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1、电气工程系毕业设计论文题 目 基于USS协议的PLC与变频器的通信设计专业名称电气自动化技术学生姓名张松鹤指导教师朱清智毕业时间2011-6-22 目 录摘 要1第1章 绪 论31.1 课题研究的背景31.2 课题的来源和意义41.3 本文研究内容和所做工作5第2章 PLC简介62.1 PLC的原理62.2 PLC的特点72.3 PLC的应用领域8第3章 通用变频器原理93.1 变频器的工作原理93.1.1 变频器的基本结构和原理93.1.2 交-直变换电路103.1.3 直-交变换电路113.1.4 能耗制动电路133.1.5 变频器的控制方式143.1.6 变频器的干扰问题153.2 变频
2、器的类别163.2.1 根据变频环节的不同的分类163.2.2 根据主电路工作方式分类163.2.3 根据电压的调制方式分类173.3 变频调速控制系统的优势173.4 实现变频调速要解决的问题183.4.1 大功率开关器件是实现变频调速的必要条件203.4.2 变频变压203.5 变频调速的现实意义21第4章 控制系统的设计224.1 系统的硬件介绍224.1.1 S7-200 PLC224.1.2 TP270触摸屏234.1.3 变频器244.2 系统的界面设计254.2.1 Protool组态语言264.2.3 报警画面284.2.4 I/O点画面28第5章 系统通信设计和调试295.1
3、 通信方式的选择295.2 PLC之间的通讯315.2.1 NETR（网络读）和NETW（网络写）指令315.2.2 通信程序的设计325.3 PLC与变频器的通讯345.3.1 USS协议345.3.2 USS通信数据格式和编程要求365.3.3 S7-200的接收和发送指令（XTM/RCV）385.3.4 设计通信程序385.4 通信参数设置455.4.1 PPI和MPI协议455.4.2 通信参数设置465.5 系统通信495.5.1 PLC之间的通信调试495.5.2 触摸屏与PLC的通信调试495.5.3 PLC和变频器的通信505.5.4 变频器、编码器和电动机的通信测试515.5
4、.5 调试分析51第6章 结论52致 谢53参考文献54 河南工业职业技术学院毕业论文- 3 -摘 要目前，各种自动化技术手段并行发展、相互融合，为工业控制提供了多种可行的技术途径。可编程序控制器技术、工业控制计算机技术、分布式控制系统、数控系统、人机界面技术以及各种嵌入式控制器系统的快速发展进一步提升了工业自动化技术的发展水平。在工业自动化控制领域的发展过程中，变频器的使用越来越受人们的关注。但是变频调速具有一定的技术难度，人们需要一个慢慢了解和熟悉的过程。变频器的使用最主要的一个特点就是节能和降低成本，许多传统的耗能设备都要进行技术改造。所以变频调速技术的推广有着十分重要的现实意义。同时，
5、随着PLC的不断发展，使得工业自动化控制更加的准确、方便、安全和可靠。把PLC和变频器结合起来一起对电机传动进行控制，实现远程监视网络控制系统。在实际工程中，有的企业已实现了全车间或全厂的综合自动化，即将不同厂家生产的可编程设备连接在单层或多层网络上，相互之间进行数据通信，实现分散控制和集中管理。因此，通信与网络已经成为控制系统不可缺少的重要组成部分，也是控制系统的设计和维护的重点和难点之一。在小型自动化控制系统中，USS协议通信是一种很成功的解决方案，能显示出具有硬件逻辑简单、抗干扰能力强的特点，可以实现车间级的现场总线网络控制。本文介绍了自动化控制技术的综合应用，将各种通用的自动化技术与实
6、践优化结合，将SIEMENS公司的S7-200 PLC和变频器应用于铜大拉机的自动控制中，通过基于USS协议的RS485总线进行组网，进行PLC和变频器对电机的控制，其中PLC和变频器之间的通信设计最为关键。并且将其作了标准化的设计，可以应用于多个自动化控制系统中，大大节约了项目的开发时间和成本，在实际应用中取得了良好的效果。关键词：自动化控制，USS协议，变频器，PLC，通信IIAbstractRecently,many ways of automation technology develop together,which provides a series oftechnology so
7、lution for Industry Controlling.The 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
8、gradually concerned.The use of frequency converter is difficult,we need some timeto understand it.The advantage of frequency converter is that it can reduce the power source andcost,many traditional equipments will be reconstructed at the technical problem.So thefrequency converter technology which
9、is popularized has a significant social meaning.At thesame time,with the development of PLC,the industry automation is become more precision、more convenience、safer and more credibility.PLC is together with transducer to control the engine,realizing the long-distance watch network control system.In t
10、he projects,the synthetical automation of the whole workshop or factory have come true n many enterprises.Some programmable equipments of different companies that linked in ingle layer or sevaral layers of network could communicate each orther,which can be controlled in distibution or in concentrati
11、on.So,communication and nets have been important to controlling systems,and the difficulty and priority of the designing of automation systems.In small automation control system,communication based on USS protocal is a good.solution,which has simple hardware logic,good resistance of interferences.An
12、d in this way the field-can-controling of whole-workshop come true.This article discussed comprehensive application of automation control technology,combination of practices and many automation control technologies in common use,and that the S7-200 PLC and frequency converter of SIEMENS is applied t
13、o cupper block controling system.The PLC and frequency converter ontrol the engine,which is based on the USS consultation RS485 to make network.The design of the communication between PLC and frequency converter is the most important.The article troduces a standard design,which could be applied to a
14、 series of automation systems.It could ave the period and cost of the projects,which have gotten accomplishtion in a degree.Key words:Automation control,USS protocol,transducer,PLC,CommunicationIII.河南工业职业技术学院毕业论文第1章 绪论1.1 课题研究的背景在工业自动化控制领域的发展过程中，控制系统的发展经历了模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统(DCS:Distribution C
15、ontrol System)、现场总线控制系统(FCS:Field-bus Control System)。现场总线具有开放性、分散化和低成本的三大特征。它的出现使传统的自动控制系统产生了划时代的变革，网络化的操作系统开始流行，并发挥了巨大的作用。计算机及通信技术已经成为工业环境中大部分解决方案的核心部分，其在控制系统中的比重正在迅速增加。目前，在工业企业自动化技术应用中，自动化控制系统广义上按功能可分为三个层次，见图1.1，分别是基础自动化、过程自动化和管理自动化，核心是基础自动化和过程自动化。其中，基础自动化部分涵盖了常规意义上的自动控制系统的内容，过程自动化部分是基于信息化技术的自动化，管理自动化则是最上层的融合了控制技术、管理技术的综合自动化技术。本文要阐述的是电线、电缆用铜线的拉拔设备的自动化控制系统的设计。目前电线电缆专用设备中仅有很少部分是自动化的，在设备部件中，也似乎只有放线和收线装置，可使电缆的收线、放线以及调换线盘实现自动化
