西门子S7-300与S7-200通信监控电机多段速实例

信息工程学院实训报告题目：基于profibus-dp通讯的s7-300/s7-200电机多段速控制学生姓名：岳立海学号：2013022447专业：控制工程班级：研2013-9班指导教师：王臣目录目录............................................................................................................................................................1第一章概要..................................................................................................................................................31.1基于PLC通信控制电机多段速设计背景....................................................................................31.2网络化控制电机多段速设计技术目标..........................................................................................3第二章系统设计..........................................................................................................................................42.1设计总体规划..................................................................................................................................42.2系统组成.........................................................................................................................................4第三章硬件系统设计介绍...........................................................................................................................53.1西门子MM420变频器..................................................................................................................53.2西门子S7-300PLC..........................................................................................................................63.3西门子S7-200PLC..........................................................................................................................83.4三相笼型异步电动机......................................................................................................................93.5PROFIBUS-DP网络通讯..............................................................................................................10第四章软件设计........................................................................................................................................144.1S7-300PLC软件上的硬件组态与编程.........................................................................................144.2S7-200PLC的软件编写.................................................................................................................194.3WinCC监控软件制作与监控.......................................................................................................19总结..........................................................................................................................................................27参考文献......................................................................................................................................................28附录..........................................................................................................................................................29第一章概要1.1基于PLC通信控制电机多段速设计背景当今，对电动机的控制在各行各业中有着极其重要的作用，电机是生产生活中必不可少的动力源、能量源。而对电机控制的方法有很多种，主要对电机转速的控制可通过改变电压或改变频率等方法实现控制要求，但每种方法都有自己的利弊。现阶段电机变频调速的理论与实践已很成熟，对电机变频调速的应用已相当广泛，变频器的种类功能相当强大，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多段速是实用又常用的手段之一。电机多段速控制可在很多的领域上应用，例如生产线、传送运输线、轧钢机等领域。所以对电机多段速控制的研究，使之达到规定的某种生产工艺、要求，实现某些特定的控制功能是有现实意义的。1.2网络化控制电机多段速设计技术目标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：1）基于PROFIBUS-DP网络的现场总线通信技术，实现西门子S7-300与S7-200PLC的通信。2）完成硬件设计，熟悉西门子S7-300、S7-200与MM420变频器的硬件构造与使用方法，连线的方法与注意事项。3）软件设计：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，将S7-300里传送过来的数据结果传送给S7-200的控制端口。本设计基于PROFIBUS网络通信使S7-200与S7-300通信，用S7-200的I/O端口控制变频器的工作。通过设置变频器的工作方式等参数，使电机按固定的预设频率转动，并通过WinCC监控软件和S7-300PLC通信对整个系统进行监控，同时检测电机的实时转速。第二章系统设计2.1设计总体规划先对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。再了解电动机的星三角接法，学习S7-200与S7-300PLC硬件、软件使用方法，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组态软件的应用与他和PLC之间的通信规则。本设计整体的图如下：图2.1设计总体框架方案图2.2系统组成本系统包括：编程与监控的PC电脑，西门子S7-300PLC，西门子S7-200PLC，西门子MM420变频器，三相笼型异步电动机。它们间的具体结构如图2.2所示：图2.2系统联网控制结构图PROFIBUS-DPPC/PG编程与监控S7-300PLCS7-200PLCMM420变频器电机控制控制通信S7-300PLCS7-200PLCMM420变频器电机第三章硬件系统设计介绍3.1西门子MM420变频器MICROMASTER420变频器适合用于各种变速驱动装置，尤其适合用于水泵，风机和传送带系统的驱动装置。它的特点是设备性能面向用户的需求，并且使用方便。它的电源电压规格很多，因而可在世界范围内应用。MICROMASTER420具有模块化的设计。操作面板和通讯模块可以不使用任何工具，非常方便地用手进行更换。主要特征：调试简单；模块化的结构，因而组态具有最大的灵活性；具有三个完全可编程的隔离的数字输入；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，电动机运行的噪声很小(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)；完善的变频器和电动机保护功能。MM420变频器的基本操作面板BOP如图3.1所示：图3.1BOP操作面板为启动电机，为停止电动机，改变电动机的旋转方向，电动机点动，功能键，访问参数，增加数值，减小数值。本设计中需设置变频器的参数及操作步骤如下：先将P0003设置为3访问等级为专家级，P0010设置为1开始快速调试，P0100设置为0选择电机的功率单位为kW，电网频率为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，P0700设置2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，将P0010设置为0以便设置更多参数同时只有在P0010=0的情况下，变频器才能运行。然后设置P0701、P0702参数为16，使DIN1和DIN2功能为固定频率选择+ON命令，P0703设置为12使DIN3功能为反转，P1001设置为15Hz即DIN1为15Hz的固定频率，P1002设置为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将变频器的三相输出接至电动机的三相输入，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图3.2所示。图3.2变频器硬件接线图3.2西门子S7-300PLCSIMATICS7-300主要面向制造工程的系统解决方案，主要任务和