变频试验台直线运动机构及基于S7-200速度示教系统控制软件与上位监控系统设计

30欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321变频器试验台直线运动结构及基于S7-200速度示教控制软件与上位监控系统设计第一章 绪论11,变频器的概述近年来 ,随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展 ,交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一 ,电气传动技术面临着一场历史革命 ,即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能 ,高效率、高功率因数和节电效果 ,广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向 ,具有十分积极的意义.变频器的发展随着生产技术的不断发展 ,直流拖动的薄弱环节逐步显露出来。由于换向器的存在 ,直流电机的维护量加大 ,单机容量、最高转速以及使用环境都受到限制。人们开始转向结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉的异步电动机。但异步电动机的调速性能难以满足生产的需要。于是 ,从20世纪 30年代开始 ,人们致力于交流调速技术的研究 ,然而进展缓慢。在相当长的时期内 ,直流调速一直以其优异的性能统治着电气传动领域。20世纪 60年代以后 ,特别是70年代以来 ,电力电子技术、控制技术和微电子技术的飞速发展 ,使得交流调速性能可以与直流调速相媲美。目前 , 交流调速已进入逐步代替直流调速的时代。在我国变频器主要用于交流电动机 异步电机或同步电机。转速的调节 ,是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案 ,除了具有卓越的调速性能之外 ,变频器还有显著的节能作用 ,是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。自上世纪 80年代被引进中国以来 ,变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备 ,得到了快速发展和广泛的应用。目前 ,中国的设备控制水平与发达国家相比还比较低 ,制造工艺和效率都不高 ,因此提高设备控制水平至关重要。由于变频调速具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点 ,在许多需要精确速度控制的应用中 ,变频器正在发挥着提升工艺质量和生产效率的显著作用。变频调速这一技术正越来越广泛的深入到行业中。它的节能、省力、易于构成自控系统的显著优势应用变频调速技术也是改造挖潜、增加效益的一条有效途径。尤其是在高能耗、低产出的设备较多的企业 ,采用变频调速装置将使企业获得巨大的经济利益 ,同时这也是国民经济可持续发展的需要。变频器在控制上具体有以下优点：（一）控制电机的启动电流，（二）降低电力线路电压波动，（三）启动时需要的功率更低，（四）可控的加速功能，（五）可调的运行速度，（六）可调的转矩极限，（七）受控的停止方式，（八）节能，（九）可逆运行控制，（十）减少机械传动部件。12， 可编程控制器PLC的概述PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。DCS集散系统: DCS英文全称 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全称为集散型控制系统。DCS可以解释为在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的，尽量将控制所造成的危险性分散,而将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。DCS一般由五部份组成：1：控制器2：I/O板3：操作站4：通讯网络5：图形及遍程软件。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。 PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。 个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。 PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。13，可编程控制器和变频器通讯的概述在传统的plc变频控制集成系统中，变频器的启动/停止与故障监控由PLC通过开关量实现端对端控制。变频器频率是由PLC通过模拟量输出端口输出05(10)V或420mA信号控制，需要PLC配置昂贵的模拟量输出端口模块。变频器出现故障时由PLC读取变频器的故障报警触点，对具体故障原因并不清楚，需查询变频器报警信息后再阅读变频器说明书才知道。随着交流变频控制系统及通讯技术的发展，可以利用PLC及变频器的串行通讯的方式来实现PLC对变频器的控制。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择网络非常重要的。首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。在现代工业控制系统中，PLC和变频器的综合应用最为普遍。比较传统的应用一般是使用PLC的输出接点驱动中间继电器控制变频器的启动、停止或是多段速;更为精确一点的一般采用PLC加D/A扩展模块连续控制变频器的运行或是多台变频器之间的同步运行。但是对于大规模自动化生产线，一方面变频器的数目较多，另一方面电机分布的距离不一致。采用D/A扩展模块做同步运动控制容易受到模拟量信号的波动和因距离不一致而造成的模拟量信号衰减不一致的影响，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低。而使用RS-485通讯控制，仅通过一条通讯电缆连接，就可以完成变频器的启动、停止、频率设定;并且很容易实现多电机之间的同步运行。该系统成本低、信号传输距离远、抗干扰性强。14，人机界面的概述从计算机问世以来，早期用户是以计算机专业人员为主，但随着计算机广泛进入人们的工作生活领域，计算机用户发生了改变，非计算机专业的普通用户成了用户的主体。这一重大转变使计算机的可用性问题变得日益突出起来。人机界面应当是什么样的？如何去建造这样的界面？人们开始关注和研究这些问题。这些问题既涉及人也涉及计算机及一些相关的学科如：心理学、人的因素学（HumanFactors）、社会学、语言学等。八十年代以来，人机界面的研究有了前所未有的发展，微型计算机的迅速普及为此起了重要的推动作用。研究人机界面的各种理论和方法:(1)分析与评价技术:用于分析、评价用户界面有效性的理论和经验方法，如任务分析、话语分析、内容分析及可用性评价等。()设计方法论:用来产生好的用户界面设计的方法与技术，如：软件心理学、环境因素设计法、多方参与设计法以及支持设计过程的工具和表记法。()开发工具和方法:支持用户界面开发的工具箱、用户界面管理系统（UIMS）、快速原型法和程序设计辅助工具等。()交互方式与设备:新的输入输出设备和设备运用策略，包括视觉、声音、触觉、姿态等通信模态及多种模态的集成。()关键用户界面成分：如用户界面隐喻（metaphor）、用户界面风格、智能界面技术、取消、超文本超媒体以及联机帮助。()用户模型：包括用户行为模型、关于系统的用户内心模型、用户个体差异等。()特定应用的用户界面设计：满足某类应用问题对人机交互作用的特定限制条件和要求的用户界面设计。如：虚拟现实、智能辅导系统、信息检索、Internet/WWW、CAD/CAM、专家系统过程控制、决策支持等。()计算机辅助协同工作（CSCW）：关于如何使用计算机系统帮助人的群体有效协同工作的研究，包括现场观察研究、理论模型、群体用户界面开发设计等。()法律与标准：关于用户界面的专利和版权问题、用户界面的标准化。这些研究方向目前大多处于十分活跃的发展阶段，并且有着较强的分化和相互渗透倾向，有些方向甚至有可能发展为具有相当规模的相对对立的研究领域资源参考相关示例站点链接知识回顾疑难解答信息反馈人机界面是人与机器进行交互的操作方式,即用户与机器互相传递信息的媒介,其中包括信息的输入和输出。好的人机界面美观易懂、操作简单且具有引导功能,使用户感觉愉快、兴趣增强,从而提高使用效率.狭义的人机界面(Human Computer Interface)是计算机学科中最年青的分支学科之一。它是计算机科学和认知心理学两大科学相结合的产物,它涉及当前许多热门的计算机技术,同时也是吸收了语言学、工业设计、人机工程学和社会学的研究成果,是一门交叉性、边缘性、综合性的学科。最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。第二章 方案设计与准备工作21,设计准备及方案设计本设计主要设计变频试验台直线运动结构及基于S7-200速度示教系统控制软件。需要实现的功能基本上为：（1） 实现PLC和变频器的通讯（2） 实现变频器控制电机的起停，正反转，加减速等（3） 实现PLC通讯对变频器的控制，从而间接控制电机（4） 实现PLC对变频器的实时数据的存储,管理。（5） 实现操作的在线模拟.根据这些设计要求，设计以下方案：（1），第一步，先了解LS的GI5系列变频器的基本操作，熟悉其参数，并基本可以利用变频器的变频来控制电机的起停，加减速等控制。（2），第二步，利用外部电源，通过设计变频器参数，使变频器根据外部电压的改变，进而对电机进行调压控制。（3），第三步，利用计算机编写协议，通过计算机编写的协议对变频器进行手动发送。（4），第四步，将计算编写完的程序编写到PLC程序中去，再程序编写完成过后，再用PLC通过串口发送接收软件对计算机进行程序协议的发送，核对程序发送出的协议正确与否。（5），第五步，将PLC直接与变频器连接，对变频器进行协议发送，从而控制变频器。（6），第六步，试着用PLC存储变频器的实时数据。（7），第七步，将存储的实时数据再次对计算机进行发送，观察串口发送接收软件所接收到协议，计算核对正确与否（8），第八步，直接将PLC存储的程序发送到变频器中去，实现PLC的模拟控制。（9），第九步，设计人机界面，并通过能使在触摸屏上控制的方式来实现以上各个功能。硬件方案的设计如下：设计PLC控制变频器操作，变频器输出到电机，控制电机运行。电机连接同步带传动，从而使同步带带动传送物件以规定的速度和方向传动。设计同步带的行程为1m，设计限速为0.2m/s。由于限速要求，故设计在电机与同步带之间加上V带和减速器，以便达到减速要求，控制速度。根据此设计方案，初步准备以下器材：LG的IG5变频器一台，西门子S7-200PLC一台，含有COM口的计算机一台，Eview触摸屏一个，二级减速器一个，交流电机一台，交流继电器和二级管两个，V带轮和同步带轮分别两个，V带n根和同步带1根，滑块一个，电线若干，458转232通讯线一个，PPI电缆一根，PPI转PC电缆一根及其他待定零件若干。22，电路的设计根据设计原理，画出电路原理图。并根据电路原理图，参考变频器电路电路接口图，连接电路。连接当中，应该特别注意通讯线的连接，通讯线是从变频器的S+，S-引出两根线和PLC相连，PLC的通讯线为PORT口的3，8帧，故在连线时，需要做一个公头的串口线，把3，8帧用线给引出来，连在S+ S-上。变频器电线连接时，还应该注意以下几点：如果电源连接提供到了输出端子(U,V,W)， 变频器的内部将会损坏。不要将配线碎片遗留在变频器内。 配线碎片可以导致错误， 衰减和故障。在配线时， 要检查是否LCD和电源端子的负荷灯处于OFF。在电源断开的时候， 电容器仍然充满高电压，十分危险， 小心。电源供给必须连接到 R, S, T 端子. 如果连接到端子U, V, W ，将导致变频器内部的损坏。 安排相序时不需要考虑。. 电机应该连接到端子U, V, W 。如果正转开关(FX)处于on，从电机负载的方向看， 电机应该按顺时针方向转动计数器。如果电机处于反转状态， 应该转换 U 和 V端子的接线.变频器的各端子接线如下：23，机械部分的设计由于同步带的限速为0.2m/s，行程为1000mm，滑块为轻负载，日工作时间小于10小时。根据此，基本设计和计算如下：初估滑块的体积为210m,材料为45号钢。则滑块的重量m=7.810210 =15.6kg45号钢的摩擦因数为=0.15则同步带带动滑块时，所需要的拉力F=G=0.15156=2.34N则W=FV=2340.2=0。434kw考虑到同步带两侧有两根支架帮助同步带分担大部分压力。所以初估设计功率P=0.3kw由于同步带的转速限制在0.2m/s以内，为了满足速度要求，降低电机转速，所以设计直线运动机构的传动机构为电机连接V带，再连接减速器传动。根据设计要求，选取减速比为12.5的二级减速器。选取减速器为河北桥星减速机制造有限公司生产的型号为 ZLY 112-12.5-I ZB J19004的减速器。电动机的选择与校核1、 选择电动机系列同步带的限速为0.2m/s，同步带的传动比为12级预估同步带轮的直径在100mm以下，则同步带轮的转速n=则减速器的主动轴的转动速度n1=n12=458.60r/min算上V带的传动比，V带传动比预估在23左右所以电机的预估计转动速度在1000r/min1500r/min电动机的功率应该大与同步带功率0.3KW根据以上预算，初步选用YS系列三相异步电动机（JB90s）。2、电动机校核 （1）、同步带传动所需有效功率 （2）、传动装置总效率 （3）、所需电动机功率 过载系数K取1，=0.35kw所选电机的功率为370W，转速为1440r/min所以所选电机符合设计要求电动机型号选择YSJB90S,选取电动机的外形及安装尺寸：总长L310mm，总高A140，轴伸长直径D20mm，长度E=50。带传动设计工作情况系数计算功率 kw选带型号选取Z型初选带传动的传动比为2.5小带轮直径选取大带轮直径大带轮转速 验算传动比误差设计的传动比实际传动比传动比误差 合适计算带长初取中心距 带长基准长度求中心距和包角中心距求带根数根据传动比为2.525，计算功率为0.3KW，取带的根数为2根求轴上载荷张紧力q=0.10kg/m，轴上载荷结构设计小带轮； 大带轮 ；带轮宽度B（z1）e2f（21）15210=35mm同步带的设计同步带的主动轮转速n=1440/（2.52512）=47.52r/min选择设计功率选择带型和节距选取带型为H型 则节距 根据带型H和小带轮转速n1最小齿轮，此处取Z=16小带轮节圆直径d1则根据标准选取其外径设计Z2=Z1=16带速v=定轴间距=1000mm带长及其齿数 应选用带长代号为900的H型同步带，其节线长，节线上的齿数Z=180实际轴间距a=小带轮啮合齿数基本额定功率得所需带宽则根据标准取H型带所以应选择带宽代号为200的H型带，其带轮结构和尺寸传动选用同步带为H200带轮Z1=Z2=16，d1=d2=64,71mm,da1=da2=63.31mm轴和轴承的设计设计同步带的从动轮，用轴和轴承固定，连接。选取轴的直径为24mm，选取其材料为45号钢。轴的最大弯距集中在与齿轮配合的中间处。从动轮的转距MFR=23431.6=7.4N.m，根据类比法，此轴的强度符合设计。滚动轴承在类型选择时，应该考虑多种因素的影响。如轴承所受载荷的大小，方向及性质；轴向固定型式；调心性能要求；刚度要求；转速与工作环境；经济性等。由于本设计中和轴承配合的轴的转速较低，载荷较小，轴承需要受到径向和轴向双向的力，所以选用深沟球轴承。深沟球轴承的价格较低，经济性好。并且轴向和径向均可以受力，精度较高，噪声较低，摩擦性能好，使用寿命长。根据轴承所需内径d=20mm,选择16004型号的深沟球轴承。此深沟球轴承外径D=42mm,厚度B=8mm，轴向载荷=4.45KN，径向载荷=7.9KN远远大于设计载荷。极限转速15000r/min45.72r/min。故此轴承符合设计要求。第三章 通讯协议的编写与计算3.1变频器的参数设置运用到的参数如下编码说明显示键设定范围单位出厂值DRV-00运行中：输出频率,停止时：显示给定频率0.000 最高频率. (FU1-20)0.010.00 HzDRV-01加速时间ACC0 to 6000 秒0.110.0 秒DRV-02减速时间DEC0 to 6000 秒0.120.0 秒DRV-03运行模式(Run/Stop 方式)Drv0 (操作面板)-Fx/Rx-111 (Fx/Rx-1)2 (Fx/Rx-2)3 (RS485)DRV-04频率模式(Freq. 设定方式)Frq0 操作面板-1-操作面板-101 (操作面板-2)2 (V1)3 (V2)4 (V1+I)5 (RS485)DRV-13显示旋转方向drcF (正向运行)-Fr (反向运行)变频器的控制面板的主要按键和显示灯如下：区分显示名称说明键FUNC设定值数据设定模式开始/结束 (Up)Up key使用于移动代码或增加设定值时. (Down)Down key使用于移动代码或减少设定值时RUN运行 key用于运行变频器STOP/RESET停止/复位键运行中暂停指令键故障发生时，解除故障LEDREV反向显示反向运行时点灯FWD正向显示正向运行时点灯SET设定值使用FUNC键，设置参数时点灯 RUN运行定速时点灯，加减速度中时闪亮变频器的参数设置方法：变频器内存很多参数。使用LCD运行时可以设必要的参数或可以根据负荷和运行输入适当的值。首先移动欲变更的编码按下 FUNC 键LCD的LED（SET）会点灯。 按下 或 键移动到想得到的参数代码，再按下 FUNC 键数据显示闪亮及设定设定数据不变更时在变频器运行期间不能调整参数。 在FU2-94参数闭锁中启动参数闭锁功能 。 （1） 变频器变频调速时的参数设计先将运行模式设定为0，即操作面板模式，再将频率模式设定为0，即操作面板1模式。最后将显示键的0.00键调到需要的频率即可（2） 变频器外部电压控制调速先将运行模式设定为1，即Fx/Rx-1模式，再将频率模式设定为0，即操作面板1模式。（3） 加减速，正反转的设定设定如上表格所示 3.2变频器调频调速通过变频器面板的频率控制，来直接控制电机的转速。这种方法为最直接的控制电机转速的方法。优点：调控比较准确。缺点：调控不方便，效率低，实时性较差。3.3变频器外部电压控制调速按电路图将外部调压的电路线给接上，设置完参数后，旋转电压调控按钮即可调控变频器频率，从而控制电机的转速，起停。优点：调控方便，快捷。缺点：调控不准确。3.4协议的撰写（1） 计算机的串口调试用一根含两232串口的数据线连接计算机，进行16进制数的对发，测试串口的好坏，并熟悉串口数据发送软件。（2） 协议的计算与编写LG变频器版本5.0C以上可以选择两种通讯方式。一个是LG变频器专用协议另外是MODBUS-RTU方式。这里选用专用协议进行计算与编写。通讯架构是iG5变频器作为从机，计算机作为主机。协议的基本格式：请求: ENQDrive No.CMDDataSUMEOT1 byte2 bytes1 byten bytes2 bytes1 byte应答回复:ACKDrive No.CMDDataSUMEOT1 byte2 bytes1 byten * 4 bytes2 bytes1 byte 拒绝应答回复:NAKDrive No.CMDError CodeSUMEOT1 byte2 bytes1 byte2 bytes2 bytes1 byte说明:以头码 ENQ尾码 EOT发送请求.应答回复头码是ACK，尾码是 EOT.拒绝回复应答头码为 NAK，尾码为 EOT.变频器编号（Drive No.）是 I/O 48中的设定值，该编号是两位 ASCII-HEX. (ASCII-HEX: hexadecimal consists of 0 - 9, A - F)CMD:特征字符CharacterASCII-HEXCommandR52h读取W57h写入X58h监控请求Y59h监控作用Data: ASCII-HEX （例如. 当数据值是 3000 时: 先十进制的3000 转换成十六进制的0BB8h 再将其转换成ASCII码 30h 42h 43h 38hError Code: ASCII(20h - 7Fh)接收/发送缓冲区大小：发送= 39 byte, 接收=44 byte监控器注册缓冲区： 8 WordSUM: 用以检测通讯错误.SUM= (Drive NO. + CMD + DATA) ASCII-HEX 格式时的低8位例如.) 请求读取地址 3000ENQDrive No.CMDAddressThe Number of Addressto readSUMEOT05h“01”“R”“3000”“1”“A7”04h1 byte2 bytes1 byte4 bytes1 byte2 bytes1 byteSUM = 0 + 1 + R + 3 + 0 + 0 + 0 + 1 = 30h + 31h + 52h + 33h + 30h + 30h + 30h + 31h = 1A7h 详细请求写入的通讯协议请求写入ENQDrive No.CMDAddressThe number of Addressto WriteDataSUMEOT05h“01” - “1F”“W”“XXXX”“1” - “8” = n“XXXX”“XX”04h1 byte2 bytes1 byte4 bytes1 byten * 4 bytes2 bytes1 byte总共的字节 = 12 + n * 4 =最大 44 bytes应答回复 (写入请求时)ACKDrive No.CMDDataSUMEOT06h“01” - “1F”“W”“XXXX”“XX”04h1 byte2 bytes1 byten * 4 bytes2 bytes1 byte总共的字节 = 7 + n * 4 = 最大. 39 bytes拒绝应答回复 (写入请求时)NAKDrive No.CMDError CodeSUMEOT15h“01” - “1F”“W”“*”“XX”04h1 byte2 bytes1 byte2 bytes2 bytes1 byte总共的字节 = 9 bytes对请求写入的通用协议的详细说明：开头请求写入，以十六进制数05h开头，Drive No是变频器的编号，变频器的默认值是1，若只有1台变频器，或无须改动变频器编号，则在Drive No里面填上01，CMD为特征字符，这里为写指令故写上W，Address参考参数地址表，并从中选出所需要的。The numberof Address to Write是需要写入参考地址的数目，最大为8，Data为需要写入的数据，SUM用以检测通讯错误，这里SUM=(Drive NO. + CMD + Address + The numberof Address to Write+DATA)算出来之后的ASCII-HEX 格式时的低8位。最后以05结尾。注：发送协议时，都是以ASCII-HEX格式发送，开头结尾各一字节，Drive No为2字节，01的发送码即为30 31，CMD为W，发送码即为57，Address为4个字节，例如：Address0005，则其发送码为30 30 30 35。The numberof Address to Write为1字节，DATA为4个字节的倍数。SUM为校验码，Drive NO. + CMD + Address + The numberof Address to Write+DATA相加为ASCII-HEX当成十六进制相加，加完以后，取出最后两位，再转为ASCII-HEX，例如：SUM算出来以后是1A7h，取最后两位，则其发送码为40 37。具体编写与计算：计算中所用到的参数地址：0004允许参数写入-R/W0: 禁止写入(出厂值)1: 允许写入0005给定频率0.01 HzR/W0006运行指令-R/WBit 0: 停止(R/W)Bit 1: 正向运行(R/W)Bit 2: 反向运行(R/W)Bit 3: 故障重启(W)Bit 4: 故障停止(W)0007加速时间0.1 secR/W0008减速时间0.1 secR/Wa) 允许参数写入的编写与计算：按照格式ENQDrive No.CMDAddressThe number of Addressto WriteDataSUMEOT05h“01” - “1F”“W”“XXXX”“1” - “8” = n“XXXX”“XX”04h1 byte2 bytes1 byte4 bytes1 byten * 4 bytes2 bytes1 byte编写得出：05h 01 W 0004 1 0001 SUM 04hSUM=30+31+57+30+30+30+34+31+30+30+30+31 =26Eh即SUM值为6Eh则其发送码为05 30 31 57 30 30 30 34 31 30 30 30 31 36 45 04b) 给定频率的编写与计算编写得出：05h 01 W 0005 1 03E8 SUM 04h这里输入的频率值为10，由于频率的单价为0.01，所以输入频率的十进制数就应该是1000，转换成十六进制，则是03E8。SUM=30+31+57+30+30+30+35+31+30+33+45+38=28Eh即SUM值为87h则其发送码为05 30 31 57 30 30 30 35 31 30 33 45 38 38 45 04c) 运行指令的编写与计算编写停止运行指令得出：05h 01 W 0006 1 0000 SUM 04h这里特别注意DATA的编写，在计算机里，一个字节有8位，这里若只有0位有数的话，则表示停止，例如：二进制00 01 都代表停止，转换成4个字节的16进制，就是0000h0001h 若1位上有数，但 1位以上的位没数的话，则表示正向，如：二进制10 11 都是表示正向，转换成个字节的16进制，就是0002h 0003h。同理：100，101，110，111都代表反向，所以转换成十六进制以后就是0004h 0005h 0006h 0007hSUM=30+31+57+30+30+30+36+31+30+30+30+30=26Fh即SUM值为6Fh则其发送码为05 30 31 57 30 30 30 36 31 30 30 30 30 36 46 04同理编写出正向与反向的发送码分别为：05 30 31 57 30 30 30 36 31 30 30 30 32 37 31 0405 30 31 57 30 30 30 36 31 30 30 30 34 37 33 044，加减速运行指令的编写与计算编写得出：05h 01 W 0007 1 0032 SUM 04h加速时间的单价为0.1加速时间设置为5秒，则十进制数为50，转换十六进制就是0032SUM=30+31+57+30+30+30+37+31+30+30+33+32 =275h即SUM值为75h则其发送码为05 30 31 57 30 30 30 37 31 30 30 33 32 37 35 04同理写出反向的发送码为：05 30 31 57 30 30 30 38 31 30 30 33 32 37 36 04ASCII参考如下：ASCII 编码目录特性Hex特性Hex特性HexABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnop4142434445464748494A4B4C4D4E4F505152535455565758595A6162636465666768696A6B6C6D6E6F70qrstuvwxyz0123456789space!#$%&()*+,-./:;?7172737475767778797A30313233343536373839202122232425262728292A2B2C2D2E2F3A3B3C3D3E3F|-BELBSCANCRDC1DC2DC3DC4DELDLEEMACKENQEOTESCETBETXFFFSGSHTLFNAKNULRSS1SOSOHSTXSUBSYNUSVT405B5C5D5E5F607B7C7D7E0708180D111213147F10190605041B17030C1C1D090A15001E0F0E01021A161F0B（4） 协议对变频器进行控制之前的硬件设置- 连接RS485通讯线至变频器控制端子排的(S+),(S-).- 再次确认连接正确与否后, 接通变频器电源.- 如正确连接, 把相关通讯参数设置如下- DriveView 运行时在 DriveView上设置, 其他情况时在操作面板上设置. 运行组 Drive mode : 3(RS485) 运行组 Freq. mode : 5(RS485)I/O-46 Inv. Number :1-32 (多于一台变频器时，不要重复变频器号码) 这里设置为1I/O-47 Baud-rate 9,600 bps (出厂值) 0:1200, 1:2400, 2:4800, 3:9600, 4:19200 这里波特率取9600bps，故选3I/O-48 Lost Mode 0 - No action (出厂值) I/O-49 Time-Out 10 1.0sec (出厂值) I/O-50 Comm.Prot 0 LG专用通讯协议, 7 - Modbus-RTU,由于对于Modbus协议，PLC和LG变频器都只能支持从站，故通讯无法进行，所以这里应该选专用通讯协议，故选0运行步骤- 检查电脑, 变频器是否正确连接- 变频器上电, 确认 电脑和通讯稳定与否之前, 不要在变频器里连接负载.- 开始在电脑上启动变频器运行程序.按照变频器操作程序操作变频器（5） 电脑串口发送协议对变频器的控制用计算机通过串口控制对变频器进行协议发送，观察串口从变频器收到回复信息，检测协议正确与否。出现以下格式回复ACKDrive No.CMDDataSUMEOT06h“01” - “1F”“W”“XXXX”“XX”04h1 byte2 bytes1 byten * 4 bytes2 bytes1 byte表明，协议发送成功，无错误。当出现下列格式回复时NAKDrive No.CMDError CodeSUMEOT15h“01” - “1F”“W”“*”“XX”04h1 byte2 bytes1 byte2 bytes2 bytes1 byte表明，协议发送未成功，协议有错误。错误代码 Error CodeDescriptionSESum ErrorFEFrame ErrorFCFrame Error (Command): Not in useFSFrame Error (Size)EEParameter EEP Access Error当出现错误时，根据上列错误代码检查错误，重新编写，再次调试。第四章 可编程控制器的编程及通讯4.1可编程控制器plc编程对变频器的控制（1） plc的通讯设置在本设计中，我们用的是串行数据通信。串行数据通信是以二进制的位为单位的数据传输方式，每次只传送一位，除了公共线外，在一个数据传输方向上只需要一个数据线，这根线既作为数据线又作为通信联络控制线，数据信号和联络信号在这根线上按位 传送。串行通信需要的信号线少，最少的只需要两根线。计算机和PLC都有通用的串行通信接口。这里，我们的PLC是RS-485接口，计算机是RS-232接口。在连接的时候，我们用一根PPI转PC线将PLC和计算机相连，再在PLC另一个PORT口上引出一根3号线和一根8号线，和变频器的S+，S-相连。这样就完成了计算机，PLC和变频器的通信硬件设置。下图是PLC和计算机的通讯设置。 在PLC的通讯协议上，我们选择自由端口模式的通讯，即通过使用接受中断、发送中断、字符中断、发送指令、和接受指令来控制S7-200CPU的通信口的操作。这种通信协议可以连接多种智能设备。在plc程序的设置上，我们得设置plc的通讯初始化。plc中有一些特殊储存器。在本程序的通讯初始化中，需要用到以下特殊储存器:SM130.2SM130.4: bbb:自由端口的波特率 000=38400，001=19200，010=9600，011=4800，100=2400，101=1200，110=115.2k,111=57.6k根据变频器的波特率设置为9600，古plc的也选成9600，所以SM130.2SM130.4为010SM130.0和SM130.1:mm:协议选择，00=PPI/从站模式，01=自由口模式，10=PPI/主站模式，11=保留（默认设置为PPI/从站模式）。因为设计选择的是自由口模式通讯，故选择01所以在通讯初始化中，将十六进制的09放到SM130中去。SM187.7有0和1两种状态。0=禁止报文接收，1=允许报文接收，每次执行RCV指令时检查允许/禁止接收报文位。在每次发送时，需要将SM187.7复位，即禁止报文接收。SM194为接收的最大字符数（1255字节），即使不用字符计数来终止报文，这个值也应该按希望的最大缓冲区来设置。所以在初始化时将255放入SM194即可。（2）plc手动发送协议程序的编写在上一章中，对变频器的控制协议，已经编写计算成型，总结，基本如下：05 30 31 57 30 30 30 34 31 30 30 30 31 36 45 04 允许通讯05 30 31 57 30 30 30 35 31 30 33 45 38 38 45 04 给定频率05 30 31 57 30 30 30 36 31 30 30 30 32 37 31 04 正向05 30 31 57 30 30 30 36 31 30 30 30 34 37 33 04 反向05 30 31 57 30 30 30 36 31 30 30 30 30 36 46 04 停止05 30 31 57 30 30 30 37 31 30 30 33 32 37 35 04 加速05 30 31 57 30 30 30 38 31 30 30 33 32 37 36 04 减速要实现PLC对变频器的手动控制，就必须先把这些ASCII码送到PLC的缓存区，在将这些数据通过手动控制给发送出去。变频器对与协议的响应只能一次响应一个，所以对于协议的发送只能一次发送一个，发送完之后必须立马将对应的发送开关复位，清除缓存区。这里需要将这些数据当成十六进制数给发送出去。在将数字寸入缓存区时，需要在前面加16#，以便表明是发送的十六进制数据。当把协议写入存储区的缓存区后，需要将存储区的缓存区复位，清零。本程序中，所用到的缓存区为VB100VB116，因为VB100到VB104中存储的数据在各个协议中均一样，所以只需将VB105VB116复位即可。 把数据存入存储区的缓存区后，需要把缓存区里的数据发送出去，引入XMT指令即可。在发送完成后，需要将发送按钮复位。否则，程序将会无限发送，导致发送过快，而无法发送。注：每次只能发送一个协议，否则，变频器将会只能认得最后一个协议。发送的子程序如下：LD SM0.0R SM187.7, 1S M11.0,