成都理工大學(xué)現(xiàn)場(chǎng)總線(袁禮---06)

1、本科生實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)課程 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 學(xué)院名稱(chēng) 核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 袁 禮 學(xué)生學(xué)號(hào) 3201206050506 指導(dǎo)教師 張晴 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn) 6C901 實(shí)驗(yàn)成績(jī) 二一五年 十 月 二一五年十一月實(shí)驗(yàn)一 RS-485串行通信網(wǎng)絡(luò)安裝技術(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解PPI通信網(wǎng)絡(luò)的安裝和配置。2、理解PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的配置。3、掌握PROFIBUS電纜和D形連接器的安裝。4、熟悉線路的故障分析及排除故障的方法。二、實(shí)驗(yàn)器材及工具表1 實(shí)驗(yàn)所需器材及工具序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量1改刀一字、十字57S7-200CPU22632尖嘴鉗28SIEMEN

2、S DPA型普通紫色10m3電纜剝線器SIEMENS DP29S7-300CPU315-2DP14DP通信測(cè)試儀BT200110DP從站通信模塊EM27725萬(wàn)用表DT2025111DP通信卡C5611/5613(可選)16DP總線連接器SIEMENS9針D形312遠(yuǎn)程分布式I/O模塊ET200M1三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、電纜剝線器的使用和PROFIBUS DP電纜、D形連接器的連裝（1） 用電纜剝線器按圖1-1所示方法剝制DP電纜。（2） 用DP連接器把剝制好的電纜連接起來(lái)。2、PPI通信網(wǎng)絡(luò)組建（1） 按圖1-2所示，用制作好的帶D形連接器的DP電纜把三個(gè)CPU226連接成PPI通信網(wǎng)絡(luò)。通

3、信端口用PORT0。（2） 按圖1-2所示，設(shè)置D形連接器上的終端電阻。3、PROFIBUS-DP總線網(wǎng)絡(luò)組建（1） 按圖1-3所示，用制作好的帶D形連接器的DP電纜把CPU315-2DP、EM277、CPU226、ET200M連接成PROFIBUS-DP總線網(wǎng)絡(luò)。（2） 按圖1-3所示，設(shè)置D形連接器上的終端電阻。圖1-1 PROFIBUS DP電纜、D形連接器的連接終端電阻設(shè)置CPU226主站PORT0CPU226從站1PORT0CPU226從站2PORT0圖1-2 PPI通信網(wǎng)絡(luò)的組建圖1-3 PROFIBUS-DP總線網(wǎng)絡(luò)的組建4、故障排查（1） 故障設(shè)置A 某一處或兩處D形連接器的A

4、、B線位置接反。B 某一處或兩處D形連接器的A或B線未接。C 電纜的屏蔽層未接地。D 某一處的終端電阻未裝。（2） 故障診斷方法一：使用BT200手持式智能終端確定錯(cuò)誤位置和類(lèi)型。方法二：使用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量線路是否接通、終端電阻是否安裝。四、思考題1、為什么要使用專(zhuān)用的電纜剝線器剝制PROFIBUS DP電纜？答; 因?yàn)殡p屏蔽作用，這些電纜特別適合用于易受電磁干擾的工業(yè)環(huán)境中。通過(guò)總線電纜外皮和總線端子上的接地端子，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)范圍內(nèi)的接地方案。2、為什么要在網(wǎng)絡(luò)的兩端加終端電阻？ 答：匹配總線阻抗，提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠行。在設(shè)備少距離短的情況下，不加終端負(fù)載電阻整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能很好的工作；

5、但隨著距離的增加性能將降低.五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和過(guò)程體會(huì)1、總結(jié)終端電阻的配置原則。根據(jù)傳輸線理論，終端電阻可以吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射波，有效地增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度。兩個(gè)終端電阻并聯(lián)后的值應(yīng)當(dāng)基本等于傳輸線在通信頻率上的特性阻抗。2、總結(jié)D形連接器和電纜連接的注意事項(xiàng)。（1）進(jìn)線嘴連接緊固。 接線后緊固件的緊固程度，大嘴以抽拉電纜不串動(dòng)為合格，小嘴以 1 只手的五指使勁壓緊螺母旋進(jìn)不超過(guò)半圈為合格。壓盤(pán)式線嘴壓緊電纜后的壓扁量不超過(guò)電纜直徑的 10 。  (2）電纜護(hù)套穿入進(jìn)線嘴長(zhǎng)度一般為 5-15mm 。如電纜粗，穿不

6、進(jìn)時(shí)，可將穿人部分銼細(xì)，但護(hù)套與密封圈結(jié)合部位不得銼細(xì)。  (3）電纜護(hù)套按要求剝除后，線芯應(yīng)截成適當(dāng)長(zhǎng)度，做好線頭以后才能連接到接線柱上。接線應(yīng)整齊、無(wú)毛刺，卡爪不壓絕緣膠皮或其他絕緣物，也不得壓住或接觸屏蔽層。地線長(zhǎng)度適宜，松開(kāi)接線嘴拉動(dòng)電纜時(shí)，三相火線拉緊或松脫，地線應(yīng)不掉。  (4）當(dāng)橡套電纜與各種插銷(xiāo)連接時(shí)，必須使插座連接在靠電源的一邊。  (5）屏蔽電纜與電氣設(shè)備連接時(shí)，必須剝除主芯線的屏蔽層，其剝除長(zhǎng)度應(yīng)大于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定耐泄漏性的 d 級(jí)絕緣材料的最小爬電距離的 1 . 

7、5-2 倍。3、說(shuō)明判斷通信網(wǎng)絡(luò)是否連接成功的方法。實(shí)驗(yàn)二 PPI通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握PPI通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方法。2、 掌握PPI通信網(wǎng)絡(luò)的編程技巧。二、實(shí)驗(yàn)器材及工具表2 實(shí)驗(yàn)所需器材及工具序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量1改刀一字、十字55萬(wàn)用表DT20252尖嘴鉗26DP總線連接器SIEMENS9針D形3電纜剝線器SIEMENS DP27S7-200實(shí)驗(yàn)箱CPU22634DP通信測(cè)試儀BT20018SIEMENS DPA型普通紫色10m三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、按圖2-1所示組建PPI通信網(wǎng)絡(luò)和控制電路。2、數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)要求如下：（1） 主站外接按鈕SB11按

8、下時(shí)，從站1外接發(fā)光二極管VD21和從站2外接發(fā)光二極管VD31長(zhǎng)亮，可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。主站外接按鈕SB12按下時(shí)，從站1外接VD21和從站2外接VD31熄滅，禁止數(shù)據(jù)傳輸。（2） 主站外接按鈕SB13按下時(shí)，從站1的Q0.1輸出幅度為5V、頻率為100HZ、占空比為50%的脈沖；主站外接按鈕SB14按下時(shí)，從站1的Q0.1輸出停止（3） 主站外接按鈕SB15按下時(shí)，從站2掛接的EM235輸出5V的直流電壓；主站外接按鈕SB16按下時(shí)，從站2掛接的EM235無(wú)直流電壓輸出。（4） 從站1外接接近開(kāi)關(guān)SQ21（可用按鈕替代）動(dòng)作時(shí)，從站1的Q0.0輸出停止，主站外接發(fā)光二極管VD11長(zhǎng)亮。（5）

9、從站2外接接近開(kāi)關(guān)SQ31（可用按鈕替代）動(dòng)作時(shí)，從站2的EM235無(wú)直流電壓輸出，主站外接發(fā)光二極管VD12長(zhǎng)亮。圖2-1 PPI通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸3、根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)要求，設(shè)置主站的地址、通信參數(shù)，編寫(xiě)主站的梯形圖程序。（1）主站的I/O端口和軟元件分配表2-1 主站的I/O端口和軟元件分配名稱(chēng)端口名稱(chēng)端口名稱(chēng)軟元件數(shù)據(jù)傳輸允許SB11I0.0從站1的SQ21動(dòng)作指示VD11Q0.0從站1的SQ21狀態(tài)V0.0數(shù)據(jù)傳輸禁止SB12I0.1從站2的SQ31狀態(tài)V1.0從站1的PWM波允許SB13I0.2從站2的SQ31動(dòng)作指示VD12Q0.1從站1的VD21控制V2.0從站1的PWM波禁止S

10、B13I0.3從站1的PWM波控制V2.1從站2的輸出允許SB14I0.4從站2的VD31控制V3.0從站2的輸出禁止SB15I0.5從站2的EM235控制V3.1（2）打開(kāi)STEP7-Micro/WIN V4.0編程軟件建立新項(xiàng)目，選擇CPU類(lèi)型：CPU226。圖2-2 主站PLC類(lèi)型設(shè)置（3）設(shè)置主站地址和通信參數(shù)圖2-3 主站地址和通信參數(shù)設(shè)置（4）使用指令向?qū)Ы⒅髡镜耐ㄐ抛映绦驅(qū)τ趶恼?的通信操作：VD21的亮/滅控制、Q0.0的PWM信號(hào)輸出控制（寫(xiě)操作）和SQ21的狀態(tài)信息（讀操作）等共計(jì)2個(gè)。對(duì)于從站2的通信操作：VD31的亮/滅控制、EM235的直流電壓輸出控制（寫(xiě)操作）和S

11、Q31的狀態(tài)信息（讀操作）等共計(jì)2個(gè)。因此，需要網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)操作數(shù)目為4個(gè)。圖2-4 選擇指令向?qū)ь?lèi)型并指定網(wǎng)絡(luò)操作數(shù)目（5）指定通信端口和通信子程序名稱(chēng)CPU226有PORT0和PORT1兩個(gè)通信端口中，需要指定其中一個(gè)用于通信。子程序自定。圖2-5 指定通信端口和通信子程序名稱(chēng)（6）指定網(wǎng)絡(luò)操作內(nèi)容圖2-6 從站1的SQ21狀態(tài)信息（讀操作）圖2-7 從站2的SQ31狀態(tài)信息（讀操作）圖2-8 從站1的HL1和Q0.0的控制（寫(xiě)操作）圖2-9 從站2的HL1和EM235的控制（寫(xiě)操作）（7）為NETR/NETW指令配置分配存儲(chǔ)區(qū)圖2-10 NETR/NETW操作指令分配存儲(chǔ)區(qū)（8）編寫(xiě)主站梯形

12、圖程序4、根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)要求，設(shè)置從站的地址、通信參數(shù)，編寫(xiě)從站1梯形圖程序。（1）從站1的I/O端口和軟元件分配表2-2 從站1的I/O端口和軟元件分配名稱(chēng)端口名稱(chēng)端口名稱(chēng)軟元件接近開(kāi)關(guān)SQ21I0.0數(shù)據(jù)傳輸允許顯示VD21Q0.0從站1的SQ21狀態(tài)V0.0PWM波輸出Q0.1從站1的VD21控制V2.0從站1的PWM波控制V2.1（2）打開(kāi)STEP7-Micro/WIN V4.0編程軟件建立新項(xiàng)目，選擇CPU類(lèi)型：CPU226。圖2-11 從站1PLC類(lèi)型設(shè)置（3）設(shè)置從站1地址和通信參數(shù)圖2-12 從站1的地址和通信參數(shù)設(shè)置（4）編寫(xiě)從站1梯形圖程序5、根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)要求，設(shè)置從

13、站的地址、通信參數(shù)，編寫(xiě)從站2梯形圖程序。（1）從站1的I/O端口和軟元件分配表2-3 從站2的I/O端口和軟元件分配名稱(chēng)端口名稱(chēng)端口名稱(chēng)軟元件接近開(kāi)關(guān)SQ31I0.0數(shù)據(jù)傳輸允許顯示VD31Q0.0從站2的SQ31狀態(tài)V1.0從站2的VD31控制V3.0從站2的模擬電壓輸出控制V3.1（2）打開(kāi)STEP7-Micro/WIN V4.0編程軟件建立新項(xiàng)目，選擇CPU類(lèi)型：CPU226。圖2-13 從站2PLC類(lèi)型設(shè)置（3）設(shè)置從站2地址和通信參數(shù)圖2-14 從站2PLC類(lèi)型設(shè)置（4）編寫(xiě)從站2梯形圖程序5、并觀查實(shí)驗(yàn)結(jié)果，解答思考題，書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和總結(jié)。（1）當(dāng)按下主站外接SB13時(shí)，通過(guò)

14、示波器觀測(cè)并繪出從站1的Q0.1輸出PWM波形（2）當(dāng)按下主站外接SB15時(shí)，通過(guò)直流電壓表觀測(cè)從站2的EM235輸出的直流電壓大小實(shí)驗(yàn)三 基于PROFIBUS DP的分布式I/O控制系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握應(yīng)用STEP7進(jìn)行PROFIBUS-DP總線系統(tǒng)的硬件和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。2、掌握應(yīng)用STEP7進(jìn)行PROFIBUS-DP總線系統(tǒng)的編程。二、實(shí)驗(yàn)器材和工具表2 實(shí)驗(yàn)所需器材及工具序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量1改刀一字、十字510電阻1K/2W42尖嘴鉗小型211按鈕NP2143電纜剝線器SIEMENS DP212S7-300電源PS307/5A14DP通信測(cè)試儀BT200113S7-300

15、CPUCPU315-2DP15萬(wàn)用表DT2025114DI8×DO8SM32326DP總線連接器9針D形415ET200MIM153-137PROFIBUS-DP電纜A型紫色10m16AI×12bitSM33118直流可調(diào)電源112V117AO×12bitSM33219LED指示燈3V/0.02A418三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1） 由一個(gè)主站和三個(gè)分布式I/O從站構(gòu)成PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。（2） 主站外接按鈕SB11按下時(shí)，1號(hào)從站外接指示燈VD21點(diǎn)亮；松開(kāi)SB11，VD21熄滅。當(dāng)主站外接按鈕SB12按下時(shí)，3號(hào)從站輸出2V直流電壓；當(dāng)主站外

16、接按鈕SB13按下時(shí)，3號(hào)從站輸出5V直流電壓。（3） 1號(hào)從站外接按鈕SB21按鈕下時(shí)，主站外接指示燈VD11點(diǎn)亮。松開(kāi)SB21，VD11熄滅。（4） 2號(hào)從站輸入電壓1VU5V時(shí)，主站外接指示燈VD12點(diǎn)亮；2號(hào)從站輸入電壓5VU10V時(shí)，主站外接指示燈VD13點(diǎn)亮。實(shí)驗(yàn)圖2 PROFIBUS-DP系統(tǒng)組成實(shí)驗(yàn)圖2 PROFIBUS-DP系統(tǒng)主站電路實(shí)驗(yàn)圖3 PROFIBUS-DP系統(tǒng)從站電路2、實(shí)驗(yàn)步驟（1） 按控制電路接線圖正確連接線路。（2） 使用STEP7進(jìn)行硬件和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，各I/O地址由系統(tǒng)分配。（3） 使用STEP7按任務(wù)要求編寫(xiě)控制程序。（4） 使用PLCSIM對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真

17、調(diào)試。（5） 調(diào)試成功后，把系統(tǒng)數(shù)據(jù)和程序下載到PLC。（6） 檢查無(wú)誤后，并經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后方可合閘通電試驗(yàn)。（7） 操作控制按鈕，并觀查實(shí)驗(yàn)結(jié)果。解答思考題，書(shū)寫(xiě)心得體會(huì)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（8） 實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)切斷電源，分析故障并排除后，才能再通電試驗(yàn)。3、控制程序（1）確定各I/O端口地址和變量符號(hào)表1 I/O端口地址分配和變量符號(hào)符號(hào)地址類(lèi)型說(shuō)明SB11I0.0BOOL主站按鈕SB11SB12I0.1BOOL主站按鈕SB12SB13I0.2BOOL主站按鈕SB13VD11Q0.0BOOL主站指示燈VD11VD12Q0.1BOOL主站指示燈VD12VD13Q0.2BOOL主站指示燈

18、VD13SB21I1.0BOOL從站1按鈕SB21VD21Q1.0BOOL從站1指示燈VD21U2_INTPIW256INT從站2輸入電壓A/D轉(zhuǎn)換值U2_REALMD40REAL從站2輸入電壓值U3_INTPQW256INT從站3輸出電壓D/A轉(zhuǎn)換值U3_REALMD45REAL從站3輸出電壓值FC105_ENM10.0BOOLFC105使能輸入FC105_BIM10.1BOOLFC105輸入方式選擇FC105_ENOM20.0BOOLFC105使能輸出FC105_RETMW30WORDFC105執(zhí)行錯(cuò)誤信息FC106_ENM10.2BOOLFC106使能輸入FC106_BIM10.3BOO

19、LFC106輸入方式選擇FC106_RETMW35WORDFC106執(zhí)行錯(cuò)誤信息INIT_1M0.0BOOL系統(tǒng)初始化用INIT_2M0.1BOOL系統(tǒng)初始化用（2）程序塊表2 調(diào)用的各程序塊名稱(chēng)功能OB1循環(huán)執(zhí)行的主程序OB100CPU暖啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行一次，用于系統(tǒng)初始化FC105用于模擬電壓輸入的量程轉(zhuǎn)換FC105用于模擬電壓輸出的量程轉(zhuǎn)換OB100初始化程序：OB1主程序：四、思考題1、 說(shuō)明一個(gè)S7-300站點(diǎn)的硬件組態(tài)的操作步驟。A選中項(xiàng)目名，單擊Insert/Station/SIMATIC300Station，進(jìn)入中央機(jī)架硬件組態(tài)界面。B、打開(kāi)S7-300地組態(tài)項(xiàng)目。首先組態(tài)S7-30

20、0機(jī)架；然后在第一槽上組態(tài)電源模板；在第二槽上組態(tài)CPU模板；在第三槽上組態(tài)接口模板專(zhuān)用；在第四槽至第十一槽用于組態(tài)信號(hào)模板或其他模板。2、 如何在本次實(shí)驗(yàn)的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中添加一個(gè)S7-200的從站？1 在項(xiàng)目窗口下，生成你所預(yù)設(shè)的DP主站，DP從站和Profibus子網(wǎng)。 2 在你所預(yù)設(shè)的從站硬件組態(tài)窗口下，打開(kāi)DP屬性對(duì)話框（而不是DP接口屬性對(duì)話框），共有4個(gè)標(biāo)簽，可分別設(shè)置以下參數(shù)： 3 態(tài)該CPU為DP從站系統(tǒng) 設(shè)置Profibus從站地址 設(shè)置從站的診斷地址區(qū)域（缺省值為2047）3、OB100初始化程序的作

21、用是什么？S7-300在暖啟動(dòng)時(shí)調(diào)用OB100，只執(zhí)行一次，可用于變量的初始化。實(shí)驗(yàn)四 PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時(shí)間中斷和故障診斷一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握PROFIBUS-DP總線系統(tǒng)的時(shí)間中斷組織塊的調(diào)用。2、掌握PROFIBUS-DP總線系統(tǒng)的故障診斷組織塊的調(diào)用。二、實(shí)驗(yàn)器材和工具表2 實(shí)驗(yàn)所需器材及工具序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量1改刀一字、十字510電阻1K/0.5W52尖嘴鉗小型211按鈕NP2143電纜剝線器SIEMENS DP212S7-300電源PS307/5A14DP通信測(cè)試儀BT200113S7-300 CPUCPU315-2DP15萬(wàn)用表DT2025114DI8

22、×DO8SM32326DP總線連接器9針D形415ET200MIM153-137PROFIBUS-DP電纜A型紫色10m16AI×12bitSM33118直流可調(diào)電源112V117AO×12bitSM33219LED指示燈3V/0.02A418蜂鳴器5V/0.1A1三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1） 由一個(gè)主站和三個(gè)從站構(gòu)成PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的功能與實(shí)驗(yàn)三相同。（2） 在程序中添加一個(gè)時(shí)間中斷組織塊，該組織塊的功能：每隔一個(gè)小時(shí)使蜂鳴器叫一聲。蜂鳴器占用的輸出端口自定，用24V供電，串聯(lián)一只1K/0.5W的電阻降壓限流。（3） 在程序中添加故障診斷組織塊