【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，它由以下及部分組成： （ CPU） 功能：執(zhí)行用戶程序；為 S7300 背板總線提供 5V電源；在 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)中通過 PROFIBUS 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 PROFIBUSDP等通信接口， CPU 前面板上有狀態(tài)故障指示燈、模式選擇開關(guān)、 24V 電源端子、電池盒與存儲(chǔ)器模塊盒（有的沒有）。 （ PS） 負(fù)載電源模塊用于將 AC220V 電源轉(zhuǎn)換為 DC 24V 電源，提供 S7300 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。 （ 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)的過程信號(hào)電壓或電流與 PLC內(nèi)部的信號(hào)電平相匹配。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)。 （ 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程信號(hào)處理任務(wù)。 （ 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 PROFIBUSDP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。 （ 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)。 S7300 通過分布式的主機(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。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 CPU314C2PN/DP 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)用到的兩臺(tái) PLC均是西門子 300 系列 PLC，型號(hào)： CPU 314C2PN/DP 訂貨號(hào)： 6ES73146EH040AB0，固件版本 。該 CPU 是西門子公 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 21所示： 圖 21 CPU模塊結(jié)構(gòu)①狀態(tài)和出錯(cuò) LED燈 ②帶有彈性裝置的 SIMATIC MMC 卡插槽 ③集成輸入和輸出的端子 ④電源連接端子 ⑤接口 X1（ MPI/DP） ⑥接口 X2(PN),配有交端口交換機(jī) ⑦ MAC 地址和二維條形碼 ⑧模式選擇器開關(guān) 的屬性如下表 22 所示： 表 22 CPU314C2PN/DP的屬性 [11] 產(chǎn)品型號(hào) CPU314C2PN/DP 9針 DP接口（ X1） X 9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 [11] 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 314C2PN/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 22 所示，模塊的 I/O 尋址如下表 23 CPU 314C2PN/DP的集成 I/O 尋址所示，方框圖和引腳分配如圖 2 24 所示： 圖 22 I/O功能分布 ①模擬量輸入和模擬量輸出 ②數(shù)字量輸入 ③數(shù)字量輸出 的尋址如下表 23 所示： 表 23 CPU314C2PN/DP的集成 I/O尋址 [11] 輸入 /輸出 默認(rèn)地址 注釋 24 個(gè)數(shù)字量輸入 到 ，其中 16 個(gè)輸入用于工藝功能： 到 可以為所有數(shù)字量 輸入分配中斷功能。 可選的工藝功能： 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 到 ，其中 4個(gè)輸入用于工藝工能； 4+1 個(gè)模擬量輸入 800 到 809 2個(gè)模擬量輸出 800 到 803 [11] 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 圖 23 X11集成數(shù)字量 /模擬量 I/O的方框圖和引腳分配 圖 24 X12集成數(shù)字量 I/O的方框圖和引腳分配 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 MM440 變頻器 MICROMASTER 440 變頻器簡(jiǎn)稱 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)供用戶選用。恒定轉(zhuǎn)矩（ CT）控制方式額定功率范圍 從 10W200KW，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)的過載能力、創(chuàng)新的 BiCo（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能以及無可比擬的靈活性，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，適用于恒轉(zhuǎn)矩、變轉(zhuǎn)矩等各種性質(zhì)負(fù)載，滿足各行業(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）豐富的停車和制動(dòng)功能。 MM440 具有 3 種停車方式，即按斜坡減速停車（ OFF1）、 慣性停車（ OFF2）和快速停車（ 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： MM440 端子排擁有適用于各種工業(yè)控制的 30 個(gè)接線端子： 2高精度直流穩(wěn)壓10V輸出源； 11為模擬電壓輸入給定，其中 4 為模擬輸入通道 1，另外一組為模擬輸入通道 2； 1 17 可編程完全數(shù)字輸入端口； 28 是用戶為變頻器的控制電路提供 24V 直流電源； 1 13 和 2 27 為兩對(duì)模擬輸出端 ,113為模擬輸出通道 1，另一 組為模擬輸出通道 2； 1825 為輸出繼電器的觸頭； 115端為電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)輸出端； 2 30為 RS485(USS協(xié)議 )端口。接線端子的方框圖如下 25圖所示。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 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 Y90L4，電動(dòng)機(jī)的銘牌參數(shù)如下表 24 所示： 表 24 電動(dòng)機(jī)參數(shù) 電機(jī)型號(hào) Y90L4 額定電流 額定電壓 380V 功率因數(shù) 額定功率 接 線方式 Y 額定頻率 50HZ 額定轉(zhuǎn)速 1400r/min 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，通過總線開關(guān)選擇終端電阻即路徑。當(dāng)節(jié)點(diǎn)不是終端的時(shí)候，把總線插頭的開關(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)開關(guān)打到 ON檔位。在 DP 插頭上有A1B1/A2B2 兩路通道，一路用來傳出信號(hào)，一路用來傳入信號(hào)。 總線連接器內(nèi)部定義： 圖 26 PROFIBUSDP總線連接器內(nèi)部示意圖 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 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 SUBD 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 RTS 5 DGND 6 VP(+) 7 24V+ 8 A(RXD/TXD N) 9 RTS(N)圖 27 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)稱數(shù)據(jù)的傳輸，符合 EIA RS485 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 ，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，注意剝線的時(shí)候一定要分層次剝開，保證連接起來的時(shí)候屏蔽層能良好的接地，如下圖 28所示： 圖 28 PROFIBUSDP總線連接器 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 通過多個(gè)插頭的連接，最終做成了 PROFIBUS 電纜，如下圖 29所示： 圖 29 帶插頭 PROFIBUS 通信電纜 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 PROFIBUSDP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)，通過輪詢方式與從站進(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)據(jù)幀包括主站給從站的輸出數(shù)據(jù)，如果當(dāng)前沒有輸出數(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。 接觸器和繼電器 接觸器 型號(hào)： CJX20910 線圈電壓： 220V 額定工作電流： 9A 在電工學(xué)上，因?yàn)榭?以 快速切斷交流與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[11] 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 繁操作和遠(yuǎn)距離控制 ， 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)說明如下圖 210 所示： C J X 2 0 9 1 0常 閉 輔 助 觸 頭 數(shù) 量常 開 輔 助 觸 頭 數(shù) 量額 定 工 作 電 流 （ A ）新 型 交 流 接 觸 器 圖 210 接觸器型號(hào)說明 接觸器的實(shí)物如下圖 211所示，其中 A 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) A A2 接通 220V 電壓的時(shí)候，接觸器的主回路常開觸點(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。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 PLC來控制，達(dá)到在上位機(jī)能遠(yuǎn)程操作的要求。 圖 211 接觸器實(shí)物圖 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 繼電器 型號(hào)： JZX22F（ D） /2Z 線圈電壓： 24V 控制回路電壓： 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)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）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 212圖所示： 圖 212 繼電器實(shí)物圖 繼電器的內(nèi)部電路電路右圖 213所示。 1 14引腳為線圈的接線柱； 9， 12 為兩組常閉觸點(diǎn)； 9， 12為兩組常開觸點(diǎn)。線圈電壓 24V， PLC的 I/O 口輸出電壓也是 24V，所以可以用 PLC來控制繼電器常開常閉觸點(diǎn)的吸合，進(jìn)而控制 220V 電壓的通斷。