毕业设计论文基于vb与松下PLC的调速系统的设计

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1、1绪论1.1 变频调速的背景和意义电气传动是目前工业控制中的一个重要局部，它利用电动机把电能转换为机械能，来满足工农业生产及日常生活中的各种需求1。变频调速技术已成为节能、改善工艺流程、提高产品质量和改善环境、推动技术进步的有效手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节能效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有开展前途的调速方式，其重要性日益得到世界各国的重视2。在世界能源紧缺的今天，开展变频调速技术的研究，推广其应用，有着非常重大的现实意义和巨大的经济效益及社会效益。20世纪60 年代以前，直流调速一直以来在传动领域中占据着主导地位。但是随着社会生产力及技

2、术的不断开展，直流传动的薄弱环节逐步显示出来3。由于换向器的存在，使直流电动机的维护工作量加大，单机容量、最高转速等都受到限制4。另外，随着电力电子技术、控制技术以及微型计算机和大规模集成电路快速的开展5，交流调速取代直流调速，计算机数字控制技术取代模拟控制技术已经成为开展趋势6。因此，人们便转向应用结构简单、运行可靠、便于维护、价格低廉的交流电动机。从20 世纪30 年代开始，人们就致力于交流调速技术的研究。20 世纪60 年代以后，随着新型自关断电力电子器件、智能功率集成电路的问世，现代控制理论的开展和计算机技术的应用，新的控制策略不断涌现，使得交流变频调速技术得到迅猛开展，并已在冶金、机

3、械、电气、纺织、食品等等行业得到普遍应用，交流变频调速以其显著的节电效果，优良的调速性能以及广泛的适用性逐步取代直流调速的地位，已经成为电气传动领域开展的主流方向。1.2变频调速开展状况我国电气传动产业始于1954 年。当时，在机械工业部属下建立了我国第一个电气传动成套公司，即现在的天津电气传动设计研究所的前身7。现在，我国有200家左右的公司、工厂和研究所从事变频调速技术的工作。随着改革开放，经济高速开展，形成了一个巨大的市场，它既对国内企业，也对外国公司敞开8。很多最先进的产品从兴旺国家进口，在我国运行良好，满足了我国生产和生活需要。国内许多合资公司生产当今国际上先进的产品，国内的成套局部

4、在自行设计制造的成套装置中采用外国进口和合资企业的先进设备，自己开发应用软件，能为国内外重大工程工程提供一流的电气传动控制系统，在变频调速技术的应用和研究上取得了很大的成绩9。 在大功率交交变频(循环变流器) 调速技术方面，法国阿尔斯通已能提供单机容量达30 000 kW的电气传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面，意大利ABB 公司提供了单机容量为60 000 kW 的设备用于抽水蓄能电站；在中功率变频调速技术方面, 德国西门子公司Simovert A 电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10耀2 600 kVA 和Simovert P GTO PWM 变频调速设备单机

5、容量为100 耀900 kVA，其控制系统已实现全数字化15，用于电力机车、风机、水泵传动；在小功率变频调速技术方面，日本富士BJT 变频器最大单机容量可达700 kVA ，IGBT变频器已形成系列产品，其控制系统也已实现全数字化16。IPM 投入应用比IGBT 约晚2年, 由于IPM 包含了IGBT 芯片及外围的驱动和保护电路，有的甚至还把光耦也集成于一体，是一种更为适用的集成型功率器件。目前，在模块额定电流10耀600 A 范围内，通用变频器均有采用IPM 的趋向。IPM 除了在工业变频器中被大量采用之外，经济型的IPM 在近年内也开始在一些民用品，如家用空调变频器、冰箱变频器、洗衣机变频

6、器中得到应用。IPM 也在向更高的水平开展，日本三菱电机最近开发的专用智能模块ASIPM 将不需要外接光耦，通过内部自举电路可单电源供电，并采用了低电感的封装技术，在实现系统小型化，专用化，高性能，低本钱方面又推进了一步17。2 变频调速系统各电气元件原理及控制2.1 VB语言的介绍及优点Visual BasicVB是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。从任何标准来说，VB都是丠界上使用人数最多的语言不仅是盠赞VB的开发者还是抱怨VB的开发者的数颃。其中微软的办公软件，比方WORD和EXCEL都是用VB来编写的。它源自BASIC 编程语言。VB拥有图形用户界面 GUI 和快

7、速应用程序开发 RAD 系统，可以轻易的使用 DAO 、 RDO 、 ADO 连接数据库 ，或者轻松的创立 ActiveX 控件 。Visual Basic是可视化Basic编程语言,有4.0,5.0和6.0,其中Visual Basic 6.0是应用最广泛的初学者编程语言,它根本兼容大多数BASIC下的源代码或稍加改动就能应用于Visual Basic的代码内,Visual Basic是编译型语言,所生成的EXE文件能在具有VB同版本运行库文件的WINDOWS环境下运行.下一个版本的Visual Basic将引入WebClasses，它是经过精心挑选后确定的网络开发的工具。因为它更具有sca

8、lable、更强大、而且是真正的language-agnostic。它在Visual Studio的所有的工具中起作用。2.2 PLC可编程控制器根本功能介绍PLC即可编程控制器Programmable logic Controller，是指以计算机技术为根底的新型工业控制装置。“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原那

9、么而设计。PLC具有1可靠性高，抗干扰能力强，2配套齐全，功能完善，适用性强，3易学易用，深受工程技术人员欢送，4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，5体积小，重量轻，能耗低。PLC在好多领域都有其应用，比方在过程控制，运动控制等。2.3 变频器的主要结构及工作原理变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。按工作原理可分为主电路和控制电路，主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换局部，变频器的主电路大体上可分为两类1:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变

10、频器，其直流回路滤波是电感。 它由三局部构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器。 控制电路是给异步电动机供电电压、频率可调的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路，主电路的“电压、电流检测电路，电动机的“速度检测电路，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路，以及逆变器和电动机的“保护电路组成。变频器通常分为4局部：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。 整流单元将工作频率固定的交流电转换为直流电。 高容量电容存储转换后的电能。 逆变器由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频

11、率、宽度、幅度的方波。 控制器按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。 图2.1 变频器内部结构3变频调速系统硬件设计3.1 VB串口与松下PLC的通信实现本毕业设计的要求是实现VB与松下PLC之间的通信，可利用VB编写的程序生成一个界面，实现对松下PLC的简单控制。本系统是以VB为平台，用VB中的MOSCOMM控件，根据松下PLC自有的通信协议，编写串口通信程序。用VB提供的普通控件，如按扭，标签等根本控件来模拟PLC的各个开关量及状态。在VB生成的EXE软件中控制PLC的输入输出，并读取PLC在运行时的数据。系统设计总框图如下：图 3.1 V

12、B与松下PLC通信设计总框图通过MOSCOMM控件编写通信程序VB软件松下通信协议松下PLC接受计算机的命令帧3.11 RS232通信接口串行通信端口SERIAL COMMUNICATION PORT在系统控制的范畴中一直占有极重要的角色，不仅没有因为时代的进步被淘汰，反而是在规格上愈来愈向其极限挑战。现在，计算机上的串行通信端口RS232是标准配置，用途上那么以连接调制解调器作通信传输最为常见。 串行通信接口标准经过使用和开展，目前已经有几种。但都是在RS-232标准的根底上经过改良而形成的。所以，以RS-232C为主来讨论。RS-323C标准是美国EIA(电子工业联合会与BELL等公司一起

13、开发的1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在020000b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。 RS-232C标准协议的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RSecommeded standard代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改1969，在这之前，有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、

14、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。 这里只介绍EIA�RS-232-C简称232，RS232。 1.电气特性EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。在TxD和RxD上：逻辑1(MARK)=-3V-15V 逻辑0(SPACE)=+315V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效接通，ON状态，正电压+3V+15V信号无效断开，OFF状态，负电压)=-3V-15V2连接器的机械特性：连接器：由于RS-232C

15、并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。下面分别介绍两种连接器。1DB-25： PC和XT机采用DB-25型连接器。DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组：异步通信的9个电压信号含信号地SG2，3，4，5，6，7，8，20，2220mA电流环信号 9个12，13，14，15，16，17，19,23，24空6个9，10，11，18，21，25保护地PE1个，作为设备接地端1脚图3.2 DB25链接器的外型及信号线分配2DB-9连接器在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主

16、板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-25型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此，假设与配接DB-25型连接器的DCE设备连接，必须使用专门的电缆线。电缆长度：在通信速率低于20kb/s时，RS-232C所直接连接的最大物理距离为15m50英尺。最大直接传输距离说明：RS-232C标准规定，假设不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m50英尺。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。图3.

17、3 DB9连接器的外型及信号线分布3、RS-232C的接口信号RS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根，它们是：1联络控制信号线：数据装置准备好Data set ready-DSR)有效时ON状态，说明MODEM处于可以使用的状态。数据终端准备好(Data set ready-DTR)有效时ON状态，说明数据终端可以使用。这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。请求发送(Request to send-R

18、TS)用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效ON状态，向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。允许发送Clear to send-CTS用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，使其变高。接收线信号检出(

19、Received Line detection-RLSD)用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。当本地的MODEM收到由通信链路另一端远地的MODEM送来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线RxD送到终端。此线也叫做数据载波检出(Data Carrier dectection-DCD线。振铃指示(Ringing-RI)当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效ON状态，通知终端，已被呼叫。2数据发送与接收线：发送数据(Transmitted data-TxD)通过TxD终端将串行数

20、据发送到MODEM，(DTEDCE)。接收数据(Received data-RxD)通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCEDTE)。3地线：有两根线SG、PG信号地和保护地信号线，无方向。上述控制信号线何时有效，何时无效的顺序表示了接口信号的传送过程。例如，只有当DSR和DTR都处于有效ON状态时，才能在DTE和DCE之间进行传送操作。假设DTE要发送数据，那么预先将DTR线置成有效(ON)状态，等CTS线上收到有效(ON)状态的答复后，才能在TxD线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这时线路才能

21、开始发送。2个数据信号：发送TXD；接收RXD。1个信号地线：SG。6个控制信号：3.1.2 RS422通信接口1.RS422全称是“平衡电压数字接口的电气电路2.RS422最多可以接10个接点3.支持点对多的双向通信4.最大传输距离为4000英尺约1219m)，最大传输速率12Mb/s5.4个接线端子:TX+,TX-(数据发送) ；RX+，RX-(数据接收)6.接口：非标准接口，可自己定义,通常为9针或15针 图3.4 RS422概述3.1.3 RS485通信接口1.RS485在RS422根底上开展而来，增加多点，双向通信能力2.RS485可采用2线制和4线制，其中2线制可实现真正的双向多点

22、通信3.最大传输距离1219m，最大传输速率10Mb/s4.可最多接到32个设备5.2个接线端子:D+ ；D-6.接口：非标准接口，可自己定义图3.5 RS485接线原那么 RS232和RS422和RS485之间的区别1，通信距离：RS232距离最大为15m,而RS485/RS422距离为1200m2，所连接设备个数：RS232只能连接1个设备,而RS485/RS422可连接多个设备3接口定义：RS232是标准接口,为D形9针或15针，引脚定义一样，RS485/RS422没有定义接口形状，每个设备引脚定义也不一样4，RS422为4线制，全双工工作模式，RS485为2线制，半双工工作模式。本次设

23、计由于接线距离短，信号干扰少所以采用本钱低应用最广泛的RS232来实现串行通信 图3.6 计算机与松下PLC的通信实现3.2 松下PLC与变频器通信和连接3.2.1元器件的选用1.PLC的选用在选择PLC型号时，主要考虑了如下几个因素： 一是对哪一家公司哪个型号的PLC了解得多，特别是对它的指令和编程软件熟悉，那么优先考虑。因为从可靠性、性能指标上各家公司的产品大同小异； 二是选用品牌知名度较高的产品； 三是要考虑输入输出端口数量的要求； 四是考虑输入输出端口容易匹配的要求。例如：方便与触摸屏通讯，触摸屏编程时“设置系统参数菜单项中该类型的PLC为其默认“PLC类型之一， 以便于程序设计和实际

24、应用。五是考虑对PLC通信联网功能的要求。如果PLC需要与别的设备通信，需要考虑PLC的通信联网功能，例如其有什么样的通信接口，最多可以配置多少个接口等。考虑到上述因素，结合“体积小巧、价格实惠 的原那么，本文选用松下FP SIGMA可编程控制器。其特点有以下几点： (1)丰富的指令系统。有190多条指令，除能实现一般逻辑控制，还可进行运动控制、复杂数据处理，可直接控制变频器实现电动机调速控制。(2)快速的CPU处理速度。其运行速度在同类产品中是最快的，每个根本指令执行速度为09微秒，500步的程序只需05毫秒的扫描时间，还可读取短至50微秒的窄脉冲，即FP0有脉冲捕捉功能。(3)大程序容量。

25、具有5000步的大容量内存及大容量的数据存放器，可用于复杂控制及大数据处理。(4)功能强大的编程工具。无论采用的是手持编程器还是编程工具软件， 其编程及监控功能都很强，其编程软件除已汉化的DOS版NPST-GR外，还Windosws版的FPSOFT及FPWINGR，这些工具都为用户的软件开发提供了方便的环境。(5)强大的网络通信功能。其编程口可以直接和PC机或触摸屏相连，无需适配器；另一个通信口为RS232C端口，可通过设定系统存放器No412来使用串行通信功能或计算机链接功能。2.变频器的选用在电路设计时，变频器的选用主要考虑了以下三个因素： 1、变频器类型正确选用变频器的类型，首先按照生产

26、机械的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩的要求，然后决定选用那种控制方式的变频器最适宜。所谓适宜是既要好用，又要经济，以满足工艺和生产的根本条件和要求为前提。2变频器功率从效率角度出发，在选用变频器功率时，主要考虑了以下几点： (1)变频器功率值与电动机功率值相当时最适宜，以利变频器在高的效率值下运转。(2)在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时，那么变频器的功率要尽可能接近电动机的功率，但应略大于电动机的功率。(3)当电动机属频繁起动、制开工作或处于重载起动且较频繁工作时，可选取大一级的变频器，以利变频器长期、平安地运行。(4)假设电动机实际使用功率有充裕，可以考虑选用功率小于电动机

27、功率的变频器，但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作。3变频器箱体结构变频器的箱体结构要与环境条件相适应，即必须考虑温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素，这与能否长期、平安、可靠运行有很大关系。常见有以下几种结构类型： (1)敞开型：本身无机箱，适用装在电控箱内或电气室内的屏、盘、架上， 尤其是多台变频器集中使用时，选用这种型式较好，但环境条件要求较高： (2)封闭型：适用一般用途，可有少量粉尘或少许温度、湿度的场合： (3)密封型：适用工业现场条件较差些的环境； (4)密闭型：适用环境条件差，有水、尘及一定腐蚀性气体的场合。选用变频器时按负载的特性，可选用的品牌较多，本着满足功能

28、要求、使用方便、体积小巧、经济实惠的原那么，本控制系统选用日本松下的VFO变频器。 变频器与PLC的数据通信PLC控制变频器的方法有： (1)开关量信号控制变频器。PLC的输出点、COM点直接与变频器的“正转、“反转、“高速、“中速、“低速等端口分别相连。PLC可以通过程序控制变频器的正转、反转、停止，也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合，实现多段速度运行。因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。(2)模拟量信号控制变频器。PLC配置模拟量输出模块，通过模拟量输出模块输出的直流电压或电流送给变频器的模拟电压电流转速给定输入端，用模拟

29、量输出控制变频器的输出频率。这种控制方式的优点是PLC程序编制简单方便，调速曲线平滑连续，缺点是在大规模生产线中，当控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路有较大的电压降，影响了系统的稳定性和可靠性，此外，PLC的模拟量输出模块价格较高。(3)用高速脉冲输出信号作为频率给定信号。某些变频器有高速脉冲输入功能，可以用PLC输出的高速脉冲的频率作为变频器的频率给定信号。(4)用串行通信提供频率给定信号。通过通信，PLC和变频器之间还可以传送大量的参数设置信息和状态信息。如果PLC和变频器都自带串行通信接口， 并且可以使用相同的通信协议，硬件上不需要增加额外的开销。只是熟悉通信协议和设计

30、通信程序需要一定的专业知识，可能要花较多的时间。串行通信接口有： RS232接口、RS485接口、RS422接口。在PLC与变频器的综合应用中，比拟传统的应用一般是使用PLC的硬接点输出控制变频器的运行及停止，使用多段速度或DA输出控制变频器的转速变化，在这种应用方式中，PLC与变频器通过外部接线完成连接，不能进行内部数据的传递；本论文采用通信控制，仅通过一条通讯电缆连接，无须其他外部接线，不但能完成传统应用的所有功能，实现无级调速，还能进行内部的数据通信。PLC与变频器通信连接时，将RJ45水晶头插入变频器的串行通信接口，另一端接在PLC的RS232端口上。 PLC外部电路的设计1、松下FP

31、 SIGMA可编程控制器的外形结构FP SIGMA是超小型PLC，虽然体积小巧但功能十分强大。图39 FP SIGMA可编程控制器的外形结构 正面 反面 图3.7 FP SIGMA编程器的外部结构“状态显示LED用于显示PLC当前工作状态。“模式切换开关处于RUN位置时，PLC正常工作。当处于PROG位置时， PLC与计算机进行程序交换。“输入端口用于接收控制信号。“输出端口用于输出控制信号。“编程口连接器为RS232C口，连接电脑仅需一根电缆，无需适配器。“RS232端口初始设置为不使用RS232C端口，可根据系统存放器No412选择功能(K0：不使用；K1：计算机链接功能；K2：通用通信功

32、能)。其中“S 端用于发送数据、“R端用于接收数据、“G端为信号用接地。松下PLC在本次设计中主要实现电机的正反转和对变频器的PWM信号传送，由此可得外部接线输入和输出I/O分配表：输入 停止：X0 输出 正转：Y0 正转：X1 反转: Y1 反转：X2 PEM信号输出: Y2 输入数据端：COM1 变频器外部电路的设计1、主电路的连接 图3.8 变频器与电机的外部连接图松下VFO变频器为单相220V变频器，220V交流电源从L和N两个端子输入，三相电动机与变频器的U、V、W相连。2、控制电路的连接通过标准配备用于网络连接的串行通讯端口与PLC连接，其转速受PLC外控控制 图3.9 变频器外部

33、电路图为了使变频器受松下PLC外控控制，变频器的COM口与松下PLC的串行口连接，NO.5接PLC的正转输出口Y0，NO.6接PLC的反转输出口Y1，NO.9接PLC的PWM信号输出口Y2。 图3.10 调速系统总体实物图4 变频调速系统的软件设计4.1 VB编程程序的根本思路用VB做串口通信，有很多种方法，其中包括AHLD和MOSCOMM方法等。但是对于初学者还是利用MSCOMM控件比拟直观易学易懂。1、要编制VB与PLC的通讯程序，首先是需要VB6.0的企业版软件。2、电脑里需要有Mscomm32.ocx这个串行通讯控件，如果您安装了VB6.0企业版软件，安装软件会自动把Mscomm32.

34、ocx控件放在您的电脑里。(当然，串行通讯不一定非要用Mscomm32.ocx来完成，但是我感觉初学时，用这个控件最直观!) 3、学习Mscomm32.ocx控件的使用方法。4、您需要了解掌握相应PLC的通讯协议，每个PLC的通讯协议根本都是不同的(当然，会了一种PLC与VB的通讯程序制作，其他的也根本没问题了，通讯协议不同而已!) 5、学习编制VB与PLC的通讯程序并不需要很多的VB知识，入门级的VB水平即可学会! 6、试着编写一般的小程序，比方一个按扭，一个标签等等根本的控件。7、学会了编制VB与PLC通讯程序，并且您的VB水平足够强，那么可以将此技术应用于各行业。如：报表打印、工艺数据存

35、档、趋势图形显示、工况查寻、参数在线修改等等监控系统。 VB程序的特点visual basic(以下简称vb)是运行于windows平台下的一种可视化的高级编程语言。自1991年问世以来，vb适应了windows3.x到windows 95/98及windows nt等各版本的操作系统的开展，广泛应用于普通窗口类、数据库管理类、网络数据通信类等应用程序的开发。vb作为一种可视化的计算机的高级程序设计语言，有以下显著的特点：1) vb继承了basic语言简单易学的特点microsoft在开展vb过程中从来没有忘记其根源，编程的入门者即使是一个对计算机工作原理一窍不通的人，也可以在相当短的时间内编

36、写一个可行的windows程序。2) 与基于dos环境下的编程语言相比，vb编程思想上发生了根本的改变与基于dos环境下的编程语言相比，vb编程思想上发生了根本的改变vb中引入了面向对象的程序设计方法，使程序设计人员从烦琐的程序设计细节中解脱出来，程序设计人员在进行程序开发时，选择适当的对象构造自己需要的界面。然后安排好某对象接收到何消息做什么就可以了。而不需要具体地考虑对象如何做、哪个先做、哪个后做的问题。3) vb具有强大的数据库管理功能vb支持sql数据库查询，利用vb中嵌入的数据库管理功能几乎可以操纵各种格式的数据库。4) 程序开发环境高度集成化vb是一个包括编辑、程序调试、程序运行、

37、程序编译等各种功能的集成程序开发环境ide5) vb适应于开发视窗类应用程序vb中包含大量的函数、命令及关键字，其中大局部与windows图形用户界面相关，专业人员可以很方便地使用它们开发出功能强大的windows应用程序。 串口通信方案RS232协议是基于物理层的通信协议，负责与硬件打交道，而VB语言与其它类型的高级语言相比在此方面具有较大的优势，这也是本文选用VB作为程序开发平台的一个重要原因。用VB6.0开发串口通信有四种方案，一是使用VB6.0提供的串行通信控件MSCOMM二是在单线程中实现自定义的串口通信类封装WINDOWS API；三是多线程下实现串行通信封装WINDOWS API

38、；四是直接读写串口自己编写RS232类、WIN32PORT类。为了编程方便，本文采用第一种方案。 串口通信控件利用Microsoft ActiveX通信控件MOSCOMM.OCX控件可实现串口通信。MSComm 控件通过串行端口传输和接收数据，为应用程序提供串行通讯功能。MSComm控件在串口编程时非常方便，程序员不必去花时间去了解较为复杂的API函数，而且在VC、VB、Delphi等语言中均可使用。Microsoft Communications Control以下简称MSComm是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件，它为应用程序提供了通过串行接

39、口收发数据的简便方法。具体的来说，它提供了两种处理通信问题的方法：一是事件驱动(Eventdriven)方法，一是查询法。1.MSComm控件两种处理通讯的方式MSComm控件提供以下两种处理通讯的方式：事件驱动方式和查询方式。1.1 事件驱动方式事件驱动通讯是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。在许多情况下，在事件发生时需要得到通知，例如，在串口接收缓冲区中有字符，或者 Carrier Detect (CD) 或 Request To Send (RTS) 线上一个字符到达或一个变化发生时。在这些情况下，可以利用 MSComm 控件的 OnComm 事件捕获并处理这些通讯事件。OnCo

40、mm 事件还可以检查和处理通讯错误。所有通讯事件和通讯错误的列表，参阅 CommEvent 属性。在编程过程中，就可以在OnComm事件处理函数中参加自己的处理代码。这种方法的优点是程序响应及时，可靠性高。每个MSComm 控件对应着一个串行端口。如果应用程序需要访问多个串行端口，必须使用多个 MSComm 控件。1.2 查询方式查询方式实质上还是事件驱动，但在有些情况下，这种方式显得更为便捷。在程序的每个关键功能之后，可以通过检查 CommEvent 属性的值来查询事件和错误。如果应用程序较小，并且是自保持的，这种方法可能是更可取的。例如，如果写一个简单的 拨号程序，那么没有必要对每接收一个

41、字符都产生事件，因为唯一等待接收的字符是调制解调器的“确定响应。所以此设计采用查询方式。2.MSComm 控件的常用属性MSComm 控件有很多重要的属性，但首先必须熟悉几个属性。CommPort 设置并返回通讯端口号。Settings 以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位。PortOpen 设置并返回通讯端口的状态。也可以翻开和关闭端口。Input 从接收缓冲区返回和删除字符。Output 向传输缓冲区写一个字符串。 通信协议工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制,如今已进入网络时代,工业控制器连网也为网络管理提供了方便。Modbus就是工业控制器的网络协议中的一种。

42、 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络例如以太网和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程,如果回应来自其它设备的请求,以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。 当在一Modbus网络上通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。如果需要回应,控制器将生成反应信息并用Modbus

43、协议发出。在其它网络上,包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法但是FP系列PLC采用的是该公司专用通信协议MEWTOCOL。本次毕业设计用的是松下的产品，自然通信协议也是采用的MEWTOCOL。该协议共分为两局部：一是计算机于PLC之间的 命令通信协议MEWTOCOL-COM；二是PLC与PLC之间及PLC与计算机之间的数据传输协议MEWTOCOL-DATA。特点1. 用于程序处理和交互式操作.2. 数据传输采用ASCII码的形式.3. 首先由计算机发送指令.4. 由PLC对指令自动进行相应响应.根本描述

44、：指令格式校验数据范围 指令信息:%AD(H)AD(L)#指令代码文本代码1BCC(H)BCC(L)CR 应答信息 (正常时):%AD(H)AD(L)$响应代码文本代码1BCC(H)BCC(L)CR 应答信息 (发生错误时):%AD(H)AD(L)!错误代码(H)错误代码(L)BCC(H)BCC(L)CR指令一览表指令功能描述RCSRead single point of contact information读取单个触点的状态信息WCSWrite single point of contact information写入单个触点的状态信息RCPRead plural point of con

45、tact information读取多个触点的状态信息WCPWrite plural point of contact information写入多个触点的状态信息RCCRead word unit of contact information读取字单位的触点的状态信息WCCWrite word unit of contact information写入字单位的触点的状态信息SCPreset word unit in contact area预置字单位的触点RDRead data area读取数据存放器值WDWrite data area写入数据存放器值SDPreset of data are

46、a预置数据存放器值RSRead timer and counter set value area读取定时器/计数器目标值WSWrite timer and counter set value area写入定时器/计数器目标值RKRead timer and counter elapsed value area读取定时器/计数器经过值WKWrite timer and counter elapsed value area写入定时器/计数器经过值MCRegistration and reset of monitor contact登录及复位监控触点MDRegistration and reset

47、of monitor data登录及位监控数据MGMonitor execution执行监控RRRead system register读取系统存放器WRWrite system register写入系统存放器RTRead Programmable Controller (PC) status读取PLC当前状态RPRead program读取程序WPWrite program写入程序RMRemote control (RUN/PROGRAM mode switching)远程控制(运行/编程模式切换)ABTransmission abort command传输终止指令触点和数据代码1. 触点代

48、码触点代码说明X外部输入Y外部输出R内部继电器T定时器C计数器L链接继电器2. 数据代码数据代码说明D数据存放器 DTL链接存放器 LDF文件存放器 FLS目标值 SVK经过值 EVIX索引存放器 IXIY索引存放器 IYWX字单位外部输入 WXWY字单位外部输出 WYWR字单位内部继电器 WRWL字单位链接继电器 WL VB语言设计VB设计流程图VB界面设计，其中有数据的发送，串口的开启和关闭 图4.1 变频调速的控制界面串行口初始化Private Sub Initialize() 设置串行通信端口1MSComm1.CommPort=1设置通信端口参数:传输速率9600,偶校验,8位数据,1

49、位停止位MSComml.Settings=“9600,e,8,1”翻开串行通信端口1MSComm1.PortOpen=True设置串行口Input属性从接收缓冲区读取的字符数。设为0将导致Input属性读入整个接收缓冲区的内容MSComm1.InputLen=0设置串行口Input属性所检取数据的类型为ANSII字符集的数据MSComm1.InputMode=comInputModeText没有握手协议MSComm1.Handshaking=comNone设置串行口接收缓冲区大小的字节数为1KMSComm1.InBufferSize=1024开启串口Private Sub Command2_C

50、lick()MSComm1.PortOpen = TrueEnd Sub关闭串口Private Sub Command3_Click()If MSComm1.PortOpen = True ThenMSComm1.PortOpen = FalseEnd IfEnd Sub向PLC发送数据Private Sub Command1_Click()Date1=Text1Date2=Date1/50*100Dim Date2 As StringMSComm1.Output = Date2End Sub4.2 松下PLC软件设计 松下PLC的主要程序局部松下PLC程序设计的流程图开启串口缓存数据移位至P

51、WM指令PWM指令传送结束数据传送变频器串口接受数据松下PLC程序设计翻开FPWIN GR编程工具软件选择编译机型 图4.2 松下PLC机型选择PLC实现电机的正反转以及按钮的自锁和互锁功能PLC通过串口通信接受来至计算机的频率发送信号PLC内部存放器的数据缓存PLC从计算机接受的数据通过PWM脉宽调制的形式发送到变频器对电机惊醒变频调速 可编程序控制器的通讯设置1 PLC通信参数设置PLC中可供选择的通信参数较多，根扔PLC型号及PLC LS)I-部电路的通信连接情况选择适宜的参数FPWIN GR编程工具软件中通信参数设置见图4.9 所示 图4.3 松下PLC通信参数设置2 com口的参数设

52、置PLC中可供选择的COM口参数较多，根据PLC型号及PLC与外部电路的通信连接情况选择台适的参数 图4.4 com口的参数设置5系统的调试5.1 变频器与电机的调试电机三相用星型接法连接，然后与变频器接上，先使用变频器让电机进行正反转的运行。在变频器上设置频率来直接控制电机的转速，可以设置几个不同的值进行调试。具体利用操作板设定频率及正反转功能：在操作板上设定频率和正转/反转功能有两种方式。1） 设定频率：电位器设定方式、数字设定方式2） 正转/反转运行：正转运行/反转运行方式、运行/停止旋转方向模式设定方式设定频率1电位器设定方式将参数P09设定为“0”：出厂时设定旋转操作板上的频率设定钮

53、的角度进行设定。Min.的位置是停止，Max.的位置是最大设定频率。此处设定最小为0赫兹，最大为100赫兹，连接电动机，通过频率变化，控制电机的转数。2数字设定方式将参数P09设定为“1”按下操作板上的MODE键，选择频率设定模式Fr。按下SET键之后，显示出用上升键或下降键所设定的频率，按下SET键进行设定确定。另外，在运行过程中可以通过持续按着上升键或下降键而改变频率。正转/反转功能1正转运行/反转运行方式将参数P08设定为“1”按下操作板上的键正转或键反转来选择旋转方向，按下RUN键那么开始运行。按下STOP键为停止运行。注：仅按下RUN键时不会运行。当频率设定为数字设定方式时，MOP功

54、能不能使用。3） 运行/停止旋转方向模式设定方式参数P08设定为“0最初按两次MODE键使其变为旋转方向设定模式，用SET键显示旋转方向数据，用上升键或下降键改变旋转方向，用SET键进行设定。出厂时已设定为正转状态然后，按下RUN键使其开始运行，按下STOP键使其停止运行。5.2松下PLC与变频器的调试对变频器各种值进行设置，首先设置变频器接收PWM频率调制的控制，设置变频器频率值的最大最小频率即上下限频率值，同时设置对应的最大最小电机速度值。对PLC写入程序，可以通过PLC来对电机正反转调试。具体操作过程：松下PLC的程序写入 图5.1 松下PLC程序下载变频器外控的设置当利用PLC进行外控

55、操作时，以下设置：1） 将运行/停止、正转/反转变为遥控即为松下PLC控制。将参数PO8的数据由“0 改为“3 2） 将频率设定信号变为外控0-5V。将参数P09的数据由“0 改为“3 3） 有PWM频率信号选择, 设定P22=14） 最大输出频率设定,参数P15=100,最小出频率设定，参数P16=1。其中变频器的频率最大值和最小值对应于电机的最大转速和最小转速此操作可以对电机进行正/反转、停止操作，但不能由PLC输入频率操作。5.3总体调试翻开VB的调速系统界面，首先开启计算机和松下PLC的通信串口，在计算机上发送不同频率值对电机的调速，当从计算机发送一定值时，变频就会接收到其值显示出来并

56、发送到电机对其调速。当我们输入的频率值不断的变大或减少时，变频器接收到的值随其变化而电机速度不断增加或降低，变频调速系统实现变频调速的功能就根本到达了。例如在计算机上输入个值的频率，然后点击发送，此值由松下PLC的PWM信号传输到变频器来控制电机转速。 图5.2 系统调速总结为期一个学期的毕业设计已临近尾声，各项的设计任务已经根本完成。在这毕业设计的过程中，有过许多的茫然和艰辛，也有许多的惊喜和期待。本变频调速系统设计要用到VB语言和PLC编程，编程这块是我的弱项，此设计大多时间都是花在程序设计上的。虽然之前也学过一些PLC知识，但那些都是些简单的，根本不能满足此次毕业设计的要求。在设计中，我

57、还得去学习和了解VB的根本知识的主要用途。毕设之初，由于对PLC指令手册不够了解，我无从下手仅仅做些在设计边缘的工作。在导师的指点下，我去学习了松下PLC手册和变频器手册，这才对PLC编程有了大体思路，在不断研究指令后，终于完成了PLC的串口数据接收和PWM信号传送的程序，这样程序功能根本实现。之后，我又去了解松下PLC、变频器、电机的连线还有变频器的数据设计，直至完成整个调速系统的软硬件设计和调试成功。在完成毕业设计的过程中，有收获，也有遗憾。说收获，我觉得自己温习了许多的知识，将以前学过的知识串了一遍，并学会了一些思考问题和解决问题的方法。说遗憾，我的毕业设计目前仍然存在许多的问题和不合理

58、之处，由于时间和能力的有限，我不能把它们完成。收获和遗憾或者说失败，我觉得它们同样是重要的。 附录A 调速系统VB串口通信控制松下PLC程序Private Sub Command1_Click()Date1=Text1Date2=Date1/50*100Dim Date2 As StringMSComm1.Output = Date2End SubPrivate Sub Command2_Click()MSComm1.PortOpen = TrueEnd SubPrivate Sub Command3_Click()If MSComm1.PortOpen = True ThenMSComm1.

59、PortOpen = FalseEnd IfEnd SubPrivate Sub MSComm1_OnComm()MSComm1.CommPort = 1MSComml.Settings=“9600,e,8,1”MSComm1.PortOpen = TrueMSComm1.InputLen = 0MSComm1.InputMode = comInputModeTextMSComm1.Handshaking = comNonMSComm1.InBufferSize = 1024MSComm1.OutBufferSize = 512Function FCS(ByVal InputStr As St

60、ring) As StringDim Slen As Integer, i As Integer, Xorresult As IntegerDim Tempfes As StringSlen = Len(InputStr)Xorresult = 0For i = 1 To SlenXorresult = Xorresult Xor Asc(Mid$(InputStr, i, 1)Next iTempfes = Hex$(Xorresult)If Len(Tempfes) = 1 Then Tempfes =“0”+ TempfesFCS = TempfesEnd FunctionFunction ReadData(ByVal I