基于Profibus的電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)(硬件部分)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：基于profibus的電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)（硬件） 學(xué) 院： 信息工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)： 自動(dòng)化班級(jí)學(xué)號(hào)： 09044305學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二o一三 年 六 月 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其它學(xué)位申請(qǐng)的論文或成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)

2、定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期：導(dǎo)師簽名： 日期：基于profibus的電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)（硬件） 摘要：本文以西門(mén)子工控儀器作為硬件平臺(tái)，搭建設(shè)計(jì)了基于profibus的電力傳動(dòng)控制控制系統(tǒng)。 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括上位機(jī)的電機(jī)操作、監(jiān)控界面單元、上位機(jī)與控制器通信單元、控制器執(zhí)行單元以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備單元。本文設(shè)計(jì)的內(nèi)容針對(duì)于系統(tǒng)控制單元和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連接；上位機(jī)和控制器的連接；執(zhí)行器的參數(shù)設(shè)置等硬件調(diào)試。

3、 本文以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線中常用的profibus-dp作為通信的基礎(chǔ)，完成上位機(jī)與控制單元、多個(gè)控制單元之間的通信。本設(shè)計(jì)的控制單元包括兩個(gè)s7-300 plc和一個(gè)mm440變頻器。一個(gè)s7-300作為監(jiān)控主站，另一個(gè)作為控制從站。采用profibus-dp主從ms通信方式。主站監(jiān)控獲取變頻器的運(yùn)行頻率和輸出電壓，從站發(fā)出上位機(jī)的控制命令給變頻器，mm440變頻器作為控制執(zhí)行單元。由于mm440沒(méi)有帶集成dp口和專(zhuān)用通訊板，設(shè)計(jì)時(shí)控制單元和控制執(zhí)行單元之間的所有連接通過(guò)導(dǎo)線完成。變頻器采用控制從站輸出的模擬量給定作為頻率控制標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)的目的主要在于解決該現(xiàn)

4、場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程正反轉(zhuǎn)、無(wú)級(jí)調(diào)速和正反向點(diǎn)動(dòng)控制,同時(shí)讀取mm440的運(yùn)行數(shù)據(jù)送上位機(jī)對(duì)比顯示。通過(guò)調(diào)試運(yùn)行，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本達(dá)到預(yù)想的各項(xiàng)指標(biāo)，同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性和安全性。關(guān)鍵詞：profibus-dp網(wǎng)絡(luò) s7-300 mm440 通信 異步電動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)控制 指導(dǎo)老師簽名：electric drive control system based on profibus (hardware)student name: chen dian class: 090443supervisor: peng yuanxiuabstract: this thesis constructs a control s

5、ystem of electric drive control system that uses profibus communication mode based on the siemens industrial equipment as the hardware platform. the design of the system includes the motor operation of the host computer, the monitor interface unit, the host computer with the controller communication

6、 unit, the controller execution units and field devices unit. the paper design content includes connection in the system control unit and field devices, the connection host computer to the controller, actuator parameter setting and hardware debugging. in this paper, complete the host computer and th

7、e control unit, a plurality of communication between the control units based on the commonly using profibus-dp industrial field bus communication as a foundation. the design of the control unit includes two s7-300 plcs and a mm440 inverter. one s7-300 is the monitoring master, and the other is the c

8、ontrol slave station. the system uses profibus-dp master-slave ms communication mode. master monitor accesses to the drive operating frequency and output voltage, the slave station access command from host computer and transmitted it to the frequency converter, mm440 as control execution unit. due t

9、o the mm440 without the integrated dp port or a dedicated communication board, between the control unit and control execution units connected use a wire to complete the design. inverters use the analog output given witch from slave as a control standard to control frequencies. the system's field

10、 device is a three-phase asynchronous motor. the main purpose of the design is to solve the remote reversing of the field devices pros and cons of moving, step-less speed regulation, pros and cons jop control. running data obtain from mm440 and send to host computer display contrast. debugging and r

11、unning, the system designed to meet the initial indicators, and also has good stability and security.key words：profibus-dp network s7-300 mm440 communication asynchronous motor drive control signature of supervisor：目 錄1 引言11.1 研究目的及意義11.2 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述及相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展及成果21.3 主要研究?jī)?nèi)容42 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)52.1 plc52.1.1

12、300系列plc52.1.2 cpu314c-2pn/dp72.2 mm440變頻器102.3 三相異步電動(dòng)機(jī)122.4 profibus通信線制作122.4 接觸器和繼電器143 控制系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)173.1 新建硬件組態(tài)項(xiàng)目173.2 從站硬件組態(tài)183.2.1 從站硬件配置183.2.2 從站通信映射區(qū)組態(tài)213.3 主站硬件組態(tài)233.3.1 主站硬件配置233.3.2 主站通信映射區(qū)組態(tài)234 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)254.1分析被控對(duì)象和明確控制任務(wù)254.2 mm440參數(shù)設(shè)置264.3 硬件連接284.3.1 plc從站和mm440的連接284.3.2 plc主站和變頻器連接294.3

13、.3 電源、接觸器、繼電器連接295 調(diào)試運(yùn)行316 結(jié)論32參考文獻(xiàn)33致謝34附錄35南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1 引言1.1 研究目的及意義 本課題的選題依據(jù)源自一個(gè)工控實(shí)驗(yàn)室里的教學(xué)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。變頻器的應(yīng)用、plc的profibus通信、電力傳動(dòng)系統(tǒng)的控制是該實(shí)驗(yàn)室研究的三個(gè)部分。在傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，選擇怎樣的方式來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)，用什么硬件設(shè)備來(lái)作為控制器，需要達(dá)到什么樣的控制精度，這對(duì)傳動(dòng)控制系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是非常重要的。而且隨著信息技術(shù)的進(jìn)步和制造的工業(yè)不斷發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)上對(duì)電機(jī)姿態(tài)的監(jiān)控也是不可或缺的，上位機(jī)監(jiān)控不僅能確保生產(chǎn)的安全性，同時(shí)基于上位機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控也能讓控

14、制更加的人性化，節(jié)省一定的資源。 目前電機(jī)的控制一般多采用現(xiàn)場(chǎng)按鈕接通給電的方式來(lái)控制。本課題的研究主要是為了對(duì)電機(jī)的控制更加的方便、快捷、精確。以西門(mén)子可編程控制器s7-300 plc、變頻器mm440作為控制器，安裝有wincc的工控機(jī)作為上位機(jī)，使用profibus現(xiàn)場(chǎng)總線建立通信網(wǎng)絡(luò)。用戶(hù)能夠坐在電腦前就對(duì)電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)精確的控制，同時(shí)實(shí)時(shí)的監(jiān)控顯示電機(jī)的電壓、頻率、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。電機(jī)的各種姿態(tài)信息能直觀地在上位機(jī)界面上以數(shù)字或圖表的方式向用戶(hù)反映出來(lái)，這樣能讓控制更加的的方便快捷，也能夠精確的達(dá)到各種控制指標(biāo)。 德國(guó)西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的plc、變頻器等產(chǎn)品能夠讓用戶(hù)快速有效的開(kāi)發(fā)出一套

15、基于profibus通信協(xié)議的傳動(dòng)控制系統(tǒng)。人性化的硬件系統(tǒng)、精準(zhǔn)的控制模塊、便捷的接線端口、集成的接口模式使得這一套硬件在傳動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用十分的廣泛。而基于profibus的通信方式用來(lái)控制傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域的精確控制有著重要的意義。本文中用到的plc是面向用戶(hù)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，相比于傳統(tǒng)的一些控制器具有許多明顯的優(yōu)點(diǎn)1： 1）高可靠性：plc所有的輸入輸出接口電路都采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外部電路與plc內(nèi)部電路之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離；plc各輸入上均采用r-c濾波技術(shù)，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10-20ms；plc各模塊采用了性能良好的開(kāi)關(guān)電源；plc所采用的器件都進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和長(zhǎng)期的使用

16、驗(yàn)證。 2） 豐富的輸入輸出模塊：plc針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，有豐富的模塊供用戶(hù)選用。如：dc/ac、數(shù)字量/模擬量、電壓/電流、脈沖/電位等等。plc相應(yīng)的輸入輸出模塊可以與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的多種器件或者設(shè)備相連接。與輸入模塊相連有按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)等；與輸出模塊相連的有電磁閥、接觸器、電機(jī)、指示燈等。為了提高plc的功能，它還提供了多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊。為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，plc還有多種通信模塊。3） 采用模塊化結(jié)構(gòu)：除了廂體式的小型plc，目前絕大多數(shù)plc均采用模塊化結(jié)構(gòu)。plc的各個(gè)部件如cpu、電源等都采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架和電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能用戶(hù)可自己組合

17、。4） 編程簡(jiǎn)單：plc的編程大多數(shù)采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖格式，形象直觀，易學(xué)易懂。5） 安裝簡(jiǎn)單，維修方便。因此，為保證高效，可靠的工作，本系統(tǒng)采用plc控制。1.2 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述及相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展及成果1.2.1 profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的研究現(xiàn)狀現(xiàn)場(chǎng)總線（fielebus）是20世紀(jì)80年代中后期隨著計(jì)算機(jī)、通信、控制和模塊化集成等技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一門(mén)新興技術(shù)，代表自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的最新階段?，F(xiàn)場(chǎng)總線最初的概念是由歐洲人提出的，隨后北美和南美也都投入了巨大的人力和物力開(kāi)展研究工作，現(xiàn)場(chǎng)總線的定義有多種。國(guó)際電工委員會(huì)（iec）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的定義為：現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在

18、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制裝置之間實(shí)行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它作為工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制設(shè)備之間及其與更高的控制管理層之間的聯(lián)系。它不僅是一個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，而其還是一種開(kāi)放式、新型全分布式的控制系統(tǒng)。這項(xiàng)以智能傳感器、控制器、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)。因?yàn)槭艿绞澜绶秶鷥?nèi)的關(guān)注而成為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，并引發(fā)了自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備的深刻變革10?，F(xiàn)場(chǎng)總線包括眾多的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際電工委員會(huì)（iec）確立了在國(guó)際上各種不同類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)有10種，包括canbus、profibus、f

19、f、lonworks等現(xiàn)場(chǎng)總線，每種協(xié)議都有其特有的應(yīng)用領(lǐng)域和支持背景，大多成為了一個(gè)地區(qū)或國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，誰(shuí)也取代不了誰(shuí)。在2001年profibus現(xiàn)場(chǎng)總線被定為中國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)jb/t103010.32011。profibus(process field bus 的縮寫(xiě))是由siemens等公司組織開(kāi)發(fā)的一種國(guó)際化的、開(kāi)放的、不依賴(lài)于設(shè)備生廠商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其它領(lǐng)域自動(dòng)化。profibus是一種用于工廠自動(dòng)化車(chē)間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車(chē)間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通信，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合

20、自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案4、10。在現(xiàn)代化工廠環(huán)境及大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中，工業(yè)硬件設(shè)備被簡(jiǎn)單地劃分為三個(gè)層次，即工廠級(jí)、車(chē)間級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。在現(xiàn)場(chǎng)一般都配置了數(shù)量龐大的傳感器、執(zhí)行器、遠(yuǎn)程i/o、儀表、控制器等等一系列的設(shè)備。這些設(shè)備傳送或接收的既有模擬信號(hào)，又有數(shù)字量信號(hào)。傳統(tǒng)的連接方式是將這些設(shè)備通過(guò)信號(hào)線各自接到控制器上，造成了明顯的通信速度低、系統(tǒng)不開(kāi)放、可靠性不易保證和維護(hù)性不高4。采用現(xiàn)場(chǎng)總線profibus使得生產(chǎn)上所有集成了profibus總線接口的設(shè)備都可以被掛到現(xiàn)場(chǎng)總線上來(lái)，解決了上面的一系列缺點(diǎn)。profibus由以下三個(gè)兼容部分組成。即profibu

21、sdp、profibuspa、profibus- fms。其中本文所運(yùn)用的profibusdp應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，它是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式i/o之間的通訊，總線周期一般小于10ms，使用協(xié)議第1、2層和用戶(hù)接口，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行нM(jìn)行10。1.2.2 電力傳動(dòng)控制研究現(xiàn)狀電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)在當(dāng)今的工業(yè)中應(yīng)用的十分廣泛。如礦山的礦井提升作業(yè)、煉鋼的軋鋼軌道控制、高樓的電梯運(yùn)行、國(guó)防中的大型傳送裝置等。在這一系列的機(jī)械作業(yè)中，電力傳動(dòng)裝置扮演著不可獲取的地位。換而言之，當(dāng)今的社會(huì)如果沒(méi)有對(duì)電力傳動(dòng)系統(tǒng)的研究，那么工業(yè)將會(huì)止步不前。電力傳動(dòng)的研究已經(jīng)十分成熟，但是電力傳動(dòng)控制

22、系統(tǒng)的研究并沒(méi)有十分完善，各種各樣的控制系統(tǒng)充斥于工業(yè)應(yīng)用中。從最初的閘刀給電控制到后來(lái)簡(jiǎn)單的邏輯按鈕控制，后來(lái)出現(xiàn)了電力電子調(diào)速控制，從速度不可控到后來(lái)的無(wú)級(jí)調(diào)速。電力傳動(dòng)控制逐漸的向著專(zhuān)用的調(diào)速控制裝置，專(zhuān)有的中心處理計(jì)算機(jī)控制，集散系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，到現(xiàn)在plc可編程控制器的普及。電力傳動(dòng)控制正在變成以計(jì)算機(jī)為監(jiān)控，可編程控制器作為控制中樞，電力電子變頻裝置作為執(zhí)行器的網(wǎng)絡(luò)控制模式。工業(yè)控制中傳動(dòng)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)正在由模擬與數(shù)字的分散性控制系統(tǒng)（dcs）向全數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)（fcs）轉(zhuǎn)換，現(xiàn)在的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表設(shè)備的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也將發(fā)生重大的變革，現(xiàn)場(chǎng)總線使傳動(dòng)的傳動(dòng)控制設(shè)備進(jìn)入了信息網(wǎng)絡(luò)的行列，

23、為其應(yīng)用開(kāi)拓了更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，克服了傳統(tǒng)傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的“信息孤島”效應(yīng)4。1.3 主要研究?jī)?nèi)容1.熟悉plc硬件系統(tǒng)。2.學(xué)習(xí)西門(mén)子的工控硬件平臺(tái)，學(xué)習(xí)使用變頻器、工控機(jī)等。3.了解plc的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，學(xué)會(huì)使用profibus協(xié)議連接控制器和上位機(jī)進(jìn)行通信。4.對(duì)硬件系統(tǒng)組態(tài)學(xué)習(xí)，同時(shí)掌握不同硬件系統(tǒng)之間的相互連接。5.設(shè)計(jì)基于profibus網(wǎng)絡(luò)的plc電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制并用plc采集變頻器的模擬輸出運(yùn)算出電機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)。 2 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的硬件平臺(tái)主要是基于工控教學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的西門(mén)子工業(yè)控制設(shè)備，同時(shí)也有一些其它的配件，主要硬件如下表2-1所示

24、：表2-1 硬件平臺(tái)設(shè)備及配件型號(hào)數(shù)量西門(mén)子s7-300 plccpu314c-2pn/dp2臺(tái)西門(mén)子變頻器mm4401臺(tái)工控機(jī)凌華工控機(jī)1臺(tái)上位機(jī)通信卡cp56111張接觸器cjx2-09101只正泰繼電器jzx-22f（d）/2z1只總線連接器dp總線連接器3只空氣開(kāi)關(guān)施耐德c65n1只三相異步電動(dòng)機(jī)y90l-41臺(tái)通信電纜profibus雙絞線5米2.1 plcplc(programmable logic controller)即可編程邏輯控制器， plc是一種專(zhuān)門(mén)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)

25、數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。目前，世界上有200多家廠商生產(chǎn)plc。其中，西門(mén)子的plc在我國(guó)各行各業(yè)應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛。2.1.1 300系列plc德國(guó)西門(mén)子（siemens）公司的plc 產(chǎn)品里面有simatic s7、m7和c7等幾大系列。s7是具有傳統(tǒng)意義上的plc 產(chǎn)品，其中s7-300是針對(duì)低性能要求的模塊式中小型plc，最多可以擴(kuò)展32個(gè)模塊1。300系列的plc 是一種通用型的plc，具有模塊化，無(wú)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以

26、及易于掌握的特點(diǎn)，這使它能夠適應(yīng)自動(dòng)化工程中的各種應(yīng)用場(chǎng)合，執(zhí)行各種控制任務(wù)，因此在實(shí)踐中成為一種既經(jīng)濟(jì)又可靠的控制裝置。s7-300plc采用模塊化的結(jié)構(gòu)，各種模塊能以不同的方式組合在一起，模塊式plc由機(jī)架和模塊組成。品種繁多的cpu模塊、信號(hào)模塊和功能模塊能完成各種領(lǐng)域的自動(dòng)控制任務(wù)。用戶(hù)可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇、更換合適的模塊，同樣可以擴(kuò)展plc 。簡(jiǎn)單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)能力，使其應(yīng)用十分廣泛。s7-300plc是模塊化的plc，它由以下及部分組成：1.中央處理單元（cpu） 功能：執(zhí)行用戶(hù)程序；為s7-300背板總線提供 5v電源；在profibus網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)prof

27、ibus與其它的profibus網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。 各種cpu有不同的性能，例如有的cpu集成有數(shù)字量和模擬量的輸入輸出點(diǎn)，有的cpu集成了profibus-dp等通信接口，cpu前面板上有狀態(tài)故障指示燈、模式選擇開(kāi)關(guān)、24v電源端子、電池盒與存儲(chǔ)器模塊盒（有的沒(méi)有）。2.負(fù)載電源模塊（ps）負(fù)載電源模塊用于將ac220v電源轉(zhuǎn)換為dc 24v電源，提供s7-300 cpu和24v直流負(fù)載電路（信號(hào)模塊、傳感器、執(zhí)行器等）使用。3.信號(hào)模塊（sm）信號(hào)模塊包括數(shù)字量輸入輸出模塊，數(shù)字量i/o模塊、模擬量輸入輸出模塊、模擬量i/o模塊。它們能使不同級(jí)的過(guò)程信號(hào)電壓或電流與plc內(nèi)部的信號(hào)電平相匹

28、配。信號(hào)模塊主要有數(shù)字量輸入模塊（sm321）和輸出模塊（sm322），模擬量信號(hào)模塊主要有輸入模塊（sm331）和輸出模塊(sm332)。4.功能模塊（fm）功能模塊主要用于時(shí)間要求苛刻、儲(chǔ)存容量要求較大的過(guò)程信號(hào)處理任務(wù)。5.通信處理器（cp）通信處理器用于plc 之間、plc與計(jì)算機(jī)和其它智能設(shè)備之間的通信，可以將plc接入profibus-dp網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)，或用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信等。6.接口模塊（im）接口模塊用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架(cr)和或擴(kuò)展機(jī)架(er)。s7-300通過(guò)分布式的主機(jī)架和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，最多可以配置32個(gè)信號(hào)模塊、功能模塊和通信處理器。2.1.2 cpu314

29、c-2pn/dp 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)用到的兩臺(tái)plc均是西門(mén)子300系列plc，型號(hào)：cpu 314c-2pn/dp訂貨號(hào)：6es7314-6eh04-0ab0，固件版本v3.3。該cpu是西門(mén)子公司剛推出的新型緊湊型處理模塊。集成信號(hào)輸入輸出模塊，晶體管輸出。模塊結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示：11圖2-1 cpu模塊結(jié)構(gòu)7狀態(tài)和出錯(cuò)led燈帶有彈性裝置的simatic mmc卡插槽集成輸入和輸出的端子電源連接端子接口x1（mpi/dp）接口x2(pn),配有交端口交換機(jī)mac地址和二維條形碼模式選擇器開(kāi)關(guān)1.cpu的屬性如下表2-2所示： 表2-2 cpu314c-2pn/dp的屬性11產(chǎn)品型號(hào)cpu314

30、c-2pn/dp9針dp接口（x1）x9針dp接口（x2）x數(shù)字量輸入24數(shù)字量輸出16模擬量輸入4+1模擬量輸出2工藝功能4個(gè)計(jì)數(shù)器，一個(gè)用于定位的通道2.cpu 314c-2pn/dp與其它的大多數(shù)cpu不一樣，它工作時(shí)不需要給它提供額外的數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出模塊，如sm331/sm331/sm334/sm335等。它自身集成數(shù)字量和模擬量的輸入輸出模塊，有x11和x12兩個(gè)信號(hào)模塊，有四排共80個(gè)i/o接線端子，端子功能分布如圖2-2所示，模塊的i/o尋址如下表2-3 cpu 314c-2pn/dp的集成i/o尋址所示，方框圖和引腳分配如圖2-3、2-4所示：11圖2-2 i/

31、o功能分布 模擬量輸入和模擬量輸出 數(shù)字量輸入 數(shù)字量輸出3.cpu的尋址如下表2-3所示：輸入/輸出默認(rèn)地址注釋24個(gè)數(shù)字量輸入136.0到138.7，其中16個(gè)輸入用于工藝功能：136.0到137.7可以為所有數(shù)字量輸入分配中斷功能?？蛇x的工藝功能：計(jì)數(shù)頻率測(cè)量脈沖寬度調(diào)制定位16個(gè)數(shù)字量輸出136.0到137.7，其中4個(gè)輸入用于工藝工能；136.0到136.34+1個(gè)模擬量輸入800到8092個(gè)模擬量輸出800到803表2-3 cpu314c-2pn/dp的集成i/o尋址11圖2-3 x11集成數(shù)字量/模擬量i/o的方框圖和引腳分配圖2-4 x12集成數(shù)字量i/o的方框圖和引腳分配2.

32、2 mm440變頻器micromaster 440變頻器簡(jiǎn)稱(chēng)mm440變頻器，是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。主要使用變頻調(diào)速控制三相交流電動(dòng)機(jī)，本系列有多種型號(hào)供用戶(hù)選用。恒定轉(zhuǎn)矩（ct）控制方式額定功率范圍從10w-200kw，可變轉(zhuǎn)矩(vt)控制方式可達(dá)到250kw。其穩(wěn)定的性能、豐富的組合功能、高性能的矢量控制技術(shù)、低速高轉(zhuǎn)矩輸出、良好的動(dòng)態(tài)特性、超強(qiáng)的過(guò)載能力、創(chuàng)新的bico（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能以及無(wú)可比擬的靈活性，在變頻器市場(chǎng)占據(jù)著重要的地位。主要特征：（1）豐富的控制功能。通過(guò)設(shè)置p1300參數(shù)可以選擇從v/f控制到帶傳感器的矢量控制vc等12種不同特點(diǎn)的控制模式，適用

33、于恒轉(zhuǎn)矩、變轉(zhuǎn)矩等各種性質(zhì)負(fù)載，滿(mǎn)足各行業(yè)的驅(qū)動(dòng)控制要求。 （2）強(qiáng)大的通訊功能。利用profibus通訊可選件，可以將mm440接入開(kāi)放的、高速（12mb/s）的dp網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)性能更佳、精度更高的通訊控制。（3）自由功能模塊和bico技術(shù)。mm440繼承和吸收了6se70工程型變頻器的許多優(yōu)良特點(diǎn)，其中最具實(shí)用性的是具有區(qū)別一般通用變頻器的自由功能模塊和bico技術(shù)，利用豐富的自由功能模塊和靈活的bico技術(shù)，可方便地實(shí)現(xiàn)各種不同目的的組態(tài)設(shè)計(jì)，完成復(fù)雜控制設(shè)計(jì)的要求。  （4）豐富的停車(chē)和制動(dòng)功能。mm440具有3種停車(chē)方式，即按斜坡減速停車(chē)（off1）、 慣性停車(chē)（off2）和快

34、速停車(chē)（off3）。3種制動(dòng)功能，即直流制動(dòng)、復(fù)合制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)（須外接制動(dòng)電阻，75kw以下已內(nèi)置制動(dòng)單元）。停車(chē)方式和制動(dòng)方式的靈活配用，可適應(yīng)不同機(jī)械慣性負(fù)載的要求。接線端子分類(lèi)： mm440端子排擁有適用于各種工業(yè)控制的30個(gè)接線端子：1、2高精度直流穩(wěn)壓10v輸出源；3、4、10、11為模擬電壓輸入給定，其中3、4為模擬輸入通道1，另外一組為模擬輸入通道2；5、6、7、8、16、17可編程完全數(shù)字輸入端口；9、28是用戶(hù)為變頻器的控制電路提供24v直流電源；12、13和26、27為兩對(duì)模擬輸出端,12、13為模擬輸出通道1，另一組為模擬輸出通道2；18-25為輸出繼電器的觸頭；14、

35、15端為電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)輸出端；29、30為rs-485(uss-協(xié)議)端口。接線端子的方框圖如下2-5圖所示。362.3 三相異步電動(dòng)機(jī) 本次電力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，即控制對(duì)象為一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為y90l-4，電動(dòng)機(jī)的銘牌參數(shù)如下表2-4所示：表2-4 電動(dòng)機(jī)參數(shù) 電機(jī)型號(hào)y90l-4額定電流3.7a額定電壓380v功率因數(shù)0.79額定功率1.5kw接線方式y(tǒng)額定頻率50hz額定轉(zhuǎn)速1400r/min2.4 profibus通信線制作 profibus的總線是有方向性的。根據(jù)站點(diǎn)的不同，所選擇的通信路徑也有所不同，通過(guò)總線開(kāi)關(guān)選擇終端電阻即路徑。當(dāng)節(jié)點(diǎn)不是終端的時(shí)候，

36、把總線插頭的開(kāi)關(guān)打到off檔，當(dāng)節(jié)點(diǎn)是終端節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)打到on檔位。在dp插頭上有a1b1/a2b2兩路通道，一路用來(lái)傳出信號(hào)，一路用來(lái)傳入信號(hào)。1.profibus-dp總線連接器內(nèi)部定義：圖2-6 profibus-dp總線連接器內(nèi)部示意圖2.profibus接口 cp5611和plc處理模塊cpu上均有profibus接口，該接口可以與上面介紹的終端器插頭連接通信。profibus接口是rs485串口，一般采用sub-d female的接口，其管腳定義為12： 引腳 功能1 shield（保護(hù)）2 24v-3 b(rxd/txd p)4 rts5 d-gnd6 vp(+)7 24

37、v+8 a(rxd/txd n)9 rts(n)圖2-7 dp總線連接器定義profibus網(wǎng)絡(luò)傳輸用的電纜即profibus雙絞屏蔽電纜，它的物理層實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)數(shù)據(jù)的傳輸，符合eia rs-485標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)總線段內(nèi)的導(dǎo)線是屏蔽雙絞電纜，總線段的兩端各有一個(gè)終端器，它的傳輸速率從9.6kbit/s到12mbit/s可選，所選用的波特率適用于連接到總線（段）上的所有設(shè)備。線纜有紅綠兩種，對(duì)應(yīng)的線纜連接起來(lái)，注意剝線的時(shí)候一定要分層次剝開(kāi)，保證連接起來(lái)的時(shí)候屏蔽層能良好的接地，如下圖2-8所示：圖2-8 profibus-dp總線連接器通過(guò)多個(gè)插頭的連接，最終做成了profibus電纜，如下圖2-9所

38、示：11圖2-9 帶插頭profibus通信電纜3.cp5611通訊接口卡cp5611是siemens公司推出的網(wǎng)絡(luò)接口卡。cp5611用于工控機(jī)連接到profibus和simatic的mpi（多點(diǎn)通信），支持profibus的主站和從站、pg/op及s7通信。cp5611網(wǎng)絡(luò)接口卡的主要特點(diǎn)如下5：1） 不帶微處理器；2） 經(jīng)濟(jì)的profibus接口，1類(lèi)profibus-dp主站可進(jìn)行擴(kuò)展；3） 同時(shí)可作為pc上的編程和監(jiān)控接口。當(dāng)cp5611作為網(wǎng)絡(luò)上的主站的時(shí)，通過(guò)輪詢(xún)方式與從站進(jìn)行通信，即主站想要和從站通信時(shí)，首先發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀，從站得到請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀后，向主站發(fā)送一個(gè)相應(yīng)幀。請(qǐng)求數(shù)

39、據(jù)幀包括主站給從站的輸出數(shù)據(jù)，如果當(dāng)前沒(méi)有輸出數(shù)據(jù)，則向從站發(fā)送一個(gè)空幀。從站必須向主站發(fā)送響應(yīng)幀，響應(yīng)幀包括從站給主站的輸入數(shù)據(jù)，如果沒(méi)有輸入數(shù)據(jù)時(shí)，同樣發(fā)送空幀，這樣即完成一次通信。2.4 接觸器和繼電器2.4.1 接觸器型號(hào)：cjx2-0910 線圈電壓：220v 額定工作電流：9a在電工學(xué)上，因?yàn)榭梢钥焖偾袛嘟涣髋c直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制（某些型別可達(dá)800安培）電路的裝置，所以經(jīng)常運(yùn)用于電動(dòng)機(jī)做為控制對(duì)象的系統(tǒng)，也可用作控制工廠設(shè)備電熱器工作母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載。接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制

40、，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件之一。德力西電氣有限公司推出的新型交流接觸器實(shí)用性非常強(qiáng)。接觸器的型號(hào)說(shuō)明如下圖2-10所示：圖2-10 接觸器型號(hào)說(shuō)明接觸器的實(shí)物如下圖2-11所示，其中a1、a2是接觸器線圈的兩個(gè)接線端子，該接觸器線圈電壓220v，當(dāng)a1、a2接通220v電壓的時(shí)候，接觸器的主回路常開(kāi)觸點(diǎn)會(huì)閉合。當(dāng)線圈上的電壓消失后，主回路觸點(diǎn)會(huì)斷開(kāi)。在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)里，接觸器和繼電器連接使用，由繼電器控制接觸器線圈的得電失電，繼電器的線圈又通過(guò)plc來(lái)控制，達(dá)到在上位機(jī)能遠(yuǎn)程操作的要求。圖2-11 接觸器實(shí)物圖 2.4.2 繼電器型號(hào)：jzx-22f（d）/2z 線圈電壓：24v 控制回路電壓

41、：220v 在電氣工程中，繼電器是一種電控制器件。當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中。它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。實(shí)物圖如下2-12圖所示：圖2-12 繼電器實(shí)物圖 繼電器的內(nèi)部電路電路右圖2-13所示。13、14引腳為線圈的接線柱；1、9，4、12為兩組常閉觸點(diǎn)；5、9，8、12為兩組常開(kāi)觸點(diǎn)。線圈電壓24v，plc的i/o口輸出電壓也是24v，所以可以用p

42、lc來(lái)控制繼電器常開(kāi)常閉觸點(diǎn)的吸合，進(jìn)而控制220v電壓的通斷。當(dāng)14、13間壓降為24v時(shí)，常開(kāi)閉合。 圖2-13 繼電器電路3 控制系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)在整個(gè)電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，用到了兩個(gè)西門(mén)子plc。在程序下載到硬件之前，必須要保證在step7組態(tài)中所使用的硬件跟設(shè)計(jì)時(shí)所使用的硬件型號(hào)，訂貨號(hào)，固件版本是完全一樣的。同時(shí)，硬件所使用profibus-dp通信，必須要在硬件組態(tài)時(shí)表現(xiàn)出來(lái)。硬件組態(tài)與實(shí)際硬件的設(shè)計(jì)一樣的，就是要保證軟件組態(tài)和硬件設(shè)計(jì)的一致性，才能保證成功下載和調(diào)試運(yùn)行。step7的應(yīng)用在這里只闡述硬件組態(tài)的部分，程序和其它詳細(xì)設(shè)計(jì)在會(huì)在軟件部分里詳細(xì)地描述。3.1 新建硬件組態(tài)

43、項(xiàng)目 本次硬件組態(tài)，需要新建一個(gè)step7項(xiàng)目，在該項(xiàng)目里可以進(jìn)行硬件配置，即硬件組態(tài)。同時(shí)還可以編輯程序，可以用plcsim模塊調(diào)試仿真運(yùn)行，可以和wincc通信，同樣可以監(jiān)控實(shí)際plc的運(yùn)行狀態(tài)和修改運(yùn)行參數(shù)等。本次只要完成該項(xiàng)目的硬件組態(tài)部分，余下的程序編輯在軟件設(shè)計(jì)部分會(huì)詳細(xì)闡述。首先進(jìn)入step7，新建項(xiàng)目->畢業(yè)設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)路徑可以修改，本次保存在s7工程文件夾里。如下圖3-1所示:圖3-1 新建項(xiàng)目 進(jìn)入新組建的項(xiàng)目，依本次控制系統(tǒng)的硬件的設(shè)計(jì)要求，需要使用兩臺(tái)plc作為控制器，主站負(fù)責(zé)監(jiān)視，從站負(fù)責(zé)控制。所以需在硬件配置里面配置同樣數(shù)目的plc站點(diǎn)。硬件組態(tài)項(xiàng)目里插入兩個(gè)s

44、imatic 300站點(diǎn)，一個(gè)重命名為master（主站）,另一個(gè)命名為slave(從站)，如下圖3-2所知： 圖3-2 插入站點(diǎn)3.2 從站硬件組態(tài) 首先進(jìn)入從站組態(tài)，點(diǎn)擊從站，會(huì)在右邊的窗口出現(xiàn) “硬件”，點(diǎn)擊硬件，進(jìn)入從站的硬件配置窗口。如下圖3-3所示：圖3-3 從站硬件組態(tài)3.2.1 從站硬件配置 在硬件組態(tài)窗口中，首先插入rack-300導(dǎo)軌（rail）,導(dǎo)軌機(jī)架是用來(lái)確定plc各種模塊的插槽號(hào)的，所以必須要。然后在導(dǎo)軌的第一個(gè)插槽中插入ps 307 5a電源模塊，第二個(gè)插槽中插入cpu314c-2pn/dp模塊，固件版本v3.3，在右下角的小窗口中會(huì)顯示所選的模塊的訂貨號(hào)和一些基

45、本的數(shù)據(jù)信息，保證所選的所有模塊的訂貨號(hào)和固件版本號(hào)與實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的硬件面板上的標(biāo)識(shí)一一對(duì)應(yīng)，在彈出的建立以太網(wǎng)串口通信中點(diǎn)擊取消，在之后的組態(tài)中選擇profibus網(wǎng)絡(luò)，如下圖3-4所示：圖3-4 配置硬件信息1、 修改地址參數(shù) 修改di/do模塊輸入輸出地址參數(shù)，這樣才會(huì)比較符合人們?nèi)粘Ｊ褂昧?xí)慣，點(diǎn)擊di24/do16,會(huì)彈出該模塊的屬性對(duì)話框，在地址對(duì)話框中取消系統(tǒng)默認(rèn)地址，使其輸出模塊地址從136-138改為0-1，這樣在軟件程序編輯中的尋址就比較符合常用習(xí)慣，如以前的q136.0會(huì)變成q0.0。輸入di模塊地址不用修改，因?yàn)楸敬尾粫?huì)用到實(shí)際的外部輸入，如下3-5所示。同樣把模擬

46、輸出改成256開(kāi)始，激活輸出電壓0-10v。圖3-5 修改di/do地址2、 組態(tài)profibus-dp通信方式 接下來(lái)組態(tài)從站的profibus-dp通信方式。在主從通信模式中，理論是先組態(tài)從站會(huì)方便很多，首先點(diǎn)擊導(dǎo)軌中的復(fù)用端口mpi/dp, 在彈出的屬性對(duì)話框中選擇接口類(lèi)型為profibus類(lèi)型，再點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)屬性對(duì)話框，在彈出的未連接對(duì)話框中修改從站的地址為3，再新建網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置屬性對(duì)話框中選擇傳輸速率為1.5 mbps，模式選擇為dp行規(guī)，這樣組態(tài)成profibus-dp模式。一一點(diǎn)擊確定按鈕，可完成網(wǎng)絡(luò)主要屬性設(shè)置，如下圖3-6所示。圖3-6 組態(tài)profibus-dp通信方式3、

47、工作模式選擇 因?yàn)楝F(xiàn)在要配置的是profibus網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)從站，在第一層的“工作模式”選項(xiàng)卡內(nèi)，選擇“dp從站（s）”模式,這樣才能保證站地址的一致性，確定了從站的站地址為3，工作方式為從站，在硬件配置窗口并不會(huì)如主站一樣延伸出一條profibus電纜。dp從站下面的信息包含診斷地址、測(cè)試、主站的一些情況，詳細(xì)情況如下圖3-7所示：圖3-7 通信方式選擇3.2.2 從站通信映射區(qū)組態(tài) 本次通信用工廠里常用的profibus協(xié)議為通信基礎(chǔ)。使用profibus主從通信需要建立通信映射區(qū)，通信映射區(qū)用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，主從站點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換通過(guò)硬件組態(tài)的映射區(qū)來(lái)完成。在上一步的第一層屬性對(duì)話框中，

48、點(diǎn)擊頂端組態(tài)選項(xiàng)，組態(tài)profibus的通信映射區(qū)。把輸入輸出區(qū)分別定義為ib11和qb11，用于和主站將要建立的qb10和ib10進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)交換的形式為字節(jié)方式，所以選擇的長(zhǎng)度為1，單位為“字節(jié)”，一致性選擇“全部”，這樣可以接收來(lái)自主站的bool數(shù)據(jù)。bool型數(shù)據(jù)剛好占1個(gè)字節(jié)，所以這樣主從站點(diǎn)之間可以交換開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)，但是不能交換其它類(lèi)型的數(shù)據(jù)。為了主從站點(diǎn)之間進(jìn)行非開(kāi)關(guān)量的數(shù)據(jù)交換，需再組建一個(gè)通信接收區(qū)id13，用于接收主站qd12發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。id13的長(zhǎng)度選擇“2”，單位選擇“字”。這樣能接收來(lái)自主站的雙字?jǐn)?shù)據(jù)。一個(gè)字節(jié)占8位，一個(gè)字兩個(gè)字節(jié)，2個(gè)字剛好占32個(gè)位。這樣

49、主從間的數(shù)據(jù)交換變得很豐富，可以交換int、md、mw、real等類(lèi)型的數(shù)據(jù)。比如主站送給從站的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)為1400轉(zhuǎn)每分。通過(guò)上位機(jī)給定的數(shù)據(jù)存放在主站雙字類(lèi)型md或者db數(shù)據(jù)塊里面，它們都是內(nèi)存里的一個(gè)存儲(chǔ)空間，可以通過(guò)profibus建立的雙字通信區(qū)把存儲(chǔ)空間的數(shù)據(jù)送給從站。具體是通過(guò)主站的qd12送給從站的id13。通信映射區(qū)建立如下圖3-8所示：圖3-8 組態(tài)通信映射區(qū) 從站映射區(qū)組態(tài)結(jié)果如下圖3-9所示?，F(xiàn)在映射區(qū)中還缺少profibus-dp伙伴地址，即現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)上并不存在多個(gè)plc站點(diǎn)，只有一個(gè)編號(hào)為“3”的從站站點(diǎn)。在主站的組態(tài)中將補(bǔ)齊映射區(qū)地址，保證形成一個(gè)完整的通信映射區(qū)。

50、至此，從站的所有硬件信息組態(tài)完成，保存編譯。編譯的結(jié)果會(huì)保存到硬件組態(tài)目錄profibus-dp-> configured stations下。在主站硬件組態(tài)配置信息的時(shí)候會(huì)調(diào)用到已經(jīng)編譯好的從站信息。組態(tài)的映射區(qū)如下3-9圖所示：圖3-9 從站通信映射區(qū)組態(tài)結(jié)果3.3 主站硬件組態(tài)3.3.1 主站硬件配置主站硬件組態(tài)的基本步驟和從站一樣，在這里就不再贅述，在這里只把不一樣的地方提出來(lái)。主站的dp地址設(shè)置為2，工作模式選擇主站模式，這時(shí)在組態(tài)框會(huì)延伸出一條profibus電纜，如下圖3-10所示： 圖3-10 主站硬件信息配置3.3.2 主站通信映射區(qū)組態(tài)在組態(tài)的目錄窗口中，找到prof

51、ibus-dp->configured stations->cpu 31x。拖拽已經(jīng)組態(tài)好的從站掛到profibus電纜上，彈出一個(gè)連接窗口。點(diǎn)連接，把組態(tài)好的從站掛到主站延伸的profibus線上。然后再點(diǎn)組態(tài)，會(huì)彈出dp從站殘缺的映射區(qū)，點(diǎn)擊編輯，主站的qb10對(duì)應(yīng)ib11，ib10對(duì)應(yīng)qb11，qd12對(duì)應(yīng)id13如下圖所示：圖3-11 完整profibus映射區(qū) 最終完成主站的組態(tài)，構(gòu)成profibus-dp主從ms通信。此時(shí)可以看到主站mpi/dp復(fù)用端口伸出的profibus電纜上懸掛了一個(gè)從站，這個(gè)從站就是之前已經(jīng)組態(tài)好的從站。結(jié)果如下圖3-12所示：圖3-12 主從

52、ms組態(tài)完成 保存并編譯，至此完成了主從站的硬件組態(tài)，接下來(lái)應(yīng)該在step7窗口編程下載到plc，編程部分會(huì)在軟件設(shè)計(jì)里面詳述。在硬件組態(tài)窗口中點(diǎn)擊查看組態(tài)網(wǎng)絡(luò)，如下圖3-13所示：圖3-13 查看網(wǎng)絡(luò) 點(diǎn)擊查看網(wǎng)絡(luò)會(huì)得到已經(jīng)組態(tài)完成的網(wǎng)絡(luò)，從圖3-14中可以看到組態(tài)的網(wǎng)絡(luò)上掛有兩個(gè)300站點(diǎn)，一個(gè)是主站master，另一個(gè)是從站slave，主站的dp站地址為2,從站的站地址為3。圖3-14 完整網(wǎng)絡(luò) 至此，所有硬件設(shè)計(jì)里控制系統(tǒng)的硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)參數(shù)配置已經(jīng)完成。4 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)基于profibus-dp電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)，用兩臺(tái)plc作為控制中樞，主站用于監(jiān)控，從站用于控制。主從構(gòu)成pr

53、ofibus-dp主從ms通信，上位機(jī)用于向控制中樞plc主站發(fā)出控制命令。電力傳動(dòng)裝置用三相異步電動(dòng)機(jī)代替，mm440直接受plc控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)，變頻器能夠按預(yù)期的目的對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。控制系統(tǒng)的示意圖如下:圖4-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4.1分析被控對(duì)象和明確控制任務(wù)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的被控對(duì)象為一臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)的主要銘牌參數(shù)如第二節(jié)硬件平臺(tái)表2-2列出所示。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中三相交流電源是從變頻器引至電動(dòng)機(jī)的，電機(jī)采用y型接線方式。三相交流電源在進(jìn)入變頻器前使用斷路器和接觸器將電源與變頻器隔開(kāi)，并用從站的plc的一個(gè)do口控制該接觸器的線圈從而控制變頻器的得電和失電，而不需要手動(dòng)操作，只需在上位機(jī)

54、上給定操作命令即可?？刂迫蝿?wù)是實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)s7-300建立profibus-dp通信，操作mm440，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)、停機(jī)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、無(wú)級(jí)調(diào)速和正反向點(diǎn)動(dòng)操作，并通過(guò)讀取變頻器當(dāng)前的輸出電壓、頻率值，轉(zhuǎn)換為0-10v模擬量送plc運(yùn)算處理。再轉(zhuǎn)換恢復(fù)成實(shí)際轉(zhuǎn)速值、頻率值、電壓值送上位機(jī)監(jiān)控界面顯示?？梢园纯刂频男再|(zhì)把本設(shè)計(jì)的控制任務(wù)分為兩大部分：第一部分是從站通過(guò)輸出數(shù)字量/模擬量控制接觸器開(kāi)合和mm440數(shù)字輸入端子，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)、停機(jī)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、無(wú)級(jí)調(diào)速和正反向點(diǎn)動(dòng)。第二部分是主站通過(guò)模擬量的輸入讀取變頻器的運(yùn)行頻率和輸出電壓，變運(yùn)算出相關(guān)數(shù)值送上位機(jī)監(jiān)控顯示。通過(guò)對(duì)控制目標(biāo)和任務(wù)的分析最終完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)的總體接線圖如附錄所示。4.2 mm440參數(shù)設(shè)置 要達(dá)到上