S7-200 PLC USS协议通信的速度闭环定位控制系统设计

1、【Word版本下载可任意编辑】 S7-200 PLC USS协议通信的速度闭环定位控制系统设计 可以应用于多个自动化控制系统中，大大节约了项目的开发时间和成本，在实际应用中取得了良好的效果。 0 引言 随着电力电子技术以及控制技术的发展，交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用；可编程控制器PLC作为替代继电器的新型控制装置，简单可靠，操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长且功能强大、容易使用、可靠性高，常常被用于现场数据采集和设备的控制；在此，本次设计就是基于S7-200PLC的USS通信方式的速度闭环定位控制。 将现在应用广泛的PLC和变频器综合起来通过USS协议网络控制实现速度闭环定

2、位控制。PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号，经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程；电机运行到减速值后开始减速；电机运行到设定值后停止运行并锁定。因此，该系统必须具备以下三个主体部分：控制运算部分、执行和反应部分。控制运算主要由PLC和变频器来完成；执行元件为变频器和电机；反应部分主要为速度反应。 S7-200 PLC通过USS协议网络控制Micro-Master MM420变频器，控制电动机的启动、制动停和定位控制，并能够通过PLC读取变频器参数、设置变频器参数。 1.系统设计的总体思路 系统主要由三个部分构成，即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。首先通过设置给定输入给PL

3、C,再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机，随后将电机的转速反应给PLC,经比较后输出给变频器从而实现无静差调速。构成闭环系统就要把速度信息反应给输入。速度的测量可以通过光电编码器和PLC来实现。 速度采集：S7-200具有高速脉冲采集功能，采集频率可以到达30KHz,共有6个高速计数器（HSC0HSC5）工作模式有12种。在固定时间间隔内采集脉冲差值，通过计算既可以获得电动机的当前转速。 例如：设采样周期为100ms即是每隔100ms采集脉冲，光电开关每转发出8个脉冲，那么就可以得到速度为： 其中m为采样周期内承受到的脉冲数。 转速n的单位为r /min. 闭环控制就是将速度信号反应

4、给PLC,再通过与给定量比较，输出给PID控制部分，从而调节速度使其能到达设定要求。具体如图1所示。 2.系统硬件接线与变频器的参数设置 西门子S7-200和MicroMaster变频器之间采用通讯协议USS,用户可通过程序调用的方式实现通信，编程的工作量小，是一种费用低使用方便的通讯方式。S7-200 CPU的通信端口的规格是RS 485,因此将S7-200的通信端口与驱动装置的RS485端口连接，在RS485网络上实现USS通信无疑是方便经济的。 系统硬件接线图如图2所示，将MM440的通信端子为P+（29）和N-（30）分别接至S7-200通信口的3号与8号针，以建立S7-200与MM4

5、20变频器的USS通信硬件连接。其中，I0.1为脉冲输入，I0.2为启动开关。 总线连成后，除在上位机开展编程外，还要在变频器上开展各参数设置，主要如下表1: 3.软件设计 应用S7-200PLC和变频器通过USS协议网络控制实现速度闭环定位控制。要求PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号，经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程；电机运行到减速值后开始减速；电机运行到设定值后停止运行并锁定。系统软件程序流程图设计如图3所示。 USS协议对硬件设备要求低，减少了设备之间布线的数量。无需重新布线就可以改变控制功能。可通过串行接口设置来修改变频器的参数。可连续对变频器的特性开展监测和控制。利用S7-200 CPU组成USS通信的控制网络具有较高的性价比。西门子S7-200和MicroMaster变频器之间采用通讯协议USS,用户可通过程序调用的方式实现通信，编程的工作量小，是一种费用低使用方便的通讯方式。本系统USS协议通信部分程序梯形图如图4所示。 4.结语 本项目运行效果：PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号，经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程；电机运行到减速值后开始减速；电机运行到设定值后停止运行并锁定，实现了速度的闭环定位自动控制。 实践证明：西门子变频