷卻和熱管）對縮小裝置的尺寸也很有效。4）高速度的數(shù)字控制。以32位高速微處理器為基礎的數(shù)字控制模板有足夠的能力實現(xiàn)各種控制算法，Windows操作系統(tǒng)的引入使得可自由設計，圖形編程的控制技術也有很大的發(fā)展。5）模擬與計算機輔助設計（CAD技術。電機模擬器、負載模擬器以及各種CALB件的引入對變頻器的設計和測試提供了強有力的支持。第2章確定設計方案和系統(tǒng)的構成方案確定交流變頻調(diào)速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術進步的一

38、種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。隨著現(xiàn)代化工廠的自動化程度不斷提高，不僅要求控制系統(tǒng)的各個部件具有強大的通訊功能，實現(xiàn)同類控制器間的數(shù)據(jù)交換，還要和目前應用廣泛的PLG工控機、變頻器等按一定的通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換。PL儀術，通訊技術，變頻器技術的飛躍發(fā)展，為我們實現(xiàn)現(xiàn)代化傳動控制系統(tǒng)，達到對控制系統(tǒng)在不同情況下的不同要求，提供了良好的技術基礎和理論基礎。雖然以前也學習過變頻調(diào)速的理論知識，對變頻器和可編程控制器也比較了解，但是要想很好的完成這次的畢業(yè)設計，我知道自己的能力和知識還差

39、很遠，尤其是對于PROF舊US-DP線和組態(tài)軟件確實知之甚少，幾乎沒什么概念，所以剛開始的時候，心里一點底都沒有，找資料又不知道該從何入手，于是找到了趙老師訴說自己的心情，想放棄這個課題。聽了我的訴說，趙老師沒有責怪我，而是耐心的勸說我，幫我建立起必勝的信心，然后又細心的指導我該如何的查找收集資料，如何的篩選有用的資料，而且還給了好一些比較好的有用的資料。于是每天去圖書館查找資料。從網(wǎng)站上下載了很多有關PLG變頻器、電動機、變頻調(diào)速和網(wǎng)絡系統(tǒng)的資料，于是自己大概有了一個頭緒。接下來的任務就是抓緊時間閱讀手頭上的資料，及時把握相關信息，為以后的課題設計、論文寫作做好鋪墊。本課題的關鍵是PLC勺構

40、成、原理、接線及其網(wǎng)絡系統(tǒng)，所以我們最基本的工作就是從PL6手，學女?掌握好PLC的原理及使用方法，只有打好基礎，才會有高樓大廈。于是我從圖書館借了關于西門子PLC（歹I的教材，如深入淺出西門子S7-300PLC等，我們雖然用的主要是S7-400,但西門子系列的都是相容相通，它的基本指令都是一樣的，只要抓住核心內(nèi)容就行了。在開始幾周的時間里，大部分時間就是用來熟悉相關軟件，如Step7、組態(tài)軟件等，以前基本上沒有涉及到這方面的知識，所以初學起來感覺比較吃力。但在趙老師和我自己的努力下，經(jīng)過反復的練習和摸索，最后終于掌握了基本的操作、編程等。最后剩下來的任務就是方案的確定和系統(tǒng)的調(diào)試以及論文的書

41、寫。經(jīng)過一兩個月的準備工作，結合課題任務要求，確定了本課題的方案。基于變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的種種優(yōu)點，我們采用基于西門子PLC勺變頻調(diào)速的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，通過S7-400與工業(yè)以太網(wǎng)上的工程師站或操作員站進行通訊，上位機通過軟件設計編程可以實現(xiàn)對電動機進行實時遠程監(jiān)控。S7-400與PROF舊US-DP線進行通訊，再通過變頻器對電動機進行開環(huán)閉環(huán)變頻調(diào)速等控制，編程站和人機交換界面-觸摸屏通過Pro巾bus-DP總線進行通訊，在編程站編寫好程序，寫入S7-400和S7-300中，我們可以通過操作員站，也可以通過觸摸屏來實現(xiàn)對電動機的各項遠程監(jiān)控操作。而變頻器通過COMBITMASTERCB15COM

42、BIMASTERCB通訊口來實現(xiàn)與Profibus-DP總線相連。輸入/輸出信號在PL3線端子上的地址分配是進行PLC空制系統(tǒng)設計的基礎。對軟件來說，I/O地址分配以后才可進行編程；對控制柜及PLC勺外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖。主電路的設計本課題設計的變頻調(diào)速系統(tǒng)單元，采用交流變頻調(diào)速，通過控制變頻器來實現(xiàn)三相異步電動機的開閉環(huán)、正反轉(zhuǎn)和快慢速的轉(zhuǎn)換。其具體工作過程如下：從電網(wǎng)上接入380V交流三相電源，首先通過一個空氣開關作為漏電保護，然后接入三個熔斷器作為過流保護。電動機三相UV、W胺在變頻器的輸出端口，輸入端口L1、L2、L3通過了A級濾波器連接在

43、交流接觸器KM1上，變頻電機的風機則通過熱繼電器FR1連接在交流接觸器KM2±,再連接到交流接觸器KM1的電網(wǎng)上。接下來是變頻電機簡單的起、停、開閉環(huán)、變頻調(diào)速電器控制線路。其控制線路說明如下：QF1為空氣斷路器，當空氣開關閉合，沒有按下啟動按鈕SB1時，交流接觸器KM1處于斷開狀態(tài)；當按下起動按鈕SB1時，接通交流接觸器KM1KM1繼電器通電，交流接觸器KM1保持通電狀態(tài)，可編程序控制器運行，輸出端給變頻器一個啟動信號，電源指示燈HR45。在運行中按下停止按鈕SB2則KM1繼電器斷電，交流接觸器KM1斷開。同時我們還用了熱繼電器FR1,用于過載保護。在加速和減速過程以外，電機一直是

44、穩(wěn)速運行。變頻電機的加速、減速、慢速和穩(wěn)速運行全部都由變頻器控制。加速和減速過程時間的長短，以及穩(wěn)速值的大小由人為在變頻器中根據(jù)需要設定。變頻調(diào)速控制電氣圖如附錄圖A所示：網(wǎng)絡系統(tǒng)組成及說明本系統(tǒng)中，對三相異步電機采用一臺變頻器來進行頻率的調(diào)節(jié)控制。通過PLC俞出的模擬量信號作為變頻器的控制端輸人信號，由總線Profibus-DP作為信號的傳輸通道，完成對電動機的自動控制。變頻調(diào)速器對電機具有完善的自我保護和電機保護的功能，它通過接受PLC勺信號控制電機轉(zhuǎn)速大小，并且向PLCK饋自身的工作狀態(tài)信號，當發(fā)生故障時，能夠向PLCM上位機發(fā)出報警信號。由于變頻調(diào)速是通過改變電動機定子供電頻率以改變同

45、步轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的，故在調(diào)速過程中從高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差功率，因此具有高效率、寬范圍、高精度的調(diào)速性能。系統(tǒng)說明本課題是由三個站點（工程師站、操作員站、編程站）、工業(yè)以太網(wǎng)、Prifibus-DP總線、S7-400、S7-300、變頻器、三相異步電動機以及人機交換界面-觸摸屏組成。本系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖如圖2.1所示：西門子工業(yè)以太網(wǎng)的建立需要相應的軟件支持，STEP71西門子工業(yè)自動化控制系統(tǒng)軟件，該軟件為模塊化的軟件，在本體軟件的基礎上有很多可選軟件能和其實現(xiàn)無縫連接，本系統(tǒng)選用的是西門子的工業(yè)網(wǎng)絡軟件SoftNet,該軟件和STEP配合能組建西門子的工業(yè)以太網(wǎng)、DFW等，并能PLC

46、74;?,如圖2.1所示。IndustralEthernat操作及PLC編程站S7-412-2DP主控單元Profibus-DPM270HMIS7-315-2DP控制單元其它被控對象電梯、溫控等MM420變頻器圖2.1系統(tǒng)結構圖系統(tǒng)網(wǎng)絡結構的最上一層為SIEMENS業(yè)以太網(wǎng)，該網(wǎng)絡上有兩臺計算機，分別為工程師站和操作員站，工程師站安裝有監(jiān)控軟件組態(tài)王運行狗，負責整個監(jiān)控系統(tǒng)的運行；同時作為OP阪務器，負責與PROFIBUS站-西門子S7400g列可編程CPU412-2DP交換數(shù)據(jù)，使組態(tài)王的變量與PLg的各個控制點關聯(lián)起來。工程師站、操作員站、CPU412-2D是通過SIEMENS業(yè)以太網(wǎng)電氣

47、鏈路模塊（相當于HUB6GV1105-3AACE相連接通訊；其中工程師站和操作員站分別裝有SIEMENS用工業(yè)以太網(wǎng)卡CP1612而CPU412-2DP是通過CP443-1工業(yè)以太通訊模塊連接。（該模塊的作用相當于PLC勺以太網(wǎng)卡），同時CPU412-2DPOPC?戶端。在以太網(wǎng)中是通過各站點的IP地址來標識身份的。第二層為PROF舊US-DP場總線網(wǎng)，各站點是通過DPI址來標識身份的，本系統(tǒng)的各站點地址分別為：主站CPU412-2DPDFM址為2,掛在D曲線上的各從站點分別：CPU315-2DPDP3;變頻器具DP5,CP5613其DP0（系統(tǒng)規(guī)定，一般不允許更改），觸摸屏其DR1（系統(tǒng)規(guī)定

48、，一般不允許更改）由系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構圖，可以看出本課題的關鍵主要在于網(wǎng)絡系統(tǒng)的構成和編程站程序的編寫。程序編出來以后，接下來的工作就是利用組態(tài)軟件把控制圖組態(tài)到操作員站點，再連接寫入到PLC當中去，這樣就可以把整個系統(tǒng)結構連接到一起，組成相通的網(wǎng)絡系統(tǒng)。變頻器通過DP通訊模塊掛在主站S7400上，在硬件組態(tài)時，系統(tǒng)會自動分配通訊字地址給變頻器，通訊字為16位，分為控制字和狀態(tài)字，控制享用于發(fā)指令控制變頻器，狀態(tài)享用于反應變頻器的工作狀態(tài)。變頻器驅(qū)動一臺變頻電機，變頻電機的軸上裝有旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號送至S7300中的FM350高速記數(shù)模塊檢測轉(zhuǎn)速。變頻器在程序中設有兩種控制方式：開環(huán)

49、和閉環(huán)，開環(huán)控制模式時，變頻器的轉(zhuǎn)速直接由PLC發(fā)出的頻率信號（050HZ）確定；閉環(huán)模式時，PLC給出轉(zhuǎn)速設定值，與旋轉(zhuǎn)編碼器檢測的速度信號比較，經(jīng)PID運算后控制變頻器轉(zhuǎn)速。（由于電源通斷的順序問題，可能有時變頻器會處于報錯狀態(tài)而通訊不上，只要按一次變頻器上的Fn鍵即可恢復）。以太網(wǎng)絡及組成SIEMENS）：業(yè)以太網(wǎng)的硬件結構：西門子工業(yè)以太網(wǎng)其本質(zhì)上與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)一樣，只是其硬件都是工業(yè)級專用，如網(wǎng)卡、網(wǎng)線、鏈路模塊（HUB等；PLC連接以太網(wǎng)是通過以太網(wǎng)通訊模塊來實現(xiàn)，采用標準的TCP/IP通訊協(xié)議，10M帶寬，硬件結構見圖2.2所示：圖2.2以太網(wǎng)硬件結構圖以太網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡的技術優(yōu)

50、勢：.以太網(wǎng)是一種標準的開放式網(wǎng)絡，采用TCFYIP通信協(xié)議，可以解決物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層和傳輸層采用統(tǒng)一的通信協(xié)議的問題，不同廠商的控制網(wǎng)絡很容易互聯(lián)。.以太網(wǎng)能便捷地訪問遠程系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程診斷和遠程維護，共享/訪問多數(shù)據(jù)庫。.以太網(wǎng)使以萬維網(wǎng)為基礎的所有手段可以移植到管控一體化系統(tǒng)中來。.能降低系統(tǒng)成本，包括技術人員培訓費用、網(wǎng)絡維護費用及系統(tǒng)初期投資。以太網(wǎng)作為現(xiàn)場總線的技術優(yōu)勢：.可以保證現(xiàn)場總線技術可持續(xù)發(fā)展。.廣泛的開發(fā)技術支持。.可以有大量硬件產(chǎn)品選擇。.可以擁有大量的軟件資源。.可以避免現(xiàn)場總線技術游離于計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展主流之外，使現(xiàn)場總線技術和計算機網(wǎng)絡主流技術很好地

51、融合起來，形成現(xiàn)場總線技術和一般的計算機網(wǎng)絡技術同步發(fā)展的局面。在設備中心網(wǎng)絡結構中，I/O設備連接到以太網(wǎng)或連接到以太網(wǎng)兼容的I/O數(shù)據(jù)集中器上。在這種結構中，以太網(wǎng)取代了現(xiàn)場總線，真正構成了從企業(yè)的上層和底層統(tǒng)一的以太網(wǎng)結構。如用Optimation公司的OptiLogic以太網(wǎng)RTU勾成的設備中心網(wǎng)絡結構，如圖2.3所示：本系統(tǒng)中工業(yè)以太網(wǎng)的主要作用是連接上位機和S7-400,以實現(xiàn)上位機對變頻器和三相異步電動機的控制。圖2.3設備中心網(wǎng)絡結構系統(tǒng)DP拓撲結構及說明系統(tǒng)的DP5撲結構圖如圖2.5所示，即整個網(wǎng)絡系統(tǒng)各被控單元（變頻電動機、電梯等）通過PROFIBUS-DP線連接起來，系統(tǒng)

52、為每塊分配了相應的D刖址。本課題的變頻調(diào)速單元通過DP總線與上位機、觸摸屏等站點連接起來以實現(xiàn)變頻調(diào)速的控制。西門子CPU412-2D體口CPU315-2D嘟帶有兩個通訊口，一個為MPI另一個為DP在出廠時，新的PLC其MPI地址和DP地址都為2,因此在CPU1次使用時，若系統(tǒng)中DP總線上有兩個以上的CPUft必須先對每個CPU!行單獨DP地址設置，否則系統(tǒng)將報錯，地址重復。CP561覘可設置為DP&可設置為MPI,先將CP5613設置為MPI方式，然后用一根兩端裝有總線接頭的DP電纜（注：電纜和總線接頭MPI和DP是一樣的）一端插在CP5613上，另一端插在PLC的MPI口上，通過S

53、TEP硼可以和PLC連接上了，止匕時通訊占用MPI口，DP口被自由釋放，可以修改地址。本系統(tǒng)就是通過此方式將CPU412-2DP的DP地址設置為2,CPU315-2DP勺DP®址設置為3,ET200M變頻器的DP4址通過其自身撥碼開關設置，網(wǎng)關和觸摸屏可通過其設置按鍵設置。一般情況下，為保證系統(tǒng)的通訊可靠，我們只修改DP的地址，DP的通訊速率等參數(shù)均采用系統(tǒng)的默認值（1.5Mbps）,這樣一致性好，且不會出錯。當硬件連接好后，主要是通過STEP做件中的管理器來組態(tài)各硬件之間的關系。首先在管理器中建立各個站（這里主要是指建立各類型主站），本系統(tǒng)各類型主站分別為：S7300Station

54、、S7400Station、PCStation（5613）、PCStation1（1612）、PCStation2（1612）,然后再分別對每個站進行硬件配置，此處必須與實物對應，包括具體的槽位、各組件的產(chǎn)品序列號等，當配置PLC的CPLM,系統(tǒng)會自動提示網(wǎng)絡選擇。本系統(tǒng)的DP主站CPU412-2DP而CPU315-2D也是主立是型PLC在硬件設置時要將其改為從站，此時系統(tǒng)會要求你選擇和主站的數(shù)據(jù)交換方式，選擇MS方式，即主從方式，再設置相應的數(shù)據(jù)交換區(qū)間以及長度，這里的交換區(qū)間是指PI和PQS7300和S7400都有此兩個稱之為外部輸入輸出的交換區(qū)，交換數(shù)據(jù)的方式是交叉的，區(qū)間定義好了后，S

55、7300和S7400的數(shù)據(jù)交換就會通過DP總線自動進行，無須編寫通訊程序，如圖2.4所示：S7400PLCS7300PLC圖2.4S7300和S7400通過DP的主從方式交換數(shù)據(jù)例如：當設置了S7300的PQW100S7400的PIW100交換數(shù)據(jù)，S7400的PQW100與S7300的PIW100交換數(shù)據(jù)。在S7300中PQW10的狀態(tài)會自動同步反應在S7400的PIW100上，在S7400中對PQW10的操作將自動同步反應在S7300的PIW100中，也就是說在主站S7400中通過PI反應從站的狀態(tài)，通過PQ操作從站0系統(tǒng)的DP拓撲結構圖圖2.5工業(yè)通訊網(wǎng)絡SIMATICNET性能SIMA

56、TICNE'M全集成自動系統(tǒng)中的一個重要組成部分，它為完善的工業(yè)通訊提供部件和網(wǎng)絡。通訊網(wǎng)絡中最重要的部分是：.工業(yè)以太網(wǎng)（IEEE802.3）用于區(qū)域和單元級設備聯(lián)網(wǎng)的國際標準；.PROFIBUS（IEC61158和EN50170歸于一定數(shù)目的區(qū)域和單元級設備聯(lián)網(wǎng)的國際標準。工業(yè)通訊網(wǎng)絡SIMATICNET!訊服務內(nèi)容：.通過MPI,PROFIBUS工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；.在數(shù)據(jù)通訊時是否采用多點接口（MPI）,PROFIBUS工業(yè)以太網(wǎng)，很大程度上取決于需要如網(wǎng)絡的大小、數(shù)據(jù)量、節(jié)點數(shù)和擴展能力等；.網(wǎng)絡的基本通訊功能能滿足應用上的相容性，也就是說功能貫穿整個網(wǎng)絡。它的通訊功能包

57、括：PG/OP通訊；S7基本通訊；多點接口（MPI）。選擇/優(yōu)化網(wǎng)絡的標準：在進行數(shù)據(jù)通訊時，是否采用多點接Fl（MPI）,PROFIBU或工業(yè)以太網(wǎng)很大程度上取決于應用需要，例如，網(wǎng)絡的大小、數(shù)據(jù)量、拓撲結構、每條信息的典型數(shù)據(jù)量、節(jié)點數(shù)以及擴展能力等。2.3.5Profibus-DP現(xiàn)場總線DP是一種現(xiàn)場工業(yè)總線標準，最先由西門子公司使用，由于其應用廣泛，傳輸速度快（最大12M、傳輸距離遠（最遠1KMfc右）以及總線結構簡單（兩芯DP通訊電纜）、最多能掛126個站等優(yōu)點而在全球范圍內(nèi)普及開來，被越來越多的生產(chǎn)廠商采用。西門子公司的PLC產(chǎn)品有多種支持DP的產(chǎn)品可供選擇，其他非PLC同類產(chǎn)品也有相應的DP通訊適配選件供使用。本系統(tǒng)的DP主要器件見表2.1:表2.1系統(tǒng)DP主要器件名稱型號備注地址PLCCPU412-2DP自帶DP口2PLCCPU315-2DP自帶DP口3變頻器MM420外置DP通訊模塊5DPInterfaceCP5613自帶DP口0第3章系統(tǒng)硬件設計變頻調(diào)速單元的構成及其