基于PROFIBUSDP变频器通讯控制系统设计自控系毕业论文.docx

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基于PROFIBUSDP变频器通讯控制系统设计自控系毕业论文

摘要

在造纸机中，同步控制和纸张力控制是造纸机控制中极为重要的一环。

本文就是以西门子S7-300PLC和基于PROFIBUSP-DP的MM440变频器组合的控制方案在造纸过程中实现多电机同步传动，提出适于PLC控制的、能在纸传动过程中实现高精度稳速控制及恒张力控制的控制方案。

该方案建立了过程运行参数与控制目标的准确定量关系，既没有理论误差，又避免了多电机的性能差异及负载波动等对控制的影响，为实现造纸机多电机高精度同步传动提供了技术手段。

本文所研究的基于PROFIBUSP-DP变频器造纸机械控制系统采用PLC来控制变频器调速，充分发挥PROFIBUSP-DP模块的高可靠性、灵活性、通用性、扩展性等优点，通过RS485传输技术建立PLC与变频器的PROFIBUSP-DP通讯进而完成PLC控制变频器调速系统的方案设计和全部的控制系统设计。

关键词：

PLC;PROFIBUSP_DP变频器

ABSTRACT

Inthepapermachine,synchronouscontrolandpapertensioncontrolinpaperhighprecisionsteadyspeedcontrolandconstanttensioncontrolmethod.Themachinecontrolisaveryimportantlinkin.ThisarticleisbasedonSiemensS7-200PLCandSiemensMM440convertercombinedcontrolschemeinthepaper_makingprocessmultimotorsynchronousdrive,putforwardsuitableforPLCcontrol,inthepaperthetransmissionprocessachievesplantoestablishtheprocessparametersandthecontrolgoalofaccuratequantitativerelation,neithertheoryerror,butalsoavoidthemultimotorperformancedifferencesandloadfluctuationoncontroleffect,fortherealizationofpapermachinewithmultihighprecisionsynchronoustransmissionprovidestechnicalmeans。

Inthispaper,thestudybyACmotorspeedcontrolsystemusingPLCtocontrolthefrequencyconverterspeedcontrol，programmablelogiccontrollerandgivefullplaytothehighreliability，flexibility,versatility，scalability，etc，throughthePLCswitchestocontrolthevolumeofinputandoutputmodulesmulti-functionalinverterinputtoachievethemulti-stagemotorspeedcontrol，duringtheRS485transmissiontechnologythroughtheestablishmentofthePLCandinverterPROFIBUSP-DPcommunicationtocompletethePLCcontrolprograminverterspeedcontrolsystemdesignandallofthecontrolsystemdesign.

Keywords:

Thealternatingcurrent;PLC;PROFIBUSP-DPcommunication

目录

第1章绪论……………………………………………………………….1

1.1基于profibus-dp通讯控制发展与现状…………………………………………1

1.2基于profibus-dp通讯控制的意义………………………………………………1

第2章系统的功能设计分析和总体思路………………………………2

2.1概述……………………………………………………………………………..2

2.2系统功能设计分析……………………………………………………………..2

2.3系统设计原理和方法………………………………………………………….3

第3章变频器通讯控制系统的硬件设计………………………………5

3.1PROFIBUS-DP的变频器控制系统结构…………………………………………5

3.2通过Profibus-DP数据通讯……………………………………………………6

3.3变频器的选择…………………………………………………………………8

3.4系统硬件组态………………………………………………………………….9

第4章系统的软件设计与调试……………………………………….15

4.1STEP软件简介………………………………………………………………..15

4.2PLC和存储点的地址分配………………………………………………...16

第5章结论与展望……………………………………………………..18

5.1结论…………………………………………………………………………..22

5.2不足之处及未来展望………………………………………………………….22

参考文献………………………………………………………………..23

致谢……………………………………………………………………..24

第1章绪论

1.1PROFIBUS-DP通讯控制系统发展与现状

随着工业自动化的不断发展，工厂业主对生产效率和产品质量要求的不断提高，分别对每台电机进行单独控制在某些场合已经不能满足生产工艺的要求，而需要同时对多台电机进行控制，让其更好地协调运行，因此多电机同步传动控制应运而生。

最早的同步控制方法有模拟放大器同步控制和电动式连锁同步控制等方式，前者有抗干扰差和漂移等缺陷，而后者有调整不方便和体积庞大等不足。

从90年代中期国外现场总线技术开始进入工业化实用阶段，采用现场总线通讯方式的多电机同步控制系统开始广泛应用。

在纸机传动系统中，随着车速的提高和生产工艺的要求，也逐步地引进多电机同步控制方法，现代纸机的多分部传动系统采用现场总线通讯同步控制的已经占到了90%以上。

　　现场总线种类很多,但由于大多交直流传动装置可以采用PROFIBUS（ProcessFieldBus）现场总线通讯，所以PROFIBUS现场总线在传动控制领域占有较大的市场份额，并且在逐年地增加。

另外PROFIBUS总线标准包括3个方面的内容：

FMS、DP、PA，可以适用于不同的应用领域。

PROFIBUS现场总线技术就是实现现场级设备数字化的工业现场层网络通信技术，它具有较强的现场信息集成能力，可靠性好，维护性好，且总线协议是开放的。

这样，如果给现场设备接入具有现场总线网络功能的接口，不仅可以利用现场总线网络来管理分布的设备，还可以克服目前普通控制方式的缺点。

1.2PROFIBUS-DP通讯控制的意义

给予PROFIBUS-DP现场总线的造纸机多电机同步传动系统的研究与开发，提高了传动系统的可靠性和控制的精度，增强了系统的抗干扰能力。

利用PROFIBUS-DP现场总线使系统各设备件具有通讯能力，形成网络系统，同时强大的软件功能可缩短工程时间，提高系统的智能化程度，实现复杂的控制功能，并应用于大中型纸机传动控制系统中，降低对进口产品和软件的依赖性,加大了造纸行业中国内相关产品和技术所占的比重,提高具有自主知识产权的产品在市场中的竞争力。

在实际中，用它对造纸系统进行改造，完成了预期的通信和控制功能，大大提高了生产效率，取得了满意的效果,这对国家的经济建设和经济安全都具有重要意义。

第2章系统的功能设计分析和总体思路

2.1概述

本文就是以西门子S7-300PLC和基于PROFIBUSP-DP的MM440变频器组合的控制方案在造纸过程中实现多电机同步传动，提出适于基于profibus-dp变频器通讯控制的、能在纸传动过程中实现高精度稳速控制及恒张力控制的控制方案。

该方案建立了过程运行参数与控制目标的准确定量关系，既没有理论误差，又避免了多电机的性能差异及负载波动等对控制的影响，为实现造纸机多电机高精度同步传动提供了技术手段。

。

2.2系统功能设计分析

设计四台电机构成的变频调速同步控制系统：

四台电机速度可以同步升降，也可以微调，1#电机微调其他电机同步微调，2#电机微调1#不同步微调，其他电机须同步微调，3#电机微调1#和2#不同步微调，4#电机同步微调，4#电机微调，其他电机均不同步微调。

纸机对电气传动形同的要求

1）纸机工作速度要有较大的调节范围。

为了纸纸机具有较强的的产品、原料的适应性，纸机传动可在较大的范围内均匀的调节速度，调节范围为1：

8。

2）车速要有较高的稳定裕度，总车速提升、下降要平稳。

为了稳定纸页的定量和质量、减少断头、要求纸机的稳速精度为（0.05-0.01）%。

3）速差控制，速比可调、稳定。

纸幅在网部和压榨部时，其纵向伸长横向收缩，而在烘干部时，两向都收缩，因此纸机各分部的线速稍有差错，即速差。

误差应控制在0.1%以内保持纸张不被拉断。

纸机各分部的速比的最大波动值与浆料配比、定量、车速、生产工艺、纸页收缩率及分部之间的纸幅无承托引段张力等因素有关。

因此，纸机各相邻部分之间应有适当的速差来形成良好的纸页。

纸机各分部的速度必须可调，为（10-15）%。

4）各分部点具有速度微升微降功能，引纸操作时的紧纸、松纸功能。

5）爬行速度。

为了方便检修和清洗干网以及为了各部分的运行运行工况，各部分应有15-50m/min的可调爬行速度。

6）纸机为恒转矩负载性质，要选择具有恒转矩控制性能的变频器，良好的通信能力，并采用PLC作为控制单元，实现对整个控制的可靠、协调的控制，以满足纸机控制系统正常工作的需要。

2.3系统设计原理和方法

四台电机速度可以同步升降，也可以微调，1#电机微调其他电机同步微调，2#电机微调1#不同步微调，其他电机须同步微调，3#电机微调1#和2#不同步微调，4#电机同步微调，4#电机微调，其他电机均不同步微调。

设有启动/停止按钮和速度同步升/降旋钮，每台电机设有选择开关和升/降微调旋钮。

2.3.1硬件电路图

图2-1造纸电机硬件电路图

图2-2主程序流程图

第3章变频器通讯控制系统的硬件设计

PROFIBUSP-DP是一种国际化的开放式现场总线标准，即EN50170欧洲标准和IEC61158国际标准的一部分。

并且，在2001年12月成为我国的现场总线标准。

Profibus由PROFIBUSP-FMS（FieldbusMessageSpecification），PROFIBUSP-PA（ProcessAutomation）和Profibus-DP（DistributivePeripheral）三部分组