西门子s7-300与200通信监控电机多段速实例

第一章概 1.1PLC通信控制电机多段速设计背景21.2网络化控制电机多段速设计技术目标 第二章系统设 第三章硬件系统设计介 西1子MM420变频 西1子S7- 西1子S7- 3.4三相笼型异步电..........................................................................83.5PROFIBUS-DP网络通讯 第四章设 S7-300PLC上的硬件组态与编 S7-200PLC的编写................................................................184.3WinCC制作与 总 参考文 附 相当强大，对变频器的控制也有很多种方法。用PLC与变频器联合的方法控制电机的本实训网络化控制电机多段速设计应该具有以下技术要求：PROFIBUS-DP1S7-300与S7-的通完成硬件设计，熟悉西1S7-300、S7-200MM420变频器的硬件构造与使设计：实现电机多段速的控制，在S7-300里编写控制的逻辑程序，实现全自动定时多段速控制，在S7-200里编写通信传送程序S7-300里传送过来的数据结果传送给S7-200的控制端口。本设计基千PROFIBUSS7-200S7-300通信S7-200I/O端口并通过WinCCS7-300PLC通信对整个系统进行，同时检测电机的实时先对MM420变频器进行学习，掌握变频器的参数设置，配置变频器的方法。再了解电的星三角接法，学习S7-200与S7-300PLC硬件、使用方法，掌握它们的PROFIBUS-DP网络的通信原理及通信的方法。最后学习WinCC组态的应用与他和PLC之间的通信规则。本设计整体的图如下：电MM420变频S7-S7-通 控电MM420变频S7-S7-2.1系本系统包括：编程与的PC电脑，西1子S7-300PLC，西1子S7-200PLC，1子MM420变频器，三相笼型异步 。它们间的具体结构如图2.2所示S7-S7-S7-编程PROFIBUS-电电MM420变频2.2第三章件系统设计介MICROMASTER420变频器适合用千各种变速驱动装置，尤其适合用千水泵，风的电源电压规格很多，因而可在世界范围内应用。MICROMASTER420具有模块化的编程的的数字输入；一个可标定的模拟输入(0V至10V)；它也可以作为第4个数字输入来使用；一个可编程的模拟输出(0mA至20mA)；一个完全可编程的继电器输出(30V，直流/5A，电阻负载或250V，交流/2A，感性负载)；采用较高的开关频率时，电运行的噪声很小(在脉冲的开关频率较高的情况下，额定输出电流要降格使用)；完善的MM420变频器的基本操BOP3.1图 BOP操作面，，为启动电机为停止 改变 的旋转方向， 点动，， 本设计中需设置变频器的参数及操作步骤如下：先、P0003设置为3等级为级，P0010设置为1开始快速调试，P0100置为0选择电机的功率单位为kW，电网频50Hz，P0205设置为0变频器应用对象为恒转矩，P0300设置为1选择电机类型为异步电机，P0304为设置电机额定电压根据电机铭牌设置，P0305为电机额定电流根据电机铭牌设置，P0307为设置电机额定功率根据电机铭牌设置，P0308为设置电机功率因数，P07002为选择命令给定源由I/O端子控制，P1000设置3为频率给定源设置为固定频率，P1300设置0为控制方式的选择为线性V/F，要求电机的压频比准确。快速调试完毕，、P0010设置0以便设置参数同时只有在P0010=0的情况下，变频器才能运行。然后设置P0701、P0702参数为16DIN1DIN2功能为固定频率选择+ON命令，P070312DIN3功能为反转，P1001设置15Hz即DIN115Hz的固定频率，P1002设置35Hz即DIN2为35Hz的固定频率。变频器工作及多段速的参数便设置完成。变频器的硬件接线为、变频器的三相输出接至电的三相输入，三个I/O控制端口接入S7-200PLC的输出端口，其硬件的大致接线图如3.2所示。MM420变频电电WMS7-Q0.2 西1S7-

图 变频器硬件接线SIMATICS7-300主要面向制造工程的系统解决方案，主要任务和性能特征有通用性应用和特CPU及模块种类；高性能；模块化设计；具备紧凑设计模块；由千使用了MMC数据和程序，系统免。S7-300由多种模块部件所组成，各种模块能以不同方式组合在一起，从而可使控DIN标准导轨上，并用螺8个模块。S7-300有各种不同性能档次的CPU模块可供使用。标准CPU提供范围广亿的基本功能，如指令执行、I/O气写、MPICP模块的通讯CPU还集成了PROFIBUS通讯接口。S7-300的指令集包含350多条指令，包括了位指令、本实训用到的S7-300PLC的实际硬件如图3.3所示，他由电源模块PS307、CPU模块CPU315-2DP以及一些信号模块和特殊功能模块组成。而实际只用到了他的电源和CPU模块。CPU315-2DP型号的CPU本身自带一个PROFIBUS-DP网络的接口，还有CPU的线接口，本实训只需通过PROFIBUS-DP网线、S7-300和S7-200PLC连接起来进行通讯，同时网线还连接着PCCP5611板卡以PC机上WinCC对系统进行。图 西1S7-SIMATICS7-200PLC是经济的微型PLC，其主要的任务和性能特征有串行模块结构，模块化扩展；紧凑设计，CPU集成输入输出；实时处理能力，高速计数器和CPU模块和丰富的扩展模块组成。他能够满足各种本实训用到的S7-200PLC实际硬件如图3.4所示。其设备模块包括有 数字量输入输出模块EM223DI8/DO8DC24V、模拟量输入输出模块EM235AI4/AO112bit和工业以太网通讯模块CP243-1。由千S7-200PLC要连入PROFIBUS-DP网络所以还要扩展PROFIBUS-DP网络通讯模块EM277。图 实际本实训只用到了三个数字量的输出端口和一个模拟量的输入端口还用DP网络的通信模块EM277，模拟量的输入用千检测传回来的电机转速的模拟量值，电机转速检测传感器的输出信号是-5V—+5V。本实训用到的S7-200PLC简略的组成构造原理如图3.5所示。至变频器至变频器DIN1Q0.0 EM277PROFIBUS-I0.0I0.1I0.2I0.3PROFIBUS-S7-CPU量1410输出

模拟量输入输出模块4拟量输入1模拟量输

PROFIBUS-网络通

3.5S7-200PLC 的三角接法和星型接法，他们接线图如图3.6所示。三角接法的电ABCABC 图3.6异步电机三角接法与星型接法示意图PROFIBUS-DP网络通PROFIBUSSIMATIC网络，适用千传输中小量的数据。PROFIBUS协议的产品，这些产品均可以PROFIBUS网络上。PROFIBUS是一种电气网络，物理上传输介质可以是双绞线、光纤或无线传输。网络连接可利用PLC站的DP口，上位机插卡CP5411/CP5511/5611/5613的DP口进行。连接电缆为PROFIBUS电缆，接头为PROFIBUS接头并带有终端电阻。S7-300S7-200EM277PROFIBUS-DP通讯，需要在STEP7中进行S7-300站组态，在S7-200系统中不需要对通讯进行组态和编程，只需要、要进行通讯的数据存放在V区与S7-300的组态EM277从站时的硬件I/O地址相对应就可以了。S7-300与S7-200PLC通信的上的硬件组态过称为，打开STEP7 S7-300的站，如图3.7所示图3.7一个S7-300选中STEP7的硬件组态窗口中的菜单选项一安装GSD文件导入文件，安装EM277从站配置文件，如图示浏览文件EM277GSD文件，然后全选并安装。过程如3.9所示3.8安装GSD图 GSD文件的安装过GSDEM277从站，PROFIBUS-DP一讯方式，本实训中选择了8字节入/8字节出的方式，如图3.10所示：EM277EM277从站的站地址。在组态时，EM277的系统参数中S7-200中V寄存器的偏移地址设为100。3.10EM277完成组态系统的硬件配置后，、硬件信 到S7-300的PLC当中图 EM277实物致，EM277实物如图3.11所示，在S7-200中编写程序、进行交换的数据存放在VB0—VB15，对S7-300QB0—QB7IB0—IB7，打STEP7中的变量表MicroWin32的状态表进行，他们的结果如图3.12所示图 STEP7中的变量 的结图 STEP7MicroWin32中的状态表的结要注VB0—VB7S7-300S7-200的数据VB8—VB15S7-300S7-气取的值。 上拨位开关的位置一定要和S7- 中组态的地址一致章S7-300PLC编写S7-300PLC的程序前，需在STEP7中对硬件进行组态，以便使识别硬件，同时分配硬件的地址。其建立过程步骤如下：首先打开STEP7，新建项目，如图4.1所示4.1弹框，输入项目名称并选择保存路径。如图 所示图4.2新建项目一个S7-300开始硬件组态4.3所示：S7-3004.44.5图4.6S7-300导 图4.7第一槽 电源模之后与上章介子的步骤相EM277的GSD文件，在PROFIBUS-网络上EM277模块，配置通讯方式，选择EM277地址4.11图4.12编译和保存并到S7-300PLC最后新建 组织块，在里面写上控制程序，其梯形图程序见附录所示4.13S7-200PLC的编图 S7-200PLC中的程编译、程到S7-200PLC中S7-200PLC中只需编写数据传送指令。、S7-300中传送S7-200V寄存器中的数据传送给S7-200的输出印象寄存器QS7-200输入印象寄存器以及模拟量输入寄存AI中的数据传送S7-200V寄存器中，经图 S7-200PLC中的程编译、程到S7-200PLC中WinCC制作在完成S7-300与S7-200PLC通讯，并由S7-200PLC控制变频器使电机多段速运行后，使用WinCCS7-300PLC通讯对整个系统进行。WinCC的PC机上安装有CP5611通讯板卡，使用PROFIBUS-DP网络、S7-300PLCPC机上的CP5611板卡连接进行通讯。其通讯步骤如下：先、S7-300的硬件组态到PLC中，其中硬件组态中PROFIBUS-DP的地址设置为2。然后就是在WinCC中的配置，打开WinCC工程TagManagement一SIMATICS7PROTOCOLSUITE一PROFIBUSPROFIBUS，在弹出菜单中点击SystemParameter，弹出SystemParameter-PROFIBUS框，选择Unit，查看Logicdevicename。、认安装后，逻辑设备CP_L2_1:，如图4.164.15SystemParameter图4.16弹出的SetPG/PCInterfaceWindowsSetPG/PCInterfaceAccessPointoftheApplication：的下拉列表中，点击CP5611(PROFIBUS，AccessPointoftheApplication：的下拉列表中显示：CP_L2_1：一CP5611(PROFIBUS，如图4.17所示：图 SetPG/PCInterface的设PROFIBUS网络，点击Diagnosic..按钮，进入框。如图4.18所示，TestOKCP5611工作正常。点击Read按钮后，、显示所有接入PROFIBUS网络中的设备的站地址，如果只能气到自己的站地址，此时需查看PROFIBUSCPU的站点地址，才能进行以下步添加通道与连接设置，添加驱动连接，设置参数。打开WinCC工程在Tag下拉菜NewDriverConnection4.19所示在弹出的Connection框中点击Properties按钮，弹出Connectionparameters-PROFIBUS属性框，填入参数，如图4.20所示：4.19本实WinCC中变量的配置如4.21图4.21变量的设通讯建立成功后，进行组态画面的制作，图 为组态制作的画面4.22制作完成后保存并运行程序，同时运行S7-300、S7-200PLC以及变频器，在PC电脑里的WinCC画面就可以看到系统的运行状态。下面分别是电机在不同运行状态下WinCC的界面。图 电机停止时切换到手动状态时的界图图4.24电机在手动状态下以正转15Hz图4.25电机在手动状态下以反转50Hz频率下的运本实训WinCC界面的操作规则以及本设计的控制工艺要求为：整个电机控制15Hz一正转情拉略z一正转拉螺一正转情拉略z一反转z一反转情拉略z一反转拉z一反转情拉略z一正转z循环，每段转速待10秒钟然后切换另一状态，并且在此同时按任何手动控制按钮均无作用。当手动/自动切换开关打到手动时，按下不同动控制按键、实现相应的转速及状态。一共有六个状态按键，分别为正转的15Hz、35Hz、50Hz和反转的速的数值实时监测显示电的转速。 本实训最终完成了设计的目标，达到了设计的预期，并在最初的设计基础上完善了一些功能并且在实用性上有了很大的改进，更符合设备的实用功能，更好的在现场发挥其作用。实现了电机多段