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基于西门子PLC通信方式的变频器开环调速控制-电气工程技术毕业设计论文.doc
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2023-07-06
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基于西门子PLC通信方式的变频器开环调速控制-电气工程技术毕业设计论文.doc
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1
目 录
第一部分 设计任务与调研……………………………………………2
第二部分 设计说明……………………………………………………3
第三部分 设计成果……………………………………………………6
第四部分 结束语………………………………………………………14
第五部分 致谢…………………………………………………………15
第六部分 参考文献……………………………………………………16
2
第一部分 设计任务与调研
1、毕业设计的主要任务
完成基于西门子 PLC 通信方式的变频器开环调速控制, 充分了解应用环境和
控制系统要求、完成硬件选型及其系统设计编制 PLC 程序,并利用 PLC 实验室设
备进行调试取得成功。
2、设计的思路、步骤、方法
2.1 设计的思路
根据设计任务要求和实验室条件依据自身所学专业知识实践操作技能,
查 阅 有 关 于 西 门 子 PLC 通 信 方 式 的 变 频 器 开 环 调 速 控 制 的 资 料 , 利 用
Step7-MicroWin PLC 编程软件及仿真软件 S7-200,制定严谨的设计方案和阶段
进 度 计 划 , 在 此 过 程 中 认 真 记 录 设 计 方 案 中 所 遇 到 的 问 题 点 , 通 过
Step7-MicroWin PLC 编程软件编程和仿真软件 S7-200 进行模拟调试,详细的修
订并完善报告,最终完成基于西门子 PLC 通信方式的变频器开环调速控制任务。
2.2 设计的步骤
了解什么是 USS 通信协议和 USS 通信协议结构;西门子 MM420 变频器基本
构造及工作原理;Step7-MicroWin 和 S7-200 仿真软件的使用;编写 PLC 程序;
确定 PLC 的 I/O 分配地址;精准绘制 PLC 的外部接线和控制系统接线图;利用实
验室设备进行调试以达到 MM420 变频器能够实现:开始、加速、减速、反转、停
止、紧急、全速运行、频率归零。
2.3 设计的方法
利用自身所学知识;查阅教材;图书馆借阅相关专业书籍;互联网上相关专
业知识搜索。PLC 程序编写与指令的调用;如何进行硬件连接;都要熟练运用。
3、调研的目的和总结
通过调研使我们能够升入了解 MM420 变频器的工作原理和 USS 通信协议的
优势特点,通过使用 PLC 编写熟练的掌握 Step7-MicroWin 和 S7-200 仿真软件的
使用,提高自身实践水平和思维能力,为自己创造一个质的飞越,以及在今后生
活中能够熟练运用相关技能。
3
第二部分 设计说明
1、PLC
1.1 什么是 PLC
PLC 又称可编程控制器,是专门为在工业环境下应用而设计进行数字运算的
电子装置,是以微处理器为基础,结合计算机;自动控制和通信技术,用面向控
制过程;面向用户的“自然语言”编程的一种简易;操作方便和可靠性高的全新
一代通用工业控制装置。
1.2 PLC 的特点
(1)编程方法简单易学。
(2)功能强,性价比高。
(3)硬件配套齐全,使用方便,适应性强。
(4)可靠性高,抗干扰能力强。
(5)系统设计;安装;调试工作量少。
(6)维修方便。
(7)体积小,能耗低。
2、西门子 S7-200PLC
2.1 S7-200PLC 构成
S7-200 系列 PLC 的硬件主要包括 CPU 和扩展模块。扩展模块包括模拟量 I/O
扩展模块;数字量 I/O 扩展模块;温度测量扩展模块;特殊功能模块和通信模块
等构成。
图 1-1 S7-200 系列 PLC 外部结构
4
3、USS 通信协议简介
3.1 什么是 USS 通信协议
USS 通信协议又称通用串行接口协议,该协议是由西门子公司专们为变频器
的通信而开发的通用通行协议,它能够支持变频器和 PLC 之间的通信连接,利用
串行总线进行数据相互交换的一种通信协议。
S7—200PLC 可将其通信端口设为自由口模式-USS 协议,可实现 PLC 对变频器
的控制,USS 协议是主—从结构的方式协议,规定 USS 总线上可有一个主站
(PLC)和最多三十一个从站(变频器),总站上每一个从站都有唯一标识码,主
站可依靠标识码识别各个从站,每个从站也可对主站发送的信息报文做出对应响
应并回应报文,从站和从站之间不能够直接进行数据的通信,除此之外还有一种
广播通信方式,主站可同时给所有从站发送报文,从站在接受报文并做出对应的
响应后不必会送报文。
3.2 USS 协议指令
USS 协议指令主要包括 USS_INIT;USS_CTRL;USS_RPM_x 及 USS_WPM4_x
(1)初始化指令 USS_INIT
功能:用于允许和初始化或禁止 Micro Master 变频器通信。
(2)控制指令 USS_CTRL
功能:用于控制被激活的 Micro Master 变频器,把选择的命令放在一个通信缓
冲区内,经过通信缓冲区发送到由 Drive 参数指定的变频器,如果该变频器已由
USS_INIT 指令的 Active 参数选中,则变频器将按选中的命令运行。
(3)读取/写入变频器参数指令 USS_RPM_x 及 USS_WPM4_x
功能:
USS_RPM_x:读取变频器参数,当变频器确认接收到命令或发送一个错误状况时,
则完成 USS_RPM_x 指令处理,在该处理等待响应时,逻辑扫描任继续进行。
USS_WPM4_x:将变频器参数写入到指定的位置,当变频器确认接收到命令或发送
一个错误状况时,则完成 USS_WPM4_x 指令处理,在该处理等待响应时,逻辑扫
描任继续进行。
3.3 USS 通信协议的优势
(1)利用西门子 PLC 对变频器进行控制时,其大多采用面板和端子进行控制,
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