基于USS协议的PLC与变频器的通信设计与研究

论文摘要

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,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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 课题的来源和意义
• 1.3 本文研究内容和所做工作
• 第二章 PLC 简介
• 2.1 PLC 的原理
• 2.2 PLC 的特点
• 2.3 PLC 的应用领域
• 第三章 通用变频器原理
• 3.1 变频器的工作原理
• 3.1.1 变频器的基本结构和原理
• 3.1.2 交-直变换电路
• 3.1.3 直-交变换电路
• 3.1.4 能耗制动电路
• 3.1.5 变频器的控制方式
• 3.1.6 变频器的干扰问题
• 3.2 变频器的类别
• 3.2.1 根据变频环节的不同的分类
• 3.2.2 根据主电路工作方式分类
• 3.2.3 根据电压的调制方式分类
• 3.3 变频调速控制系统的优势
• 3.4 实现变频调速要解决的问题
• 3.4.1 大功率开关器件是实现变频调速的必要条件
• 3.4.2 变频变压
• 3.5 变频调速的现实意义
• 第四章 控制系统的设计
• 4.1 系统的硬件介绍
• 4.1.1 S7-200 PLC
• 4.1.2 TP270 触摸屏
• 4.1.3 变频器
• 4.1.4 光电编码器
• 4.2 系统的界面设计
• 4.2.1 Protool 组态语言
• 4.2.2 开机画面设计
• 4.2.3 主画面
• 4.2.4 报警画面
• 4.2.5 I/O 点画面
• 第五章 系统通信设计和调试
• 5.1 通信方式的选择
• 5.2 PLC 之间的通讯
• 5.2.1 NETR（网络读）和NETW（网络写）指令
• 5.2.2 通信程序的设计
• 5.3 PLC 与变频器的通讯
• 5.3.1 USS 协议
• 5.3.2 USS 通信数据格式和编程要求
• 5.3.3 S7-200 的接收和发送指令（XTM/RCV）
• 5.3.4 设计通信程序
• 5.4 通信参数设置
• 5.4.1 PPI 和MPI 协议
• 5.4.2 通信参数设置
• 5.5 系统通信
• 5.5.1 PLC 之间的通信调试
• 5.5.2 触摸屏与PLC 的通信调试
• 5.5.3 PLC 和变频器的通信
• 5.5.4 变频器、编码器和电动机的通信测试
• 5.5.5 调试分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢