基于USS协议的PLC与变频器的通信设计与研究全套资料

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1、1绪论11.1课题研究的背景11.2课题的来源和意义21.3本文研究内容和所做工作22PLC简介42.1PLC的原理42.2PLC的特点53通用变频器原理63.1变频器的工作原理63.1.1变频器的基本结构和原理63.1.2变频器的控制方式73.2变频器的类别83.2.1根据变频环节的不同的分类83.2.2根据主电路工作方式分类83.2.3根据电压的调制方式分类84控制系统的设计94.1系统的硬件介绍94.1.1变频器94.1.2光电编码器115系统通信设计和调试115.1通信方式的选择115.2PLC之间的通讯145.2.1NE

2、TR（网络读）和NETW（网络写）指令145.2.2通信程序的设计155.3PLC与变频器的通讯165.3.1USS协议165.3.2USS通信数据格式和编程要求175.3.3S7-200的接收和发送指令（XTM/RCV）195.3.4设计通信程序205.4PLC和变频器的通信216结束语22致谢23参考文献241绪论1.1课题研究的背景在工业自动化控制领域的发展过程中，控制系统的发展经历了模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统(DCS:DistributionControlSystem).现场总线控制系^(FCS:F

3、ield-busControlSystem)o现场总线具有开放性、分散化和低成本的三大特征。它的出现使传统的自动控制系统产生了划时代的变革，网络化的操作系统开始流行，并发挥了巨大的作用。计算机及通信技术已经成为工业环境中大部分解决方案的核心部分，其在控制系统中的比重正在迅速增加。目前，在工业企业自动化技术应用中，自动化控制系统广义上按功能可分为三个层次，见图1.1,分别是基础自动化、过程自动化和管理自动化，核心是基础自动化和过程自动化。其中，基础自动化部分涵盖了常规意义上的自动控制系统的内容，过程自动化部分是基于信息化技术的自动化

4、，管理自动化则是最上层的融合了控制技术、管理技术的综合自动化技术⑴。图1.1:自动化应用系统功能结构图本文要阐述的是电线、电缆用铜线的拉拔设备的自动化控制系统的设计。目前电线电缆专用设备中仅有很少部分是自动化的，在设备部件中，也似乎只有放线和收线装置，可使电缆的收线、放线以及调换线盘实现自动化。生产过程自动化的一种可能是将两道工序合并在一条生产线上。较高一级的自动化是自动化物流处理系统以及生产过程和生产线的控制系统。物流处理系统通过自动线盘搬运和信息加工使两道或两道以上的生产工序的生产过程协调一致，从而得到均衡的物料流动和机器的高

5、利用率。该系统包括1~4个线盘搬运机器人，这些机器人在生产线(机群)、立体仓库和控制装置之间来回搬运线盘。过程控制系统由可编程序控制器和工业计算机组成，通过可编程序控制器对生产线的运行进行控制；通过工业计算机跟踪生产的现实情况，对生产和产品质量进行管理；该系统还可通过屏幕实现人机对话。采用过程控制系统可使生产线的效率和产品质量达到最佳化，而不受操作者的技术水平和能力的影响。生产线能储存大量的工艺文件，以便迅速调换产品，并能持续监察和记录产品质量，对产品进行全面的描述。1.2课题的来源和意义大拉机是铜加工生产中的咽喉设备。十几年来国

6、产拉丝机水平有了稳步的提高，并已系列化除拉线速度尚有一定差距外，连续退火、快速换模、双盘收线、拉丝鼓轮等离子喷涂等先进技术已得到应用。近几年来，国外拉丝机虽然没有突破性的进展，最高拉线速度也已稳定，但在结构上也有一些值得借鉴的改进。例如一些大拉机采用浸没式乳浊液润滑系统，提高铜线的表面质量，延长鼓轮和模具的寿命；改进大拉连续退火装置中导轮和退火轮的布置，简化导线路径，降低操作高度，便于穿线和维护保养；主齿轮箱采用标准化的模块结构，可以根据用户订货要求组合成不同拉制道数的拉丝机。在拉丝机系列中，巨拉机和微细线拉丝机由于需求量小，发展

7、缓慢，差距较大。随着计算机技术、自动控制技术和通讯技术的综合发展，出现了新型、通用的自动化控制装置PLC。控制技术和变频调速技术在工业设备控制中大量推广,变频控制开始在直进式拉丝机中大量使用，系统并可借助PLC来实现拉丝速度、品种设定、过程闭环控制、定长控制等功能。在工业控制中，交流电机的拖动控制越来越多地采用变频器完成，而它也不仅仅作为一个单独的执行机构，而是随着其不断的智能化，可以同上位计算机之间可以通过各种通信方式结合成一个有机的整体。本文所作的研究就是在这样的背景下利用PLC和变频器对大拉机生产线实现自动化控制。大拉机的工

8、艺流程如图1.2所示。图1.2工艺流程图1.3本文研究内容和所做工作自动控制技术在工业领域中的应用即工业控制自动化技术应用技术，对企业生产过程有明显的提升作用，提高了工业生产产品的质量、数量和生产设备的效率，改善了劳动条件，先进的控制技术手段还极大