USB转接rs-232借口论文

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广西工学院鹿山学院

毕业设计(论文)

课题名称USB接口/RS-232接口转换器的设计

系 别 电子信息与控制工程系

专 业 自 动 化 班 级 061 班 学 号 20061192 姓 名 指导教师 刘瑞琪

2008年 5 月 19 日

广西工学院鹿山学院2010届毕业论文 USB接口转RS-232接口转换器的设计

摘要

计算机串行接口是PC机与远距离外部设备通信常用的通讯接口,PC机主板自带的串

口数量有限。USB接口是PC机重要的外部设备连接接口,具有许多优点。本文从最基本的USB和RS-232协议出发,详细地讨论了USB/RS-232转换器的设计原理。本文介绍了一种通过使用USB-RS232桥接器来实现USB-RS232接口转换器的方法,用于实现对PC机串口的扩展详细介绍了CP2102桥接器的工作原理,给出了硬件电路图,介绍了转换器的使用。【关键词】通用串行总线;RS232接口;转换器;单片机;通信

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Abstract

Computer serial interface is PC and long-distance external devices used communication interface, PC mainboard take the serial number. USB interface is PC important external devices connected interface, has many advantages. From the most basic USB and RS - 232 protocol, detailedly discussed USB/RS - 232 converter design principle. This paper introduces a kind of using USB - RS232 bridge to realize the USB - RS232 interface converter for realizing method, the expansion of PC serial CP2102 introduced the working principle of bridge, the hardware circuit are introduced, and the use of converter. [key] the universal serial bus, RS232 interface, Converters, SCM, communication

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目录

1 引言 ................................................................... 1 1.1 USB/RS-232的应用背景 ................................................ 1 1.2 USB/RS-232的国内外应用现状 .......................................... 1 1.3 基于CP2102桥接器的USB/RS-232的接口转换技术 ........................ 2 1.4 USB/RS-232的意义 .................................................... 2 2 基于CP2102桥接器的USB/RS-232的接口转换的总体设计 ..................... 3 2.1 设计任务 ............................................................ 3 2.2 初步设计方案 ........................................................ 3 3 基于CP2102桥接器的USB/RS-232的接口转换器的设计 ....................... 4 3.1 转换器的硬件系统介绍及整体设计 ...................................... 4 3.1.1数据格式的转换 ................................................... 4 3.1.2信号电平的转换 ................................................... 4 3.1.3方案的取舍 ....................................................... 4 3.1.4 USB协议的分析基本分组格式 ....................................... 5 3.1.5 相关通讯协议 ................................................... 10 3.1.6 CP2102桥接器详细介绍

3.1.7 CP2102桥接器实现USB/RS-232的转换设计思路 3.1.8 CP2102桥接器实现USB/RS-232的转换设计:

3.1.9 CP2102桥接器实现USB/RS-232的转换器的具体使用:

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3.2 软件部分介绍及整体设计 ............................................. 19 3.2.1 编程软件介绍 ................................................... 19 3.2.2 STEP 7 中项目的组建 ............................................ 19 3.2.3 15段固定频率控制(自动模式)PLC程序设计 ....................... 21 3.2.4 模拟信号操作控制(手动模式) ................................... 23 3.2.5 S7-PLCSIM仿真 .................................................. 24 4 基于MM440和PROFIBUS的交流调速系统的上位机实现 ...................... 26 4.1 监控组态软件WINCC的介绍 ............................................ 26 4.2 监控组态实现的功能 ................................................. 26 4.3 监控组态画面 ....................................................... 26 4.3.1 组态步骤 ....................................................... 26 4.3.2 运行状态下的过程画面 ........................................... 27 4.4 过程值归档 ......................................................... 27 4.4.1 组态步骤 ....................................................... 27

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4.4.2 测试画面 ....................................................... 28 4.5 组态电机失速报警界面 ............................................... 28 4.5.1 组态步骤 ....................................................... 28 4.5.2 电机失速报警画面 ............................................... 29 4.6 组态变量记录运行报表 ............................................... 29 4.6.1组态步骤 ........................................................ 29 4.5.2 变量记录运行报表界面 ........................................... 30 4.7 通信 ............................................................... 30 4.8 STEP7中FC105功能模块与WINCC组态界面的关系 ........................ 30 5 西门子触摸屏TP270的应用与设计 ........................................ 32 5.1 西门子TP270触摸屏 ................................................. 32 5.2 TP270操作界面组态的步骤 ............................................ 32 5.3 组态的TP270操作界面 ............................................... 32 总结 ..................................................................... 34 设计中遇到的问题及其解决方案 ........................................... 34 心得体会 ............................................................... 34 6 设计的拓展部分 ........................................................ 35 6.1 PROFIBUS的网络的构建 ................................................ 35 6.2 PROFIBUS-DP通信的基本特点 .......................................... 35

[31]

6.3 用STEP7组态PROFIBUS-DP .......................................... 36 7 致谢 .................................................................. 37 8 参考文献 .............................................................. 38 9 附表 .................................................................. 40 附表1:15段固定频率控制下的MM440参数表(自动模式) ................... 41 附表2:模拟信号操作控制下的MM440参数表(手动模式) ................... 42 附表3:S7-300和MM440联机实现15段频率自动控制梯形图程序 .............. 43 附表4:S7-300和MM440联机实现模拟信号的手动控制梯形图程序 ............. 48

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3、发往非0 端点的批量端点的IN 和OUT 类型的分组,是主机与设备间的批量传输类型分组。其接下来的传输内容,我们有理由根据控制传输的特点来期许,这一点后面介绍。

如图A-4 和A-5 所示,分别是是发往端点1 的IN 分组和端点2 的OUT 分组。

A.1.2 数据分组

数据分组(DATA Packet)由PID、包括至少0 个字节数据的数据域和CRC 构成(下面 的CRC 域均隐藏)。其中PID 指示两种类型的数据包:DATA0 和DATA1。两种数据包PID是为了支持数据切换同步(Data Toggle Synchronization)而定义的。结合USB 协议中的上述论述,可以简要地总结出以下内容: 1、非零长度的数据分组:

数据分组的长度非零,则分组由PID 和数据组成,如图A-6 和A-7 所示。

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2、零长度的数据分组:

允许数据长度为0 的数据分组。在USB 里,数据长度为0 和没有数据概念有些不一样。 如图A-8 所示

因为USB 协议中规定,零长度的数据分组一般用于控制传送的状态阶段(大多数时候 如此,在批量传输阶段,有时也见需要回复零长度的数据分组)。状态阶段的令牌分组是以相对前面的阶段的数据流方向的变化来刻划的(比如前面为OUT,则状态阶段的令牌类型就是IN),并且其数据分组总是使用DATA1 PID。

A.1.3 握手分组

握手分组是除令牌分组和数据分组之外的另一种分组。握手分组仅由PID 构成。握手 分组用来报告数据传输的状态(即握手分组总是跟在DATA0 或DATA1 分组的后面)。表示数据成功接收、命令的接收或拒绝、流控制(Flow Control) 和停止(Halt) 条件。只有支持流控制的事务类型才能返回握手信号。握手分组总是在某种传输(比如控制传输、批量传输)的握手阶段(Phase)中被返回,也可在数据传输阶段代替数据被返回。 有3 种类型的握手分组:

1、ACK 表示数据分组没有位填充或数据域上的CRC 错,并且数据PID 被正确收到。 如果在数据分组后收到了ACK 握手分组,那算是一个好消息,相当于在王小丫的节目中听到了“恭喜你,你答对啦!”,如图A-9 和A-10 所示,为分别在DATA0 和DATA1 数据分组后的握手分组。

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2、NAK 表示功能部件不会从主机接受数据(对于输出传输),或者功能部件没有传输 数据到主机(对于输入传输)。NAK 仅由功能部件在输入传输的数据阶段返回,或在输出传输的握手阶段返回。主机决不能发出NAK。出于流控制的目的,NAK 用于表示功能部件暂时不能传输,或者接收数据,但是最终还是能够在不需主机干涉的情况下而传输或接收数据。如图A-11 为功能部件不从主机接受数据时的握手分组;而图A-12 为功能部件没有传输数据到主机时的握手分组。NAK 是主机与不同速度的设备之间匹配速度的关键所在,NAK 表明USB 设备芯片与主控芯片之间的数据传输是正常的,只不过设备现在无法处理所传输的数据。此时主机应该重试,直到设备发出ACK 为至,重试的次数越多,则体现到宏观上,这个USB 设备就会越慢,如果是U 盘,那么速度慢的U 盘肯定NAK 了许多次主机。如果将其比喻为追女孩子,相当于女孩(设备)“拒”了许多次男孩(主机), 才答应其要求。这时之所以加引号,是说并非出现了错误,而是正常现象,“ 最终还是能够在不需主机干涉的情况下而传输或接收数据”――最终会成功的,只是需要有耐心和恒心,这一点不同于后面要讲的STALL。

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3、STALL 作为输入令牌(IN) 的回应,或者在输出事务的数据阶段之后由功能部件返回,如图A-13 所示。STALL 表示功能部件不能传输、或者接收数据,或者不支持一个控制管道请求。在任何条件下都不允许主机返回STALL。设计USB 协议的这帮人,一定深谙男女之事,看到没有,男孩子在任何时候都不允许STALL 女孩子,而且,一旦被STALL 掉,那是不同于NAK 的,NAK 的话,只是女孩子在考验男孩子的耐心和诚意,主机应该重试直至成功。而当得到STALL 时,相当于“别费功夫了,没戏”。所以,当出现STALL 时,主机不要简单重试,而是要从软件上对传输过程进行干预。至于被STALL 的原因,大致有两种情况:“功能STALL”和“协议STALL”,在这里不详述。

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3.1.5 相关通讯协议

所谓通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、 传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定,通信双方必须共同遵守。因此,也叫做通信控制规程,或称传输控制规程,它属于ISO'S OSI七层参考模型中的数据链路层。目前,采用的通信协议有两类:异步协议和同步协议。同步协议又有面向字符和面向比特以及面向字节计数三种。其中,面向字节计数的同步协议主要用于DEC公司的网络体系结构中。

一、物理接口标准

1.串行通信接口的基本任务

(1)实现数据格式化:因为来自CPU的是普通的并行数据,所以,接口电路应具有实 现不同串行通信方式下的数据格式化的任务。在异步通信方式下,接口自动生成起止式的帧数据格式。在面向字符的同步方式下,接口要在待传送的数据块前加上同步字符。 (2)进行串-并转换:串行传送,数据是一位一位串行传送的,而计算机处理数据是 并行数据。所以当数据由计算机送至数据发送器时,首先把串行数据转换为并行数才能送入计算机处理。因此串并转换是串行接口电路的重要任务。

(3)控制数据传输速率:串行通信接口电路应具有对数据传输速率——波特率进行选 择和控制的能力。

(4)进行错误检测:在发送时接口电路对传送的字符数据自动生成奇偶校验位或其他 校验码。在接收时,接口电路检查字符的奇偶校验或其他校验码,确定是否发生传送错误。

(5)进行TTL 与EIA电平转换:CPU 和终端均采用TTL电平及正逻辑,它们与EIA采 用的电平及负逻辑不兼容,需在接口电路中进行转换。

(6)提供EIA-RS-232C 接口标准所要求的信号线:远距离通信采用MODEM 时,需要9根信号线;近距离零MODEM 方式,只需要3 根信号线。这些信号线由接口电路提供,以便与MODEM 或终端进行联络与控制。 2、串行通信接口电路的组成

为了完成上述串行接口的任务,串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波 特率发生器、EIA 与TTL 电平转换器以及地址译码电路组成。其中,串行接口芯片,随着大规模继承电路技术的发展,通用的同步(USRT)和异步(UART)接口芯片种类越来越多,如下表所示。它们的基本功能是类似的,都能实现上面提出的串行通信接口基本任务的大部分工作,且都是可编程的。才用这些芯片作为串行通信接口电路的核心芯片,会使电路结构比较简单。 3.有关串行通信的物理标准

为使计算机、电话以及其他通信设备互相沟通,现在,已经对串行通信建立了几个一 致的概念和标准,这些概念和标准属于三个方面:传输率,电特性,信号名称和接口标准。

1、传输率:所谓传输率就是指每秒传输多少位,传输率也常叫波特率。国际上规定了 一个标准波特率系列,标准波特率也是最常用的波特率,标准波特率系列为110、300、600、1200、4800、9600 和19200。大多数CRT 终端都能够按110 到9600范围中的任何一种波特率工作。打印机由于机械速度比较慢而使传输波特率受到限制,所以,一般的串行打印机工作在110 波特率,点针式打印机由于其内部有较大的行缓冲区,所以可以按高达2400波特的速度接收打印信息。大多数接口的接收波特率和发送波特率可以

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分别设置,而且,可以通过编程来指定。

2、RS-232-C标准:RS-232-C 标准对两个方面作了规定,即信号电平标准和控制信号 线的定义。RS-232-C 采用负逻辑规定逻辑电平,信号电平与通常的TTL电平也不兼容,RS-232-C 将-5V~-15V 规定为“1”,+5V~+15V规定为“0”。图1是TTL 标准和RS-232-C标准之间的电平转换。

3.1.6 CP2102桥接器详细介绍:

1. 系统概述

CP2102 是一种高度集成的 USB 转 UART 桥接器提供一个使用最小化的元件和PCB空间实现RS232 转USB 的简便的解决方案该芯片包含一个 USB 2.0 全速功能控制器USB收发器振荡器和带有全部的调制解调器控制信号的异步串行数据总线(UART)全部功能集成在一个 5mm X 5mm MLP-28封装的IC中无需其他的外部USB元件片内 EEPROM 可以用于由原始设备制造商自定义USB供应商代码产品代码产品描述文字功率标牌版本号和器件序列号等数据的存储空间。

2. 极限参数

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3. 总体直流电气特性

4. 引脚及封装定义

表 4.1. CP2102的引脚定义

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5. USB 功能控制器和收发器

CP2102的USB 功能控制器是一个符合USB 2.0 的全速器件并集成了收发器和片内相应的上拉电阻USB功能控制器管理 USB 和 UART 间所有的数据传输以及由 USB 主控制器发出的命令请求和用于控制 UART 功能的命令

USB 挂起和恢复信号支持功能便于 CP2102 器件以及外部电路的电源管理当在总线上检测到挂起信号时CP2102 将进入挂起模式在进入挂起模式时 CP2102 会发出 SUSPEND 和 /SUSPEND 信号 SUSPEND 和 /SUSPEND 在一个 CP2102 复位后也会发出直到 USB 要求的器件配置完成

CP2102 的挂起模式会在下述任何一种情况时出现 (1) 检测到继续信号或产生继续信

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号时(2) 检测到一个 USB 复位信号或(3)发生器件复位在挂起模式出现时 SUSPEND 和 /SUSPEND信号被取消注意: SUSPEND 和 /SUSPEND 在 CP2102 复位期间会暂时处于高电平如果要避免这种情况出现可以使用一个大的下拉电阻 (10K 欧姆) 来确保 /SUSPEND 在复位期间处于低电平。

6. 异步串行数据总线(UART)接口

CP2102 UART 接口包括 TX (发送) 和 RX (接收) 数据信号以及RTS, CTS, DSR, DTR, DCD 和 RI 控制信号UART 支持 RTS/CTS, DSR/DTR 和 X-On/X-Off 握手 可以通过编程使UART支持各种数据格式和波特率UART 的数据格式和波特率的编程是在 PC 的COM 口配置期间进行的可获得的数据格式和波特率见表 6.1.

7. 内部 EEPROM

CP2102 内部集成了一个 EEPROM可以用于存储由设备原始制造商定义的 USB 供应商ID产品 ID产品说明电源参数器件版本号和器件序列号等信息USB 配置数据的定义是可选的如果 EEPROM 没有被 OEM 的数据占用则采用表 6.1 所示的默认配置数据注意尽管如此对于可能使用多个基于 CP2102 的器件连接到同一个 PC 机的 OEM 应用来说则需要一个专一的序列号内部的 EEPROM 是通过 USB 进行编程的这允许 OEM 的 USB 配置数据和序列号可以在制造和测试时直接写入到系统板上的 CP2102 中 Cygnal 提供一个专门为CP2102 的内部 EEPROM 编程的工具同时还提供一个 Windows DLL 格式的程序库这个程序库可以用于将 EEPROM 编程步骤集成到 OEM 在制造过程中进行流水线式测试和序列号的管理的自定义软件中EEPROM 的写寿命的典型值为 100,000 次数据保持时间为 100 年。

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8. 虚拟 COM 口器件驱动程序

CP2102 的虚拟 COM 口 (VCP) 器件驱动程序允许一个基于 CP2102 的器件以 PC 机的应用软件的形式作为一个增加的 COM 口独立于任何现有的硬件 COM 口使用运行在 PC 机上的应用软件以访问一个标准的硬件 COM口的方式访问基于 CP2102 的器件但 PC 与 CP2102 器件间的数据传输却是通过 USB 完成的因此无需修改现有的 COM 口应用就可以实现通过 USB 向基于CP2102 的器件传输数据。

3.1.7 CP2102桥接器实现USB/RS-232的转换设计思路:

USB总线与一般意义的总线不同,它基本上是一种查询工作方式的总线,所有的主机与设备之间的数据传输都由主机发起。设备的工作主要是响应主机的请求,不论是接收来自主机的数据,还是要发给数据给主机。在进行每一次传送前,主机控制器将先发

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出一个包括传输的种类、方向、目标设备地址、数据量等信息的包,对应的目标设备对该包进行响应,完成主机控制器所请求的操作。USB总线在物理上是串行的,但在逻辑上,连接到USB总线上的各个设备可以独立进行操作。图1是USB-RS232转换器的设计框图。

PC主机通过USB总线与USB接口电路连接,USB总线共有4根线,两根电源,两根数据传输线。扩展的RS232接口连接在USB接口电路上,可根据实现需求决定所要扩展的RS232接口的数据。要进行USB-RS232转换器的设计,转换器首先要能响应USB总线协议所规定的请求,该工作由图1中的USB接口电路完成。一般情况下,USB接口电路是一个内含USB接口引擎的单片机(MCU),或是一个受控于通用MCU的专用USB接口芯片。这种情况下,是由MCU软件实现对USB协议请求的响应工作,及数据传输工作。USB接口电路也可采用纯硬件方式实现,如采用ASIC电路直接完成USB协议请求的响应工作,及数据传输工作。 由于USB-RS232转换器的工作目的比较单纯,没有必要采用MCU+USB接口芯片的方式,这种方式还有电路复杂的缺点,故本设计采用直接硬件电路方式来实现USBRS232转换器的设计。

3.1.8 CP2102桥接器实现USB/RS-232的转换设计:

CP2102是由美国Silicon公司设计的USB-UART专用桥接芯片,可用来设计USBRS232转换器。该芯片内含USB2.0总线收发器、USB功能控制器、内部时钟发生器、异步串行总线接口。该芯片具有自动完成USB协议所要求的总线协议请求的功能。该芯片内部还包括EEPROM,可以由工具软件修改其内容,用于设定用户自定义的厂商ID、产品ID、电源消耗信息、用户产品序列号等信息。芯片内部的UART部件功能强大,具有全部调制解调器控制信号输出,异步信号格式全兼容于PC机自带的串行接口,波特率最高可达921.6KBPS。C P 2 1 0 2 用于实现U S B - R S 2 3 2 转换器时,可实现自动全双工工作方式,自动实现在USB接口与RS232接口的双向数据传输。CP2102在USB总线一边,向主机暴露两个传输端点,一个是工作于中断传输(Interrupt)方式的输入端点,用于接收RS232总线所接收的数据。另一个端点工作于块传输(Bluk)方式,用于将写到CP2102的数据送到RS232总线上,向外发送。图2是采用CP2102设计的USB-RS232转换器的应用电路图。电路中CP2102完成USB接口功能,电源来自USB接口的VBUS,CP2102的串行输出接芯片MAX232,用于完成TTL电平到RS232电平的转换。为简化电路,没有连接CP2102输出的其它调制解调器控制信号。

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3.1.9 CP2102桥接器实现USB/RS-232的转换器的具体使用:

USB-RS232转换器将向Windows操作系统暴露一个虚拟的串行接口COMX,X由系统自

动确定,该工作由Silicon公司提供的USB驱动程序完成。这个串行接口与真实的串行接口的工作方式完全一样,在用户的应用程序中可以象控制传统串行接口一样使用。这样一来,大量的通过传统RS232接口工作的控制软件程序不需要做任何修改,即可使用USB-RS232转换器所虚拟的串口进行数据传输工作。软件可以通过Windows提供的API函数对该串口进行工作方式及波特率的设定,可以注册中断回调例程,可以进行数据收发。 使用USB-RS232转换器时,首先要安装Silicon公司的CP2102USB驱动程序。再将转换器连接到USB总线,然后用内部EEPROM编程设置工具对CP2102中的EEPROM进行设置,写入用户自定义的厂商ID、产品ID、序列号、用户描述字符等数据。之后即可使用转换器了。如果用户需要扩展多个串口,只需通过USB-HUB连接多个USB-RS232转换器到USB总线上即可,系统将自动生成多个虚拟串口供用户使用。

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ⅰ 数字输入端:

I124.1——电动机正转,SB1为正转按钮; I124.2——电动机停止,SB2为停止按钮; I124.3——电动机反转,SB3为反转按钮; ⅱ 模拟输入端:

PIW 256——PLC模拟量输入地址,对应模拟量输入端子“2”、“3”。 [8] ⅲ 数字输出端:

Q125.5——电动机正转/停止,接MM440的“16”端口; Q125.6——电动机反转/停止,接MM440的“17”端口。 ⅳ 模拟输出端:

PQW 256——PLC模拟量输出地址,对应模拟量输出端子“14”、“15”。 [9]

(4)操作步骤

① 按图3.3连接电路,检查接线正确后,合上变频器电源空气开关Q。

② 恢复变频器工厂缺省值,如表3.2所示。按下“P”键,变频器开始复位到工厂缺省值。

③ 设置电动机参数,如表3.3所示。电动机参数设置完成后,设P0010=0,变频器当前处于准备状态,可正常运行。[6]

④ 设置MM440模拟信号操作控制参数,如附表2所示。

3.2 软件部分介绍及整体设计

3.2.1 编程软件介绍

控制系统所用的是STEP 7软件,该软件用于对SIMATIC PLC进行组态和编程、监控和参数设置。可以在Windows2000或者WindowsXP环境下运行 。[25]

3.2.2 STEP 7 中项目的组建

(1)创建一个项目结构,项目就像一个文件夹,所有数据都以分层的结构存在其

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中,任何时候都可以使用。在创建一个项目之后,所有其他任务都在这个项目下执行。

(2)组态一个站,组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器,例如S7-300、S7-400等等。本设计需要组态一个S7-300作为主站。[16]

(3)组态硬件,组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模块以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模块,地址一般不用修改由程序自动生成,模块包裹电源模块、CPU模块、CP通讯模块、输入和输出模块等。本设计需要的电源模块为PS 307 10A,CPU模块为CPU313C-2DP(1),模拟输入模块为AI8x13Bit,数字输入/输出模块为DI8/DO8x24V/0.5A。(图3.4)

(4)组态网络和通讯连接,通讯的基础是预先组态网络,也就是要创建一个满足你的控制方案的子网,设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。本站需要组态一个PROFIBUS网络。

(5)定义符号,可以在符号表中定义局部或共享符号,在用户程序中用这些更具描述性的符号名替代绝对地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节,最好不要使用很长的汉字进行描述,否则对程序的执行有很大的影响。[7]

(6)创建程序,用LAD(梯形图)编程语言创建一个与模块相连接或与模块无关的程序并存储。创建程序是控制工程的重要工作之一,一般可以采用线性编程(基于一个块内,OB1)、分布编程(编写功能块FB,被OB1组织调用)、结构化编程(编写通用块)。最常采用的是结构化编程和分布编程配合使用,很少采用线性编程。(图3.5)

图3.4组态硬件

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图3.5编写LAD程序

3.2.3 15段固定频率控制(自动模式)PLC程序设计

(1) 程序控制的要求

ⅰ 当按下正转启动按钮SB1时,PLC数字输出端Q125.5为逻辑“1”,MM440变

频器“16”接口为“ON”,允许电动机运行;同时Q125.1为逻辑“1”,Q125.2为逻辑“0”,Q125.3为逻辑“0”,Q125.4为逻辑“0”,MM440变频器“5”接口为“ON”,“6”接口为“OFF”,“7”接口为“OFF”,“8”接口为“OFF”,电动机运行在第一个固定频率上。延迟10s后,PLC输出端Q125.1为逻辑“0”,Q125.2为逻辑“1”,Q125.3为逻辑“0”,Q125.4为逻辑“0”,MM440变频器“5”接口为“OFF”,“6”接口为“ON”,“7”接口为“OFF”,“8”接口为“OFF”,电动机运行在第二个固定频率上。按照这种方式一直到第十五个固定频率上,然后按照-50Hz的频率运行。

ⅱ 当按下停止按钮SB2时,PLC输出端Q125.5为逻辑“0”,MM440变频器数字

输入接口“16”为“OFF”,电动机停止运行。

详细顺序如下:

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启动SB1 10s后Q125.4保持,Q125.1接通 Q125.5接通,Q125.1接通 10s后Q125.4保持,Q125.2接通, Q125.1断开 10s后Q125.2接通,Q125.1断开 10s后Q125.2保持,Q125.1接通 10s后Q125.4、Q125.2保持, Q125.1接通 10s后Q125.3接通,Q125.2、 Q125.1断开 10s后Q125.4保持,Q125.3接通 Q125.2、Q125.1断开 10s后Q125.3保持,Q125.1接通 10s后Q125.4 、Q125.3保持, Q125.1接通 10s后Q125.3保持,Q125.2接通, Q125.1断开 10s后Q125.4 、Q125.3保持, Q125.2接通,Q125.1断开 10s后Q125.3 、Q125.2保持, Q125.1接通 10s后Q125.4 、Q125.3、Q125.2保持,Q125.1接通 10s后Q125.4接通,Q125.3、Q125.2、Q125.1断开

图3.6运行的详细顺序图

(2)系统流程图

(流程图说明:T1~T14为14个延时接通定时器SD,每个定时器设定时间都为10s,当开关SB2按下后,每个定时器均被复位清零,电机也停止运行。)

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开始 N SB1是否按下 Y 电动机开始正转运行,10Hz/290r/min T1延时10s后,电机16Hz/460r/min T2,T3,T4,T5,T6依次延时10S后,电机直到50Hz/1400r/min T7延时10s后,电机44Hz/1260r/min T8延时10S后,电机反转-10Hz/-290r/min T9,T10,T11,T12,T13,T14依次延时10s后,电机直到-50Hz/-1400r/min 电机保持-50Hz/-1400r/min N SB2是否按下 Y 所有计时器清零,电机停转

图3.7 自动模式下的系统流程图

(3)15段固定频率控制(自动模式)的程序梯形图见附表3。

3.2.4 模拟信号操作控制(手动模式)

(1)程序控制的要求

ⅰ 当按下正转按钮SB1时,PLC数字输出端Q125.5为逻辑“1”,MM440变

频器数字输入端口“16”为“ON”,电动机允许正转,调节电位器RW1,可平滑无级地调节电动机正转转速的大小。当按下停转按钮SB2时,Q125.5为逻辑“0”,MM440数字输入端口“16”为“OFF”,电动机停止转动。

ⅱ 当按下反转按钮SB3时,PLC数字输出端Q125.6为逻辑“1”,MM440变

频器数字输入端口“17”为“ON”,电动机允许反转,调节电位器RW1,可平滑无级地调节电动机反转转速的大小。当按下停转按钮SB2时,Q125.6为逻辑“0”,MM440数

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字输入端口“17”为“OFF”,电动机停止转动。

(2)系统流程图

开始 N SB1是否按下 SB3是否按下 N 电动机允许正转 电动机允许反转 调节RW1,电动机开始正转 调节RW1,电动机开始反转 SB2是否按下 N SB2是否按下 N 电动机停止转动

图3.8 手动模式下的系统流程图

(3)模拟信号操作控制(手动模式)的程序梯形图见附表4。

3.2.5 S7-PLCSIM仿真

S7-PLCSIM为STEP7自带的一个仿真软件,它能够在PC上模拟S7-300系列CPU

的运行,可以像对真实的硬件一样,对模拟CPU进行程序下载、测试和故障诊断。

下载程序到可编程控制器,完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后,可以

下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下(STOP或RUN-P),RUN-P模式下表示,这个程序将一次下载一个块,如果重写了一个旧的CPU程序就可能出现冲突,所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式下。由于软件具有在线仿真调试的功能,所以编好的程序可以先使用软件进行仿真、调试。以编出合适的程序。(图3.9~图3.12)[15]

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图3.9仿真停止状态

图3.10 仿真正在运行状态

图3.11 仿真运行结束状态

图3.12 仿真计时器清零及电机停止状态

经过S7-PLCSIM仿真,测试程序正确,可以达到从0001到1111的变换,显示

出了15段频率的变化,达到了预期效果。

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4 基于MM440和Profibus的交流调速系统的上位机实现

本章主要介绍设计部分的电机运行状态的组态监控系统。

4.1 监控组态软件Wincc的介绍

Wincc是运行在IBM-PC兼容机上,基于Microsoft Windows 2000/XP的操作监控组态软件,是数据采集监控系统的平台工具,采用标准Microsoft SQL Sever 2000数据库对生产数据进行归档,同时具备Web浏览功能,有对SIMATIC PLC进行系统诊断的选项,给硬件维护提供了方便。[20]

4.2 监控组态实现的功能

序号 1 2 3 4 5 内容 实时监控界面 过程值归档 主要要求 创建画面,在画面上电机实时转速。 采集、处理和归档过程数据,本设计主要是对电机转速这个变量进行归档 组态报警界面 对电机异常运行实施报警,例如电机失速状态 报表系统 组态组态变量记录运行报表 WinCC与S7-300的通讯 通过专用通道,以连接S7与WinCC,实施通信 4.3 监控组态画面

4.3.1 组态步骤

(1)创建一个项目:新建一个新项目,选择单用户项目,项目名称为PLCBIYE,选择保存路径,项目即创建完毕。(如果创建的为多用户项目,则必须调整计算机的属性)[10] (2)激活创建的项目:为了方便以后对过程监控及报警等进行组态,必须启动全局脚本运行系统、报警记录运行系统、变量记录运行系统、报表运行系统、图形运行系统等。 (3)组态变量:包括组态内部变量和过程变量。在变量管理一栏,添加新的驱动程序SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE和SYSTEM INFO。在SIMATIC程序里的MPI,添加新程序驱动程序的连接,命名为PLCBIY,并创建过程变量MD52和dainjixianshi。MD52为有符号的32位数,地址选择位内存双字MD52,范围选择-1400~+1400。dianjixianshi为一个二进制变量,可显示电机上的运行/停止状态。在SYSTEM程序里的系统信息里,添加新驱动程序的连接,命名为time,在time下新建过程变量time(显示系统时间,为文本变量8位字符集)、data(显示系统日期,为文本变量8位字符集)、CPU1(显示CPU的负载情况,为32位浮点数)。

(4)创建过程画面:在画面编辑器里,新建画面MOTOR.Pdl。打开画面,创建画面。

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4.3.2 运行状态下的过程画面

图4.1 实时监控画面

画面说明:表盘选用(WinCC gauge control)量表控件,电机转速显示、日期时间、系统CPU显示用输入/输出域。量表控件属性中的控件属性,把Value值动态组态到MD52这个过程变量上。电机转速显示属性上也组态到MD52上(在输出格式上改为s9999.99),日期和过程变量data关联,时间和过程变量time关联,系统CPU值和过程变量CPU1关联!保存后,启动所有硬件设备,激活wincc项目即可看到数据的实时显示。

4.4 过程值归档

4.4.1 组态步骤

(1)组态过程值归档:

● 在WinCC项目管理器的浏览窗口中,右击“变量记录”,选择“打开”菜单项。

● 单击定时器,新建一个TenSeconds定时器,基准选择“1秒”,系数为“10”。 ● 右击归档中的“归档向导”,建立一个SpeedAndTEMP的归档,在归档的属性选择过程变量MD52,归档周期选择1*TenSeconds,将归档值选择存储在内存上,更改记录编号为“50”,单选按钮“在主存储器中”,保存。

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(2)输出过程值归档:

● 在WinCC项目管理器中建立一个TagLogging.pdl的图形文件。

● 选择控件WinCC Online Trend Control(趋势图),用“电机速度”作为曲线的名称,在“选择归档/变量”上选择过程变量MD52,双击出现属性框,在归档/变量上选择SpeedAndTEMP\\MD52,时间范围选择10*1秒,数值轴范围选择-1400~1400,保存。

● 选择控件WinCC Online Table Control(表格),双击出现属性,改名称为“电机速度”,在选择归档/变量上选择SpeedAndTEMP\\MD52,时间显示格式改为hh:mm:ss,时间范围选择10*1秒,保存。

4.4.2 测试画面

图4.2 过程值归档画面

4.5 组态电机失速报警界面

4.5.1 组态步骤

(1) 新建一个过程变量shisu,变量选择二进制变量,地址选取输入I124.3。

(2) 新建一个AlarmLogging.Pdl的图形文件,打开后选择一个变频电机,两个静态文本,其中一个文本作为标题,另一个作为电机失速的显示框,在显示框里右键属性,在颜色选项里,选择填充图案颜色,调出动态组态框,选择过程变量shisu,数据类型选择布尔量,在有效范围里选择“是/真 红色”,“否/假 绿色”。保存。

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4.5.2 电机失速报警画面

图4.3 失速报警画面

运行说明:把MM440的输出21,22两个端口接入到PLC上的I124.3口,另一端接入COM口,设定P0732的值为52.2(转动运行)。当电机失速的时候,点击失速的文本框颜色变为红色;而当电机正常运行的时候,失速文本框为绿色。通过红色/绿色的变化,来间接监控电机是否失速。

(变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化,变频器将因流过过电流而跳闸,运转停止,这就叫作电机失速)

4.6 组态变量记录运行报表

4.6.1组态步骤

(1)创建一个新的页面布局Taglogging.rpl。在WinCC管理器的左边,右击“报表管理器”,选择“新建页面布局”菜单项。

(2)编辑静态部分。打开页面布局,在菜单的“视图”中选择“静态部分”,来编辑页面的静态部分,然后单击对象管理器中的“系统对象”,选择“日期/时间”、“项目名称”、“页码”、“布局名称”,然后逐一拖到窗口适当的位置,调整大小及其对齐方式,调整更多的属性,比如字体,颜色,居中使外观更好看。最后修改“样式”选项卡,双击“线型”,选择“无线框”。最后固定每个对象的属性对话框。

(3)编辑动态部分。在菜单的“视图”中选择“动态部分”,来编辑页面的动态部分,选择对象管理器的“运行系统”选项卡,从“变量记录运行系统”文件夹中选择“变量表格”,拖到窗口适当的位置并调整大小,打开“对象属性”对话框,选择“连接”选项卡,单击“变量选择”,然后单击“编辑”按钮,在“变量记录运行系统:报表的变量选择”对话框中,单击“添加”,在“归档选择”对话框选择“SpeedAndTEMP”,变量名称选“MD52”,确定,然后在“属性”中,把格式改为整型数,输出格式为3,小数位为0,确定。“几何”,确认“纸张大小”属性设置为“A4纸”,保存。[20]

(4)定义打印任务。在WinCC任务编辑器的左边右击“打印任务”,在右边窗口选择Repot Tag logging RT Tables New,打开“属性”,选择“taglogging.RPL”布局,确定后,右键预览打印作业。

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4.5.2 变量记录运行报表界面

图4.4 报表画面

4.7 通信

WinCC提供了一个称为SIMATIC S7 Protocol Suite的通信驱动程序。此通信程序支持多种网络协议和类型,通过它的通道单元提供与各种SIMATIC S7-300 PLC的通信。通道单元选择MPI,MPI用于通过编程设备上的外部MPI端口或PC机上通讯处理器在MPI网络上与PLC进行通讯。

4.8 STEP7中FC105功能模块与WinCC组态界面的关系

图4.5 FC105功能模块

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上图为FC105在主程序OB1上运行后的截图。MM440中的12,13端为一对模拟输出端(通过转换PLC机身上的AIN1和AIN2两个转换开关,实现0~10V或者0~20mA的输出转换,本设计选择0~20mA的电流输出),连接PLC上的2,3两个模拟输入端后,通过FC105这个功能块实现连接和数据的转换,FC105上的IN端口为0~27648的整型值,从MM440过来的0~20mA的电流信号进过这里转换为0~27648之间的整型值,进而通过FC105的OUT端MD52输出电机的转速值。HI_LIM为电机转速的最高值+1400r/min,HO_LIM为电机转速的最低值-1400r/min,BIPOLAR端口给定它一个0值,这样在输出正负值就会都能显示出来。RET_VAL为一个中间变量。通过S7-PLCSIM的运行仿真,当输入一个IW值,比如0,MD52便会显示出相应的-1400r/min,当输入IW=27648,MD52=+1400r/min。因此FC105功能块能实现本次设计的仿真要求。

其中的MD52便为,WinCC中创建电机转速过程变量的一个地址,当WinCC仿真时,便可以从PLC中直接调出电机转速的数据。

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5 西门子触摸屏TP270的应用与设计

本章主要介绍西门子触摸屏TP270的应用及其操作界面的组态。

5.1 西门子TP270触摸屏

SIMATIC? TP 270型触摸式面板,功能强大,性能卓越,价格低廉,尽可淋漓实现过程控制和监视。 基于Windows CE操作系统,TP 270提供有创新性的操作员控制和监视功能以及固有操作员面板的优点:坚固耐用,稳定可靠,简便易用。标准硬件/软件接口保证了极高的柔性度和透明度以及办公环境的访问功能。[23]

5.2 TP270操作界面组态的步骤

(1)在登陆界面,我设定了登陆权限,建立了一个password的变量,修改“系统”里“设置”项中的密码,并在状态按钮的“功能”选项里,添加“口令”中的“用户_登陆”,添加“画面”中的“选择_画面_固定的”,添加,后选择画面名称为“shuoming”(即为画面2)。在“输入域”里“常规”项选择“password”变量。[24]

(2)画面中的“退出系统”,“退出”均为状态按钮,在状态按钮的“功能”选项里,添加“画面”中的“选择_画面_固定的”,添加,后选择画面名称为“denglu”(即为画面1)。

(3)手动模式下,“正转”、“反转”、“停止”状态模块,导入相应的PLC输入启动变量“IB”的地址量。电位器的输入域,可以输入电位器的实际值。而电机转速值也是

[22]

通过PLC间接反馈MM440里出来的值。

(4)自动模式下,“启动”、“停止”状态模块,导入的也是相应的PLC输入量,转速显示的是通过FC105的MD52端口的输出值。

(手动模式下的地址调用存在问题)

5.3 组态的TP270操作界面

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图5.1 TP270组态画面

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总结

设计中遇到的问题及其解决方案

(1)WinCC软件与系统的兼容问题

由于WinCC和Windows XP Home版本不兼容,装上后无法使用,因此必须换装 XP Professional 版。在装SQL2000数据库的时候,也要注意,如果第一次没有安装成功,第二次安装前,必须清理或者还原初始注册表,否则SQL也将无法安装。安装消息队列前,建议关掉系统防火墙。最重要的是系统要设定一个带有密码登陆的管理员用户,否则安装WinCC重启后,将无法进入系统。

(2)STEP7程序里设定的中间变量存储器M值命名过大占用内存

由于默认的M0.0~M0.7为8位的一个存储空间,为了不占用太大的空间,把本来设计中用到的M0.1~M0.7,M1.0,M2.0,M3.0,M4.0,M5.0,M6.0,M7.0,M8.0,M9.0,M10.0,M11.0换为M0.1~M0.7,M1.0~M1.7,M2.0~M2.2。因为在大型项目程序的时候,过多的浪费存储空间,将使系统运行过慢,效率降低。[14]

(3)从MM440调取电机转速值到PLC中

由于设计中需要使用WinCC建立对电机转速的实时监控界面,而WinCC只是通过PC与PLC连接,因此便需要一个模块或者程序来调用MM440里的转速数据。在设计中使用了FC105功能模块,实现了从变频器出来的0~20mA的电流值,到PLC里的0~27648整型值的变换,再通过FC105模块,把整型值对应成相应的电机转速。(FC105模块介绍见5.8)[29]

(4)关于自动模式和手动模式的整合问题

设计之初,我采用了一个主程序OB1,两个调用子程序,但是后来通过MM440变频器的参数P值参数的设定情况,了解到自动模式下是数字输出,而手动模式下是模拟量输出,P值的设定是不一样的,因此无法通过程序调用来实现两种模式之间的切换。每次调用一种模式,必须要重新复位P值,并进行重新设定。所以设计最后,我把两个程序实行分拆,这样便出现了两个主程序OB。

(5)通电后TP270上一直显示CONNECTING TO HOST的问题 TP270上显示Connecting to host是没有程序,等待传输的现象。可以按下Cancel,回到Boot画面,按下Start,如果没有程序运行,或回到传输状态就可以证明TP270里面没有程序,找原始项目重新下载。也检查以下设置:TP270的Control Panel-Transfer中Channel 2选择MPI,选择\和\Control\,再到“属性”中选择MPI网络,“高级”中选择相应的地址(默认为1)/波特率(187.5K)。ProTool或WinCC flexible的下载/传送选项中选择MPI/DP方式,默认地址为1,波特率187.5K。

[21]

心得体会

经过多个月的努力,在众多老师和同学的指导和帮助下,还有自己的不懈努力,最终完成了设计任务。经过测试,设计达到了基本要求。通过本次设计,自己也有了不少收获。在设计中自己动脑筋来解决遇到的问题,书本上的知识都有了用武之地,这巩固和深化了自己所学的知识,增强了自己的动手能力。通过设计还提高自己程序的综合设计能力、分析能力和编程能力,掌握了很多编程技巧,积累了一些编程经验。相信这些技巧和经验对自己今后的工作会有不小帮助。本次设计的系统虽然不大,但收获挺多。

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6 设计的拓展部分

本章主要介绍设计的拓展部分Profibus的网络的基本框架的构建。

6.1 Profibus的网络的构建

在S7-300 PLC与站点之间的通信,需要组建Profibus网络,以实现一个PLC对

多台电机实施控制。

Profibus总线技术由三个兼容部分组成:

(1)PROFIBUS-DP。是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代DC24V或4~20mA信号传输。

(2)PROFIBUS-PA。专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构联在一根总线上,并有本征安全规范。

(3)PROFIBUS-FMS。用于车间级监控网络,是一个令牌结构、实时多主网络。[1] (4) 在本设计系统中,我们可采用PROFIBUS-DP总线技术,主要完成现场级设备的在线监控。

6.2 PROFIBUS-DP通信的基本特点

(1) PROFIBUS-DP通讯。Profibus-DP现场总线采用OSI模型的物理层、数据链路层,如图所示。其传输速率为9.6kbps~12Mbps,最大传输距离在12Mbps时为100m,在1.5Mbps时为400m,可用中断器延长到10km。其传输介质既可以是双绞线,也可以是光缆,最多可挂接126个站点。

图1.15 Profibus-DP通讯技术模型

(2) 拓扑结构。根据现场设备到控制器的连接方式,现场总线的拓扑结构可有多种形式,通常采用以下三种:线形、树形和环行。Profibus-DP采用的是线形结构,其特点及是简明,用一根总干线从控制器连接到机械设备(控制对象),总线电缆从主干电缆分支到现场设备处,控制器扫描所有I/O站上的输入,必要时还可发送信息到输出通道。

简单的拓扑结构可实现多主式和对等工通信,可以两个控制器共享同一个系统

中的信息和I/O站。另外,不需关闭总线系统就可以把一个I/O设备从总线上拆下,这

35

[19]

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给总线系统的维护带来了很大方便。[30]

(3) Profibus-DP的设备类型。

DP主站类型1:它是Profibus-DP应用的中心部件,在一个规定的、重复的信

息周期内,中央控制器或PC机与分布式从站(DP从站)交换信息。非循环环传输的数据与循环的测量值相比不是经常变动的,因此这种数据与快速循环的有用数据一起传输,但它以较低的优先级传输。主站中的中断确认保证由DP从站来的中断可靠传输。

DP主站类型2: 这种类型的设备(如编程器、组态设备或操作设备)用于DP

系统的启动、组态或用于正常运行过程(如诊断)中的系统操作。此类型的主站可以读取由设备来的输入、输出、诊断和组态数据。

DP从站:一个DP从站是一个I/O设备,它读取输入信息并向I/O提供输出信息,

输入和输出信息数取决于设备类型,最大为246字节。

6.3 用STEP7组态PROFIBUS-DP[31]

(1) 组态DP主站 (2) 组态DP从站:包括组态ET 200B站、组态ET 200M站、组态S7-300/CPU313-2DP

作为I从站

(3) 组态的HW Config里的界面。如图所示。

图1.16 PROFIBUS-DP网络建立图

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7 致谢

随着论文的完成,我将走向新的学习、生活和工作环境。在此,向在我整个毕业设计期间关心和帮助我的老师和同学致以深深的谢意!在设计的过程当中,我得到了指导老师邹晓敏老师和刘瑞琪老师指导以及本系老师和本系同学的热情帮助。在整个设计过程中邹晓敏老师和刘瑞琪老师精心指导和严格要求,使自己获得了丰富的理论知识,极大地提高了实践能力,并对当前西门子可编程控制器领域、电动机控制领域的研究状况和发展方向有了一定的了解。在此,我忠心感谢邹晓敏老师和刘瑞琪老师以及电控系各位老师的指导和支持。在未来的工作和学习中,我将以更好的成绩来回报各位领导和老师。感谢审稿老师在百忙之中抽出宝贵时间仔细审阅本论文,并提出意见。最后,我要感谢我的家人。四年来,他们的勉励和支持给了我不断进取的动力。

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8 参考文献

[1]张国兴。PROFIBUS和AS-Ⅰ应用于上海大众汽车公司试验室改造.现代制

造.2002.04

[2]陈涤新。PROFIBUS在自动化物流系统中的应用. 现代制造.2001.12

[3]李晓清。 PROFIBUS的指导思想──实现开放化的系统.技术监督实用技

术.1996.12

[4]张燕宾。变频调速应用实践【M】。北京:机械工业出版社,2000. [5]袁任光。交流变频调速器选用手册【M】。广州:广东科技出版社,2002.

[6]西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团。深入浅出西门子S7-300PLC【M】。

北京:北京航空航天大学出版社,2004. [7]何建平。可编程序控制器及其应用【M】。重庆:重庆大学出版社,2004. [8]李道霖。电气控制与PLC原理及应用(西门子系列)【M】。北京:电子工业出版

社,2004.

[9]谢克明,夏路易。可编程序控制器原理与程序设计【M】。北京:电子工业出版

社,2002.

[10]苏昆哲。深入浅出西门子Wincc V6.。北京:北京航空航天大学出版社,2004. [11]马宁,孔红。S7-300 PLC和MM440变频器的原理与应用。北京:机械工业出版

社,2006。

[12]刘铠,周海。深入浅出西门子S7-300PLC。北京:北京航天大学出版社,2004。 [13]胡学林。可编程控制器教程(提高篇)。北京:电子工业出版社,2005。 [14]胡学林。可编程控制器教程(基础篇)。北京:电子工业出版社,2003。 [15]胡学林。可编程控制器教程(实训篇)。北京:电子工业出版社,2004。 [16]汪志锋。可编程序控制器原理与应用。西安:电子科技大学出版社,2004。 [17]廖常初。S7-300/400 PLC应用技术。北京:机械工业出版社,2005。

[18]宋德玉。可编程序控制器原理及应用系统设计技术。北京:冶金工业出版社,

2002。

[19]运用PROFIBUS-DP实现分散自动化。北京:中国机电一体化技术应用协会,2003。 [20]SIMATIC HMI WinCC系统描述。SIEMENS,2002。

[21]廖常初。西门子人机界面(触摸屏)组态与应用技术。北京:机械工业出版社,

2007。

[22]张运刚,宋小春。从入门到精通:触摸屏技术与应用。北京:人民邮电出版社,

2007。 [23]陈浩。案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用。北京:中国电力出版社,2007。 [24]严盈富。触摸屏与PLC入门。北京:人民邮电出版社,2006。

[25]陈在平,赵相宾。可编程序控制器技术与应用系统设计。北京:机械工业出版

社,2003。

[26]Hans Berger,Siemens Automation System entry:S7-300/400 Programming,

communications and control.出版社:人民邮电出版社,2007。 [27]DUAN Zhi-min; LIU Wen-bo; CHEN Bai-ning(Dept.of Mechanical Engineering;

Shenyang Institute of Technology; Shenyang; China). The Design of Control System of Auto-Assembly of Powder-product. Mechanical Engineer.2001/12

[28] Programmable Logic Controller Theory and Application.

38

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The George Washington University,2002.

[29] Electrical control and PLC Theory and Application.

Uppsala Universitiet,2004.

[30] Profibus Electric Network Theory and Application. Universitatsbibliothek Munchen ( Germany ),2000.

[31] Hui Dunyan(Siemens(China))Co.; Ltd. A&D AS/PT; Beijing

100102) .PROFlsafe-Failsafe Communication Technology of PROFIBUS and PROFINET. Instrument Standardization & Metrology.2005/05

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9 附表

附表1 15段固定频率控制下的MM440参数表(自动模式) 附表2 模拟信号操作控制下的MM440参数表(手动模式)

附表3 S7-300和MM440联机实现15段频率自动控制梯形图程序 附表4 S7-300和MM440联机实现模拟信号的手动控制梯形图程序

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附表1:15段固定频率控制下的MM440参数表(自动模式)

参数号 出厂值 设置值 P0003 1 1 P0004 0 7 P0700 2 2 P0003 1 2 P0004 0 7 *P0701 1 17 *P0702 12 17 *P0703 9 17 *P0704 15 17 *P0705 15 1 P0003 1 1 P0004 0 10 P1000 2 3 P0003 1 2 P0004 0 10 *P1001 0 10 *P1002 5 16 *P1003 10 22 *P1004 15 28 *P1005 20 34 *P1006 25 40 *P1007 30 50 *P1008 35 44 *P1009 40 -10 *P1010 45 -16 *P1011 50 -22 *P1012 55 -28 *P1013 60 -34 *P1014 65 -40 *P1015 65 -50 P0732 52.7 52.2 注:带“*”的参数可以根据用户的需要修改。 说明 设用户访问级为标准级 命令和数字I/0 命令源选择“由端子排输入” 设用户访问级为扩展级 命令和数字I/O 选择固定频率 选择固定频率 选择固定频率 选择固定频率 ON接通正转,OFF停止 设定用户访问级为标准 设定值通道和斜坡函数发生器 选择固定频率设定值 设用户访问级为扩展级 设定值通道和斜坡函数发生器 设置固定频率1(Hz) 设置固定频率2(Hz) 设置固定频率3(Hz) 设置固定频率4(Hz) 设置固定频率5(Hz) 设置固定频率6(Hz) 设置固定频率7(Hz) 设置固定频率8(Hz) 设置固定频率9(Hz) 设置固定频率10(Hz) 设置固定频率11(Hz) 设置固定频率12(Hz) 设置固定频率13(Hz) 设置固定频率14(Hz) 设置固定频率15(Hz) 传动运行

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附表2:模拟信号操作控制下的MM440参数表(手动模式)

参数号 出厂值 设置值 P0003 1 1 P0004 0 7 P0700 2 2 P0003 1 2 P0004 0 7 *P0701 1 1 *P0702 1 2 P0003 1 1 P0004 0 10 P1000 2 2 P1080 0 0 P1082 50 50 *P1120 10 5 *P1121 10 5 注:带“*”的参数可以根据用户的需要修改。

说明 设用户访问级为标准级 命令和数字I/O 命令源选择“由端子排输入” 设用户访问级为扩展级 命令和数字I/O ON接通正转,OFF停止 ON接通反转,OFF停止 设用户访问级为标准级 设定值通道和斜坡函数发生器 频率设定值选择为“模拟输入” 电动机运行的最低频率(Hz) 电动机运行的最高频率(Hz) 斜坡上升时间(s) 斜坡下降时间(s) 42

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附表3:S7-300和MM440联机实现15段频率自动控制梯形图程序

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