基于profibus-dp电力拖动控制系统的设计专业课程(编辑修改稿)

基于profibus-dp电力拖动控制系统的设计专业课程(编辑修改稿)内容摘要：

能： 计数 频率测量 脉冲宽度调制 定位 16 个数字量输出 到 ，其中 4个输入用于工艺工能； 到 4+1 个模拟量输入 800 到 809 2 个模拟量输出 800 到 803 表 2 CPU314C2PN/DP 的集成 I/O 5 3. 图 1 CPU314C2PN/DP 集成 I/O 的方框图 图 1集成数字量 /模拟量 I/O的方框图 图 2集成数字量 I/O的方框图 MM440 变频器 MICROMASTER 440 变频器简称 MM440 变频器，是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列，本系列有多种型号供用户选用，恒定转矩（ CT）控制方式额定功率范围从 10W~200KW，可变转矩 (VT)控制方式可达到 250KW。 用 其稳定的性能、丰富的组合功能、高性能的矢量控制技术、低速高转矩输出、良好的动态特性、超强的过载能力、创新的 BiCo（内部功能互联）功能以及无可比拟的灵活性，在变频器市场占据着重要的地位。 西门子变频器 MicroMaster440 是全新一代可以广泛应用的多功能标准变频器。 它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。 创新的 BiCo（内部功能互联）功能有无可比拟的灵活性。 主要特征： 200V240V 177。 10%，单相 /三相，交流， ； 380V480V177。 10%，三相，交流， ；矢量控制方式，可构成闭环矢量控制，闭环转矩控制；高过载能力，内置制动单元；三组参数切换功能。 控制功能： 线性 v/f 控制，平方 v/f 控制，可编程多点设定 v/f 控制，磁通电流控制免测速矢量控制，闭环矢量控制，闭环转矩控制，节能控制模式；标准参数结构，标准调试软件；数字量输入 6 个，模拟量输入 2 个，模拟量输出 2 个 ， 继电器输出 3 个；独立 I/O端子板，方便维护；采用 BiCo 技术，实现 I/O 端口自由连接；内置 PID 控制器， 6 参数自整定 ；集成 RS485 通讯接口，可选 PROFIBUSDP/DeviceNet 通讯模块；具有 15 个固定频率， 4 个跳转频率，可编程；可实现主 /从控制及力矩控制方式；在电源消失或故障时具有 自动再起动 功能；灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的平滑特性；快速电流限制（ FCL），防止运行中不应有的跳闸；有直流制动和复合制动方式提高制动性能。 保护功能：过载能力为 200%额定负载电流，持续时间 3 秒和 150%额定负载电流，持续时间 60 秒；过电压、欠电压保护；变频器、电机过热保护；接地故障保护，短路保护；闭锁电机保护， 防止失速保护；采用 PIN 编号实现参数连锁。 拖动电机额定参数 型号 Y90L4 额定电压 380V 额定功率 额定频率 50HZ 额定转速 1400r/min 额定电流 功率因数 接线方式 Y PROFIBUS— DP 电力拖动控制系统硬件连接结构 图 3 PROFIBUSDP 总线系统结构 7 第 三 章 上位机与 PLC 通讯 上位机与 PLC 常用通讯方案 这里我们指的上位机是装载有 STEP7 的 PC 工控机，而上位机与 SIEMENS PLC 的连接方式通常有以下几种： STEP7 使用 CP5611 通讯卡通过 MPI 连接 PLC 前提条件 ： （ 1） 通过 CP5611 实现 PLC 系统与 STEP7 通讯的前提条件是在安装有 STEP7 的计算机上安装 CP5611 通讯板卡。 （ 2） 使用 STEP7 编程软件能够通过 MPI 正常连接 PLC。 STEP7 使用 CP5611 通讯卡通过 PROFIBUS 连接 PLC 前提条件： （ 1） 通过 CP5611 实现 PLC 系统与 STEP7 通讯的前提条件是在安装有 STEP7 的计算机上安装 CP5611 通讯板卡。 （ 2） 将所要连接的 PLC 的端口设置为 PROFIBUS 通讯协议，对于 MPI/DP 类型的端口尤其重要。 STEP7 使用普通网卡通过 TCP/IP 连接 PLC 前提条件： （ 1） 通过以太网实现 PLC 系统与 STEP7 通讯的前提条件是 PLC 系统配备以太网模或者使用带有 PN 接口的 PLC， S7300 系列 PLC 以太网模块如下所示： S7300 CP3431/CP3431 Lean/CP3431 AdvancedIT （ 2） 只有支持 ISO 通讯协议的模块才支持（ Industrial Ether 工业以太网）通讯，具体情况可察看 STEP7 中的模块信息。 STEP7 使用普通网卡通过 Industrial Ether 连接 PLC 前提条件： （ 1） 通过 Industrial Ether 工业以太网实现 PLC 系统与 STEP7 通讯的前提条件是 PLC 系统配备以太网模 块 或者使用带有 PN 接口的 PLC， S7300 系列PLC 以太网模块 有 ： CP3431/CP3431 AdvancedIT （ 2） 只有支持 ISO 通讯协议的模块才支持（ Industrial Ether 工业以太网）通讯，具体情况可察看 STEP7 中的模块信息。 8 通讯方式的选择 当然还有其他的通讯连接方式，在此仅列举这四种常用的。 因为有众多的通讯选择方案，且从硬件条件来看，几乎都满足以上通讯所需的条件。 因为在 PC机里装载有 CP5611 的通讯卡。 因为有专有的通讯卡，我们就放弃后两种建立在普通网卡上的通讯，专有的通信卡可以更加的符合工业控制的要求。 选定通讯卡之后，到底选择哪种协议比较好呢。 对于 MPI 和 PROFIBUS 协议通信都有自 己的优点，很难从此来判断优劣，只能判断是否适合自己所需的系统，因为本文探讨的是要建一个分散式的网络控制电力拖动系统，在网络里会出现很多节点和控制对象。 因此，在这里，选择最适合的协议 PROFIBUS 用来通讯。 这里来检验一下是否拥有必要的软硬件和符合本论文探讨系统的前提条件： 工控机上装载有 SIEMENS 的 CP5611 通讯板卡 符合 上位机装载有 STEP7 编程软件 符合 PROFIBUS 电缆 有 PLC 集成了 MPI/DP 接口 有 PROFIBUS 支持多点分布式控制多个节点通信 是 PROFIBUS 通信线 PROFIBUS的总线 是有方向性的。 根据站点的不同， 所 选择的通信路径也有所不同，通过总线开关的选择终端电阻 即路径。 当节点不是终端的时候，把总线插头的开关打到 OFF 档，当节点是终端节点的时候，节点打到ON 档。 在 DP 插头上有 A1B1/A2B2两路通道，一路用来传出信号，一路用来传出信号。 如下图 1 所示： 图 1 DP 插头 PROFIBUSDP 插头定义： 9 针插头 终端电阻选择 ON/OFF 9 图 2 PROFIBUSDP插头定义示意图 PROFIBUS 接口 CP5611 和 PLC 处理模块 CPU 上均有 PROFIBUS 接口 ，该接口可以与上面介绍的终端器插头连接通信。 PROFIBUS 接口是 RS485 串口，一般采用 SUBD female的接口，其管脚定义为 ： 引脚 功能 1 shield（保护） 2 24V 3 B(RXD/TXD P) 4 RTS 5 DGND 6 VP(+) 7 24V+ 8 A(RXD/TXD N) 9 RTS(N) 10 图 3 PROFIBUS 接口及管脚定义 PROFIBUS 网络传输用的电缆即 PROFIBUS 双绞屏蔽电缆，它的物理层实现对称数据的传输，符合 EIA RS485 标准。 一个总线段内的导线是屏蔽双绞电缆，总线段的两端各有一个终端器，它的传输速率从 ，所选用的波特率适用于连接到总线（段）上的所有设备。 线缆有红绿两种，对应。