【文章內(nèi)容簡介】 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個計數(shù)器，一個用于定位的通道 314C2PN/DP與其它的大多數(shù)CPU不一樣，它工作時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X12兩個信號模塊，有四排共80個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224所示：[11]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：輸入/輸出默認地址注釋24個數(shù)字量輸入，其中16個輸入用于工藝功能：可以為所有數(shù)字量輸入分配中斷功能?？蛇x的工藝功能：計數(shù)頻率測量脈沖寬度調(diào)制定位16個數(shù)字量輸出，其中4個輸入用于工藝工能；4+1個模擬量輸入800到8092個模擬量輸出800到803表23 CPU314C2PN/DP的集成I/O尋址[11]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 MM440變頻器MICROMASTER 440變頻器簡稱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機，本系列有多種型號供用戶選用。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、良好的動態(tài)特性、超強的過載能力、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種不同特點的控制模式，適用于恒轉(zhuǎn)矩、變轉(zhuǎn)矩等各種性質(zhì)負載，滿足各行業(yè)的驅(qū)動控制要求。 （2）強大的通訊功能。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，其中最具實用性的是具有區(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)，可方便地實現(xiàn)各種不同目的的組態(tài)設(shè)計，完成復(fù)雜控制設(shè)計的要求。 （4）豐富的停車和制動功能。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種制動功能，即直流制動、復(fù)合制動、動力制動（須外接制動電阻，75kW以下已內(nèi)置制動單元）。停車方式和制動方式的靈活配用，可適應(yīng)不同機械慣性負載的要求。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；117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；113和227為兩對模擬輸出端,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端為電動機過熱保護輸出端；230為RS485(USS協(xié)議)端口。接線端子的方框圖如下25圖所示。 三相異步電動機 本次電力傳動系統(tǒng)設(shè)計中使用的現(xiàn)場設(shè)備，即控制對象為一個三相異步電動機。電動機的型號為Y90L4，電動機的銘牌參數(shù)如下表24所示：表24 電動機參數(shù) 電機型號Y90L4額定電流額定電壓380V功率因數(shù)額定功率接線方式Y(jié)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)點不是終端的時候，把總線插頭的開關(guān)打到OFF檔，當(dāng)節(jié)點是終端節(jié)點的時候，節(jié)點開關(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，一路用來傳入信號。：圖26 PROFIBUSDP總線連接器內(nèi)部示意圖 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）2 24V3 B(RXD/TXD P)4 RTS5 DGND6 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，它的物理層實現(xiàn)對稱數(shù)據(jù)的傳輸，符合EIA RS485標(biāo)準(zhǔn)。一個總線段內(nèi)的導(dǎo)線是屏蔽雙絞電纜，總線段的兩端各有一個終端器，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，對應(yīng)的線纜連接起來，注意剝線的時候一定要分層次剝開，保證連接起來的時候屏蔽層能良好的接地，如下圖28所示：圖28 PROFIBUSDP總線連接器通過多個插頭的連接，最終做成了PROFIBUS電纜，如下圖29所示：[11]圖29 帶插頭PROFIBUS通信電纜CP5611是SIEMENS公司推出的網(wǎng)絡(luò)接口卡。CP5611用于工控機連接到PROFIBUS和SIMATIC的MPI（多點通信），支持PROFIBUS的主站和從站、PG/OP及S7通信。CP5611網(wǎng)絡(luò)接口卡的主要特點如下[5]：1） 不帶微處理器；2） 經(jīng)濟的PROFIBUS接口，1類PROFIBUSDP主站可進行擴展；3） 同時可作為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，通過輪詢方式與從站進行通信，即主站想要和從站通信時，首先發(fā)送一個請求數(shù)據(jù)幀，從站得到請求數(shù)據(jù)幀后，向主站發(fā)送一個相應(yīng)幀。請求數(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，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：CJX20910 線圈電壓：220V 額定工作電流：9A在電工學(xué)上，因為可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800安培）電路的裝置，所以經(jīng)常運用于電動機做為控制對象的系統(tǒng)，也可用作控制工廠設(shè)備﹑電熱器﹑工作母機和各樣電力機組等電力負載。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作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠距離控制，是自動控制系統(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用性非常強。接觸器的型號說明如下圖210所示：圖210 接觸器型號說明接觸器的實物如下圖211所示，其中AA2是接觸器線圈的兩個接線端子，該接觸器線圈電壓220V，當(dāng)AA2接通220V電壓的時候，接觸器的主回路常開觸點會閉合。當(dāng)線圈上的電壓消失后，主回路觸點會斷開。在本次系統(tǒng)設(shè)計里，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，達到在上位機能遠程操作的要求。圖211 接觸器實物圖 繼電器型號：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（激勵量）的變化達到規(guī)定要求時，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）之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制電路中。它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。實物圖如下212圖所示：圖212 繼電器實物圖 繼電器的內(nèi)部電路電路右圖213所示。114引腳為線圈的接線柱；9，12為兩組常閉觸點；9，12為兩組常開觸點。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的吸合，進而控制220V電壓的通斷。當(dāng)113間壓降為24V時，常開閉合。 圖213 繼電器電路3 控制系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)在整個電力傳動控制系統(tǒng)中，用到了兩個西門子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)計時所使用的硬件型號，訂貨號，固件版本是完全一樣的。同時，硬件所使用PROFIBUSDP通信，必須要在硬件組態(tài)時表現(xiàn)出來。硬件組態(tài)與實際硬件的設(shè)計一樣的，就是要保證軟件組態(tài)和硬件設(shè)計的一致性，才能保證成功下載和調(diào)試運行。STEP7的應(yīng)用在這里只闡述硬件組態(tài)的部分，程序和其它詳細設(shè)計在會在軟件部分里詳細地描述。 新建硬件組態(tài)項目 本次硬件組態(tài)，需要新建一個STEP7項目，在該項目里可以進行硬件配置，即硬件組態(tài)。同時還可以編輯程序，可以用PLCSIM模塊調(diào)試仿真運行，可以和WinCC通信，同樣可以監(jiān)控實際PLC的運行狀態(tài)和修改運行參數(shù)等。本次只要完成該項目的硬件組態(tài)部分，余下的程序編輯在軟件設(shè)計部分會詳細闡述。首先進入STEP7，新建項目畢業(yè)設(shè)計，存儲路徑可以修改，本次保存在S7工程文件夾里。如下圖31所示:圖31 新建項目 進入新組建的項目，依本次控制系統(tǒng)的硬件的設(shè)計要求，需要使用兩臺PLC作為控制器，主站負責(zé)監(jiān)視，從站負責(zé)控制。所以需在硬件配置里面配置同樣數(shù)目的PLC站點。硬件組態(tài)項目里插入兩個SIMATIC 300站點，一個重命名為master（主站）,另一個命名為slave(從站)，如下圖32所知： 圖32 插入站點 從站硬件組態(tài) 首先進入從站組態(tài)，點擊從站，會在右邊的窗口出現(xiàn) “硬件”，點擊硬件，進入從站的硬件配置窗口。如下圖33所示：圖33 從站硬件組態(tài) 從站硬件配置 在硬件組態(tài)窗口中，首先插入RACK3