基于PLC的电厂煤炭码头传输多段速度控制系统设计

目录第1章前言 51.1研究背景及意义 51.2电厂煤炭码头传输多段速度控制系统现状及发展趋势 31.3电厂煤炭码头传输多段速度控制系统设计要求 3第2章基于PLC的电厂煤炭码头传输多段速度控制系统构建 42.1硬件组成 42.1.1西门子S7-1200PLC 42.1.2西门子G120变频器 62.2软件 72.2.1STARTER软件 82.2.2PORTAL（博途）软件 8第3章STARTER软件调试G120变频器 13.1STARTER软件与G120变频器的通信 13.2参数设置及下载 13.2.1初始化G120变频器 13.2.2STARTER软件调试电机运行 53.2.3参数设置及调试 63.3系统调试 83.3.1STARTERI/O仿真控制G120变频器运行 83.3.2STARTER软件实现多段速度的控制 8第4章S7-1200PLC与G120变频器通信及在线监控 114.1博途软件组态G120变频器及测试 114.1.1在线访问变频器 114.1.2上传变频器 124.1.3添加变频器 134.1.4调试向导 134.2S7-1200PLC与G120变频器通信 144.2.1博途硬件组态 144.2.2G120配置 154.3变量表在线监控G120变频器 164.3.1G120报文 164.3.2编程 164.3.3建立变量表并仿真 17第5章S7-1200PLC读写G120变频器参数 185.1G120变频器参数的访问 185.1.1周期通讯读写变频器参数 185.1.2PKW通讯报文 185.1.3参数通道的数据结构 195.2S7-1200PLC读写G120变频器参数 205.2.1调用功能块 205.2.2编程 215.2.3调试 21第6章系统运行及调试 226.1系统使能正反转及给定速度编程及调试 226.1.1硬件组态与通信 226.1.2程序编写 236.1.3调试 256.2系统状态反馈及速度反馈编程及调试 256.2.1程序编写 256.2.2调试 27第7章结束语 29

摘要煤炭作为火力发电厂主要的消耗能源，在它的运输方面的快速和稳定是至关重要的。旧时代的火力发电厂在输送煤炭时使用的是一种基于继电器和人工手动操作方式的半自动系统。然而随着时代的快速发展，火力发电厂容量增加的需求越来越迫切，电厂所需的输送煤炭的系统配置也越来越高。传统的方式已经满足不了更大的需求，所以设计一种符合当代时代发展的电厂煤炭输送系统已经迫在眉睫。根据需求设计了一种基于西门子S7-1200PLC的电厂煤炭码头传输多段速度控制系统。此系统以PLC为核心，首先根据电厂煤炭码头传输多段速度控制系统的控制要求，使用STARTER软件进行相关参数的设置和下载，并进行模拟仿真调试。通过西门子S7-1200PLC与G120变频器通信的方式进行变频器的在线监控，使用博图软件进行PLC与变频器的组态，建立通信连接，创建PLC变量表在线控制G120变频器进行简单的启动，停止，正反转及按照固定速度运行，监视变频器的运行，报警及故障状态。使用博图软件进行此系统的的编程及调试，通过程序的编写来实现PLC控制系统使能，正反转以及按照给定的速度运行，实时的反馈系统的运行状态以及运行速度并进行相关调试。此系统相比于以前传统的输送系统更加的自动化，在中小型电厂中输煤更稳定，操作也更简单。此外它还有平滑度高，故障易排除等优点。关键词：西门子S7-1200PLC；G120变频器；PROFINET通信；STARTER软件

AbstractAsthemainenergyconsumptionofthermalpowerplants,therapidandstabletransportationofcoalisveryimportant.Intheoldera,thermalpowerplantsusedasemi-automaticsystembasedonrelayandmanualoperation.However,withtherapiddevelopmentofthetimes,thedemandfortheincreaseofthermalpowerplantcapacityismoreandmoreurgent,andthesystemconfigurationofcoaltransportationrequiredbythepowerplantisalsohigherandhigher.Thetraditionalwaycannotmeetthegreaterdemand,soitisurgenttodesignapowerplantcoaltransportationsysteminlinewiththedevelopmentofthecontemporaryera.Accordingtotherequirements,amulti-stagespeedcontrolsystemforpowerplantcoalwharftransmissionbasedonSiemenss7-1200plcisdesigned.ThesystemtakesPLCasthecore.Firstly,accordingtothecontrolrequirementsofthetransmissionmulti-stagespeedcontrolsystemofthecoalwharfofthepowerplant,thestartersoftwareisusedtosetanddownloadtherelevantparameters,andsimulateanddebug.Carryouttheon-linemonitoringofthefrequencyconverterthroughthecommunicationbetweenSiemenss7-1200plcandG120frequencyconverter,usebotusoftwaretoconfigurethePLCandfrequencyconverter,establishthecommunicationconnection,createthePLCvariabletable,andcontroltheG120frequencyconverteron-lineforsimplestart,stop,forwardandreverserotationandoperationatafixedspeed,andmonitortheoperation,alarmandfaultstatusofthefrequencyconverter.Usebotusoftwaretoprogramanddebugthissystem.Throughprogramming,PLCcontrolsystemcanbeenabled,forwardandreverserotationandrunatagivenspeed,real-timefeedbacktherunningstateandrunningspeedofthesystem,andcarryoutrelevantdebugging.Comparedwiththeprevioustraditionalconveyingsystem,thissystemismoreautomatic,morestableandeasiertooperateinsmallandmedium-sizedpowerplants.Inaddition,ithastheadvantagesofhighsmoothnessandeasytroubleshooting.Keywords:Siemenss7-1200plccontrol;SiemensG120frequencyconverter;Botusoftwareprogramming;Startersoftwaredebugging第1章前言目前的火力发电仍然是现代社会发电的主力军，火力发电厂是利用煤,石油，天然气作为燃料生产电能的工厂。当前的火电厂主要还是以煤为燃料，粉尘污染主要还是堆煤场飘尘和锅炉烟尘，而对大气环境造成污染的也是燃烧煤炭产生的大气灰尘和二氧化硫。所以为了可持续发展火电厂大多都是建造在码头或者河流附近，这样不仅方便了煤炭的运输还可以保证充沛的水量进而降低粉尘污染和脱硫问题。煤炭传输控制系统可以将煤炭通过皮带传输机按不同的速度准时保质保量供应发电厂的需求。经过这些步骤，在传统的煤炭发电上将会更高效，更环保，更便捷的特点，保证电力的供应。在提出建设和谐社会，发展循环经济可持续发展的大背景下，火电厂要着重考虑对环境造成的影响，对不可再生能源的影响。虽然我国已有部分核电机组，但火力发电依然占领着大部分的市场。但我国在早些年代建成的火力发电厂大部分都是以继电器来控制煤炭的输送。然而继电器自身的一些缺陷给电厂带来了一些不好的影响，比如能耗高，经济效益，不够稳定等。由于火力发电厂的输煤系统工作环境比较恶劣，设备多，劳动强度大，采用传统的输煤控制系统难以保证它的可靠性，所以本系统采用了抗干扰能力强，可靠性高，响应速度快的PLC控制系统。随着科学技术的进步，PLC控制技术得到了社会的高度认可和广泛的应用，相信在不久的将来PLC控制技术将会朝着更高性能的智能化的方向发展。本系统采用S7-1200PLC基于现场总线控制G120变频器的方法来控制传输多段速度。此法将会是以后电厂煤炭码头传输多段速度控制系统的发展趋势。本系统需要G120变频器的多级调速功能来实现多段速度的控制，但G120变频器需要对传输的多段速度进行参数设置和调试。又因为PLC的可靠性高，性能稳定，易于使用等特点，所以采用了西门子S7-1200PLC与G120变频器以以太网方式通信，通过PLC来实现和G120变频器的控制。在本系统中使用博图软件进行S7-1200PLC与G120变频器的组态，并建立通信与在线监控，创建PLC变量表在线控制变频器进行启停，正反转和固定的运行速度，打开监视表监视变频器的运行状况。第2章基于PLC的电厂煤炭码头传输多段速度控制系统构建关于电厂煤炭码头传输多段速度控制系统的基本构建，基础构建方法如下，1，根据电厂煤炭码头多段速度控制的需求，使用STARTER软件进行与G120变频器的通信，与之进行相关参数的设置和下载并进行模拟仿真调试；2，通过S7-1200PLC与G120变频器进行通信及监控，用博图软件进行G120变频器的组态及在线调试与S7-1200PLC进行连接，通过PLC在线控制G120变频器进行简单的运行状态调试以及监视变频器的运行状态；3，用PLC进行变频器参数的读写，这是通过在博图软件中进行功能块和程序块的调用，在里面进行程序的编写来实现对变频器参数读写的。4，最终还是在博图软件中，以程序的编写来进行PLC控制本系统的多段速度运行及调试。2.1系统硬件的构成本系统硬件的构成主要分为SIEMENSS7-1200PLC与SIEMENSG120变频器两部分，但SIEMENSS7-1200PLC作为此系统的核心部分，通过博图软件进行组态，编程与监控。G120变频器则是通过STARTER软件进行对电机运行的调试与控制。2.1.1西门子S7-1200PLC西门子S7-1200PLC是一款可编程的逻辑控制器，主要功能是通过可编程的存储器面向用户的指令，通过数字量和模拟量I/O模块来进行控制。而PLC主要由CPU、电源模块、储存器、I/O模块等组成。所以PLC的硬件构成看起来和台式电脑的结构相似。S7-1200PLC构成图如图2.1所示图2.1S7-1200PLC结构图2.1.2西门子G120变频器西门子G120变频器是紧凑型变频器，它尺寸紧凑、调试便捷、面板操作简单、维护方便以及丰富的集成功能等优点都是本系统选择它的原因。它有三个基础部件分别是功率模块、控制单元、操作面板（BOP-2基本操作面板/IOP智能操作面板）G120变频器如图2.6所示。图2.6G120变频器功率模块：功率模块一般用于对电机的供电，它的功率范围包括从0.37kW到250kW。此模块还采用了先进的IGBT技术，保证了电机可以可靠灵活的运行，也为电机提供了高度保护。功率模块如图2.7所示图2.7功率模块图控制单元：控制单元设计多样化，可以根据需求的不同进行相应的组合，并且它还为变频器提供了很好的闭环控制功能。由于它的设计多元，可以通过它的通讯接口和现场总线等方式进行区分。控制单元如图2.8所示。图2.8控制单元图操作面板：基本操作面板可以直接和变频器进行连接，实行相关的本地操作、监视、调试及诊断。而且它的操作菜单和仅两行的显示屏不仅方便了变频器系统的本地调试，还可以同时显示参数和参数值及进行相关的参数过滤。它可以在自动和手动之间进行简单的切换，也可以直接在现场操作变频器。BOP-2如图2.9所示。图2.9BOP-2操作面板图2.2软件在软件的选择上，由于本系统不仅需要硬件支持，也需要通过软件来进行编写程序来控制系统的运行。因此在本系统在软件的挑选上，选择了便于调试的STARTER软件和TIAportal(博图)软件。2.2.1STARTER软件Starter软件是德国西门子公司研发的一款专业的调试工具，它完美的支持了西门子系列的相关类型的产品，并且相关的用户可以照自己的想法进行调试。此软件能够实现在线监控、修改与设置相关参数、故障的检测和复位以及跟踪记录等调试功能。在本系统里，通过STARTER软件在它的初始界面、调试界面、configuration界面进行相关调试。然后进入Expertlist列表清单界面进行参数设置，通过Inputs/Outputs界面在Digitalinputs中设置相对应的DI点，单击Commissioning界面进行STARTER软件的调试并进入初始界面初始化。2.2.2PORTAL（博途）软件TIApottal界面有两种视图，分别是portal视图和项目视图。它们的视图结构各有不同，其中Portal是用于任务的视图，操作直观简单，能够快速的进入项目。一般打开时默认进入Portal视图。Portal视图如图2.12所示。图2.12Portal视图项目视图是用于项目的视图，它大致分为五个部分，分别是项目树，详细视图，设备视图，巡视窗口和硬件目录。项目视图如图2.13所示图2.13项目视图打开博图软件，进入项目视图找到在项目树的“在线访问”单击“在线访问”选择已经设置好的网卡，单击“更新可访问的设备”进行搜索，找到连接的S7-1200PLC地址。单击搜索到的PLC，选择“在线和诊断”，在“在线和诊断”框图里找到“功能”，点击“功能”选择“分配IP地址”，进行S7-1200PLC的IP地址和子网掩码的设置。设置好后单击“分配IP地址”按钮进行IP地址的分配。分配IP地址如图2.14所示。图2.14分配IP地址第3章STARTER软件调试G120变频器3.1STARTER软件与G120变频器的通信在进行网络设置时，右击网络，选择属性进入属性对话框，找到控制面板，点击PG/PC接口设置，为使用的接口分配参数。如图3.1所示。图3.1设置PG/PC接口右击桌面上的网络，单击属性进入属性对话框，点击本地连接-属性，为此连接使用Internet协议版本4（TCP/IPv4）再单击此连接属性可修改所需IP地址。网络属性窗口如图3.2所示。图3.2网络属性窗口图打开STARTER软件，点击project新建项目。新建项目如图3.3所示图3.3新建项目图3.3建立项目单击可访问节点图标，进行可访问节点的搜寻。可访问节点图标如图3.4所示图3.4可访问节点图标通过可访问节点的搜寻，结果。如图3.5所示图3.5搜寻结果图当出现此窗口时，勾选变频器。然后单击Accept按钮，最后关闭此窗口。添加变频器如图3.6所示图3.6添加变频器当添加变频器成功后，出现相应的变频器框选部分如图3.7所示图3.7成功添加变频器先选中变频器，再点击淡黄色的转至在线图标，把变频器转至在线。如图3.8所示图3.8转至在线变频器组态好后进行连接，连接好后转至离线模式，单击Insertsingledriveunit，进行控制单元组态，选择相匹配的型号与订货号，进行版本号和IP地址的修改，单击确定按钮控制单元添加完成。然后单击configuredriveunit进行功率模块的组态，选择相匹配的型号与订货号，功率选取1.1KW，然后单击确定按钮控制单元添加完成。当控制单元和功率模块都添加完成后，将变频器转至在线模式，至此变频器才算完全添加完成。3.2变频器的参数设置及下载在STARTER软件中打开配置向导，根据本系统的需求进行参数的设置。比如，控制结构、模式设定值来源、变频器的设置、电机和电机数据的设置、变频器功能和重要参数等，进行相关的设置。3.2.1初始化G120变频器当变频器设置好后，单击Configuration,在Configuration界面里，点击Wizard开始进行初始化参数的设置。如图3.9所示。图3.9configuration界面在Wizard中设置相关参数的应用等级，将参数P96设置为1，P96的设置如图3.10所示图3.10P96=1将P15设置为7，P15的设置如图3.11所示。图3.11P15=7将P210设置为380V，P210的设置如图3.12所示。图3.12P210=380将P300设置1，P300的设置如图3.13所示。图3.13P300=1设置Motordate,将P305设置为2.01A、P307设置为0.75V、P311设置为1400rpm、P304设置为180、P310设置为50Hz、P335设置为0如图3.14所示。图3.14设置Motordate设置Importantparameters，将P1080设置为0、P1082设置为1400、P1020设置为10、P1021设置为10、P1135设置为0如图3.15所示图3.15设置Importantparameters将P1900设置为1如图3.16所示。图3.16P1900=1最后的界面方框不勾选，然后单击Finish按钮向导完成如图3.17所示图3.17向导设置完成3.2.2STARTER软件调试电机运行在STARTER软件中找到调试菜单Commissioning，点击Commissioning进入Commissioning界面。如图3.18所示。图3.18Commissioning界面找到在调试菜单Commissioning下的Controlpanel，双击它进入Controlpanel面板界面。如图3.19Controlpanel面板界面所示。图3.19Controlpanel面板界面单击框选部分，获取控制权限，设置默认值后关闭窗口，而后进入控制页面。如图3.20控制界面所示。图3.20控制界面勾选Enables使能才能设置给定速度。设置使能如图3.21所示。图3.21设置使能当勾选使能后就能设置电机运行速度。红绿两个按钮分别控制电机启动和停止，按绿键启动，电机按照给定速度运行。如图3.22框选部分所示。图3.22设置电机运行速度当需要取消控制权时，还需将使能勾选取消，然后再单击框选部分进行取消控制权限。如图3.23所示。图3.23取消控制权3.2.3宏指令参数的设置及调试在更改宏指令参数值时，先把调试参数P10设置为1，然后根据任务要求设置相近的宏指令，在此系统中将P15设置为3。然后再进行其他参数的设置，先把P10设置为1、P15设置为3、P840设置为r722.0，用DI2控制启动，P1113设置为r722.1，用DI3控制反转，参数都设置好后，最后再把P10更改为0。在变频器进行初始化完成之后，找到项目树菜单中的Expertlist，单击Expertlist进入参数设置界面。Expertlist如图3.24框选所示。图3.24Expertlist在进入Expertlist参数设置界面后进行参数设置与修改。如图3.25参数设置界面所示。图3.25参数设置设置参数后，进入Inputs/Outputs界面，在DigitalInputs0-5中，可以设置对应DI的功能。Inputs/Outputs界面如图3.26所示。图3.26Inputs/Outputs界面在Inputs/Outputs界面中，有多个数字量输入端DI，在DI右侧的下拉框中，选择Terminaleval可使用与变频器相连的实际按钮等输入量控制变频器启停和正反转。关联如图3.27所示。图3.27关联但在此次的调试中选用Simulation模式，通过勾选相对应的输入值DI，修改仿真数字量的输入值进行设置电机的不同转速。3.3系统调试3.3.1STARTERI/O仿真控制G120变频器运行在输入/输出界面中，数字量输入端DI有多个，在DigitalInput0-5中可以设置相对应的DI功能。而在DI右侧的下拉框中，选择Terminaleval，则可以使用与变频器相连的实际按钮，输入量控制变频器实现对应功能。同样的，当选择Simulation时，就可以使用STARTER软件仿真数字量输入控制变频器实现对应的功能。在选择Simulation后，勾选对应的DI，可更改仿真数字量输入值，以便于控制变频器实现对应功能。3.3.2STARTER软件实现多段速度的控制在电厂煤炭码头传输多段速度控制系统中，针对煤炭码头对不同情况下，需要传送机分别按照规定速度进行运转。要求按下启动按钮，传送机开始工作；因为考虑到各种因素，比如在煤炭到来先将煤炭进行筛分卸料，随后用带式传送机进行传料，而在传料的过程中还需考虑到磨损、跑偏、整机运行张紧力等因素，最后在输料一环更是有很多因素的考虑，比如：在卸料时，传送机以600rpm的速度运行；在传料时，传送机以800rpm速度运行；在输料时，传送机以1200rpm速度运行。所以结合上述实际要求，使用Starter软件内仿真数字量输入进行系统设计。根据本系统的任务需求进行数字量输入和对应的功能的分配。比如用按钮绿DI0(启动)按钮红DI1(卸料)按钮黄DI2(传料)按钮蓝DI3(输料)。进行宏参数的设置，在更改参数前，需先将调试参数宏P10设置成1。再选择与任务相似的宏指令，将P15设置为3。将速度设置固定，直接给定速度设定值，将P10设置为1，P15设置为3，P1016设置为1，P840设置为r722.2，P1020设置为r722.3，P1021设置为r722.4，P1022设置为r722.5，P1001设置为600，P1002设置为800，P1003设置为1200，P10设置为0。在修改参数时，要先将宏10(P10)先修改为1，然后再修改其他参数。注意在完全修改好参数后要将P10更改为0。如图3.28参数设置所示。图3.28参数设置将数字量输入端进行分配。如图3.29输入分配端所示。图3.29输入分配端勾选DI2，启动变频器。启动如图3.30所示。图3.30变频器启动勾选DI1，开始卸料，卸料转速为600rpm。600转速如图3.31所示。图3.31600转速勾选DI0,开始传料，传料转速为800rpm。800转速如图3.32所示。图3.32800转速勾选DI1，DI0开始输料，输料转速为1200rpm。1200转速如图3.33所示。图3.331200转速第4章S7-1200PLC与G120变频器通信及在线监控4.1博途软件组态G120变频器及测试在博图软件中，找到已经组态好的PLC，在PLC下的“在线与诊断”在设置界面进行PG/PC的接口的设置，其后再进行变频器的组态。在本系统中PG/PC接口的选择上选择Inter(R)EthernetConnection(2)I219-LM.TCPIP.1，更改计算机中的IP地址使其与变频器处在同一网段内，保证两个地址不会冲突。设置PG/PC接口如图4.1所示。图4.1设置PG/PC接口4.1.1在线访问变频器打开已经创建好的项目，在项目树里找到在线访问，单击“在线访问”，选择本机网卡，单击“更新可访问的设备”。更新可访问的设备如图4.2所示。图4.2更新可访问的设备在项目树里选中变频器，单击“在线并诊断”，在“在线并诊断”窗口里功能的命名中，可以进行IP地址和设备名称的分配。但分配好IP地址后需要重启变频器。分配地址如图4.2所示。图4.2分配地址在项目树中双击变频器，单击变频器下的参数进入参数界面，在参数界面中进行参数的查看和设置.参数设置界面如图4.3所示。图4.3参数设置界面单击变频器下的调试进入调试界面，通过控制面板进行对变频器和电机的调试。调试界面如图4.4所示。图4.4调试界面4.1.2上传变频器在项目树中选中需要上传的项目，单击菜单栏里的“在线”，找到“将设备作为新站上传（软件和硬件）”。选择PG/PC接口类型和PG/PC接口,点击开始搜索，选中搜索出来的变频器，点击从设备上传，完成变频器上传。上传变频器如图4.5所示。图4.5上传变频器变频器上传完成后，单击设备组态，在设备组态界面中可以查看到设备试图、网络试图和拓扑试图。在网络试图中可以进行设备的连接，单击设备组态里的组态硬件，可以在组态下方的属性界面里进行多种属性设置，如IP地址、设备名称的设置等。4.1.3添加变频器先进行变频器控制单元的组态，选择合适的控制单元型号如CU240-EPN，控制单元组态完成后，打开“设备和网络”，点击设备视图，在设备视图右侧中的“硬件目录”中选择本系统所需功率单元，双击功率单元型号PM240-2IP20FSAU400V1.1KW添加变频器功率单元。当控制单元和功率单元添加完成后，此系统的变频器也就完全添加完成了。如图4.6功率单元型号所示图4.6添加变频器功率单元4.1.4调试向导将变频器转至在线后，在调试界面里打开调试向导进行相关参数设置，在调试向导进行驱动设置、电机参数设置等驱动数据输入。当调试向导设置完成后，通过控制面板来对变频器和电机进行调试。如图4.7在调试界面所示。图4.7调试界面4.2S7-1200PLC与G120变频器通信4.2.1博途硬件组态在博途软件中打开项目视图，点击添加新的设备，选中CPUS7-1200的站，选择PLC的CPU型号和订货号，设备添加完成后，打开网络视图，在右边的硬件目录里添加G120变频器并为之分配主站接口，完成PLC与变频器的IO控制器网络连接。如图4.8网络试图中进行网络连接。图4.8网络连接在设备和网络视窗下找到“常规”一项，设置S7-1200的设备名称并在“以太网地址”中重新分配IP地址。在硬件目录中，将过滤方框中的勾选取消掉，直接搜索“FZD”在搜索到的标准报文里找到标准报文1，然后进行G120变频器报文的组态。最后保存项目并进行编译和下载。如图4.9所示组态报文。图4.9组态报文4.2.2G120配置将变频器转至在线，其后在“在线访问”中的变频器下选中参数，进行参数的更改和设置。将G120的宏和报文类型分别进行设置，将P15设置为3，报文设置为标准报文1。设置报文与宏如图4.10所示。图4.10设置报文与宏4.3变量表在线监控G120变频器4.3.1G120报文在本系统中应用的报文是标准报文1，这种报文类型的在本系统中的作用是将PLC中的过程数据发送给变频器，它们的过程数据分别设置为STW1（控制字1），NSOLL_A（设定转速值）；反向过程数据（变频器发送给PLC）则是ZSW1（状态字），NIST_A（实际转速值）。4.3.2编程在进行变频器的报文组态时，标准报文1的默认输入/输出地址分别为输入68…71，输出地址为64…67。将M0.0作为一个开关量进行控制，把MW100发送给QW64，QW64是控制字；MW102发送给QW66，QW66是设定值；将IW68发送给MW104，IW是状态字；将IW70发送给MW106中，IW70是转速实际值。在OB1中的程序如图4.12程序框图所示。图4.12变频器进行通讯连接后所接收的每一个控制字都有其特定的功能，比如本系统使用的控制字有启动（047FHex）、停车（OFF1:047EHex）、OFF2（047CHex）、OFF3（047AHex）、反转（0C7FHex）、故障复位（04FEHex）。这些控制字都代表了变频器运行时各种特定的状态。如表4.1所示。表4.1状态字对应表速度的给定和反馈，以及参考速度都是通过宏P2000进行设置。如表4.2转速对应表所示。表4.2转速对应表参考转速十六进制十进制P20004000(H)163844.3.3建立监控表并仿真在PLC下，新建一个监控与强制表，在监控表里的地址栏进行地址设置，如M0.0、MW100、MW102、MW104、MW106，通过控制字1和速度设置的数据信号发送的方式来对变频器进行控制。当将MW100的值更改为047E，再更改为047F时，电机启动。如图4.13变量表所示。图4.13监控表当将监控表转至在线监控时，监视并进行参数值的修改。把参考速度设置为1400rpm。将MW102的值更改为4096时最大转速为350rpm，更改为8192时最大转速为700rpm，更改为16384时最大转速为1400rpm。最后更改为047E使电机停止。如图4.14仿真页面所示。图4.14监控仿真页面第5章S7-1200PLC读写G120变频器参数5.1G120变频器参数的访问5.1.1周期通讯读写变频器参数本系统在G120变频器选用中，选择了带PN接口的变频器控制单元，这是因为它支持基于PROFINET的周期性过程数据交换，并且方便变频器参数的访问。本次通讯使用周期性的PZD通道通讯（过程数据区），此变频器为不同报文的类型定义了相应的过程数据（PZD）。报文结构（PZD）如图5.1所示。图5.1报文结构（PZD）周期性通讯的参数数据区（PKW），通过PKW通道使PROFINETIO控制器进行变频器参数的读写，但每次读写只能读写一个参数，而且通道的长度是固定的为4个字节。如图5.2所示。如图5.1所示。图5.2报文结构（PKW）非周期性通讯是PROFINETIO控制器通过不定时通讯的方式进行访问变频器数据记录区，它每次可以进行读或写多个数据，但每次读写数据最大为240个字节。5.1.2PKW通讯报文G120变频器不仅支持PN通讯接口的控制单元，还支持两种PKW通讯报文分别是353报文以及354报文。而这两种报文的区别在于过程值通过PZD的数据个数不同，但它们的PKW通道的功能是相同的。如图5.3所示。图5.3通讯报文5.1.3参数通道的数据结构PKW通讯的工作模式一般是通过主站发出信号，当变频器收到信号后进行信号的处理，随后将处理结果再发送给主站。PKW通讯信号中的请求和应答两种数据信号共包含4个字，第1个和第2个字代表了参数号，索引，读写数据的类型；第3和第4个字则代表了参数的内容。参数通道的数据结构1，第1个字（PKE）中的（AK）表示从位15到12进行相应的任务DI或应答DI，其中（SPM）将始终为0，（PNU）表示参数号。如图5.4所示。图5.4参数通道结构当应答ID为7时，变频器在参数值PWE1中把错误信号发送给主站。参数通道的数据结构中第2个字（IND）表示子下标和分区下标，其中子下标是标识变频器参数的子索引值，而分区下标则是变频器参数与偏移量相对应的分区下标，但一般都将它们统称为参数下标。如图5.5所示。图5.5参数下标参数通道的数据结构第3个字和第4个字它们的参数值（PWE）都是以双字节方式发送，但每一条报文只能发送1个参数值。比如用PWE1表示参数号，PWE2将位15到10设为1，PWE2的位9到0则表示参数的索引和位号。5.2S7-1200PLC读写G120变频器参数5.2.1调用功能块进行功能块的调用设置，在程序段中添加DPRD_DAT功能块，它表示读变频器应答，在此模块里进变量的设置，其中报文设置选择西门子报文353。如图5.6程序框图所示图5.6DPRD_DAT功能块在程序段中继续添加DPWD_DAT功能块，此块表示写变频器请求。此块报文设置同上块相同，对变频器产生的数据信号进行写入。如图5.7程序框图所示图5.7DPWR_DAT功能块5.2.2编程在程序段中先进行简单的程序编写，将上述两个功能块写入此程序段中，把M0.0设置为启动，用来作为启动变频器的请求应答指令，然后把输出的数据存放到MW10和MW20两个存储位置里。图5.85.2.3调试在博图软件中进行PLC和变频器的硬件组态，为变频器分配主站接口并与PLC进行连接。进行变频器报文的组态，在设备和网络视图的右侧找到硬件目录，在目录下的前端模块中选择标准报文353，将标准报文353组态好后可以看到它的I/Q地址，将I地址更改为100，Q地址更改为200；随后打开设备组态界面，对PLC和变频器的IP地址以及设备名称进行修改，然后进行编译并下载。将下载好的PLC和变频器转至在线并访问，在项目树里点击变频器下的参数，进入参数页面找到通讯参数修改报文。随后在程序块OB1中进行程序的编写，将编写好的程序进行编译并下载到PLC中。在监控与强制表中新建一个监控表进行读写变频器参数并调试。对P2000的值进行读取，向变频器发送6000和0080（H），此时在监控表中看到读出的数据为1400，为验证读取的值是否正确，可以在变频器参数中找到P2000，它的实际参考转速是1400rpm。至此调试完成。第6章系统运行及调试6.1系统使能正反转及给定速度编程及调试6.1.1硬件组态与通信在博图中进行PLC与变频器的组态，点击设备和网络进入网络视图，在网络视图里点击变频器为变频器分配网络，选择I/O系统进行通信连接。如图6.1所示。图6.1通信连接在设备和网络窗口中选择设备视图，点击变频器进行报文的组态，在右侧的硬件目录中组态变频器报文为标准报文1，I/O地址默认。如图6.2所示。图6.2设置报文报文组态好后，选中设备进行编译和下载，在“在线访问”中找到变频器选择变频器下的参数，在其中可以进行报文的修改。如图6.3所示。图6.3在线修改报文6.1.2程序编写在项目树管理器中打开程序块，点击添加新块，然后进行创建组织块Startup。在组织块中进行程序的编写，写入MOVE指令，由于第一次启动时，需要先发送控制字1（047E）让变频器处于准备状态，再给（047F）让上升沿信号启动变频器。如图6.4程序段1所示。图6.4MOVE指令在程序块里新建函数（FC3）块，设置名称为PLC_TO_G120，用此块控制变频器进行使能，正反转及速度的给定。创建变量表生成函数局部变量，在inputs下键入“开始”，数据类型为BOOL；“停止”，数据类型为BOOL；”反转，数据类型为BOOL；SETPOINT，数据类型为BOOL。在TEMP下键入“temp1”,数据类型为Real;“temp2”,数据类型为Real;“temp3”,数据类型为Real。如图6.5程序框图所示。图6.5PLC_TO_G120（FC3）块编写启动程序，让控制字发送047F。如图6.6所示。图6.6启动程序编写停止程序，让控制字1发送047F。如图6.7所示。图6.7停止程序编写反转程序，让控制字1发送0C7F。如图6.8程序框图所示图6.8反转程序编写速度给定程序，先将CONV指令中的数据类型设置为InttoReal，然后分别使用MUL乘法指令和DIV除法指令，将数据储存在临时储存区temp3中，随后再将数据类型设置为RealtoInt存放到MW100中，使用MOVE指令将MW100中的数据发送给QW258.SETPOINT×16384/1400(P2000参考转速）→QW258,进行转速值的设定。如图6.8所示。图6.8速度给定程序函数设置完成后，设置M10.0为启动，设置M10.1为停止，设置M10.2为反转设置MW20为给定速度。在OB1中调出FC3块并设置好各个输入点，如图6.9所示。图6.9OB1中程序6.1.3调试新建监控表进行监控并调试。监控表如图6.10所示。图6.10在项目树中打开监控与强制表，添加新监控表，在监控表中设置启动、停止、反转、给定速度地址，将其转至在线监控，启动变频器使启动地址修改为TRUE，为给定速度更改值并设置速度1200rpm，将监控表转至在线可以看到在MW20中会实时反映电机的转速，此时，在电机运行状态反馈的地址中监视值一栏为TRUE；然后使电机反转，修改M10.2反转地址，将此地址的修改值设置为TRUE，此时也可以看到在MW20的监视值一栏的速度逐渐从1200rpm变为－1200rpm，反转状态反馈此时地址的监视值为TRUE；取消反转，将M10.2地址的修改值改为FALSE，此时可以看到速度变为正向，反转状态反馈为FALSE，最后停止电机并转至离线。6.2系统状态反馈和速度反馈编程及调试6.2.1程序编写在程序块里新建函数块，设置名称为PLC_TO_G120，生成局部变量，在输入（input）这个变量里面设置变量，设置错误变量为BOOL，设置警报变量为BOOL，设置运行变量为BOOL，设置反转变量为BOOL。在输出（output）变量里面设置变量，设置错误