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基于profibus的電力傳動控制系統(tǒng)(硬件部分)畢業(yè)設計(編輯修改稿)

2025-07-24 18:43 本頁面
 

【文章內容簡介】 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用的多功能標準變頻器。主要使用變頻調速控制三相交流電動機,本系列有多種型號供用戶選用。恒定轉矩(CT)控制方式額定功率范圍從10W200KW,可變轉矩(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、低速高轉矩輸出、良好的動態(tài)特性、超強的過載能力、創(chuàng)新的BiCo(內部功能互聯(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,適用于恒轉矩、變轉矩等各種性質負載,滿足各行業(yè)的驅動控制要求。 (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,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。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,利用豐富的自由功能模塊和靈活的BiCo技術,可方便地實現(xiàn)各種不同目的的組態(tài)設計,完成復雜控制設計的要求。 (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、復合制動、動力制動(須外接制動電阻,75kW以下已內置制動單元)。停車方式和制動方式的靈活配用,可適應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)設計中使用的現(xiàn)場設備,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額定頻率50HZ額定轉速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,通過總線開關選擇終端電阻即路徑。當節(jié)點不是終端的時候,把總線插頭的開關打到OFF檔,當節(jié)點是終端節(jié)點的時候,節(jié)點開關打到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網絡傳輸用的電纜即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標準。一個總線段內的導線是屏蔽雙絞電纜,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)上的所有設備。線纜有紅綠兩種,對應的線纜連接起來,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公司推出的網絡接口卡。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網絡接口卡的主要特點如下[5]:1) 不帶微處理器;2) 經濟的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CP5611作為網絡上的主站的時,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)送響應幀,響應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AA2接通220V電壓的時候,接觸器的主回路常開觸點會閉合。當線圈上的電壓消失后,主回路觸點會斷開。在本次系統(tǒng)設計里,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)之間的互動關系。通常應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”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。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)硬件網絡組態(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)與實際硬件的設計一樣的,就是要保證軟件組態(tài)和硬件設計的一致性,才能保證成功下載和調試運行。STEP7的應用在這里只闡述硬件組態(tài)的部分,程序和其它詳細設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計部分會詳細闡述。首先進入STEP7,新建項目畢業(yè)設計,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)的硬件的設計要求,需要使用兩臺PLC作為控制器,主站負責監(jiān)視,從站負責控制。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RACK300導軌(Rail),導軌機架是用來確定PLC各種模塊的插槽號的,所以必須
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