用PLC和变频器实现电机的变频调速和远程控制毕业设计论文

以太网作为通信网络的技术优势：

1. 以太网是一种标准的开放式网络，采用TCP／IP通信协议，可以解决物理层、数据链路层、网络层和传输层采用统一的通信协议的问题，不同厂商的控制网络很容易互联。

2. 以太网能便捷地访问远程系统，实现远程诊断和远程维护，共享／访问多数据库。

3. 以太网使以万维网为基础的所有手段可以移植到管控一体化系统中来。 4. 能降低系统成本，包括技术人员培训费用、网络维护费用及系统初期投资。 以太网作为现场总线的技术优势： 1. 可以保证现场总线技术可持续发展。 2. 广泛的开发技术支持。 3. 可以有大量硬件产品选择。 4. 可以拥有大量的软件资源。

5. 可以避免现场总线技术游离于计算机网络技术发展主流之外，使现场总线技术和计算机网络主流技术很好地融合起来，形成现场总线技术和一般的计算机网络技术同步发展的局面。

在设备中心网络结构中，I／O设备连接到以太网或连接到以太网兼容的I／O数据 集中器上。在这种结构中，以太网取代了现场总线，真正构成了从企业的上层和底层统一的以太网结构。如用Optimation公司的Opti Logic以太网RTU构成的设备中心网络结构，如图2.3所示：

本系统中工业以太网的主要作用是连接上位机和S7-400，以实现上位机对变频器和 三相异步电动机的控制。

上位机以太网EternetRTUEternetRTUEternetRTUEternetRTU 图2.3 设备中心网络结构

2.3.3 系统DP拓扑结构及说明

系统的DP拓扑结构图如图2.5所示，即整个网络系统各被控单元（变频电动机、电

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梯等）通过PROFIBUS-DP总线连接起来，系统为每块分配了相应的DP地址。本课题的变频调速单元通过DP总线与上位机、触摸屏等站点连接起来以实现变频调速的控制。

西门子CPU412-2DP和CPU315-2DP都带有两个通讯口，一个为MPI另一个为DP，在出厂时，新的PLC其MPI地址和DP地址都为2，因此在CPU首次使用时，若系统中DP总线上有两个以上的CPU就必须先对每个CPU进行单独DP地址设置，否则系统将报错，地址重复。CP5613既可设置为DP也可设置为MPI，先将CP5613设置为MPI方式，然后用一根两端装有总线接头的DP电缆（注：电缆和总线接头MPI和DP是一样的）一端插在CP5613上，另一端插在PLC的MPI口上，通过STEP7就可以和PLC连接上了，此时通讯占用MPI口，DP口被自由释放，可以修改地址。本系统就是通过此方式将CPU412-2DP的DP地址设置为2，CPU315-2DP的DP地址设置为3，ET200M、变频器的DP地址通过其自身拨码开关设置，网关和触摸屏可通过其设置按键设置。一般情况下，为保证系统的通讯可靠，我们只修改DP的地址，DP的通讯速率等参数均采用系统的默认值（1.5Mbps），这样一致性好，且不会出错。

当硬件连接好后，主要是通过STEP7软件中的管理器来组态各硬件之间的关系。首先在管理器中建立各个站（这里主要是指建立各类型主站），本系统各类型主站分别为：S7300 Station、S7400 Station、PC Station (5613)、PC Station 1 (1612)、PC Station 2 (1612)，然后再分别对每个站进行硬件配置，此处必须与实物对应，包括具体的槽位、各组件的产品序列号等，当配置PLC的CPU时，系统会自动提示网络选择。

本系统的DP主站CPU412-2DP，而CPU315-2DP也是主站类型PLC，在硬件设置时要将其改为从站，此时系统会要求你选择和主站的数据交换方式，选择MS方式，即主从方式，再设置相应的数据交换区间以及长度，这里的交换区间是指PI和PQ，S7300和S7400都有此两个称之为外部输入输出的交换区，交换数据的方式是交叉的，区间定义好了后，S7300和S7400的数据交换就会通过DP总线自动进行，无须编写通讯程序，如图2.4所示：

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S7400PLC一般存储器I、Q、M等S7300PLC一般存储器I、Q、M等外部输入存储区P L外部输入存储区P L外部输出存储区P Q外部输出存储区P Q 图2.4 S7300和S7400通过DP的主从方式交换数据

例如：当设置了 S7 300的PQW100与S7400的PIW100交换数据，S7 400的PQW100与S7300的PIW100交换数据。

在S7300中PQW100的状态会自动同步反应在S7400的PIW100上，在S7400中对PQW100的操作将自动同步反应在S7300的PIW100中，也就是说在主站S7400中通过PI反应从站的状态，通过PQ操作从站。

DP总线接头6ES7972-0BA12-0XA0终端置ONDP从站变频器MM420 6ES6400-1PB00注：两端的总线接头终端开关要置ON，其他的置OFFOFFON编程站 PC Station CP5613DP从站PLCCPU412-2DPDP从站PLCCPU315-2DP触摸屏MP270B终端置ON 图2.5 系统的DP拓扑结构图

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2.3.4 工业通讯网络SIMATIC NET性能

SIMATIC NET是全集成自动系统中的一个重要组成部分，它为完善的工业通讯提供部件和网络。通讯网络中最重要的部分是：

1. 工业以太网(IEEE802.3) 用于区域和单元级设备联网的国际标准； 2. PROFIBUS (IEC61158和EN50170)用于一定数目的区域和单元级设备联网的国际标准。

工业通讯网络SIMATIC NET通讯服务内容：

1. 通过MPI， PROFIBUS和工业以太网实现数据通讯；

2. 在数据通讯时是否采用多点接口(MPI)，PROFIBUS或工业以太网，很大程度上取决于需要如网络的大小、数据量、节点数和扩展能力等；

3. 网络的基本通讯功能能满足应用上的相容性，也就是说功能贯穿整个网络。 它的通讯功能包括： 1. PG / OP通讯； 2. S7基本通讯； 3. 多点接口(MPI)。 选择/优化网络的标准：

在进行数据通讯时，是否采用多点接Fl(MPI)， PROFIBUS或工业以太网很大程度上取决于应用需要，例如，网络的大小、数据量、拓扑结构、每条信息的典型数据量、节点数以及扩展能力等。

2.3.5 Profibus-DP现场总线

DP是一种现场工业总线标准，最先由西门子公司使用，由于其应用广泛，传输速度快（最大12M）、传输距离远（最远1KM左右）以及总线结构简单（两芯DP通讯电缆）、最多能挂126个站等优点而在全球范围内普及开来，被越来越多的生产厂商采用。

西门子公司的PLC产品有多种支持DP的产品可供选择，其他非PLC同类产品也有相应的DP通讯适配选件供使用。本系统的DP主要器件见表2.1：

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