应用电子专业期末考试项目报告-PLC与变频器通信的综合应用.doc

'应用电子专业期末报告题目：PLC与变频器通信的综合应用学号：学生姓名：指导教师：2011年6月7日 期末设计评语题目：PLC与变频器通信的综合应用设计篇幅：图纸15张说明书30张评阅人评语：评定成绩广东省科学技术职业学院20年月日评阅人 PLC与变频器通信的综合应用PLCandinvertercommunicationscomprehensiveapplication摘要abstract变频器被广泛应用于工业控制现场的交流传动之中。通常变频器控制由操作面板来完成，也可通过输入外部的控制信号来实现。而目前在实际的应用中，变频器与控制器之间更趋于通过现场实时总线通讯的方式而实现数据的交互.在工业自动化控制系统中，最为常见的是PLC和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法，其中采用RS-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用：因为它抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉。但是，RS-485的通讯必须解决数据编码、求取校验和、成帧、发送数据、接收数据的奇偶校验、超时处理和出错重发等一系列技术问题，一条简单的变频器操作指令，有时要编写数十条PLC梯形图指令才能实现，编程工作量大而且繁琐，令设计者望而生畏。　　本文介绍一种非常简便的三菱FX系列PLC通讯方式控制变频器的方法：它只需在PLC主机上安装一块RS-485通讯板或挂接一块RS-485通讯模块；在PLC的面板下嵌入一块造价仅仅数百元的“功能扩展存储盒” ，编写4条极其简单的PLC梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达50m或500m。这种方法非常简捷便利，极易掌握。Inverteriswidelyusedinindustrialcontrolfieldofacdrivein.Usuallyinvertercontrolbyoperationpanel,alsocanbeaccomplishedthroughinputexternalcontrolsignaltoachieve.Andatpresentintheactualapplication,theinverterandcontrollertendtobemorethroughthefieldbetweenreal-timebusmethodofcommunicationandachievedatainteraction.Inindustrialautomationcontrolsystems,themostcommonisthecombinationofPLCandinverter,andalsoproducevariedPLCcontrolmethodoffrequencyconverter,useamongthemRS-485communicationmodecontrolschemeofimplementingwidelyused:becauseitstronganti-jammingcapability,transmissionratehigh,thetransmissiondistanceandlowcost.But,RS-485communicationmustsolvedatacoding,calculatecalibrationand,intoaframe,sendingdata,receivingdataparity,overtimeprocessinganderrorretransmissionandsoonaseriesoftechnicalissues,asimpleinstructions,sometimestheinvertertowritedozensofPLCladder-diagramprogramminginstructionstoachieve,bigworkloadandtrival,makedesignersdaunting.ThispaperintroducesasimplemitsubishiFXserieswayofPLCcontrolfrequencyconverterapproach:itjustinstallapieceinPLChostrs-five485communicationsboardorarticulatedaRS-rs485communicationmodule;ThepanelinPLCnextembeddedacostjusthundredsofdollars"functionexpansionstoragebox,"writefourextremelysimplePLCladder-diagraminstructions,canachieve8pedestalsinverterparameterread,write,allkindsofoperationofthemonitoringandcontrol,communicationdistancecanreach50mor500m.Thismethodisverysimple,extremelyeasymastery.ConvenientInthispaper,forexamplebymitsubishiproductsbythe"extendedmemorycommunicationscontrolfrequencyconverterforasimplemethodof"asimpleintroduction. 目录Catalog三、设计内容:Designacontents4四、使用设备:Useanequipment4五、控制要求:Thecontrolrequests45.1使用触摸屏作为控制系统的面板操作及运行监控45.3使用触摸屏，通过PLC的RS-485总线控制变频器；5正转5s、停止7s、反转6s、停止8s、循环次数为3次；55.4使用触摸屏，通过PLC的ＲＳ－４８５总线在运行中直接修改变频器的运行频率，频率以Ｈｚ为单位；55.5在触摸屏显示变频器输入频率、运行频率、变频器站号为１２、循环次数、运行时间及运行状态；55.6运行时间在GOT（触摸屏）上要能改变；5六、I/O口分配表:I/Oorificedistributionsheet5七、触摸屏画面制作过:Touchplatethemenumanufactureprocess57.1第一画面设计：Theno1menudesigns5八、器参数设置:Theinverterparameterestablishes21九、通信格式设置:Correspondbyletteraformatsetup21十、数据传输格式:Data-undervoiceformat2210.1写数据时变频器的应答数据格式2210.2读数据时变频器的应答数据格式2210.3控制代码2210.4总和校验2310.5总和校验2310.6运行指令代码的数据位定义2310.7其他指令代码的数据位定义23十一、系统接线图:Systemconnectiondiagram2411.1系统接线原理图2411.2RS-700通信板的接线图24 十二、程序设计:Programming25十三、系统调试:Thesystemadjuststotry29 一、引言:Preface1.1可编程序控制器的概述:Theoutlineofprogrammableprefacecontroller可编程序控制器（ProgrammableLogicController,，简称PLC），它是以微处理器为核心的通用工业控制装置，是在继电器-接触器控制基础上发展起来的。随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的迅猛发展，当今的PLC已将3C（Computer、Control、Communication）技术，即微型计算机技术、控制技术及通信技术融为一体，在控制系统中又能起到“3电”控制作用，即电控、电仪、电信这三个不同作用的一种高可靠性控制器，是当代工业生产自动化的重要支柱。1.2PLC的定义:PLCdefinition1980年，美国电器制造商协会（NEMA）NationalElectronicManufactureAssociation，将可编程序控制器定义为：“可编程序控制器是一种带有指令存储器，数字的或模拟的输入输出接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算等功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置”。1982年11月国际电工委员会（IEC）曾颁发了可编程序控制器标准草案第一稿，1985年1月发表了第二稿，1987年2月颁布了第三稿。该草案中对可编程序控制器的定义是：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。1.3PLC的结构与分类:PLCstructureandsort1.3.1PLC的结构一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种，但它们的组成是相同的。箱体式PLC中有CPU板、IO板、显示面板、内存块、电源等，所有的电路都装入一个模块内，构成一个整体。可以按CPU性能分成若干型号，并按IO点数又有若干规格。模块式PLC有CPU模块、IO模块、内存、电源模块、底板或机架，模块拼装起来后就成了一个整齐的长方体结构。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其IO能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如图1.1所示。 1.3.2PLC的分类PLC发展到今天，已经有很多种形式，而且功能也不尽相同，分类时，一般按以下原则来考虑。（1）根据控制规模分类PLC的控制规模是以所配置的输入/输出点数来衡量的，PLC的I/O点数表明了PLC可从外部接收多少个输入信号和向外部发出多少个输出信号，实际上也就是PLC的输入、输出端子数。根据I/O点数的多少可将PLC分为小型机、中型机和大型机，一般来说，点数多的PLC，功能也相应较强。（2）根据结构形式分类根据PLC结构形式的不同，可分为整体式、模板式及分散式3种形式。1.4PLC的特点、主要功能及性能指标:PLCcharacteristics,mainfunctionandperformancebeacon1.4.1PLC的特点现代工业生产过程是多种多样的，它们对控制的要求也各不相同，为了能够在各种工业环境中使用PLC，所以生产厂家的PLC都有许多共同点。（1）编程方法简单易学（2）功能强、性能价格比高（3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强（4）可靠性高，抗干扰能力强（5）系统的设计、安装、调试工作量少（6）维修工作量小，维修方便（7）体积小，能耗低1.4.2PLC的主要功能PLC是采用微电子技术来完成各种控制功能的自动化设备，可以在现场的输入信号作用下，按照预先输入的程序，控制现场的执行机构按照一定规律进行动作。其主要功能如下：（1）顺序逻辑控制（2）运动控制（3）定时控制（4）计数控制（5）步进控制（6）数据处理（7）模/数和数/模转换 （8）通信及联网1.4.3PLC的性能指标性能指标是用户评价和选购机型的依据。当用户在进行PLC的选型时，可以从以下几个方面考虑。（1）CPU技术指标（2）I/O模板技术指标（3）编程器及编程软件（4）通信功能（5）扩展性二、FX系列PLC的概述:TheoutlineofFXseriesPLC2.1FXPLC的概述FX系列PLC是由三菱公司近年来扒出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC产品。其中FX2是1991年扒出的产品，FX0是在FX2之后扒出的超小型PLC，近几年来又连续推出众多功能凝集在超小型机壳内的FX0S、FX1S、FX0N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构。FX2系列PLC是三菱公司高性能小型机的代表作。系统最大I/O点数为128点，配置扩展单元后可达256点。FX2系列基本执行指令的速度为0.48μs/步，用户程序存储器的容量可扩展至8K步。FX2系列PLC在我国应用比较广泛。2.2FX2N系列PLC硬件外部机构及型号TheFX2NseriesPLChardwaretheexternalmrvhsnidmandmodelnumberincludeanidea 三、设计内容:Designacontents设计一个通过PLC的RS-485总线控制变频器运行的控制系统四、使用设备:Useanequipment4.1触摸屏1台（MT506）：Thetouchholdsa(MT506)4.2可编程控制器1台（FX2n8MR）：Theprogrammablecontrollerisa(FX2ns8MRs)4.3变频器1台（FR-A700）：Theinverterisa(FR-A700)4.4三相异步电动机1台：Thethreephaseasynchronousmotorisa4.5实训空控制台1台：ThesolidXungetsemptyconsolea五、控制要求:Thecontrolrequests5.1使用触摸屏作为控制系统的面板操作及运行监控其要求如下：PLC与变频器通信的综合应用密码：********进入广东科学技术职业学院指导老师：***设计制作时间：*********控制变频器运行的操作画面返回（a）首页（b）操作5.2利用变频器的数据代码进行通信操作； 5.3使用触摸屏，通过PLC的RS-485总线控制变频器；正转5s、停止7s、反转6s、停止8s、循环次数为3次；5.4使用触摸屏，通过PLC的ＲＳ－４８５总线在运行中直接修改变频器的运行频率，频率以Ｈｚ为单位；5.5在触摸屏显示变频器输入频率、运行频率、变频器站号为１２、循环次数、运行时间及运行状态；5.6运行时间在GOT（触摸屏）上要能改变；六、I/O口分配表:I/Oorificedistributionsheet输入X3手动上升输出Y0正转X4手动下降Y1反转X1启动Y2停止X5停止七、触摸屏画面制作过:Touchplatethemenumanufactureprocess7.1第一画面设计：Theno1menudesigns7.1.1新建 7.1.2右键设置7.1.3新建7.1.4新建 7.1.5绘图——文本7.1.6同上分别制作：密码：、广东科学技术职业学院、指导老师：黄进财、设计制作时间：2010-6-7，制作好的画面7.1.7单击右边按钮设置参数 7.1.8点击按钮设计功能键 7.2第二画面设计：Thesecondmenudesigns7.1.9在左侧双击11进入绘图——文本7.2.0单击功能键按钮 7.2.1新建一下的文本 7.2.3变频正转数值显示7.2.4停止 7.2.5反转7.2.6第二次停止 7.2.7最终画面7.2.8输入频率5.2.9输出 5.3.0变频器站号7.3.1循环 7.3.2新建状态元件 7.3.3切换开关 7.3.4设置“停止”与上差不多 7.3.5手动上升7.3.6手动下降7.3.7排版 7.3.8密码修改同上（先新建文本，再弄数值输入） 八、器参数设置:Theinverterparameterestablishes参数号设定值功能Pr.791操作模式选择（PU运行）。Pr.11712设定范围为0~31号站，共32个站。Pr.118192通信速率，即19200bit/s，要与PLC的通信速率相一致。Pr.1191数据长度及停止位长，即数据长为8位，停止位长位2位，要与PLC的设置相一致。Pr.1202奇偶性设定，即偶数，要与PLC的设置相一致。Pr.1219999通信再试次数，数据接收错误后允许再试的次数，设定范围为0~10,9999。Pr.1229999即无通信时，不报警，设定范围为0,0.1~999.8S，9999。Pr.1239999等待时间设定，设定数据传输到变频器的响应时间，设定范围为0~150ms，9999。Pr.1240换行/回车有无选择，即无换行/回车其他参数按出厂数值设定九、通信格式设置:Correspondbyletteraformatsetup数据长度7位起始符无奇数偶性偶数终止符无停止位1控制线无传输速率19200通信格式的设定（D8120）位号名称内容0(OFF)1(ON)B0数据长7位8位B1奇偶性B2，B1(0,0)：无(0,1)：奇数（ODD）(1,1)：偶数（EVEN）B3停止位1位2位B4传送速率（b/s）B7，B6，B5，B4（0，0，1，1）：300（0，1，0，0）：600（0，1，0，1）：1200（0，1，1，0）：2400（0，1，1，1）：4800 （1，0，0，0）：9600（1，0，0，1）：19200B5B6B7总和校验1数据位123456789101112A格式ENQ站号指令代码等待时间数据总和校验码原始数据H0501E1107ADF4ASCII码H05H30H31H45H31H31H30H37H41H44H46H30求校验码总和H30+H31+H45+H31+H31+H31+H30+H37+H41+H44=H1F4所以，HF4为总和校验码原始数据总和校验2数据位12345678910E格式STX站号读出数据ETX总和校验码原始数据H02011770H0330ASCII码H02H30H31H31H37H37H30H03H33H30求校验码总和H30+H30+H31+H37+H37+H30=H130所以，H30为校验码原始数据十、数据传输格式:Data-undervoiceformat10.1写数据时变频器的应答数据格式格式字符排列12345678910111213AENQ变频器站号指令代码等待时间数据总和校验码CR/LF10.2读数据时变频器的应答数据格式格式字符排列1234567891011ESTX变频器站号读的数据ETX总和校验码CR/LF10.3控制代码控制符ASCII码内容 ENQH05通信请求10.4总和校验数据位123456789101112A格式ENQ站号指令代码等待时间数据总和校验原始数据H0501E1107ADF4ASCII码H05H30H31H45H31H31H30H37H41H44H46H34求校验总和H30+H31+H45+H31+H31+H30+H37+H41+H44=H1F1所以，HF4为总和校验原始数据10.5总和校验数据位12345678910E格式STX站号读出数据ETX总和校验码原始数据H02011770H0330ASCII码H02H30H31H31H37H37H30H03H33H30求校验总和H30+H30+H31+H37+H37+H30=H130所以，H30为校验总和原始数据10.6运行指令代码的数据位定义指令代码位长数据位定义HFA8位b1：正转定义b2：反转定义10.7其他指令代码的数据位定义序号名称读/写指令代码数据位定义指令格式2输出频率/转速读H6FH0000~HFFFF：输出频率单位0.01Hz（转速单位1r/min，Pr.37=1~99998或者Pr.144=2~12，102~112时）B，E，D3运行指令写HFA略A’，C，D 5写入设定频率写HFD在RAM或EEPROM中写入设定频率/旋转数。频率范围H0000~H9C40（0~400.00Hz），频率，单位0.01Hz（十六进制）；旋转数范围H0000~H270E（0~9988），旋转数，单位r/min（Pr.37=1~9998，Pr.144=2~12，102~112时）A，C，D十一、系统接线图:Systemconnectiondiagram11.1系统接线原理图触摸屏FX2n-485BDFX2n485BD三相电源FR-A540变频器M111.2RS-700通信板的接线图变频器PU接口（RS-700）三相电源电动机M1RSTUVW 十二、程序设计:Programming 十三、系统调试:Thesystemadjuststotry（1）设定参数。按上述变频器的参数值设定变频器参数。（2）输入程序。将设计的程序正确输入PLC中。（3）触摸屏与PLC的通信调试。将制作好的触摸屏画面传送给触摸屏，并将触摸屏与PLC连接好，通过操作PLC输入信号或触摸屏上的触摸键，观察触摸屏指示和PLC输出指示灯的变化是否符合要求，否则，检查并修改触摸屏画面或PLC程序，直至指示正确。（4）空载调试。按照上面的系统接线图正确连接好RS-700的通信线（变频器不接电动机），进行PLC、变频器的空载调试。观察变频器的操作面板和PLC的输出指示灯得状态是否符合要求，否则，检查系统接线、变频器参数、PLC程序以及触摸屏画面，直至按要求指示。（5）系统调试。按要求正确连接好全部设备，进行系统调试，观察电动机能否按控制要求运行，否则，检查系统接线、变频器参数、PLC程序以及触摸屏画面，直至电动机按控制要求运行。十四、参考文献:Reference[1]刘万里殷华文通过串行通讯实现PLC对变频器的控制[2]张志明基于RS-485的变频器与plc的通讯技术的研究[3]孟祥霓PLC与变频器的串行通讯设计信息技术[4]可编程序控制器原理应用[5]张万宗可编程控制器应用技术十五、心得体会：comments可编程控制器（PLC）是一种数字运算与操作的控制装置。PLC作为传统继电器的替代产品，广泛应用于工业控制的各个领域，当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用PLC和变频器相配合使用，通过本次项目考试，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度，不过在操作中还存在很多不懂之处！十六、致谢:Sendthanks 时光匆匆又溜走了一学期，在本专业的学习中使我掌握了不少专业知识，锻炼了自己。期末课程设计可以说是对于一学期学习的总结和体现，在指导老师的指导和同学的帮助下，我们小组完成了这篇期末论文设计。这篇设计和这一学期中所有教育过我的老师给予的引导和同学的帮助是分不开的，没有他们传授的知识和同学们的热心帮助，我们小组也不可能顺利完成这个课题的设计。我无论是在课程学习阶段，还是在资料的查询和撰写的每一个环节，无不得到指导教师的悉心指导和同学们的帮助。因此我们小组在此向关心和支持我们学习的所有老师和同学们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心和支持！谢谢！Thetimeinahurryslippedawayforasemesteragainandmademecontrolmanyprofessionalknowledgeinthisprofessionalstudyandtoughennedoneself.Thedesignofexpectingtheendcoursecanbetreatedasthesummaryandembodimentthatstudiestoasemester,Whileguidingtheinstructionoftheteacherandthehelpoftheclassmate,ourgroupcompletedthistermendthesisdesign.Thehelpsofguidancesandclassmatesthatallteacherswhoonceeducatedmegiveareinseparables,havenotheenthusiasmsofknowledgeandtheclassmatesthattheyteachtohelpinthisdesignandthissemester,ourgroupisn"tlikelytocompletethedesignsofthistopicsmoothly.Iregardlessstudyastepinthecourse,stillsearchingofdataandcomposeofeachlink,allreceiveaninstructionteacherwithconcentratedeffortthehelpofinstructionandtheclassmates.Thereforeourgroupisheretotheconcernandbackingwestudyofallteachersandtheclassmatesmeanthegratitudeofearnestness!Thankstotheirconcernandbackingtome!Thank!'