沈阳理工大学学士学位论文摘 要PLC和变频器是工厂实现远程控制，提高生产效率的重要硬件。采用PLC的优点就在于PLC的程序编制过程不是很复杂。而组态软件又使得工厂在生产过程中能够远程监控设备的运行，能够及时有效的处理突发事件。组态王控制功能强大，界面创建简单，编写程序方便，有利于初学者使用。本次设计是在熟悉KING VIEW 组态王、S7-200编程软件、西门子MM420变频器、以及USS通信协议的基础上完成的。本文主要体现了，PLC与变频器之间利用USS协议连接起来，共同控制电动机调速，最终要实现的是利用组态王的监控界面可以改变PLC的打开/闭合，能够监控电机的运转画面。文中重点介绍了组态王界面的制作及参数的设置、USS协议的应用、PLC程序的编写过程及参数设置、变频器的参数设置、PLC与变频器的通信等。关键词：PLC；变频器；USS通信协议；组态王AbstractPLC and transducer is important hardware which realizes long control and improve the yield in the factory. PLCS merits consist that weaving PLCS programs arent very hard. King view make the factory can watch and control the running facilities between the producing processes, also deal with matters which break out in season. The king view has powerful control function, it settees up interfaces very easy, it writes programs easy, and it is propitious to using for novice.In this design is completed on the bases of knowing KING VIEW, s7-200 programming software, SIEMENSE MM420, transducer and USS communication protocol. This essay mainly materializes that PLC linked up with transducer, making use of USS communication protocol. They controlled the speed of electromotor. Finally we well realized the interface of king view and can change PLCs on/off, and then we can supervise and control the working menu of electromotor. In this essay, I introduce the facture of king view and the parameters setting of king view, the application of USS protocol, the writing process of the PLCs program and parameter setting, the parameter setting of transducer, communication between PLC and transducer, etc.Keywords: PLC; transducer; USS communicating protocol; king view目 录1 引言11.1课题背景及设计研究方向11.1.1 课题背景11.1.2 设计研究方向22 PLC可编程控制器32.1 可编程控制器梯形图编程规则32.1.1 编程的几个步骤32.2 S7200的通信方式与通信参数的设置42.2.1 S7-200的通信方式42.2.2 S7-200通信的硬件选择42.2.3 网络部件52.2.4 使用PC/PPI电缆通信62.2.5 计算机使用的通信接口参数的设置72.3 S7-200的网络通信协议72.3.1 点对点接口协议72.3.2 多点接口协议(MPI)83 变频器93.1 变频器介绍93.1.1 变频器面版图93.1.2 快速调试103.1.3控制端子124 通信协议介绍134.1 USS通信协议134.1.1 USS协议的网络结构134.2采用通用的串行接口协议144.2.1 通讯报文的结构144.2.2 USS协议有关信息的详细说明154.2.3 USS的物理连接174.3 MICROMASTER4 有关USS 通讯的参数设置184.3.1 基本设定184.4 USS库中指令介绍194.4.1 USS_INIT指令194.4.2 USS_CTRL指令204.4.3 USS_RPM_x指令224.4.4 USS_WPM_x指令235 KING VIEW组态软件介绍255.1 组态软件的概述255.2 制作一个工程的一般过程255.2.1 建立组态新工程265.2.2 创建组态画面285.2.3 定义I/O设备316 设计过程及设备调试356.1PLC与变频器通信设置356.1.1PLC软件应用及参数设置356.1.2变频器通信参数设置406.2 电机调试过程41结论42致谢43参考文献44附录A45附录B50I1 引言1.1课题背景及设计研究方向1.1.1课题背景在工业控制自动化领域的发展过程中，手工操作的进行工业生产的设备已经逐渐被淘汰，取而代之的是利用先进的设备及软件系统实现远程控制，这样一来，工人不用在车间工作，减少了不小的危险性，更重要的是先进设备及软件系统的引用使得生产过程简单化，生产车间标准化，生产效率大大提高，控制性能大大加强。硬件设备中PLC与变频器逐渐成现代生产过程中的重要组成部分了。他们可以通过之间的通信协议进行通信连接来控制设备的生产过程。Profibus (ProcessF ieldbus)协议和USS(UniverselleS erielleS chnittstelle:德语)协议都是常见的协议。常见的变频器、直流调速器会支持这两种接口协议。Profibus协议复杂、稳定、可靠，被广泛的支持，目前已应用的领域包括加工制造、过程控制和楼宇自动化等。USS协议简单高效，常被用来与PLC或者PC相连接，组成远程控制系统。USS协议，简单易用，而且性能稳定，它在中小型的自动化应用系统中应用很广泛。直接采用USS协议进行组网，无须购置额外的附件进行系统组态(Profibus协议需要另购附件)，成本大大下降。因此，直接利用USS协议组建控制网络，是一个获得低成本、高性能的好办法。但是组建这样的基于USS协议的远程控制网络有些困难，主要原因有两点，可以归结为组态软件的功能问题和软件重用问题。(1 ) 有些组态软件不提供USS协议。当用户想利用USS协议组态时，就要编写脚本，从底层做起，查找资料，分析协议，最后编写代码，测试软件等等。对软件开发人员来说，这可能不算什么，但对工业自动化设计人员就是一个很大的障碍和负担，他们对底层的软件开发并不是很了解。并且不同的组态软件脚本语言差别很大，如果更换了组态软件，又要从头做起;有的组态软件脚本提供的功能很少，开发不了USS协议。(2 ) 有些用户不使用组态软件由于成本和特殊需要，用户需要自己利用编程工具开发USS协议。这样也要重复上述工作，从底层1/O做起，直至上层软件完全手动实现，任务量很大。另外编程语言各种各样从一个开发平台迁移到另一个开发平台，几乎又要重新做这项工作。面对如此的问题，我们依然可以用KINGVIEW 组态王来解决这些问题，我们可以利用组态王的COM通信口与PLC进行通信，利用PLC的强大的功能实现控制被控对象。1.1.2设计研究方向本次设计研究的方向是PLC与变频器利用USS协议进行通信，实现对电机转速的控制，同时用组态王进行监控。在工业生产中组态王软件的应用十分的广泛，功能十分强大，尽管组态王没有USS协议，不过已经找到了可以代替的方法，如利用COM口监控PLC运行，进而监控电机的转速。2 PLC可编程控制器2.1 可编程控制器梯形图编程规则2.1.1 编程的几个步骤 1、决定系统所需的动作及次序。 当使用可编程控制器时，最重要的一环是决定系统所需的输入及输出，这主要取决于系统所需的输入及输出接口分立元件。输入及输出要求：第一步是设定系统输入及输出数目，可由系统的输入及输出分立元件数目直接取得。 第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。2、将输入及输出器件编号 每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置寄存器等都有一个唯一的对应编号，不能混用。3、根据控制系统的动作要求，画出梯形图。4、将梯形图转化为程序 把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它编码成可编程控制器能识别的程序。 这种程序语言是由地址、控制语句、数据组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，控制语句告诉可编程控制器怎样利用数据作出相应的动作。5、在编程方式下用键盘输入程序。6、编程及设计控制程序。7、测试控制程序的错误并修改。8、保存完整的控制程序。2.2 S7200的通信方式与通信参数的设置2.2.1 S7-200的通信方式S7-200的通信功能强，有多种通信方式可供用户选择。在运行Windows或Windows NT操作系统的个人计算机(PC)上安装了STET 7-Micro/WIN 32编程软后，PC可作为通信中的主站。（1）单主站方式单主站与一个或多个从站相连，STEP 7-Micro/WIN32每次和一个S7-200 CPU通信,但是它可以访问网络上的所有CPU。（2）多主站方式通信网络中有多个主站，一个或多个从站。带CP通信卡的计算机和文本显示器TD200、操作面板OP15是主站，S7-200 CPU可以是从站或主站。2.2.2 S7-200通信的硬件选择表2.1给出了可供用户选择的STEP 7-Micro/WIN 32支持的通信硬件和波特率。除此之外，S7-200还可以通过EM277 PROFIBUS-DP模块连接到PROFIBUS-DP现场总线网络，各通信卡提供一个与PROFIBUS网络相连的RS-485通信口。表2.2给出了S7-200与PROFIBUS通信模块EM227的性能。表2.1 STEP 7-Micro/WIN 32支持的硬件配置支持的硬件类 型支持的波特率/Kbps支持的协议PC/PP