plc变频器协同控制电机转速毕业设计论文Word格式.docx
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直接采用USS协议进行组网，无须购置额外的附件进行系统组态（Profibus协议需要另购附件），成本大大下降。
因此，直接利用USS协议组建控制网络，是一个获得低成本、高性能的好办法。
但是组建这样的基于USS协议的远程控制网络有些困难，主要原因有两点，可以归结为组态软件的功能问题和软件重用问题。
（1）有些组态软件不提供USS协议。
当用户想利用USS协议组态时，就要编写脚本，从底层做起，查找资料，分析协议，最后编写代码，测试软件等等。
对软件开发人员来说，这可能不算什么，但对工业自动化设计人员就是一个很大的障碍和负担，他们对底层的软件开发并不是很了解。
并且不同的组态软件脚本语言差别很大，如果更换了组态软件，又要从头做起;
有的组态软件脚本提供的功能很少，开发不了USS协议。
（2）有些用户不使用组态软件由于成本和特殊需要，用户需要自己利用编程工具开发USS协议。
这样也要重复上述工作，从底层1/O做起，直至上层软件完全手动实现，任务量很大。
另外编程语言各种各样从一个开发平台迁移到另一个开发平台，几乎又要重新做这项工作。
面对如此的问题，我们依然可以用KINGVIEW组态王来解决这些问题，我们可以利用组态王的COM通信口与PLC进行通信，利用PLC的强大的功能实现控制被控对象。
1.1.2设计研究方向
本次设计研究的方向是PLC与变频器利用USS协议进行通信，实现对电机转速的控制，同时用组态王进行监控。
在工业生产中组态王软件的应用十分的广泛，功能十分强大，尽管组态王没有USS协议，不过已经找到了可以代替的方法，如利用COM口监控PLC运行，进而监控电机的转速。
2PLC可编程控制器
2.1可编程控制器梯形图编程规则
2.1.1编程的几个步骤
1、决定系统所需的动作及次序。
当使用可编程控制器时，最重要的一环是决定系统所需的输入及输出，这主要取决于系统所需的输入及输出接口分立元件。
输入及输出要求：
第一步是设定系统输入及输出数目，可由系统的输入及输出分立元件数目直接取得。
第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。
2、将输入及输出器件编号
每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置寄存器等都有一个唯一的对应编号，不能混用。
3、根据控制系统的动作要求，画出梯形图。
4、将梯形图转化为程序
把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它编码成可编程控制器能识别的程序。
这种程序语言是由地址、控制语句、数据组成。
地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，控制语句告诉可编程控制器怎样利用数据作出相应的动作。
5、在编程方式下用键盘输入程序。
6、编程及设计控制程序。
7、测试控制程序的错误并修改。
8、保存完整的控制程序。
2.2S7—200的通信方式与通信参数的设置
2.2.1S7-200的通信方式
S7-200的通信功能强，有多种通信方式可供用户选择。
在运行Windows或WindowsNT操作系统的个人计算机（PC）上安装了STET7-Micro/WIN32编程软后，PC可作为通信中的主站。
（1）单主站方式
单主站与一个或多个从站相连，STEP7-Micro/WIN32每次和一个S7-200CPU通信,但是它可以访问网络上的所有CPU。
（2）多主站方式
通信网络中有多个主站，一个或多个从站。
带CP通信卡的计算机和文本显示器TD200、操作面板OP15是主站，S7-200CPU可以是从站或主站。
2.2.2S7-200通信的硬件选择
表2.1给出了可供用户选择的STEP7-Micro/WIN32支持的通信硬件和波特率。
除此之外，S7-200还可以通过EM277PROFIBUS-DP模块连接到PROFIBUS-DP现场总线网络，各通信卡提供一个与PROFIBUS网络相连的RS-485通信口。
表2.2给出了S7-200与PROFIBUS通信模块EM227的性能。
表2.1STEP7-Micro/WIN32支持的硬件配置
支持的硬件
类型
支持的波特率/Kbps
支持的协议
PC/PPI电缆
到PC通信口的电缆联接器
9.6，19.2
PPI协议
CP5511
II型，PCMCIA卡
9.6，19.2，187.5
支持用于笔记本电脑的PPI，MPI和PROFIBUS协议
CP5611
PCI卡（版本3或更高）
支持用于PC的PPI，MPI和PROFIBUS协议
MPI
集成在编程器中的PCISA卡
表2.2S7-200与PROFIBUS通信模块EM277的性能
连接口
逻辑连接数
S7-200CPU
口0
9.6K
每个模块4个
PPI，MPI和PROFIBUS协议
口1
9.6K，19.2K，187.5K
EM277PROFIBUS-DP模块
每个CPU最多2块
9.6K-12M
每个模块6个
MPI和PROFIBUS协议
2.2.3网络部件
1、通信口
S7-200CPU上的通信口是与RS-485兼容的9针D型连接器，符合欧洲标准EN50170。
表2.3给出了通信口的引脚分配。
表2.3S7-200CPU通信口引脚分配
针
PROFIBUS名称
端口0/端口1
1
屏蔽
逻辑地
2
24V返回
3
RS-485信号B
4
发送申请
RTS（TTL）
5
5V返回
6
+5V
+5V，100Ω串联电阻
7
+24V
8
RS-485信号A
9
不用
10位协议选择
连接器外壳
2、网络连接器
利用西门子提供的两种网络连接器可以把多个设备很容易的连到网络中。
两种连接器都有两组螺钉端子，可以连接网络的输入和输出。
一种连接器仅提供连接到CPU的接口，而另一种连接器增加了一个编程接口。
两种网络连接器还有网络偏置和终端偏置的选择开关，该开关在ON位置时的内部接线图，在OFF位置时未接终端电阻。
接在网络端部的连接器上的开关应放在ON位置。
带有编程器接口的连接器可以把SIMATIC编程器或操作员面板接到网络中，而不用改动现有的网络连接。
编程器接口的连接器把CPU来的信号传到编程器接口，这个连接器对于连接从CPU获取电源的设备（例如操作员面板TD200或OP3）很有用。
2.2.4使用PC/PPI电缆通信
使用PC/PPI电缆可实现S7-200CPU与RS-232标准兼容的设备的通信。
有两种不同型号的PC/PPI电缆：
1、带RS-232口的隔离型PC/PPI电缆，用5个DIP开关设置波特率和其他配置项。
通信的波特率用PC/PPI电缆盒上的DIP开关来设置。
2、带RS-232口的非隔离型PC/PPI电缆，用4个DIP开关设置波特率，这种电缆已经被隔离型PC/PPI电缆取代。
当数据从RS-232传送到RS-485口时，PC/PPI电缆是发送模式。
当数据从RS-485传送到RS-232口时，PC/PPI电缆是接收模式。
检测到RS-232的发送线有字符时，电缆立即从接收模式切换到发送模式。
RS-232发送线处于闲置的时间超过电缆切换时间时，电缆又切换到接收模式。
这个时间与电缆上的DIP开关设置的波特率有关。
开关PC/PPI电缆的5号DIP设为0时，RS-232口为数据通信设备（DCE）模式，设置为1时，为数据终端设备（DTE）模式。
表2.4是PC/PPI电缆各个引脚的定义。
表2.4RS-485至RS-232DTE连接器引脚
RS-485连接器引脚
RS-232DTE连接器引脚
引脚号
信号说明
地（RS-485逻辑地）
数据载波检测（DCD）（不用）
24V（RS-485逻辑地）
接收数据（RD，输入到PC/PPI电缆）
信号B（RxD/TxD+）
发送数据（TD，从PC/PPI电缆输出）
RTS（TTL电平）
数据终端就绪（DTR，不用）
地（RS-232逻辑地）
+5V（带100Ω串联电阻）
数据设置就绪（DSR，不用）
24V电源
申请发送（RTS，PC/PPI电缆输出）
信号A（RxD/TxD-）
清除发送（CTS，不用）
协议选择
振铃指示器（RI，不用）
注：
调制解调器需要一个阴到阳的9针到25针的转换。
2.2.5计算机使用的通信接口参数的设置
打开“设置PG/PC接口”对话框，“Micro/WIN”应出现在“AccessPointoftheApplication（应用的访问接点）”列表框中。
PC/PPI电缆只能选用PPI协议：
选择好通信协议后，单击“设置PG/PC接口”对话框中的“属性（Properties）”按钮，然后在弹出的窗口中设置通信参数。
PC/PPI电缆的PPI参数设置：
如果使用PC/PPI电缆，在“设置PG/PC接口”对话框中单击“属性”按钮，就会出现PC/PPI电缆（PPI）的属性窗口。
进行通信时，STEP7-Micro/WIN32的默认设置为多主站PPI协议。
此协议允许STEP7-Micro/WIN32与其他主站（TD200与操作员面板）在网络中共为主站。
选中PG/PC接口中PC/PPI电缆属性对话框中的“多主站网络（MultipleMasterNetword）”，即可启动此模块，未选择时为单主站协议。
2.3S7-200的网络通信协议
S7-200支持多种通信协议，如点对点接口（PPI）、多点接口（MPI）和PROFIBUS。
它们都是基于字符的异步通信协议，带有起始位、8位数据、偶校验和1个停止位。
通信帧由起始和结束字符、源和目的站地址、帧长度和数据完整性校验和组成。
只要波特率相同，三个协议可以在网络中同时运行，不会相互影响。
协议支持一个网络上的127个地址（0～126），网络上最多可有32个主站，网络上各设备的地址不能重复。
运行STEP7-Micro/WIN32的计算机的默认地址为0，操作员面板的默认地址为1，可编程控制器的默认地址为2。
2.3.1点对点接口协议
PPI（Point-to-Point）是主/从协议，网络上的S7-200CPU均为从站，其他CPU、SIMATIC编程器或TD200为主站。
如果在用户程序中允许PPI主站模式，一些S7-200CPU在RUN模式下可以作主站，它们可以用网络读（NETR）和网络写（NETW）指令读写其他CPU中的数据。
S7-200CPU作PPI主站时，还可以作为从站响应来自其他主站的通信申请。
PPI没有限制可以有多少个主站与一个从站通信，但是在网络中最多只能有32个主站。
2.3.2多点接口协议（MPI）
MPI是集成在西门子公司的可编程序控制器、操作员界面和编程器上的集成通信接口，用于建立小型的通信网络。
最多可接32个节点，典型数据长度为64字节，最大距离100m。
MPI（Multi-Point）可以是主/主协议或主/从协议。
S7-300CPU作为网络主站，使用主/主协议。
对S7-200CPU建立主/从连接，因为S7-200CPU是从站。
MPI在两个相互通信的设备之间建立连接，一个连接可能是两个设备之间的非公用连接，另一个主站不能干涉两个设备之间已经建立的连接。
主站可以短时间建立连接，或使连接长期断开。
每个S7-200CPU支持四个连接，每个EM277模块支持6个连接。
它们保留两个连接，其中一个给SIMATIC编程器或计算机，另一个给操作员面板。
保留的连接不能被其他类型的主站（如CPU）使用。
S7-200与计算机之间的MPI通信，S7-200要与计算机之间进行MPI通信，计算机内必须安装有CP5611网卡。
3变频器
3.1变频器介绍
3.1.1变频器面版图
图3.1BOP基本操作面板上的按钮功能图
表3.1基本操作面板更改参数的数值
显示/按钮
功能
功能的说明
状态显示
LCD显示变频器当前的设定值。
起动变频器
按此键起动变频器。
缺省值运行时此键是被封锁的。
为了使此键的操应设定P0700=1。
停止变频器
OFF1：
按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车.缺省值运行时此键被封锁；
为了允许此键操作，应设定P0700=1。
OFF2：
按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车此功能总是“使能”的。
改变电动机的转动方向
按此键可以改变电动机的转动方向。
电动机的反向用负号（－）表示或用闪烁的小数点表示。
缺省值运行时此键是被封锁的，为了使此键的操作有效，应设定P0700=1。
电动机点动
在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机起动，并按预设定的点动频率运行。
释放此键时，变频器停车。
如果变频器/电动机正在运行，按此键将不起作用。
此键用于浏览辅助信息。
变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2秒钟，将显示以下参数值（在变频器运行中，从任何一个参数开始）：
1.直流回路电压（用d表示–单位：
V）
2.输出电流（A）
3.输出频率（Hz）
4.输出电压（用o表示–单位：
V）。
5.由P0005选定的数值（如果P0005选择显示上述参数中的任何一个（34，或5），这里将不再显示）。
连续多次按下此键，将轮流显示以上参数。
跳转功能
在显示任何一个参数（rXXXX或PXXXX）时短时间按下此键，将立即跳转到r0000,如果需要的话，您可以接着修改其它的参数。
跳转到r0000后，按此键将返回原来的显示点。
访问参数
按此键即可访问参数。
增加数值
按此键即可增加面板上显示的参数数值。
减少数值
按此键即可减少面板上显示的参数数值.
3.1.2快速调试
变频器有许多参数，为了快速进行调试，选用其中最基本的参数进行修正即可，过程如下：
传统的异步电动机是由恒频恒压的正弦波电源供电，而变频调速的异步电动机则是由变频变压的变频器供电，在供电电源中包含有大量的高次谐波。
变速运行以及供电电源的非正弦，是变频调速异步电动机设计中需要特殊考虑的两个问题。
图3.2快速调试设置图
3.1.3控制端子
表3.2变频器端子图
端子号
标识
—
输出+10V
输出0V
ADC+
模拟输入（+）
ADC-
模拟输入（-）
DIN1
数字输出1
DIN2
数字输出2
DIN3
数字输出3
带电位隔离的输出+24V/最大。
100mA
带电位隔离的输出0V/最大。
100mA
10
RL1_B
数字输出/NO（常开）触头
11
RL1_C
数字输出/切换触头
12
DAC+
模拟输出（+）
13
DAC-
模拟输出（-）
14
P+
RS485串行接口
15
N-
4通信协议介绍
4.1USS通信协议
USS协是由SIEMENSAG定义的，简单的串行数据通讯协议，SIEMENS所有传动产品都支持这个通用协议。
与Profibus及其它协议相比，USS协议无须购置通讯附件，是一种低成本、高性能的工业网络组态连接方案。
USS协议采用主-从结构，总线上可以连接1个主站和最多31个从站。
在主站没有要求从站通信时，从站不能首先发送数据;
各个从站之间也不能直接进行数据传输。
主站一般为PLC或者PC机，从站可以是变频器或者直流调速器.
在其他一些串行通讯场合，例如PC机与智能终端，嵌入式系统网络，由于缺乏现成的标准协议，用户不得不自己制定一些协议。
USS协议由于其简单、高效、灵活、易于实现，也被广泛的应用在这些场合。
USS协议具有以下一些优点：
（1）是开放的，定义透明的系统。
（2）由不同的制造商开发了多种产品。
（3）在工业应用中证明效果很好。
（4）减少了现场布线的数量；
便于（不用更改布线）重新编程，监测和控制。
（5）速度快，可达12Mbaud。
（6）一个DP系统最多可以连接125个从站。
（7）可以由一个主站或多个主站进行操作。
（8）通讯方式可以是点对点或广播方式。
（9）有支持和开发软件供使用。
4.1.1USS协议的网络结构
国际化标准组织ISO（InternationalStandardOrigination）制定的开放式系统互连OSI（OpenSystemsInterconnection）参考模型是一个7层次的标准模型，它定义了不同机种互连网络的标准框架结构，是一种概念性的和功能型的结构，它并不涉及任何特定系统互连的具体技术和方法。
（1）物理层主要为数据链路实体之间的比特传输而建立、维持和拆
除物理连接，提供机械、电气、功能及规程方法，其功能是负责一个数据终端设备和一个数据电路终接设备之间的建立、维持、和拆除物理连接。
（2）数据链路层主要负责数据在信道上的传输，提供功能和规章方面的手段，用于网络实体之间建立、维持和释放数据链路的连接，并传送数据链路服务数据单元。
（3）网络层是在开放系统之间建立、保持和终止网络连接的手段，并且为传送实体间提供功能和规程方面的手段，如负责路由选择和拥挤控制等。
（4）传输层提供两个进程之间可靠、透明的数据传输。
（5）会话层是合作实体组织同步它们之间的对话，以及管理其数据交换。
（6）表示层提供实体在通信时需要引用的信息表示方法，在两个表示实体之间提供会话连接的服务，并支持有序交换数据的交互。
（7）应用层为应用进程提供访问OSI的手段，是用户使用OSI环境的唯一窗口，为使用OSI的应用程序提供有意义的信息。
从OSI/RM7层模型来看，USS协议包含数据链路层和物理层，没有提供其他的五个层。
4.2采用通用的串行接口协议
通用的串行接口协议（USS）按照串行总线的主-从通讯原理来确定访问的方法。
总线上
升级会员 