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摘 要

目前，在很多领域中都可以看到人们对西门子自动化产品的使用，特别是在电机控制行业中更为常见，最为典型的西门子自动化产品有组态软件与PLC等。

在本文中，根据 PLC的应用数据，分析了 PLC现阶段的应用市场情况，同时在此基础上，对比研究了PLC 与 继电器之间的差异性。接着，针对电机驱动器发展历史等作出了全面探究，根据集成自动化控制系统不同特征等进行分析，创建了基于西门子PLC技术，同时进行了相应的电机监控系统方案研究。

在本文中，提出了既涵盖现场PLC程序控制系统，又涵盖了主机监控系统等在内的西门子PLC技术，就它们的硬件配置等作出了详细探究，针对两者功能软件实现情况进行了全面讨论。

本论文中的主站通过 S7-1500 PLC 来实现，同时配备了STEP7 编程软件与TP1200 Comfort ，借助LAD 梯形图编程语言实现了现场 PLC 控制程序的合理编制，保障了监控任务的及时完成。

通过WinCC实现了上位机操作界面的开发，能够实时监控电机的运行状态、工作电压、工作电流，并能提供过载警报，为用户避免了电机损坏的风险，取得了令人满意的的效果。

关键词：PLC，监控，组态软件

Abstract

Siemens automation products are now intensively applied in various industries, especially in the motor control industry, including programmable logic controllers (PLCs), fieldbuses, configuration software, and low-voltage products.

This paper firstly discusses and expounds the application market of PLC, and especially compares PLC and relay. Then, the development of the motor drive is briefly analyzed. From the aspects of integrity, reliability, openness and expandability of the integrated automation control system, a motor monitoring system scheme based on Siemens PLC technology and composed of Siemens automation products is proposed.

This paper designs a motor monitoring system based on Siemens PLC technology, including on-site PLC program control system, ProfiBus field bus, host computer monitoring system and communication between them. The software implementation of the hardware configuration and functions of the two systems is introduced in the paper.

The project site control system adopts the S7-1500 PLC of SIEMENS company in Germany as the master station, and the TP1200 Comfort acts as the human-computer interaction terminal. With the matching STEP7 programming software, the control program of the field PLC is programmed through the LAD ladder programming language. Thereby the monitoring task is completed for the motor as required.

Using WinCC to develop the upper computer operation interface, it can monitor the running state, working voltage and working current of the motor in real time, and can provide overload alarm, which avoids the risk of motor damage and achieves satisfactory results.

KEY WORDS:PLC，monitor，Configuration Software

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摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 0

1.1 可编程逻辑控制器简介 1

1.2 可编程逻辑控制器与继电器对比 1

1.3 电机驱动器发展 2

第二章 电机监控系统的整体设计方案 3

2.1 系统整体框架设计 4

2.2 现代PLC技术的发展 4

2.2.1 PLC的优点 4

2.2.2 S7-1500 PLC 的介绍 5

2.2.3 TIA Portal V15 的介绍 6

2.3 以太网技术 8

2.3.1 以太网技术概述 8

2.3.2 以太网在工业控制网络中的应用 10

2.4 电机调速平台介绍 12

2.4.1 电机调速平台结构 12

2.4.2 IGBT模块介绍 13

2.4.3 霍尔传感器介绍 14

2.4.4 驱动电路分析 16

第三章 监控系统下位机的设计 19

3.1 PLC硬件组成部分 19

3.2 S7-1500 PLC的网络通讯 20

3.3 PLC的硬件组态 21

3.4 PLC 编程语言及特点 26

3.5 PLC软件设计 27

3.5.1 PLC发送数据模块 28

3.5.2 PLC接收数据模块 30

3.5.3 过载警告模块 32

第四章 上位机监控软件开发 33

4.1 TIA Portal WinCC功能介绍 33

4.2 HMI画面设计 34

4.3 仿真结果 36

第五章 发展与总结 37

参考文献 38

致 谢 40

绪论

可编程逻辑控制器简介

作为一个典型的数字计算操作电子系统，可编程逻辑控制器已经被广泛运用在工业环境领域，其英文简称为PLC。其能够通过可编程存储器来实现顺序控制与计数等在内多种指令的存储，同时能够借助数字模拟输入等过程来实现机械设备的控制。

通过逻辑条件来实现顺序操作过程这一内容常见于制造业中，开环顺序控制数量较多；且不谈时间与顺序，其都可以逻辑关系为基础来实现连锁保护动作的合理控制过程；可以进行开关量等数据的采集，也可以实现计数器的产量数据的监控等等。^[1] 也正是因为如此，PLC越来越被广泛运用在顺序控制产品方面，对传统意义上的继电器线进行了取代，不同类型的通信接口被增添至CPU模板中，这在很大程度上推进了现场总线技术的发展，PLC的实际应用程度更高。可编程逻辑控制器的性能非常稳定，成本较低，但实际运用中具有强大的灵活性，后期维护难度较小，在市场中占据了很大的地位。

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