变频器的远程控制设计毕业设计.docx

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1、摘要本设计是一个完整的小型工程项目，变频器的远程控制是利用USS协议实现PLC与变频器之间的通信，完成远程控制。通过PLC外接电位器控制电机，实现无级调速，并在文本显示器上显示和设定机电转速；同时通过PLC外接按钮或者文本显示器实现机电的启动与住手。变频器具有调范围宽、精度高、可靠性好、效率高、操作方便和便于与其他设备接口和通信等优点。随着技术的发展和价格的降低，变频器在工业控制中的应用越来越广泛。如果用PLC的开关量、摹拟量模块与变频器交换信息，存在占用的PLC开关量的I/O点数较多，易引入噪声等；如果用PLC通过通信来监控变频器,那末通信方式使用的接地线少,传送量少,可以连续地对变频器进行

2、监视和控制。还可以通过通信修改变频器参数，实现多台变频器的联动控制和同步控制。关键词：变频器；远程控制；USS协议；文本显示器。AbstractThisdesignisacompletesmallprojects,inverterremotecontrolistheuseofUSSProtocolforcommunicationbetweenPLCandfrequencyconverter,throughtheremotecontrol.ThroughanexternalpotentiometercontrolmotorsPLCtorealizesteplessspeedregulation,

3、andappearsontheTextDisplayandsetthemotorspeed,whileanexternalbuttonorTextDisplaybyPLCstartingandstoppingofthemotor.Inverterincorporatesawideadjustmentrange,precision,reliability,highefficiency,easytooperateandeasytointerfacewithotherdevicesandcommunicationandsoon.Astechnologyadvancesandpriceslower,f

4、requencyconverterinindustrialcontrolapplicationsarewidelyused.IfPLCswitch,analogmodulesexchangeinformationwithinverter,PLCswitchI/Opointsoccupiedbylarge,easytointroducenoise;ifusingPLCcommunicationtomonitorinverter,communicationstyle,usingagroundingwireless,lessshipping,continuouslymonitoringandcont

5、roloftheinverter.Parameterscanbemodifiedbythecommunicationfrequencyconverter,achievingmorethanonelinkagecontrolandsynchronouscontroloffrequencyconverter.Keywords.Converter;remotecontrol;USSprotocol;TextDisplay.目录摘要I目录Ill第1章绪论11.1课题研究背景和意义11.2现状与发展及主要工作内容11.3设计任务及要求1第2章禅总体22.1 控制要求22.2 系统名睡22.2.1系统示意

6、图22.2.2系统框图32.2.3工作条件32.3控制方案32.3.1起停控制32.3.2调速控制42.3.3调速模块的切换42.3.4保护措施42.4 电气原理图42.5 通讯52.5.1 USS协议52.5.2 MPI协议8第3章系统的硬件设计83.1 系统的硬件选型93.1.1 PLC及其扩展模块的选型93.1.4 空气开关的选型93.1.5 直流稳压电源的选型93.2变频器和文本显示器的简介93.2.1MM420变频器93.2.2文本显示器93.2.3USS通信硬件连接103.3 控制系统的I/O点及地址分配103.4 系统主电路和控制电路的硬件设计11第4章件蝴114.1 编程软件介

7、绍114.2 系统软件设计分析124.3 3程序流程图144.4 程序编写14第5章硬件和软件结合调试195.1 USS协议与MM420变频器的通信195.1.1 安装指令库195.1.2 编写通讯程序，编译下载程序195.1.3 设置MM420变频器参数，接好电动机205.1.4 连接网络线215.2联机调试21雌22参考文献23附录24附录一2425第1章绪论1.1 课题研究背景和意义计算机及通讯技术已成为工业环境中大部份解决方案的核心部份，其在系统中的比重正在迅速增加。在工业控制中，交流机电的拖动越来越多的采用变频器完成，不仅作为一个单独的执行机构，而是随着不断的智能化，同远程计算机之间

8、可以通过各种通讯方式结合成一个有机的整体。在实际工程实施时，变频器的启动、住手、方向、告警、故障指示以及故障复位等控制通常为端子排开关信号控制方式，速度控制采用摹拟量给定值控制方式来完成。由于变频器的输出端会产生强烈的干扰信号，控制器有时会造成误动作的情况。当控制距离遥远时，还存在敷线工程量过大的问题。随着现场总线的底层控制网络的发展，变频器生产厂家推出了具有数据通信功能的产品，采用RS-485通信接口用于系统配置和监控是一种低成本的连接方案。1.2 现状与发展及主要工作内容USS是西门子公司为变频器开辟的通信协议，可以支持变频器同PC或者PLC之间建立通信连接，常适合于规模较小的自动化系统。

9、它以主从方式构成工业监控网站，在网络内有一个主站，P31个从站，各站点有惟一的标识码识别。这种结构的特点是：用单一的、彻底集成的系统来解决自动化问题。所有的西门子变频器都可以采用USS协议作为通信链路。数字化的信息传递，提高了系统的自动化水平及运行的可靠性，解决了摹拟信号传输所引起的干扰及漂移问题。通信介质采用RS-485屏蔽双绞线，最远可达100Om,因此可有效地减少电缆的数量，从而可以大大减少开辟和工程费用，并极大地降低客户的启动和维护成本；通信效率较高，可达187.5kbitso对于有10个调速器，每一个调速器有6个过程数据需刷新的系统，plc的典型扫描周期为几百毫秒，采用与Profib

10、us相似的操作模式，总线结构为单位站、主从存取方式，报文结构具有参数数据与过程数据，前者用于改变调速器的参数，后者用于快速刷新调速器的过程数据，如启动住手、速度给定、力矩给定等。具有极高的快速性和可靠性。利用西门子变频器的主机上提供的USS接口，仅在终端机中插入RS-485通信板,就可实现变频器的全部远程控制。1.3 设计任务及要求利用USS协议实现PLC与变频器之间的通信，完成远程控制。通过PLC外接电位器控制机电，实现无级调速，并在文本显示器上显示和设定机电转速；同时通过PLC外接按钮或者文本显示器实现机电的启动与住手。在设计中，要了解以下几点：1.了解改造工程的工作流程,正确分析改造对象

11、和改造任务;2 .掌握完整的控制系统的设计、安装、调试方法；3 .按国家标准与规范完成相关图纸；4 .学会论文的写作方法和技巧。第2章系统总体设计2.1 控制要求变频器的远程控制要求如下：1 .利用USS协议实现PLC与变频器之间的通信，完成远程控制；2 .文本显示器显示和设定机电转速；3 .文本显示器上操作实现机电的起停控制；4 .PLC外接按钮实现机电的起停控制；5 .PLC外接电位器，可实现机电转速的无级调速。2.2系统组成2.2.1系统ZF意图本系统由PLC、变频器、文本显示器、电位器、计算机和直流机电等组成。系统示意图如下：图2-1系统小意图2. 2.2系统框图由电位器或者文本显示器

12、作为输入信号，信号经PLC处理后，通过USS通信协议将控制信号送给变频器，变频器控制机电的转速，从而达到远程控制。当机电启动后，用文本显示器或者外接按钮切换调速模块，实现多地控制。系统框图如下：图2-2系统框图3. 2.3工作条件1 .MM420变频器；2 .供电：三相4线，380V；4. PLC；5. 交流机电。2.3控制方案2.3.1起停控制1 .文本显示器起动在文本显示器上设置启动按钮和住手按钮，当按下某一按钮时，控制信号由文本显示器输入给PLC,以实现机电的启停控制。2 .按钮起动按下启动按钮，机电启动；按下住手按钮，机电住手。2.3.2调速控制1.文本显示器在文本显示器速度设定区域输

13、入机电转速设定值后，机电以当前设定转速运行。2.电位器调节电位器旋钮，改变摹拟量输入的大小，经PLC处理后将速度控制信号输出给变频器，以实现机电无极调速的目的。2.3.3调速模块的切换1 .文本显示器在文本显示器上设置调速模块切换开关，当开关闭合时，系统采用文本显示器的速度给定信号作为控制信号。当开关断开时，系统采用电位器的模拟量输入信号作为速度控制信号。2 .按钮在系统采用文本显示器的速度给定信号作为控制信号时，按下切换按钮，系统切换为以电位器的摹拟量输入信号作为控制信号。当系统采用电位器的摹拟量输入信号作为控制信号时，按下切换按钮，系统切换为以文本显示器的速度给定信号作为控制信号。3 .3

14、.4保护措施1 .接地保护接地为防止触电或者保护设备的安全,把PLC、变频器和机电等设备的金属底盘或者外壳接上地线。2 .短路保护熔断器做短路保护，DZ系列的空气开关是带有漏电保护的小型断路器也具有短路保护。3 .过载保护MM420变频器带有过载保护功能。2.4电气原理图on图2-3电气原理图2.5通讯2.4.1USS协议1. USS通信协议概述在自由端口模式下,S7-200的通信接口支持与MircoMaster变频器通信的USS通信协议。所有的西门子变频器均带有一个RS-485串行通信接口。PLC作为主站，最多31个变频器作为通信链路中的从站。根据各变频器的地址或者采用广播方式，可以访问需要

15、通信的变频器。主站才有权利发出通信请求报文，报文中的地址字符指定要传输数据的从站。从站惟独在接收到主站的请求报文后才可以向主站发送数据，从站之间不能进行数据交换。USS通信容易实现，硬件成本低。报文格式简单，数据传输灵便高效。使用USS协议的优点如下：(1) USS协议对硬件设备要求低，减少了设备之间布线的数量。(2)无需重新布线就可以改变控制功能。(3)可通过串行接口设置来修改变频器的参数。（4）可连续对变频器的特性进行监测和控制。（5）利用S7-200CPU组成USS通信的控制网络具有较高的性价比。2. USS专用指令（I）USSJNT指令1）仅限为通信状态的每次改动执行一次USS.INIT指令。使用边缘检测指令，以脉冲方式打开EN输入。欲改各初始化参数，执行一条新的USS_INIT指令。2）字节Mode”输入数值选择通信协议：输入值1将端口分配给USS协议，并启用该协议；输入值0将端口分配给PPL并禁止USS协议。3）双字“Baud”将波特率设为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或者115200o4）双