【正文】 編號 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文）基于USS協(xié)議的PLC的變頻器監(jiān)控系統(tǒng)設計摘要摘 要目前，各種自動化技術手段并行發(fā)展、相互融合，為工業(yè)控制提供了多種可行的技術途徑。可編程序控制器技術、工業(yè)控制計算機技術、分布式控制系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、人機界面技術以及各種嵌入式控制器系統(tǒng)的快速發(fā)展進一步提升了工業(yè)自動化技術的發(fā)展水平。在工業(yè)自動化控制領域的發(fā)展過程中，變頻器的使用越來越受人們的關注。但是變頻調(diào)速具有一定的技術難度，人們需要一個慢慢了解和熟悉的過程。變頻器的使用最主要的一個特點就是節(jié)能和降低成本，許多傳統(tǒng)的耗能設備都要進行技術改造。所以變頻調(diào)速技術的推廣有著十分重要的現(xiàn)實意義。同時，隨著PLC的不斷發(fā)展，使得工業(yè)自動化控制更加的準確、方便、安全和可靠。把PLC和變頻器結(jié)合起來一起對電機傳動進行控制，實現(xiàn)遠程監(jiān)視網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。在實際工程中，有的企業(yè)已實現(xiàn)了全車間或全廠的綜合自動化，即將不同廠家生產(chǎn)的可編程設備連接在單層或多層網(wǎng)絡上，相互之間進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)分散控制和集中管理。因此，通信與網(wǎng)絡已經(jīng)成為控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，也是控制系統(tǒng)的設計和維護的重點和難點之一。在小型自動化控制系統(tǒng)中，USS協(xié)議通信是一種很成功的解決方案，能顯示出具有硬件邏輯簡單、抗干擾能力強的特點，可以實現(xiàn)車間級的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡控制。本文介紹了自動化控制技術的綜合應用，將各種通用的自動化技術與實踐優(yōu)化結(jié)合，通過基于USS協(xié)議的RS485總線進行組網(wǎng)，進行PLC和變頻器對電機的控制，其中PLC和變頻器之間的通信設計最為關鍵。并且將其作了標準化的設計，可以應用于多個自動化控制系統(tǒng)中，大大節(jié)約了項目的開發(fā)時間和成本，在實際應用中取得了良好的效果。關鍵詞：自動化控制，USS協(xié)議，變頻器，PLC，通信IIVAbstractAbstractRecently,many ways of automation technology develop together,which provides a series oftechnology solution for Industry development of thetechnology of Programmable Logic Controller,Industry Personal Computer,distribution Control System,HMI,EMCU upgrades industry automation technology. In the process of the industrial automation control development,the use of frequency onverter is gradually use of frequency converter is difficult,we need some timeto understand advantage of frequency converter is that it can reduce the power source andcost,many traditional equipments will be reconstructed at the technical thefrequency converter technology which is popularized has a significant social thesame time,with the development of PLC,the industry automation is bee more precision、more convenience、safer and more is together with transducer to control the engine,realizing the longdistance watch network control system.In the projects,the synthetical automation of the whole workshop or factory have e true n many programmable equipments of different panies that linked in ingle layer or sevaral layers of network could municate each orther,which can be controlled in distibution or in ,munication and nets have been important to controlling systems,and the difficulty and priority of the designing of automation systems.In small automation control system,munication based on USS protocal is a ,which has simple hardware logic,good resistance of in this way the fieldcancontroling of wholeworkshop e article discussed prehensive application of automation control technology,bination of practices and many automation control technologies in mon PLC and frequency converter ontrol the engine,which is based on the USS consultation RS485 to make design of the munication between PLC and frequency converter is the most article troduces a standard design,which could be applied to a series of automation could ave the period and cost of the projects,which have gotten acplishtion in a degree.Key words:Automation control,USS protocol,transducer,PLC,CommunicationII.目錄目 錄畢業(yè)設計（論文） 1摘 要 I第1章 緒論 1 課題研究的背景 1 1第2章 PLC簡介 2 PLC的原理 2 PLC的特點 4 PLC的應用領域 5第3章 通用變頻器原理 6 變頻器的工作原理 6 變頻器的基本結(jié)構和原理 6 交直變換電路 7 直交變換電路 8 能耗制動電路 10 變頻器的控制方式 11 變頻器的類別 11 根據(jù)變頻環(huán)節(jié)的不同的分類 11 根據(jù)主電路工作方式分類 12 根據(jù)電壓的調(diào)制方式分類 12 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的優(yōu)勢 12 變頻調(diào)速的現(xiàn)實意義 13第4章 控制系統(tǒng)的設計 14 系統(tǒng)的硬件介紹 14 S7200 PLC 14 TP270觸摸屏 15 變頻器 16 系統(tǒng)的界面設計 17 Protool組態(tài)語言 18 報警畫面 20 I/O點畫面 20第5章 系統(tǒng)通信設計和調(diào)試 21 通信方式的選擇 21 PLC之間的通訊 23 NETR（網(wǎng)絡讀）和NETW（網(wǎng)絡寫）指令 23 通信程序的設計 24 PLC與變頻器的通訊 26 USS協(xié)議 26 USS通信數(shù)據(jù)格式和編程要求 28 S7200的接收和發(fā)送指令（XTM/RCV） 29 設計通信程序 30 38 PPI和MPI協(xié)議 38 通信參數(shù)設置 39 系統(tǒng)通信 42 PLC之間的通信調(diào)試 42 觸摸屏與PLC的通信調(diào)試 43 PLC和變頻器的通信 44 變頻器、編碼器和電動機的通信測試 44 調(diào)試分析 44第6章 結(jié)論 45致 謝 46參考文獻 47基于USS協(xié)議的PLC的變頻器監(jiān)控系統(tǒng)設計第1章 緒論 課題研究的背景 隨著變頻器技術和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，變頻器作為交流調(diào)速的重要手段在各行業(yè)中得到了廣泛的應用。變頻器的應用不僅大大提高了生產(chǎn)過程的生產(chǎn)效率和節(jié)能效果，而且可以在控制室內(nèi)遠程監(jiān)控變頻器的運行狀態(tài)，最大限度地減輕操作人員的負擔，改善工作環(huán)境，提高企業(yè)的自動化水平。本論文以工業(yè)生產(chǎn)過程中對變頻器的監(jiān)控需要為背景，理論與實踐相結(jié)合，設計了一套基于USS協(xié)議的PLC的變頻器監(jiān)控系統(tǒng)。 本文通過對變頻器控制系統(tǒng)的設計，涵蓋了目前基礎自動化和過程自動化中典型自動控制技術手段或裝置的應用，包括可編程序控制器技術、工業(yè)控制計算機技術、變頻器技術、觸摸屏技術及組態(tài)軟件技術。并且重點對PLC和變頻器的通信作了很完整的研究，將通信程序作了標準化設計。該設計主要是針對小型自動化控制系統(tǒng)所作的一種控制方案，有一定的適用價值，縮短了項目開發(fā)的周期。設計的主要思路是基于USS協(xié)議，實現(xiàn)SIEMENS S7200 PLC對變頻調(diào)速裝置的控制，上位機采用SIEMENS TP270觸摸屏及Protool組態(tài)語言。在規(guī)模相對較小的自動化系統(tǒng)中，由于USS協(xié)議是西門子公司一變頻器開發(fā)的通信協(xié)議，可支持變頻器同PC或PLC之間建立通信連接，因此USS協(xié)議通信是一種很成功的解決方案，能顯示出具有硬件邏輯簡單、抗干擾能力強的特點，可以實現(xiàn)車間級的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡控制。 第2章 PLC簡介 PLC的原理 可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡稱為PLC，是20世紀60年代末逐步發(fā)展起來的一種以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置，專門為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。近幾年來，PLC技術在各種工業(yè)過程控制、生產(chǎn)自動線控制及各類機電一體化設備控制中得到了極為廣泛的應用，成為工業(yè)自動化領域中的一項十分重要的應用技術。PLC的硬件系統(tǒng)由中央處理單元、存儲器、輸入輸出電路等組成，軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序組成。由于順序控制是PLC的主要功能，因此輸入端以開關量部件按鈕、繼電觸點、限位開關等為主，輸出端多為繼電器、電磁閥線圈和指示燈等，其工作過程總可分為三個階段:輸入采樣(處理)、程序執(zhí)行和輸出刷新(處理)。 PLC采用循環(huán)掃描的工作方式。在輸入采樣階段，PLC以掃描方式順序讀入所有輸入端的通斷狀態(tài)，并將此狀態(tài)存入輸入映像寄存器。在程序執(zhí)行階段，PLC按先左后右、先上后下順序，逐條執(zhí)行程序指令，從輸入映像寄存器和輸出映像寄存器讀出有關元件的通斷狀態(tài)，根據(jù)用戶程序進行邏輯、算術運算，再將結(jié)果存入輸出映像寄存器中。在輸出刷新階段，PLC將輸出映像寄存器的通斷狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，向外輸出控制信號，去驅(qū)動用戶輸出設備。上面三個階段的工作過程稱為一個掃描周期，然后PLC又重新執(zhí)行上述過程，周而復始地進行。掃描周期一般為幾ms到幾十ms