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
实验一RS-485串行通信网络安装技术
一、实验目的
1、理解PPI通信网络的安装和配置。
2、理解PROFIBUS-DP网络的配置。
3、掌握PROFIBUS电缆和D形连接器的安装。
4、熟悉线路的故障分析及排除故障的方法。
二、实验器材及工具
表1实验所需器材及工具
序号
名称
型号
数量
序号
名称
型号
数量
1
改刀
一字、十字
5
7
S7-200
CPU226
3
2
尖嘴钳
2
8
SIEMENSDP
A型普通紫色
10m
3
电缆剥线器
SIEMENSDP
2
9
S7-300
CPU315-2DP
1
4
DP通信测试仪
BT200
1
10
DP从站
通信模块
EM277
2
5
万用表
DT2025
1
11
DP通信卡
C5611/5613(可选)
1
6
DP总线连接器
SIEMENS
9针D形
3
12
远程分布式
I/O模块
ET200M
1
三、实验内容和步骤
1、电缆剥线器的使用和PROFIBUSDP电缆、D形连接器的连装
(1)用电缆剥线器按图1-1所示方法剥制DP电缆。
(2)用DP连接器把剥制好的电缆连接起来。
2、PPI通信网络组建
(1)按图1-2所示,用制作好的带D形连接器的DP电缆把三个CPU226连接成PPI通信网络。
通信端口用PORT0。
(2)按图1-2所示,设置D形连接器上的终端电阻。
3、PROFIBUS-DP总线网络组建
(1)按图1-3所示,用制作好的带D形连接器的DP电缆把CPU315-2DP、EM277、CPU226、ET200M连接成PROFIBUS-DP总线网络。
(2)按图1-3所示,设置D形连接器上的终端电阻。
图1-1PROFIBUSDP电缆、D形连接器的连接
图1-2PPI通信网络的组建
图1-3PROFIBUS-DP总线网络的组建
4、故障排查
(1)故障设置
A.某一处或两处D形连接器的A、B线位置接反。
B.某一处或两处D形连接器的A或B线未接。
C.电缆的屏蔽层未接地。
D.某一处的终端电阻未装。
(2)故障诊断
方法一:
使用BT200手持式智能终端确定错误位置和类型。
方法二:
使用万用表电阻档测量线路是否接通、终端电阻是否安装。
四、思考题
1、为什么要使用专用的电缆剥线器剥制PROFIBUSDP电缆
2、为什么要在网络的两端加终端电阻
3、当通信连接成功时有什么现象
五、实验结果分析和过程体会
1、总结终端电阻的配置原则。
2、总结D形连接器和电缆连接的注意事项。
3、说明判断通信网络是否连接成功的方法。
4、书写心理体会和实验结果。
实验二PPI通信网络的数据传输
一、实验目的
1、掌握PPI通信网络的数据传输方法。
2、掌握PPI通信网络的编程技巧。
二、实验器材及工具
表2实验所需器材及工具
序号
名称
型号
数量
序号
名称
型号
数量
1
改刀
一字、十字
5
5
万用表
DT2025
2
尖嘴钳
2
6
DP
总线连接器
SIEMENS
9针D形
3
电缆剥线器
SIEMENSDP
2
7
S7-200
实验箱
CPU226
3
4
DP通信测试仪
BT200
1
8
SIEMENSDP
A型普通紫色
10m
三、实验内容和步骤
1、按图2-1所示组建PPI通信网络和控制电路。
2、数据传输任务要求如下:
(1)主站外接按钮SB11按下时,从站1外接发光二极管VD21和从站2外接发光二极管VD31长亮,可进行数据传输。
主站外接按钮SB12按下时,从站1外接VD21和从站2外接VD31熄灭,禁止数据传输。
(2)主站外接按钮SB13按下时,从站1的输出幅度为5V、频率为100HZ、占空比为50%的脉冲;主站外接按钮SB14按下时,从站1的输出停止
(3)主站外接按钮SB15按下时,从站2挂接的EM235输出5V的直流电压;主站外接按钮SB16按下时,从站2挂接的EM235无直流电压输出。
(4)从站1外接接近开关SQ21(可用按钮替代)动作时,从站1的输出停止,主站外接发光二极管VD11长亮。
(5)从站2外接接近开关SQ31(可用按钮替代)动作时,从站2的EM235无直流电压输出,主站外接发光二极管VD12长亮。
图2-1PPI通信网络的数据传输
3、根据数据传输任务要求,设置主站的地址、通信参数,编写主站的梯形图程序。
(1)主站的I/O端口和软元件分配
表2-1主站的I/O端口和软元件分配
名称
端口
名称
端口
名称
软元件
数据传输允许SB11
从站1的SQ21动作指示VD11
从站1的SQ21状态
数据传输禁止SB12
从站2的SQ31状态
从站1的PWM波允许SB13
从站2的SQ31动作指示VD12
从站1的VD21控制
从站1的PWM波禁止SB13
从站1的PWM波控制
从站2的输出允许SB14
从站2的VD31控制
从站2的输出禁止SB15
从站2的EM235控制
(2)打开STEP7-Micro/WIN编程软件建立新项目,选择CPU类型:
CPU226。
图2-2主站PLC类型设置
(3)设置主站地址和通信参数
图2-3主站地址和通信参数设置
(4)使用指令向导建立主站的通信子程序
对于从站1的通信操作:
VD21的亮/灭控制、的PWM信号输出控制(写操作)和SQ21的状态信息(读操作)等共计2个。
对于从站2的通信操作:
VD31的亮/灭控制、EM235的直流电压输出控制(写操作)和SQ31的状态信息(读操作)等共计2个。
因此,需要网络读写操作数目为4个。
图2-4选择指令向导类型并指定网络操作数目
(5)指定通信端口和通信子程序名称
CPU226有PORT0和PORT1两个通信端口中,需要指定其中一个用于通信。
子程序自定。
图2-5指定通信端口和通信子程序名称
(6)指定网络操作内容
图2-6从站1的SQ21状态信息(读操作)
图2-7从站2的SQ31状态信息(读操作)
图2-8从站1的HL1和的控制(写操作)
图2-9从站2的HL1和EM235的控制(写操作)
(7)为NETR/NETW指令配置分配存储区
图2-10NETR/NETW操作指令分配存储区
(8)编写主站梯形图程序
4、根据数据传输任务要求,设置从站的地址、通信参数,编写从站1梯形图程序。
(1)从站1的I/O端口和软元件分配
表2-2从站1的I/O端口和软元件分配
名称
端口
名称
端口
名称
软元件
接近开关SQ21
数据传输允许显示VD21
从站1的SQ21状态
PWM波输出
从站1的VD21控制
从站1的PWM波控制
(2)打开STEP7-Micro/WIN编程软件建立新项目,选择CPU类型:
CPU226。
图2-11从站1PLC类型设置
(3)设置从站1地址和通信参数
图2-12从站1的地址和通信参数设置
(4)编写从站1梯形图程序
5、根据数据传输任务要求,设置从站的地址、通信参数,编写从站2梯形图程序。
(1)从站1的I/O端口和软元件分配
表2-3从站2的I/O端口和软元件分配
名称
端口
名称
端口
名称
软元件
接近开关SQ31
数据传输允许显示VD31
从站2的SQ31状态
从站2的VD31控制
从站2的模拟电压
输出控制
(2)打开STEP7-Micro/WIN编程软件建立新项目,选择CPU类型:
CPU226。
图2-13从站2PLC类型设置
(3)设置从站2地址和通信参数
图2-14从站2PLC类型设置
(4)编写从站2梯形图程序
5、并观查实验结果,解答思考题,书写实验结果分析和总结。
(1)当按下主站外接SB13时,通过示波器观测并绘出从站1的输出PWM波形
(2)当按下主站外接SB15时,通过直流电压表观测从站2的EM235输出的直流电压大小
四、思考题
1、如何更改从站1的输出的脉冲电压的频率和占空比
2、如何更改从站2挂接的EM235输出的直流电压高低
五、实验结果分析和实验过程体会
书写心得体会和实验结果。
实验三基于PROFIBUSDP的分布式I/O控制系统
一、实验目的
1、掌握应用STEP7进行PROFIBUS-DP总线系统的硬件和网络组态。
2、掌握应用STEP7进行PROFIBUS-DP总线系统的编程。
二、实验器材和工具
表2实验所需器材及工具
序号
名称
型号
数量
序号
名称
型号
数量
1
改刀
一字、十字
5
10
电阻
1K/2W
4
2
尖嘴钳
小型
2
11
按钮
NP21
4
3
电缆剥线器
SIEMENSDP
2
12
S7-300电源
PS307/5A
1
4
DP通信测试仪
BT200
1
13
S7-300CPU
CPU315-2DP
1
5
万用表
DT2025
1
14
DI8×DO8
SM323
2
6
DP总线连接器
9针D形
4
15
ET200M
IM153-1
3
7
PROFIBUS-DP电缆
A型紫色
10m
16
AI×12bit
SM331
1
8
直流可调电源
1~12V
1
17
AO×12bit
SM332
1
9
LED指示灯
3V/0.02A
4
18
三、实验内容和步骤
1、实验内容
(1)由一个主站和三个分布式I/O从站构成PROFIBUS-DP网络系统。
(2)主站外接按钮SB11按下时,1号从站外接指示灯VD21点亮;松开SB11,VD21熄灭。
当主站外接按钮SB12按下时,3号从站输出2V直流电压;当主站外接按钮SB13按下时,3号从站输出5V直流电压。
(3)1号从站外接按钮SB21按钮下时,主站外接指示灯VD11点亮。
松开SB21,VD11熄灭。
(4)2号从站输入电压1V≤U<5V时,主站外接指示灯VD12点亮;2号从站输入电压5V≤U<10V时,主站外接指示灯VD13点亮。
实验图2PROFIBUS-DP系统组成
实验图2PROFIBUS-DP系统主站电路
实验图3PROFIBUS-DP系统从站电路
2、实验步骤
(1)按控制电路接线图正确连接线路。
(2)使用STEP7进行硬件和网络组态,各I/O地址由系统分配。
(3)使用STEP7按任务要求编写控制程序。
(4)使用PLCSIM对系统进行仿真调试。
(5)调试成功后,把系统数据和程序下载到PLC。
(6)检查无误后,并经指导教师检查后方可合闸通电试验。
(7)操作控制按钮,并观查实验结果。
解答思考题,书写心得体会和实验报告。
(8)实验中出现不正常现象时,应切断电源,分析故障并排除后,才能再通电试验。
3、控制程序
(1)确定各I/O端口地址和变量符号
表1I/O端口地址分配和变量符号
符号
地址
类型
说明
SB11
BOOL
主站按钮SB11
SB12
BOOL
主站按钮SB12
SB13
BOOL
主站按钮SB13
VD11
BOOL
主站指示灯VD11
VD12
BOOL
主站指示灯VD12
VD13
BOOL
主站指示灯VD13
SB21
BOOL
从站1按钮SB21
VD21
BOOL
从站1指示灯VD21
U2_INT
PIW256
INT
从站2输入电压A/D转换值
U2_REAL
MD40
REAL
从站2输入电压值
U3_INT
PQW256
INT
从站3输出电压D/A转换值
U3_REAL
MD45
REAL
从站3输出电压值
FC105_EN
BOOL
FC105使能输入
FC105_BI
BOOL
FC105输入方式选择
FC105_ENO
BOOL
FC105使能输出
FC105_RET
MW30
WORD
FC105执行错误信息
FC106_EN
BOOL
FC106使能输入
FC106_BI
BOOL
FC106输入方式选择
FC106_RET
MW35
WORD
FC106执行错误信息
INIT_1
BOOL
系统初始化用
INIT_2
BOOL
系统初始化用
(2)程序块
表2调用的各程序块
名称
功能
OB1
循环执行的主程序
OB100
CPU暖启动时执行一次,用于系统初始化
FC105
用于模拟电压输入的量程转换
FC105
用于模拟电压输出的量程转换
OB100初始化程序:
OB1主程序:
四、思考题
1、说明一个S7-300站点的硬件组态的操作步骤。
2、如何在本次实验的PROFIBUS-DP网络中添加一个S7-200的从站
3、程序中的MD45存储的是什么类型的数据它的存储数据有什么用途
4、OB100初始化程序的作用是什么
五、实验结果分析和实验过程体会
实验四PROFIBUSDP网络系统的时间中断和故障诊断
一、实验目的
1、掌握PROFIBUS-DP总线系统的时间中断组织块的调用。
2、掌握PROFIBUS-DP总线系统的故障诊断组织块的调用。
二、实验器材和工具
表2实验所需器材及工具
序号
名称
型号
数量
序号
名称
型号
数量
1
改刀
一字、十字
5
10
电阻
1K/
5
2
尖嘴钳
小型
2
11
按钮
NP21
4
3
电缆剥线器
SIEMENSDP
2
12
S7-300电源
PS307/5A
1
4
DP通信测试仪
BT200
1
13
S7-300CPU
CPU315-2DP
1
5
万用表
DT2025
1
14
DI8×DO8
SM323
2
6
DP总线连接器
9针D形
4
15
ET200M
IM153-1
3
7
PROFIBUS-DP电缆
A型紫色
10m
16
AI×12bit
SM331
1
8
直流可调电源
1~12V
1
17
AO×12bit
SM332
1
9
LED指示灯
3V/0.02A
4
18
蜂鸣器
5V/0.1A
1
三、实验内容和步骤
1、实验内容
(1)由一个主站和三个从站构成PROFIBUS-DP网络系统,控制系统的功能与实验三相同。
(2)在程序中添加一个时间中断组织块,该组织块的功能:
每隔一个小时使蜂鸣器叫一声。
蜂鸣器占用的输出端口自定,用24V供电,串联一只1K/的电阻降压限流。
(3)在程序中添加故障诊断组织块OB82和OB86,用于系统的故障诊断。
OB82和OB86的调用次数和诊断数据分别存放在两个共享数据块中。
(4)使用PLCSIM仿真一个I/O端口故障,查看数据块的数据是否有变化。
2、实验步骤
(1)添加一个结构体的数据类型UDT82。
该结构体内的各数据类型与OB82的变量的数据类型保持一致。
(2)添加一个共享数据块DB82,数据块内定义一个整型变量和一个结构体变量,结构体的数据类型为UDT82。
整型变量用于保存OB82的调用次数,结构体变量用于保存OB82的诊断数据。
(3)添加组织块OB82,打开该组织块编写程序,程序执行记录OB82的调用次数,把调用次数和诊断数据保存在DB82中。
(4)添加一个结构体的数据类型UDT86。
该结构体内的各数据类型与OB86的变量的数据类型保持一致。
(5)添加一个共享数据块DB86,数据块内定义一个整型变量和一个结构体变量,结构体的数据类型为UDT86。
整型变量用于保存OB86的调用次数,结构体变量用于保存OB86的诊断数据。
(6)添加组织块OB86,打开该组织块编写程序,程序执行记录OB82的调用次数,把调用次数和诊断数据保存在DB86中。
(7)启动分布式模拟量I/O模块的故障中断功能。
(8)调用PLCSIM进行仿真调试。
四、诊断功能调用的设计
1、UDT82和UDT86的定义
2、共享数据块DB82和DB86的变量声明
3、OB82和OB86的程序
五、思考题
1、OB82和OB86的所有变量各占用多少个字节
2、OB82中用于判断I/O模块故障类型的变量有哪些
3、OB86中用于判断故障类型的变量有哪些
4、OB82和OB86用于存储调用日期和时间的变量是什么类型的数据占用多少个字节
六、实验结果分析和实验过程体会
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- 关 键 词:
- 现场总线 技术 实验 指导书