生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二課件

項(xiàng)目二

西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)任務(wù)一西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)任務(wù)二自動(dòng)線的控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)項(xiàng)目二

西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)任務(wù)一西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1任務(wù)一西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

在傳統(tǒng)的自動(dòng)化工廠里，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境安裝的自動(dòng)化設(shè)備，如：傳感器、調(diào)節(jié)器、變送器、執(zhí)行器等，通過信導(dǎo)電纜與PLC或其它控制設(shè)備的I／O相連。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布較廣，使得電纜成本和敷設(shè)費(fèi)用都大大增加，不僅在技術(shù)改造和系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)缺乏靈活性，而且還給日常維護(hù)帶來(lái)很大困難。如果采用開放標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)將分散的設(shè)備部件連接起來(lái)，將會(huì)極大改變這種狀況。任務(wù)一西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)在傳統(tǒng)的自動(dòng)化工廠里，現(xiàn)場(chǎng)2一、工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)典型的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該是三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，基于現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus-DP/PA控制系統(tǒng)位于工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中的低層，即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和車間級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)總線Profibus是面向現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和車間級(jí)的數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層車間監(jiān)控層工廠管理層主要功能是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如分散式I/O、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、開關(guān)設(shè)備等，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制及設(shè)備間連鎖控制。主站負(fù)責(zé)總線通信管理及所有從站的通信。總線上所有設(shè)備生產(chǎn)工藝控制程序均儲(chǔ)存在主站中，并由主站執(zhí)行。車間級(jí)監(jiān)控用來(lái)完成車間中生產(chǎn)設(shè)備之間的連接，如一個(gè)車間三條生產(chǎn)線主控制器之間的連接，完成車間級(jí)設(shè)備監(jiān)控。車間級(jí)監(jiān)控包括生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控、設(shè)備故障報(bào)警及維護(hù)等。通常還具有諸如生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度等車間級(jí)生產(chǎn)管理功能。車間級(jí)監(jiān)控通常要設(shè)立車間監(jiān)控室，在操作員工作站及打印設(shè)備上。車間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可采用Profibus-FMS，它是一個(gè)多主網(wǎng)絡(luò)，在這一級(jí)，數(shù)據(jù)傳輸速度不是最重要的，而是要能夠傳送大容量信息。車間操作員工作站可通過集線器與車間辦公管理網(wǎng)連接，將車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)送到車間管理層。車間管理網(wǎng)作為主網(wǎng)的一個(gè)子網(wǎng)，通過交換機(jī)、網(wǎng)橋或路由器等連接到廠區(qū)骨干網(wǎng)上，將車間數(shù)據(jù)集成到工廠管理層。車間管理層通常所說的以太網(wǎng)。一、工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)典型的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該是三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，基3生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二4（1）MPI：MPI網(wǎng)絡(luò)（MultipointInterface）可用于單元層和現(xiàn)場(chǎng)層，適用于小范圍、少數(shù)站點(diǎn)間的通訊。適用SIMATICS7，M7和C7的系統(tǒng)，多用于對(duì)其編程，連接上位機(jī)和少量PLC之間近距離通訊。通過Profibus電纜和接頭將CPU的MPI編程口相互連接以及與上位機(jī)網(wǎng)卡的編程口連接即可實(shí)現(xiàn)。（2）工業(yè)以太網(wǎng)：工業(yè)以太網(wǎng)（IndustrialEthernet）是一個(gè)用于工廠管理和單元層的通訊系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)被設(shè)計(jì)為對(duì)時(shí)間要求不嚴(yán)格用于傳輸大量數(shù)據(jù)的通訊系統(tǒng)，可以通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備來(lái)連接遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。（3）PROFIBUS：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線（PROFIBUS）是用于單元層和現(xiàn)場(chǎng)層的通訊系統(tǒng)。有兩個(gè)版本針對(duì)時(shí)間要求不嚴(yán)格的PROFIBUS，用于連接單元層上對(duì)等的智能結(jié)點(diǎn)。對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的PROFIBUSDP，用于智能主機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的循環(huán)的數(shù)據(jù)交換。（4）點(diǎn)到點(diǎn)連接：點(diǎn)到點(diǎn)連接（Point-to-pointconnections）最初用于對(duì)時(shí)間要求不嚴(yán)格的數(shù)據(jù)交換，可以連接兩個(gè)站或連接下列設(shè)備到PLC，如OP，打印機(jī)，條碼掃描器，磁卡閱讀機(jī)等。（5）AS-i接口：執(zhí)行器－傳感器－接口（Actuator-Sensor-Interface）是位于自動(dòng)控制系統(tǒng)最底層的網(wǎng)絡(luò)，可以將傳感器和執(zhí)行器通過AS-i總線電纜連接到網(wǎng)絡(luò)上，將信號(hào)送到控制器。（1）MPI：MPI網(wǎng)絡(luò)（MultipointInte5二、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS是一種開放式，不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)?？捎糜诠S自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制。可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。PROFIBUS連接的系統(tǒng)由主站和從站組成，主站能夠控制總線，當(dāng)主站獲得總線控制權(quán)后，可以主動(dòng)發(fā)送信息,當(dāng)主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，從站回送給主站相應(yīng)的信息。從站通常為傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器和變送器，它們可以接收信號(hào)并給予響應(yīng)，但沒有控制總線的權(quán)力。PROFIBUS除了支持這種主從模式外，還支持多主多從的模式。對(duì)于多主站的模式，在主站之間按令牌傳遞決定對(duì)總線的控制權(quán)，取得控制權(quán)的主站可以向從站發(fā)送、獲取信息，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。二、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS是一種開放式，61.Profibus三個(gè)兼容版本。（1）ProfibusDPProfibusDP（DecentralizedPeriphery，分布式外部設(shè)備）是一種低成本高速數(shù)據(jù)傳輸，用于自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)控制設(shè)備與分布式I/O（例如ET200）的通信。主站之間的通信為令牌方式，主站與從站之間為主從輪詢方式，以及這兩種方式的混合。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有若干個(gè)被動(dòng)節(jié)點(diǎn)（從站），而它的邏輯令牌只含有一個(gè)主動(dòng)令牌（主站），這樣的網(wǎng)絡(luò)為純主-從系統(tǒng)。如圖所示，典型的ProfibusDP總線配置是以此種總線存取程序?yàn)榛A(chǔ)，一個(gè)主站輪詢多個(gè)從站。1.Profibus三個(gè)兼容版本。（1）Profib7（2）Profibus-PAProfibus-PA（ProcessAutomation，過程自動(dòng)化）用于過程自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)行器的低速數(shù)據(jù)傳輸，使用擴(kuò)展的ProfibusDP協(xié)議。傳輸技術(shù)采用IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)，可用于防爆區(qū)域的傳感器和執(zhí)行器與中央控制系統(tǒng)的通信。使用屏蔽雙絞線電纜，由總線提供電源。一個(gè)典型的Profibus-PA系統(tǒng)配置如圖所示。（2）Profibus-PA8（3）Profibus-FMSProfibus-FMS（FieldbusMessageSpecification，現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范）主要用于系統(tǒng)級(jí)和車間級(jí)的不同供應(yīng)商的自動(dòng)化系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)，處理單元級(jí)（PLC和PC）的多主站數(shù)據(jù)通信。對(duì)于FMS而言，它考慮的主要是系統(tǒng)功能而不是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間如圖所示，一個(gè)典型的Profibus-FMS系統(tǒng)由各種智能自動(dòng)化單元組成，如：PC、作為中央控制器的PLC、作為人機(jī)界面的HMI等。（3）Profibus-FMS9生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二10生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二11（1）純主-從系統(tǒng)純主-從系統(tǒng)是一種單主系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)最短的總線循環(huán)時(shí)間。以ProfibusDP系統(tǒng)為例，一個(gè)單主系統(tǒng)由一個(gè)DP-1類主站和1到最多125個(gè)DP-從站組成，典型系統(tǒng)如圖所示。PROFIBUSDPprotocol2.ProfibusDP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）純主-從系統(tǒng)PROFIBUSDPprotocol12（2）純主-主系統(tǒng)純主-主系統(tǒng)是一種多主站系統(tǒng)，若干個(gè)主站可以用讀功能訪問一個(gè)從站。以ProfibusDP系統(tǒng)為例，多主系統(tǒng)由多個(gè)主設(shè)備（1類或2類）和1到最多124個(gè)DP-從設(shè)備組成。典型系統(tǒng)如圖所示。（2）純主-主系統(tǒng)13（3）多主-多從系統(tǒng)多主-多從系統(tǒng)是以上兩種配置的組合系統(tǒng)，如圖所示是一個(gè)由3個(gè)主站和7個(gè)從站構(gòu)成的Profibus系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖?？梢钥闯?，3個(gè)主站構(gòu)成了一個(gè)令牌傳遞的邏輯環(huán)，在這個(gè)環(huán)中，令牌按照系統(tǒng)預(yù)先確定的地址順序從一個(gè)主站傳遞給下一個(gè)主站。當(dāng)一個(gè)主站得到了令牌后，它就能在一定的時(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行該主站的任務(wù)，可以按照主-從關(guān)系與所有從站通信，也可以按照主-主關(guān)系與所有主站通信。（3）多主-多從系統(tǒng)143.ProfibusDP設(shè)備類型（1）DP-1類主設(shè)備

DP-1類主設(shè)備（DPM1）可構(gòu)成DP-1類主站。這類設(shè)備是一種在給定的信息循環(huán)中與分布式站點(diǎn)（DP從站）交換信息，并對(duì)總線通信進(jìn)行控制和管理的中央控制器。典型的設(shè)備有：PLC、PC等。（2）DP-2類主設(shè)備DP-2類主設(shè)備（DPM2）可構(gòu)成DP-2類主站。這類設(shè)備在DP系統(tǒng)初始化時(shí)用來(lái)生成系統(tǒng)配置，是DP系統(tǒng)中組態(tài)或監(jiān)視工程的工具。除了具有1類主站的功能外，可以讀取DP從站的輸入/輸出數(shù)據(jù)和當(dāng)前的組態(tài)數(shù)據(jù)，可以給DP從站分配新的總線地址。屬于這一類的裝置包括編程器、組態(tài)裝置、診斷裝置、上位機(jī)等。（3）DP-從設(shè)備DP-從設(shè)備可構(gòu)成DP從站。這類設(shè)備是DP系統(tǒng)中直接連接I/O信號(hào)的外圍設(shè)備。典型DP-從設(shè)備有分布式I/O、ET200、變頻器、驅(qū)動(dòng)器、閥、操作面板等。3.ProfibusDP設(shè)備類型15任務(wù)二自動(dòng)線的控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)在控制方面，THWSPX-2A自動(dòng)線中每站都有一臺(tái)S7-200CPU224型PLC單獨(dú)控制，并接有EM277PROFIBUS-DP模塊?？梢酝ㄟ^電纜接入PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，并由S7-300PLC主站負(fù)責(zé)各站之間的信息傳送（工件顏色、裝配信息以及各站輸入輸出的信號(hào)）。其PLC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖所示。任務(wù)二自動(dòng)線的控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)在控制方面，THWS161.主站的認(rèn)識(shí)

①狀態(tài)和錯(cuò)誤指示燈②SIMATICMMC卡的插槽，包括彈出裝置③集成輸入和輸出的端子。④電源連接⑤第2個(gè)接口X2（PtP或DP）⑥第1個(gè)接口X1(MPI)⑦模式選擇器S7-300PLCCPU313C-2DPMP277觸摸屏1.主站的認(rèn)識(shí)①狀態(tài)和錯(cuò)誤指示燈②SIMATIC17

CPU面板上都有一個(gè)模式選擇開關(guān)，有些可通過專用鑰匙旋轉(zhuǎn)控制，這些CPU一般有3種工作模式。RUN：運(yùn)行模式。在此模式下，CPU執(zhí)行用戶程序，還可以通過編程設(shè)備讀出、監(jiān)控用戶程序，但不能修改用戶程序。STOP：停機(jī)模式。在此模式下，CPU不執(zhí)行用戶程序，但可以通過編程設(shè)備從CPU讀出或修改用戶程序。MRES：存儲(chǔ)器復(fù)位模式。CPU面板上都有一個(gè)模式選擇開關(guān)，有些可通過專用鑰匙18LED標(biāo)識(shí)顏色含義SF紅色CPU硬件故障或軟件錯(cuò)誤時(shí)亮BF(僅用于帶DP接口的CPU)紅色總線故障5VDC綠色用于CPU和S7-300總線的5V電源正常FRCE黃色有輸入/輸出處于被強(qiáng)制狀態(tài)RUN綠色CPU處于RUN模式LED在啟動(dòng)期間以2Hz的頻率閃爍，而在停止模式下以0.5Hz的頻率閃爍STOP黃色CPU處于STOP、HOLD或啟動(dòng)模式下LED在請(qǐng)求存儲(chǔ)器復(fù)位時(shí)以0.5Hz的頻率閃爍，而在復(fù)位期間以2Hz的頻率閃爍LED標(biāo)識(shí)顏色含義SF紅色CPU硬件故障或軟件錯(cuò)誤時(shí)亮BF192.EM277PROFIBUS-DP從站模塊。S7-200CPU可以通過EM277PROFIBUS-DP從站模塊連入PROFIBUS-DP網(wǎng).主站可以通過EM277對(duì)S7-200CPU進(jìn)行讀/寫數(shù)據(jù)，作為DP從站，EM277模塊接受從主站來(lái)的多種不同的I/O配置，向主站發(fā)送和接收不同數(shù)量的數(shù)據(jù)。作為S7-200的擴(kuò)展模塊，EM277像其它I/O擴(kuò)展模塊一樣，通過出廠時(shí)就帶有的I/O總線與S7-200CPU相連。因EM277只能作為從站，所以兩個(gè)EM277之間不能通信。但可以由一臺(tái)PC機(jī)作為主站，訪問幾個(gè)連網(wǎng)的EM277。2.EM277PROFIBUS-DP從站模塊。S7-2020燈滅紅燈亮紅燈閃爍綠燈亮CPUFAULT模塊完好內(nèi)部模塊故障－－POWER無(wú)24VDC電源－－24VDC接通DPERROR沒有錯(cuò)誤處于非數(shù)據(jù)交換模式參數(shù)/組態(tài)錯(cuò)誤－DXMODE不處于數(shù)據(jù)交換模式－－處于數(shù)據(jù)交換模式燈滅紅燈亮紅燈閃爍綠燈亮CPUFAULT模塊完好內(nèi)部模213.跟我做一、工作任務(wù)及要求在CPU313C-2DP與CPU224之間通過EM277模塊建立ProfibusDP通訊連接，組成ProfiBusDP通信系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行搭建、設(shè)備組態(tài)、總線參數(shù)配置、測(cè)試程序編寫、系統(tǒng)測(cè)試及故障診斷，并提交工作報(bào)告。建立ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)通信二、任務(wù)分析S7-300與S7-200通過EM277進(jìn)行ProfibusDP通訊，需要在STEP7中進(jìn)行S7-300站組態(tài)，在S7-200系統(tǒng)中不需要對(duì)通訊進(jìn)行組態(tài)和編程，只需要將要進(jìn)行通訊的數(shù)據(jù)整理存放在V存儲(chǔ)區(qū)與S7-300的組態(tài)EM277從站時(shí)的硬件I/O地址相對(duì)應(yīng)就可以了。3.跟我做一、工作任務(wù)及要求建立ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)221.系統(tǒng)配置在本例由1個(gè)主站（CPU313C-2DP）和1個(gè)從站（安裝有EM277通信模塊的CPU224假設(shè)是上料檢測(cè)站）構(gòu)成ProfibusDP通信系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。三、任務(wù)實(shí)施步驟三、任務(wù)實(shí)施步驟232.組態(tài)S7-300主站系統(tǒng)

1232.組態(tài)S7-300主站系統(tǒng)12324

123125生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二261234567

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1227

283．安裝EM277的GSD文件

支持ProfibusDP的從站設(shè)備都會(huì)有GSD文件，GSD文件是對(duì)設(shè)備一般的描述，通常以*.GSD或*.GSE文件名出現(xiàn)，只有將此GSD文件加入到主站組態(tài)軟件中才可以組態(tài)從站的通訊接口。3．安裝EM277的GSD文件支持ProfibusDP291234561234304.組態(tài)EM277ProfibusDP從站

1）向Profibus主站系統(tǒng)添加EM277ProfibusDP從站

4.組態(tài)EM277ProfibusDP從站1）向Pro31將EM277PROFIBUS-DP拖到總線上132該對(duì)話框內(nèi)可設(shè)置EM277ProfibusDP從站模塊的DP地址，軟件組態(tài)的EM277ProfibusDP從站地址要與實(shí)際EM277上的撥碼開關(guān)設(shè)定的地址一致。4將EM277PROFIBUS-DP拖到總線上13255332）配置數(shù)據(jù)交換映射區(qū)

EM277ProfibusDP從站模塊所能支持的數(shù)據(jù)交換映射區(qū)大小為32字節(jié)輸入，32字節(jié)輸出，具體可根據(jù)需要設(shè)置。

2）配置數(shù)據(jù)交換映射區(qū)341123將選中的數(shù)據(jù)交換映射區(qū)的字節(jié)數(shù)（本例為“8ByteOut/8ByteIn”）拖放到左下角窗口的槽內(nèi)

1123將選中的數(shù)據(jù)交換映射區(qū)的字節(jié)數(shù)（本例為“8By351雙擊1231雙擊12336V區(qū)的偏移缺省為0，因此S7-200的接收區(qū)地址為VB0～VB7，S7-200的發(fā)送區(qū)地址為VB8～VB15。213雙擊1設(shè)置S7-200數(shù)據(jù)交換區(qū)的偏移量

V區(qū)的偏移缺省為0，因此S7-200的接收區(qū)地址為37V區(qū)的偏移缺省為0，因此S7-200的接收區(qū)地址為VB0～VB7，S7-200的發(fā)送區(qū)地址為VB8～VB15。S7-300主站與EM277從站的數(shù)據(jù)交換關(guān)系2號(hào)主站“Master”3號(hào)從站EM277說明IB2～I(xiàn)B9（接收區(qū)）VB8～VB15（發(fā)送區(qū)）2號(hào)主站的IB2～I(xiàn)B9接收來(lái)自3號(hào)從站VB8～VB15發(fā)送的數(shù)據(jù)QB2～QB9（發(fā)送區(qū)）VB0～VB7（接收區(qū)）3號(hào)從站的VB0～VB7接收來(lái)自2號(hào)主站QB2～QB9發(fā)送的數(shù)據(jù)V區(qū)的偏移缺省為0，因此S7-200的接收區(qū)地址為38完成配置后需要將組態(tài)數(shù)據(jù)下載到S7-300的CPU中3完成配置后需要將組態(tài)數(shù)據(jù)下載到S7-300的CPU中3395.任務(wù)調(diào)試

為了對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，可用2號(hào)主站的IB0外部開關(guān)控制3號(hào)從站的QB0；用3號(hào)從站的IB0外部所接開關(guān)控制2號(hào)主站的QB0。1.編寫S7-300主站系統(tǒng)的通信調(diào)試子程序

打開SIMATICManager，為2號(hào)主站編寫通信調(diào)試子程序FC1，將進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)存放在QB2～QB9，對(duì)應(yīng)S7-200的VB0～VB7，如圖7-29所示。5.任務(wù)調(diào)試為了對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，可用2號(hào)主站的IB0401141生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二42生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二432.編寫S7-200從站系統(tǒng)的通信調(diào)試子程序

打開STEP7-Micro/Win，為3號(hào)從站編寫通信調(diào)試子程序，將進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)存放在VB7～VB15，對(duì)應(yīng)S7-300的IB2～I(xiàn)B9，如圖7-30所示。2.編寫S7-200從站系統(tǒng)的通信調(diào)試子程序44將EM277的撥位開關(guān)撥到與以上硬件組態(tài)的設(shè)定值一致，然后將S7-300和S7-200的調(diào)試程序分別下載到各自的CPU，打開STEP7中的變量表和STEP7MicroWin32的狀態(tài)表進(jìn)行監(jiān)控，然后操作各自IB0外部的開關(guān)，觀察通信伙伴方控制對(duì)象的變化。將EM277的撥位開關(guān)撥到與以上硬件組態(tài)的設(shè)定值一致，然45學(xué)員活動(dòng)將上料檢測(cè)站和搬運(yùn)站S7-200PLC作為從站，S7-300PLC作為主站，建立PROFIBUS-DP。編寫測(cè)試程序，由上料站的開始按鈕、復(fù)位按鈕控制搬運(yùn)站機(jī)械手的伸出和縮回。討論該項(xiàng)目的教學(xué)設(shè)計(jì)。學(xué)員活動(dòng)將上料檢測(cè)站和搬運(yùn)站S7-200PLC作為從站，S746項(xiàng)目二

西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)任務(wù)一西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)任務(wù)二自動(dòng)線的控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)項(xiàng)目二

西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)任務(wù)一西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)47任務(wù)一西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

在傳統(tǒng)的自動(dòng)化工廠里，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境安裝的自動(dòng)化設(shè)備，如：傳感器、調(diào)節(jié)器、變送器、執(zhí)行器等，通過信導(dǎo)電纜與PLC或其它控制設(shè)備的I／O相連。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布較廣，使得電纜成本和敷設(shè)費(fèi)用都大大增加，不僅在技術(shù)改造和系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)缺乏靈活性，而且還給日常維護(hù)帶來(lái)很大困難。如果采用開放標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)將分散的設(shè)備部件連接起來(lái)，將會(huì)極大改變這種狀況。任務(wù)一西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)在傳統(tǒng)的自動(dòng)化工廠里，現(xiàn)場(chǎng)48一、工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)典型的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該是三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，基于現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus-DP/PA控制系統(tǒng)位于工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中的低層，即現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和車間級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus是面向現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和車間級(jí)的數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層車間監(jiān)控層工廠管理層主要功能是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如分散式I/O、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、開關(guān)設(shè)備等，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制及設(shè)備間連鎖控制。主站負(fù)責(zé)總線通信管理及所有從站的通信?？偩€上所有設(shè)備生產(chǎn)工藝控制程序均儲(chǔ)存在主站中，并由主站執(zhí)行。車間級(jí)監(jiān)控用來(lái)完成車間中生產(chǎn)設(shè)備之間的連接，如一個(gè)車間三條生產(chǎn)線主控制器之間的連接，完成車間級(jí)設(shè)備監(jiān)控。車間級(jí)監(jiān)控包括生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控、設(shè)備故障報(bào)警及維護(hù)等。通常還具有諸如生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度等車間級(jí)生產(chǎn)管理功能。車間級(jí)監(jiān)控通常要設(shè)立車間監(jiān)控室，在操作員工作站及打印設(shè)備上。車間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可采用Profibus-FMS，它是一個(gè)多主網(wǎng)絡(luò)，在這一級(jí)，數(shù)據(jù)傳輸速度不是最重要的，而是要能夠傳送大容量信息。車間操作員工作站可通過集線器與車間辦公管理網(wǎng)連接，將車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)送到車間管理層。車間管理網(wǎng)作為主網(wǎng)的一個(gè)子網(wǎng)，通過交換機(jī)、網(wǎng)橋或路由器等連接到廠區(qū)骨干網(wǎng)上，將車間數(shù)據(jù)集成到工廠管理層。車間管理層通常所說的以太網(wǎng)。一、工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)典型的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該是三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，基49生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二50（1）MPI：MPI網(wǎng)絡(luò)（MultipointInterface）可用于單元層和現(xiàn)場(chǎng)層，適用于小范圍、少數(shù)站點(diǎn)間的通訊。適用SIMATICS7，M7和C7的系統(tǒng)，多用于對(duì)其編程，連接上位機(jī)和少量PLC之間近距離通訊。通過Profibus電纜和接頭將CPU的MPI編程口相互連接以及與上位機(jī)網(wǎng)卡的編程口連接即可實(shí)現(xiàn)。（2）工業(yè)以太網(wǎng)：工業(yè)以太網(wǎng)（IndustrialEthernet）是一個(gè)用于工廠管理和單元層的通訊系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)被設(shè)計(jì)為對(duì)時(shí)間要求不嚴(yán)格用于傳輸大量數(shù)據(jù)的通訊系統(tǒng)，可以通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備來(lái)連接遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。（3）PROFIBUS：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線（PROFIBUS）是用于單元層和現(xiàn)場(chǎng)層的通訊系統(tǒng)。有兩個(gè)版本針對(duì)時(shí)間要求不嚴(yán)格的PROFIBUS，用于連接單元層上對(duì)等的智能結(jié)點(diǎn)。對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的PROFIBUSDP，用于智能主機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的循環(huán)的數(shù)據(jù)交換。（4）點(diǎn)到點(diǎn)連接：點(diǎn)到點(diǎn)連接（Point-to-pointconnections）最初用于對(duì)時(shí)間要求不嚴(yán)格的數(shù)據(jù)交換，可以連接兩個(gè)站或連接下列設(shè)備到PLC，如OP，打印機(jī)，條碼掃描器，磁卡閱讀機(jī)等。（5）AS-i接口：執(zhí)行器－傳感器－接口（Actuator-Sensor-Interface）是位于自動(dòng)控制系統(tǒng)最底層的網(wǎng)絡(luò)，可以將傳感器和執(zhí)行器通過AS-i總線電纜連接到網(wǎng)絡(luò)上，將信號(hào)送到控制器。（1）MPI：MPI網(wǎng)絡(luò)（MultipointInte51二、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS是一種開放式，不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)?？捎糜诠S自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。PROFIBUS連接的系統(tǒng)由主站和從站組成，主站能夠控制總線，當(dāng)主站獲得總線控制權(quán)后，可以主動(dòng)發(fā)送信息,當(dāng)主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，從站回送給主站相應(yīng)的信息。從站通常為傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器和變送器，它們可以接收信號(hào)并給予響應(yīng)，但沒有控制總線的權(quán)力。PROFIBUS除了支持這種主從模式外，還支持多主多從的模式。對(duì)于多主站的模式，在主站之間按令牌傳遞決定對(duì)總線的控制權(quán)，取得控制權(quán)的主站可以向從站發(fā)送、獲取信息，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。二、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS是一種開放式，521.Profibus三個(gè)兼容版本。（1）ProfibusDPProfibusDP（DecentralizedPeriphery，分布式外部設(shè)備）是一種低成本高速數(shù)據(jù)傳輸，用于自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)控制設(shè)備與分布式I/O（例如ET200）的通信。主站之間的通信為令牌方式，主站與從站之間為主從輪詢方式，以及這兩種方式的混合。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有若干個(gè)被動(dòng)節(jié)點(diǎn)（從站），而它的邏輯令牌只含有一個(gè)主動(dòng)令牌（主站），這樣的網(wǎng)絡(luò)為純主-從系統(tǒng)。如圖所示，典型的ProfibusDP總線配置是以此種總線存取程序?yàn)榛A(chǔ)，一個(gè)主站輪詢多個(gè)從站。1.Profibus三個(gè)兼容版本。（1）Profib53（2）Profibus-PAProfibus-PA（ProcessAutomation，過程自動(dòng)化）用于過程自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)行器的低速數(shù)據(jù)傳輸，使用擴(kuò)展的ProfibusDP協(xié)議。傳輸技術(shù)采用IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)，可用于防爆區(qū)域的傳感器和執(zhí)行器與中央控制系統(tǒng)的通信。使用屏蔽雙絞線電纜，由總線提供電源。一個(gè)典型的Profibus-PA系統(tǒng)配置如圖所示。（2）Profibus-PA54（3）Profibus-FMSProfibus-FMS（FieldbusMessageSpecification，現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范）主要用于系統(tǒng)級(jí)和車間級(jí)的不同供應(yīng)商的自動(dòng)化系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)，處理單元級(jí)（PLC和PC）的多主站數(shù)據(jù)通信。對(duì)于FMS而言，它考慮的主要是系統(tǒng)功能而不是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間如圖所示，一個(gè)典型的Profibus-FMS系統(tǒng)由各種智能自動(dòng)化單元組成，如：PC、作為中央控制器的PLC、作為人機(jī)界面的HMI等。（3）Profibus-FMS55生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二56生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二57（1）純主-從系統(tǒng)純主-從系統(tǒng)是一種單主系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)最短的總線循環(huán)時(shí)間。以ProfibusDP系統(tǒng)為例，一個(gè)單主系統(tǒng)由一個(gè)DP-1類主站和1到最多125個(gè)DP-從站組成，典型系統(tǒng)如圖所示。PROFIBUSDPprotocol2.ProfibusDP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）純主-從系統(tǒng)PROFIBUSDPprotocol58（2）純主-主系統(tǒng)純主-主系統(tǒng)是一種多主站系統(tǒng)，若干個(gè)主站可以用讀功能訪問一個(gè)從站。以ProfibusDP系統(tǒng)為例，多主系統(tǒng)由多個(gè)主設(shè)備（1類或2類）和1到最多124個(gè)DP-從設(shè)備組成。典型系統(tǒng)如圖所示。（2）純主-主系統(tǒng)59（3）多主-多從系統(tǒng)多主-多從系統(tǒng)是以上兩種配置的組合系統(tǒng)，如圖所示是一個(gè)由3個(gè)主站和7個(gè)從站構(gòu)成的Profibus系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖?？梢钥闯觯?個(gè)主站構(gòu)成了一個(gè)令牌傳遞的邏輯環(huán)，在這個(gè)環(huán)中，令牌按照系統(tǒng)預(yù)先確定的地址順序從一個(gè)主站傳遞給下一個(gè)主站。當(dāng)一個(gè)主站得到了令牌后，它就能在一定的時(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行該主站的任務(wù)，可以按照主-從關(guān)系與所有從站通信，也可以按照主-主關(guān)系與所有主站通信。（3）多主-多從系統(tǒng)603.ProfibusDP設(shè)備類型（1）DP-1類主設(shè)備

DP-1類主設(shè)備（DPM1）可構(gòu)成DP-1類主站。這類設(shè)備是一種在給定的信息循環(huán)中與分布式站點(diǎn)（DP從站）交換信息，并對(duì)總線通信進(jìn)行控制和管理的中央控制器。典型的設(shè)備有：PLC、PC等。（2）DP-2類主設(shè)備DP-2類主設(shè)備（DPM2）可構(gòu)成DP-2類主站。這類設(shè)備在DP系統(tǒng)初始化時(shí)用來(lái)生成系統(tǒng)配置，是DP系統(tǒng)中組態(tài)或監(jiān)視工程的工具。除了具有1類主站的功能外，可以讀取DP從站的輸入/輸出數(shù)據(jù)和當(dāng)前的組態(tài)數(shù)據(jù)，可以給DP從站分配新的總線地址。屬于這一類的裝置包括編程器、組態(tài)裝置、診斷裝置、上位機(jī)等。（3）DP-從設(shè)備DP-從設(shè)備可構(gòu)成DP從站。這類設(shè)備是DP系統(tǒng)中直接連接I/O信號(hào)的外圍設(shè)備。典型DP-從設(shè)備有分布式I/O、ET200、變頻器、驅(qū)動(dòng)器、閥、操作面板等。3.ProfibusDP設(shè)備類型61任務(wù)二自動(dòng)線的控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)在控制方面，THWSPX-2A自動(dòng)線中每站都有一臺(tái)S7-200CPU224型PLC單獨(dú)控制，并接有EM277PROFIBUS-DP模塊?？梢酝ㄟ^電纜接入PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，并由S7-300PLC主站負(fù)責(zé)各站之間的信息傳送（工件顏色、裝配信息以及各站輸入輸出的信號(hào)）。其PLC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖所示。任務(wù)二自動(dòng)線的控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)在控制方面，THWS621.主站的認(rèn)識(shí)

①狀態(tài)和錯(cuò)誤指示燈②SIMATICMMC卡的插槽，包括彈出裝置③集成輸入和輸出的端子。④電源連接⑤第2個(gè)接口X2（PtP或DP）⑥第1個(gè)接口X1(MPI)⑦模式選擇器S7-300PLCCPU313C-2DPMP277觸摸屏1.主站的認(rèn)識(shí)①狀態(tài)和錯(cuò)誤指示燈②SIMATIC63

CPU面板上都有一個(gè)模式選擇開關(guān)，有些可通過專用鑰匙旋轉(zhuǎn)控制，這些CPU一般有3種工作模式。RUN：運(yùn)行模式。在此模式下，CPU執(zhí)行用戶程序，還可以通過編程設(shè)備讀出、監(jiān)控用戶程序，但不能修改用戶程序。STOP：停機(jī)模式。在此模式下，CPU不執(zhí)行用戶程序，但可以通過編程設(shè)備從CPU讀出或修改用戶程序。MRES：存儲(chǔ)器復(fù)位模式。CPU面板上都有一個(gè)模式選擇開關(guān)，有些可通過專用鑰匙64LED標(biāo)識(shí)顏色含義SF紅色CPU硬件故障或軟件錯(cuò)誤時(shí)亮BF(僅用于帶DP接口的CPU)紅色總線故障5VDC綠色用于CPU和S7-300總線的5V電源正常FRCE黃色有輸入/輸出處于被強(qiáng)制狀態(tài)RUN綠色CPU處于RUN模式LED在啟動(dòng)期間以2Hz的頻率閃爍，而在停止模式下以0.5Hz的頻率閃爍STOP黃色CPU處于STOP、HOLD或啟動(dòng)模式下LED在請(qǐng)求存儲(chǔ)器復(fù)位時(shí)以0.5Hz的頻率閃爍，而在復(fù)位期間以2Hz的頻率閃爍LED標(biāo)識(shí)顏色含義SF紅色CPU硬件故障或軟件錯(cuò)誤時(shí)亮BF652.EM277PROFIBUS-DP從站模塊。S7-200CPU可以通過EM277PROFIBUS-DP從站模塊連入PROFIBUS-DP網(wǎng).主站可以通過EM277對(duì)S7-200CPU進(jìn)行讀/寫數(shù)據(jù)，作為DP從站，EM277模塊接受從主站來(lái)的多種不同的I/O配置，向主站發(fā)送和接收不同數(shù)量的數(shù)據(jù)。作為S7-200的擴(kuò)展模塊，EM277像其它I/O擴(kuò)展模塊一樣，通過出廠時(shí)就帶有的I/O總線與S7-200CPU相連。因EM277只能作為從站，所以兩個(gè)EM277之間不能通信。但可以由一臺(tái)PC機(jī)作為主站，訪問幾個(gè)連網(wǎng)的EM277。2.EM277PROFIBUS-DP從站模塊。S7-2066燈滅紅燈亮紅燈閃爍綠燈亮CPUFAULT模塊完好內(nèi)部模塊故障－－POWER無(wú)24VDC電源－－24VDC接通DPERROR沒有錯(cuò)誤處于非數(shù)據(jù)交換模式參數(shù)/組態(tài)錯(cuò)誤－DXMODE不處于數(shù)據(jù)交換模式－－處于數(shù)據(jù)交換模式燈滅紅燈亮紅燈閃爍綠燈亮CPUFAULT模塊完好內(nèi)部模673.跟我做一、工作任務(wù)及要求在CPU313C-2DP與CPU224之間通過EM277模塊建立ProfibusDP通訊連接，組成ProfiBusDP通信系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行搭建、設(shè)備組態(tài)、總線參數(shù)配置、測(cè)試程序編寫、系統(tǒng)測(cè)試及故障診斷，并提交工作報(bào)告。建立ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)通信二、任務(wù)分析S7-300與S7-200通過EM277進(jìn)行ProfibusDP通訊，需要在STEP7中進(jìn)行S7-300站組態(tài)，在S7-200系統(tǒng)中不需要對(duì)通訊進(jìn)行組態(tài)和編程，只需要將要進(jìn)行通訊的數(shù)據(jù)整理存放在V存儲(chǔ)區(qū)與S7-300的組態(tài)EM277從站時(shí)的硬件I/O地址相對(duì)應(yīng)就可以了。3.跟我做一、工作任務(wù)及要求建立ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)681.系統(tǒng)配置在本例由1個(gè)主站（CPU313C-2DP）和1個(gè)從站（安裝有EM277通信模塊的CPU224假設(shè)是上料檢測(cè)站）構(gòu)成ProfibusDP通信系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。三、任務(wù)實(shí)施步驟三、任務(wù)實(shí)施步驟692.組態(tài)S7-300主站系統(tǒng)

1232.組態(tài)S7-300主站系統(tǒng)12370

123171生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二721234567

89

1273

743．安裝EM277的GSD文件

支持ProfibusDP的從站設(shè)備都會(huì)有GSD文件，GSD文件是對(duì)設(shè)備一般的描述，通常以*.GSD或*.GSE文件名出現(xiàn)，只有將此GSD文件加入到主站組態(tài)軟件中才可以組態(tài)從站的通訊接口。3．安裝EM277的GSD文件支持ProfibusDP751234561234764.組態(tài)EM277ProfibusDP從站

1）向Profibus主站系統(tǒng)添加EM277ProfibusDP從站

4.組態(tài)EM277ProfibusDP從站1）向Pro77將EM277PROFIBUS-DP拖到總線上132