《现场总线技术》实验指导书.docx
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《现场总线技术》实验指导书
《现场总线技术》
实验指导书
广东工业大学信息工程学院
二〇一一年三月印刷
Step7V5.0编程基础及S7-300PLC组态
实验项目名称:
Step7V5.0编程基础及S7-300PLC组态
实验项目性质:
演示实验
所属课程名称:
现场总线技术
实验计划学时:
2
一、实验目的
通过老师讲解STEP7软件和硬件组态的基础知识,使同学们掌握使用STEP7的步骤和硬件组态等内容,为后续实验打下基础。
二、演示内容
1、组合硬件和软件
STEP7V5.0是专用于SIMATICS7-300/400PLC站的组态创建及设计PLC控制程序的标准软件。
首先必须运行STEP7V5.0的软件,在该软件下建立自已的文件,此后根据需要,再对SIMATICS7-300PLC站进行组态,并下载到S7-300PLC中,随后可使用STEP7V5.0软件中的梯形逻辑、功能块图或语句表对需要的程序进行编程,还可应用STEP7V5.0对程序进行调试和实时监视。
SIMATICS7-300PLC是一种模块化的结构,可根据需要进行灵活配置,选用所需要的模块。
S7300可编程控制器的基本单元包括一个供电单元,一个CPU,以及输入和输出模板。
还可以根据需要带模拟量单元、通信单元、特殊控制单元等。
PLC用S7程序监视和控制机器,在S7程序中通过地址寻址I/O模板。
使用STEP7V5.0软件可以在一个项目下生成S7程序,对S7-300PLC进行组态、编制程序和进行监控。
图1-1STEP7硬件软件组合
2、使用STEP7V5.0的步骤
图1-2STEP7的基本步骤
建议先硬件组态,这样STEP7在硬件组态编辑器中会显示可能的地址。
3、启动SIMATIC管理器并创建一个项目
(1)新建项目
图1-3建立新项目
首先在电脑中必须建立自己的文件:
File→New→写上Name
(2)硬件组态
在自己的文件下,对S7-300PLC进行组态,一般设备都需有其组态文件,西门子常用设备的组态文件存在STEP7V5.0中,其步骤如下;
Insert→Station→SIMATIC300Station;
选定SIMATIC300
(1)的Hardwork右边Profi→Standard→SIMATIC300将轨道、电源、CPU、I/O模块组态到硬件中:
轨道:
RACK-300→Rail;
插入电源:
选中(0)UR中1,插入电源模块PS-300→PS3075A;
插入CPU:
选中(0)UR中2,插入CPU模块CPU-300→CPU315-2DP;
插入输入/输出模块DI:
选中(0)UR中4,插入输入模块SM-300→DI-300→SM321DI32*DC24V;选中(0)UR中5,插入输出模块DO:
SM-300→DO-300→SM322DO32*DC24V/0.5A
(注意:
(0)UR中3是不组态的)组态完后,保存并编译,关闭硬件组态窗口。
图1-4硬件组态
注意:
图1-4订货号必须与硬件实物订货号相同。
实际组态时应视具体情况而定,即有什么硬件就组态什么硬件,没有实物的不要组态。
(3)S7-300PLCCPU的开关与指示灯
S7-300PLCCPU的开关与显示灯如图1-5所示
模式选择器:
MRES:
模块复位功能。
STOP:
停止模式,程序不执行。
RUN:
程序执行,编程器只读操作。
RUN-P程序执行,编程器读写操作。
指示灯:
SF:
组错误:
CPU内部错误或
带诊断功能功能错误。
FRCE:
FORCE:
指示至少有一个输入或输出被强制。
BATF:
电池故障:
电池不足或不存在。
DC5V:
内部5VDC电压指示。
RUN:
当CPU启动时闪烁,在运行模式下常亮。
STOP:
在停止模式下常亮,有存储器复位请求时慢速闪烁。
正在执行存储器复位时快速闪烁,由于存储器卡插入需要存储器复位时慢速闪烁。
(4)编程
S7-300PLC采用模块化的编程结构,包含有通用的OB组织块,通用的FC、FB功能与功能块,西门子提供的SFC,SFB系统功能块,DB数据块,各个模块之间可以相互调用。
OB1是其中的循环执行组织块,程序首先并一直在OB1中循环运行,在OB1中可以调用其它的程序块执行。
S7Program下的Block中,选定并打开OB1,用梯形逻辑图编程,再保存编译和下载,即可执行程序。
图1-6编程界面
(5)程序的清除(存储器复位):
A、模式选择器放在STOP位置
B、模式选择器保持在MERS位置,直到STOP指示灯闪烁两次(慢速)
C、松开模式选择器(自动回到STOP位置)
D、模式选择器保持在MERS位置(STOP指示灯快速闪烁)
E、松开模式选择器(自动回到STOP位置)
(6)运行并监控
将CPU打到STOP模式,下载整个SIMATIC300Station。
再将CPU打到RUN模式,打开监视,程序运行状态可以在OB1上监视到。
三、观察内容
观察在STEP7编程软件中建立项目和组态硬件的详细过程,学会自己建立项目和硬件组态,看懂老师的例子程序,为后续实验打好基础。
四、实验报告要求
在自己动手做通单台S7-300实验的基础上,按照学校要求的统一格式写出实验报告,内容以观察到的实验过程为主,并完成后面的思考题。
五、思考题:
一.为什么要进行硬件组态?
二.硬件组态和程序生成有先后之分吗?
哪种比较方便些?
S7-300PLC之间的MPI通讯
实验项目名称:
S7-300PLC之间的MPI通讯实验
实验项目性质:
普通实验
所属课程名称:
现场总线技术
实验计划学时:
2
一、实验目的
熟悉现场总线网络MPI网络通讯的基本原理和STEP7硬件组态,掌握S7-300PLC编程和两个PLC之间MPI网络通讯的具体方法。
二、实验内容和要求
对PLC及MPI网络组态,采用STEP7V5.0编程,以MPI网络通讯的方式,在第二台S7-300的程序中编译一组一字节的密码,在第一台S7-300上输入八位的开关信号。
如果开关信号与密码不同,则第二台PLC的一个输出点上的输出信号闪烁;如果开关信号与密码相同,则这个输出点上的输出信号亮。
根据需要添加实验内容和使用PLC内部的系统功能。
三、实验主要仪器设备和材料:
S7-300可编程控制器,开关装置,S7-300适配器,装有STEP7软件的工控机(或电脑)。
四、实验方法、步骤及结构测试:
MPI用于连接例如编程装置的CPU接口,被称之为多点接口。
MPI协议可以是主/主协议或主/从协议,协议如何操作有赖于设备类型。
使用MPI,可以不用附加模板就能网络化。
在MPI网络上能连接多达32个节点,其中可连接的设备包括:
编程装置(编程器PG/个人计算机PC),操作员接口系统(操作员面板OP),S7-300可编程控制器,M7控制器,C7控制器。
MPI总是在两个相互通讯的设备之间建立连接,一个连接可能是两个设备之间的非公用连接,另一个主站不能干涉两个设备之间已经建立的连接。
主站为了应用可以在分段时间内建立一个连接,或无限地保持连接断开。
S7基本通讯由MPI实现。
对于与PG/OP、HMI系统以及其它SIMATICS7/C7/WinAC自动化系统进行通讯而言,MPI是一种经济实惠的解决方案。
MPI接口是RS485物理接口,传输率为19.2Kbps,187.5Kbps或1.5Kbps,最大连接距离为50m(2个相邻节点之间),有中继器时为1100m,采用光纤和星状连接时为23.8Km,采用Profibus(工业现场总线)元件(电缆、连接器)。
图2-1MPI通讯示意图
具体实验步骤如下:
1、硬件连接
应用带连接头的屏蔽双绞线,通过PLC中的MPI接口进行连接,将实际线路连好,开关输入量也接好;同时全部清除两台S7-300PLC原有的程序,并打到STOP挡,为硬件组态和编程作好准备。
2、组态硬件
利用SIMATIC管理器,在项目中为要连网的设备生成硬件站之后利用硬件组态工具逐个打开这些站。
1)打开SIMATICManager,在File选择new新建。
在空白处点击右键选中InsertNewObject,再选SIMATIC300。
如下图所示
2)进行组态
第一台设备:
选电源PS3075A;CPU315-2DP(315-2AF03-0AB0,V1.1.0);
SM300中的输入模块DI300(选SM31232XDC24V321-1BLOO-0AA0)和输出模块DO300(SM32232XDC24V/0.5A)。
如下图所示。
第二台设备:
选电源PS3075A;CPU312IFM(312-5ACO2-OABO,V1.2.0);
CPU自带输出模块。
如下图所示。
(注意:
应根据实际硬件配置组态)
3)选Station,进行saveandcompile.
第一、二台PLC的硬件组态如图2-2。
图2-2硬件组态图
3、设定MPI地址
组态硬件时,必须定义CPU是连接在MPI网络上,并分配各自的MPI地址。
1)在SIMATIC300
(1)选中Hardware。
2)双击,选CPU315-2DP。
3)双击,选Properties。
4)选定MPI
(1),并设定其地址。
在硬盘上保存CPU的配置参数,然后分别下装到每一CPU中(点到点)。
一般地,在S7-300硬件站的数目应小于等于15个,CPU的地址分配:
编程器PG=0,人机界面OP/TD=1,CPU=2~126。
第一台CPU的MPI地址是2,传输率为187.5Kbps;第二台CPU的MPI地址是4,传输率为187.5Kbps。
4、检查网络
1)网络组态
分别在两台PLC硬件组态中,选菜单栏中的Option,然后选ConfigureNetwork,进行组网。
选中MPI(I)双击,将两台PLC组网。
如图2-3A,图2-3B。
2)检查网络
用Profibus电缆连接MPI节点,可以用多条MPI线连接。
在这里用一条MPI线连接即可,这样就可以与所有CPU建立在线连接。
打开网络组态查看,还可用SIMATIC管理中PLC下的“AccessibleNodes”功能来测试它。
图2-3A
图2-3B网络组态
5、设计程序
编译程序
进入程序设计时,可按以下步骤:
选SIMATIC300
(1)→CPU315-2DP→S7Program
(1)→Blocks→OB1,双击后可开始编写程序。
如下图所示。
第一台S7_300的程序框图:
读取八位开关信号IB0,传递到MB0:
MOVE
EN
ENO
IN
OUT
第二台S7-300的程序框图:
输入密码,输入固定数据1280,传送到MW2:
MOVE
EN
ENO
IN
OUT
开关信号数据MW6与密码数据MW2对比:
CMP==1
IN1
IN2
CMP<>1
IN1
IN2
输出为Q124.0。
输出信号灯闪烁:
第二台CPU的时钟存储器,地址M100
图2-4第二台CPU的特性
此时闪光频率为1Hz,周期=1s,灯通=0.5s,灯闭=0.5s
程序框图
M100Q124.0
6、生成全局数据表
应用“定义全局数据”工具可以生成一个全局数据表。
将数据表编译两次然后下装到CPU中。
一个CPU可包含4个全局数据组,每个全局数据组中一个CPU最多只能发送和接收一个数据包,每个数据包最多可包含22个数据字节,数据通讯点最多为176点。
根据程序可知,数据从第一个CPU中的MB0发送到第二个CPU中的MW6,编译两次后,下载。
生成全局数据表步骤如下:
1、选择MPI网
回到前面的项目界面双击MPI网→Options→DefineGlobalData产生或打开全局数据表
2、分配CPU
点击GDID后的空格右键弹出CPU→点击CPU→双击SIMATIC300
(1)→双击CPU
3、填入发送和接收数据(注明发送方)
填入MBO→选Selectassender→在后一空格用右键弹出CPU→点击CPU→双击SIMATIC300
(2)→双击选中的另一个CPU→点击下一空格填入MW6→Compile→close→点击View→选ScanRates及GDStatus→Compile→close→退出
图2-5全局数据表
下载程序
定义完全局数据后下载程序。
在下载程序前应先清除原有的程序。
SIMATIC300
(1)→Download。
运行及结果
1、将两台S7-300PLC的开关打到RUN挡,S7-300CPU上的其它灯是不亮的,这时全局数据开始自动循环交换。
2、在第一台PLC上输入八位开关量IB0,数据传递到MB0,通过MPI网络,运行全局数据表,数据从第一台PLC的MB0传送到第二台PLC的MW6。
MW6上的数据与第二台PLC的MW2中密码数据相比较后,在第二台PLC的输出点Q124.0输出结果。
3、若信号与密码相同,第二台PLC输出灯Q124.0亮。
五、实验报告要求
在自己动手做通实验的基础上,按照学校要求的统一格式写出实验报告,并完成后面的思考题。
六、思考题
1、在下载程序前如何清除原来的程序?
2、下载程序时应注意什么问题?
3、密码数据在开关量上是如何表示的?
试着把密码设为小于256的数,再运行程序看结果如何?
为什么?
S7-300PLC之间的DP通讯
实验项目名称:
S7-300PLC之间的DP通讯实验
实验项目性质:
综合性实验
所属课程名称:
现场总线技术
实验计划学时:
2
一、实验目的
熟悉现场总线DP网络通讯的基本原理,掌握S7-300编程和两个PLC之间DP网络通讯的具体方法。
二、实验内容和要求
对PLC及DP网络组态,采用STEP7V5.0编程,以DP网络通讯的方式,在第二台S7-300(从站)的程序中编译一组(三个)两字节的密码,分别为256,512,1280,在第一台S7-300(主站)上输入16位的开关信号。
如果开关信号与其中一组密码相同,则第一台PLC的一个指定的相应输出点上的输出信号亮,即输入信号是256,则Q4.0亮,输入信号是512,则Q4.1亮,输入信号是1280,则Q4.2亮;否则没有灯亮。
三、实验主要仪器设备和材料:
S7-300可编程控制器,开关装置,S7-300适配器,装有STEP7软件的工控机。
四、实验方法、步骤及结构测试:
1、硬件连接
将两台的DP口通过PROFIBUS电缆连接,开关输入量接在主站的DI模块上;同时将两台PLC全部清除原有程序,打到STOP挡,为硬件组态和编程作好准备。
图3-1DP通讯示意图
2、组态硬件
(1)新建项目:
在STEP7中创建一个新项目,然后选择InsertStationSimatic300station,插入两个S7300站,这里命名为Simatic300(master)和Simatic300(slave)。
如图3-2所示。
当然也可完成一个站的配置后,再建另一个。
图3-2新建站点
(2)组态硬件
从站和主站硬件根据实际选定,原则上要先组态从站,如图3-3所示。
双击Simatic300(slave)“Hardware”,进入硬件组态窗口,在功能按钮栏中点击“Catalog”图标打开硬件目录,按硬件安装次序和订货号依次插入机架、电源、CPU和输入/输出模块等进行硬件组态,主从站的硬件组态原理一样。
图3-3主从设备组态
3、参数设定
硬件组态后,双击DP(X2)插槽,打开DP属性窗口点击属性按钮进入PROFIBUS接口组态窗口,进行参数设定。
(1)从站设定:
在DPProperties对话框中选择Operationmode标签,将DP属性设为从站(Slave),如图3-4所示。
然后点击“General”标签,点击“属性”按钮,之后点击NetworkSettings标签,对其它属性进行配置,如:
站地址、波特率等。
如图3-5所示。
图3-4设为从站
图3-5站址号、波特率的设定
(2)主站设定:
在DPProperties对话框中选择Operationmode标签,将DP属性设为主站(Master),如图3-6所示。
然后点击“General”标签,点击“属性”按钮,对其它属性进行配置,如:
站地址、波特率等。
如图3-7所示。
注意这里的主站地址跟从站的地址不能重复。
图3-6设为主站
图3-7站址号、波特率的设定
(3)连接从站:
在硬件组态(HWConfig)窗口中,打开窗口右侧硬件目录,选择“PROFIBUSDPConfiguredStations”文件夹,将CPU31x拖拽到主站系统DP接口的PROFIBUS总线上,这时会同时弹出DP从站连接属性对话框,选择所要连接的从站后,点击“Connect”按钮确认。
如图3-8所示。
注:
如果有多个从站存在时,要一一连接。
图3-8连接从站
(4)设定交换区地址
双击图3-8中的从站,选择“Configuration”标签,打开I/O通信接口区属性设置窗口,进行如图3-9设置。
Addresstype:
选择“Input”对应输入区,“Output”对应输出区。
Address:
设置通信数据区的起地址。
Length:
设置通信区域的大小,最多32字节。
本例设为8字节。
Unit:
选择是按字节(byte)还是按字(word)来通信。
Consistency:
选择“Unit”是按在“Unit”中定义的数据格式发送,即按字节或字发送。
下图中的address栏实验时请填与你编程相对应的地址,千万不要照抄!
图3-9设定交换区域参数
从站与主站设置完成后,点击编译存盘按钮,如图3-10所示,编译无误后即完成从站和主站的组态设置。
图3-10编译存盘
4、检查网络
在图3-10中点击ConfigureNetword图标。
打开网络组态查看,如图3-11所示。
图3-11网络组态
5、设计程序
图3-12程序框图
6、程序清单
输入零字节的任一位闭合,使能接通。
IW0的值传送到QW10。
从站中密码设定:
7、运行及实验结果
输入开关量1,则Q4.0亮;输入开关量2,则Q4.1亮;输入开关量5,则Q4.2亮,输入其它量时,信号与密码不同,无灯亮。
五、实验报告要求
在自己动手做通实验的基础上,按照学校要求的统一格式写出实验报告,并完成后面的思考题。
六、思考题
1.指出PROFIBUS中,DP与MPI通信的特点与区别。
2.简述PROFIBUS-DP的连接器与电缆的连接特点和方法。
3.简述数据交换过程以及数据交换区的设置方法。
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