【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 800到8092個(gè)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(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(guò)載能力、創(chuàng)新的BiCo（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能以及無(wú)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(guò)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(kāi)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；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(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(guò)熱保護(hù)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。39 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(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(diǎn)的不同，所選擇的通信路徑也有所不同，通過(guò)總線開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)打到ON檔位。在DP插頭上有A1B1/A2B2兩路通道，一路用來(lái)傳出信號(hào)，一路用來(lái)傳入信號(hào)。：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(hù)）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(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，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(lái)，注意剝線的時(shí)候一定要分層次剝開(kāi)，保證連接起來(lái)的時(shí)候屏蔽層能良好的接地，如下圖28所示：圖28 PROFIBUSDP總線連接器通過(guò)多個(gè)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(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(guò)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(méi)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(méi)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)榭梢钥焖偾袛嘟涣髋c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(shuō)明如下圖210所示：圖210 接觸器型號(hào)說(shuō)明接觸器的實(shí)物如下圖211所示，其中AA2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)AA2接通220V電壓的時(shí)候，接觸器的主回路常開(kāi)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(kāi)。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(guò)PLC來(lái)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 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(kāi)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。114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(kāi)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(lái)控制繼電器常開(kāi)常閉觸點(diǎn)的吸合，進(jìn)而控制220V電壓的通斷。當(dāng)113間壓降為24V時(shí)，常開(kāi)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(gè)電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，用到了兩個(gè)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(jì)時(shí)所使用的硬件型號(hào)，訂貨號(hào)，固件版本是完全一樣的。同時(shí)，硬件所使用PROFIBUSDP通信，必須要在硬件組態(tài)時(shí)表現(xiàn)出來(lái)。硬件組態(tài)與實(shí)際硬件的設(shè)計(jì)一樣的，就是要保證軟件組態(tài)和硬件設(shè)計(jì)的一致性，才能保證成功下載和調(diào)試運(yùn)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(xì)設(shè)計(jì)在會(huì)在軟件部分里詳細(xì)地描述。 新建硬件組態(tài)項(xiàng)目 本次硬件組態(tài)，需要新建一個(gè)STEP7項(xiàng)目，在該項(xiàng)目里可以進(jìn)行硬件配置，即硬件組態(tài)。同時(shí)還可以編輯程序，可以用PLCSIM模塊調(diào)試仿真運(yùn)行，可以和WinCC通信，同樣可以監(jiān)控實(shí)際PLC的運(yùn)行狀態(tài)和修改運(yùn)行參數(shù)等。本次只要完成該項(xiàng)目的硬件組態(tài)部分，余下的程序編輯在軟件設(shè)計(jì)部分會(huì)詳細(xì)闡述。首先進(jìn)入STEP7，新建項(xiàng)目畢業(yè)設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)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(xiàng)目 進(jìn)入新組建的項(xiàng)目，依本次控制系統(tǒng)的硬件的設(shè)計(jì)要求，需要使用兩臺(tái)PLC作為控制器，主站負(fù)責(zé)監(jiān)視，從站負(fù)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(diǎn)。硬件組態(tài)項(xiàng)目里插入兩個(gè)SIMATIC 300站點(diǎn)，一個(gè)重命名為master（主站）,另一個(gè)命名為slave(從站)，如下圖32所知： 圖32 插入站點(diǎn) 從站硬件組態(tài) 首先進(jìn)入從站組態(tài)，點(diǎn)擊從站，會(huì)在右邊的窗口出現(xiàn) “硬件”，點(diǎn)擊硬件，進(jìn)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(dǎo)軌（Rail）,導(dǎo)軌機(jī)架是用來(lái)確定PLC各種模塊的插槽號(hào)的，所以必須要。然后在導(dǎo)軌的第一個(gè)插槽中插入PS 307 5A電源模塊，第二個(gè)插槽中插入CPU314C2PN/DP模塊，在右下角的小窗口中會(huì)顯示所選的模塊的訂貨號(hào)和一些基本的數(shù)據(jù)信息，保證所選的所有模塊的訂貨號(hào)和固件版本號(hào)與實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的硬件面板上的標(biāo)識(shí)一一對(duì)應(yīng)，在彈出的建立以太網(wǎng)串口通信中點(diǎn)擊取消，在之后的組態(tài)中選擇PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，如下圖34所示：圖34 配置硬件信息 修改地址參數(shù) 修改DI/DO模塊輸入輸出地址參數(shù)，這樣才會(huì)比較符合人們?nèi)粘Ｊ褂昧?xí)慣，點(diǎn)擊DI24/DO16,會(huì)彈出該模塊的屬性對(duì)話框，在地址對(duì)話框中取消系統(tǒng)默認(rèn)地址，使其輸出模塊地址從136138改為01，這樣在軟件程序編輯中的尋址就比較符合常用習(xí)慣。輸入DI模塊地址不用修改，因?yàn)楸敬尾粫?huì)用到實(shí)際的外部輸入，如下35所示。同樣把模擬輸出改成256開(kāi)始，激活輸出電壓010V。圖35 修改DI/DO地址 組態(tài)PROFIBUSDP通信方式 接下來(lái)組態(tài)從站的PROFIBUSDP通信方式。在主從通信模式中，理論是先組態(tài)從站會(huì)方便很多，首先點(diǎn)擊導(dǎo)軌中的復(fù)用端口MPI/DP, 在彈出的屬性對(duì)話框中選擇接口類型為PROFIBUS類型，再點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)屬性對(duì)話框，在彈出的未連接對(duì)話框中修改從站的地址為3，再新建網(wǎng)絡(luò)。 Mbps，模式選擇為DP行規(guī)，這樣組態(tài)成PROFIBUSDP模式。一一點(diǎn)擊確定按鈕，可完成網(wǎng)絡(luò)主要屬性設(shè)置，如下圖36所示。圖36 組態(tài)PROFIBUSDP通信方式工作模式選擇 因?yàn)楝F(xiàn)在要配置的是PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)從站，在第一層的“工作模式”選項(xiàng)卡內(nèi)，選擇“DP從站（S）”模式,這樣才能保證站地址的一致性，確定了從站的站地址為3，工作方式為從站，在硬件配置窗口并不會(huì)如主站一樣延伸出一條PROFIBUS電纜。DP從站下面的信息包含診斷地址、測(cè)試、主站的一些情況，詳細(xì)情況如下圖37所示：圖37 通信方式選擇 從站通信映射區(qū)組態(tài) 本次通信用工廠里常用的PROFIBUS協(xié)議為通信基礎(chǔ)。使用PROFIBUS主從通信需要建立通信映射區(qū)，通信映射區(qū)用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，主從站點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換通過(guò)硬件組態(tài)的映射區(qū)來(lái)完成。在上一步的第一層屬性對(duì)話框中，點(diǎn)擊頂端組態(tài)選項(xiàng)，組態(tài)PROFIBUS的通信映射區(qū)。把輸入輸