基于S7-200 SMART PLC 串行通信的多交流电机变频控制系统硬件及HMI设计
摘要：在当下机械电子发展行业里，更多的可编程控制器得到了很大的使用，但是对于单个的硬件设备进行传输数据是方便的，本文对于多串口并行通讯为课题背景。课题针对研究设备智能操作，利用触摸屏，变频器以及编写的plc程序对多串口通信进行联机调试，从而达到预期的效果
关键词：S7-200 SMART PLC , 变频器，触摸屏HMI。
Hardware and HMI design of multi-AC motor Inverter control system based on S7-200 SMART PLC serial communication
Absrtact: In the current machinery and electronics development industry, more programmable controller has been used very much, but for a single hardware transmission data is convenient, this paper for the multi-serial port parallel communication for the background. Subject to research equipment intelligent operation, the use of touch screen, inverter and the preparation of the PLC program for the serial communication online debugging, so as to achieve the desired effect keywords: s7-200 smart PLC, inverter, touch screen hmi
一、选题简介、意义
在现代的集成电路发展中，可编程的控制器在飞快的发展，并广泛的应用于各大控制领域。可编程控制器自身带有通讯端口和通信协议，所以在利用可编程控制器的时候，需要采用串行通信对多串口并行控制的方法来进行有效的控制。可以利用变频器的参数的修改从而来达到对各并行连接的串口进行有效的控制。因此，这个课题的研究对象就是可以对繁琐的单个窗口进行有效的并行和单一控制，可利用一个输入端控制多个输出端的方法。
S7-200 SMART这一款硬件可以对于少量的 I/O 点数扩展及满足更多通信端口的需求。可以使用以太网通信和串口通信，使用串口通信需要了解他的通讯协议，ＭＯＤＥ ＢＵＳ协议是采用专用的信息帧在主设备和从设备之间进行串行通信，专用的信息帧具有能读取和写入点的功能，使用这一功能可以采用对变频器输入指令以及运行指令和确认运行的状态，以达到实验的效果。连接状态是1：N 可以同时对多台设备进行同步控制以及通信，传达相关指令，做出响应。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
课题研究：基于S7-200 SMART PLC串行通信的三菱E-700系列变频交流系统控制任务分析研究
主要研究内容：解决可以利用一个变频器控制多串口通信的方式，实现设备的并行通信。
要解决的问题：
1.首先根据课题要求与控制要求设计电路图
2.选取电气元件，然后设计电气柜布局图与接线图，将设备整体框架搭建出来
3.PLC编程I/O地址的设定以及编辑梯形图中逻辑用语的作用
4.编辑PLC程序
5.设计HMI控制界面，设置优化系统参数
6.RS485 的接线方式
7.变频器Modebus协议的使用要求
8.PLC编程I/O地址的设定以及编辑梯形图中逻辑用语的作用
9.通电联机调试
预期目标：利用相关的硬件设备，可编程控制软件，对设备进行多行串口的并行通信。
研究步骤：从硬件开始研究，在加上软件的编程，后期的联机调试。
①对电器元件进行了解；
②绘制设备的相关电气图，并接线；
③设定PLC I/O分配表，，编写PLC程序；
④将编好的程序下载到PLC当中，设置相关参数进行程序调试；
⑤ 对触摸屏界面的设计，与plc，变频器设备进行通讯连接；
⑥ 按照课题实施的进度进行论文的编写。
目录
第二章 硬件软件的介绍 5
2.１ PLC（可编程控制器）的特点及组成 5
2.2变频器的介绍 5
第三章 实验系统硬件设计 5
3.3变频器RS-485的接口使用 5
第五章 PLC控制系统软件设计 5
第五章HMI工程设计 5
第一章 引言 10
1.1 课题简介 10
1.2预期成果 11
1.3实施思路 12
1.5 本章小结 12
第二章 硬件软件的介绍 13
2.１ PLC（可编程控制器）的特点及组成 13
２.２变频器的介绍 14
2.3触摸屏简介 15
2.４开关电源 15
2.５本章小结 16
第三章 实验系统硬件设计 16
3.1 电气原理接线图 16
3.2 RS-485通信 19
3.3变频器RS-485的接口使用 20
3.4变频器与触摸屏的连接使用 24
3.5本章小结 28
第4章 PLC控制系统软件设计 29
4.1Modbus串口协议及库的介绍 29
4.2 I/O地址的分配 29
4.3PLC梯形图程序的编写 30
4.4本章小结 44
第五章HMI工程设计 44
5.1人机界面功能要求 44
5.2人机界面的设计 44
5.4本章小结 48
第六章系统调试 48
6.1程序的导入与功能的实现 48
6.2plc，触摸屏的联机调试 51
6.3本章小结 51
第7章课题总结 51
致 谢 53
参考文献
【1】零基础学西门子S7-200 PLC
【2】西门子S7-200系列PLC应用与开发
【3】西门子S7-200 SMRAT PLC编程技巧与案例
【4】图解触摸屏 PLC 变频器综合应用工程实践
【5】基于MODBUS协议的交流变频PLC控制系统设计与实现
【6】PLC控制电机正反转
