THPF-A、B、C、D型实验指导书.doc

目 录第一章概述1第二章 西门子PLC简介2第三章 西门子工业网络简介3第四章 西门子软件简介4第五章 实验项目12实验一 西门子S7-400PLC的认识12实验二 西门子S7-300PLC的认识15实验三基于S7-400PLC集成MPI接口的PC/MPI通信18实验四 基于S7-400/300PLC集成MPI接口的全局数据包方式的MPI通信21实验五 基于S7-400/300 PLC集成MPI接口的无组态连接双边编程方式的MPI通信23实验六 基于S7-400/300PLC 集成MPI接口的无组态连接单边编程方式的MPI通信26实验七基于S7-400/300PLC 集成MPI接口的PLC之间组态连接方式MPI通信29实验八 基于S7-300集成DP接口的PLC与ET200S远程I/0 PROFIBUS-DP网络通信33实验九 基于S7-400PLC CP443-1通信模块Ethernet接口的Ethernet通信35实验十 基于S7-300PLC CP343-1通信模块Ethernet接口的Ethernet通信37实验十一 基于S7-300/400PLC CP通信模块的PLC之间的Ethernet通信39实验十二 基于S7-400 MPI接口的触摸屏通信组态41第六章 系统对象控制实验43实验十三 THWGD-1型 光机电气一体化控制对象系统实验43实验十四 THFEW-1型 平面二维控制对象系统实验46实验十五 THFWD-1型 温度PID控制对象系统48实验十六 THBSY-1型 双容水箱液位对象系统5052第一章概述随着微处理器，计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制技术已经渗透到所有工业领域。当前用于工业控制的计算机可分为:可编程控制器,基于PC总线的工业控制计算机,基与单片机的测控装置,用于模拟量闭环控制的可编程调节器,集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)等。可编程控制器（PLC）是应用广泛,功能强大,使用方便的通用工业控制装置,已成为当代工业自动化的重要支柱。西门子S7-300/400系列大中型PLC属于模块式PLC，主要由机架、电源模块、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、和编程设备组成，各种模块安装在机架上。通过CPU模块或通信模块上的通信接口，PLC被连接到通信网络上去，可以与计算机、其他PLC或其他控制器通信。本系统所配实验对象能完成温度PID控制，过程控制（双容水箱），二维运动控制，较复杂光机电气一体化组合控制（包含材料分拣、气动机械手、分类存储）等；融机械机构、气动技术、运动控制技术、过程控制技术、电气控制技术、传感器技术、可编程控制器技术、现场总线、以太网、计算机控制、组态监控技术、信息技术应用充分结合为一体的教学网络系统。第二章 西门子PLC简介西门子S7-300/400系列大中型PLC是西门子全集成自动化系统中的控制核心，其主要由以下模块或部件构成：机架S7-300所用机架为通用机架，无电路设计，可方便的将S7-300PLC挂置于各种工业现场中。S7-400机架用于连接S7-400各模块，其上设计有P总线（I/O总线）和C总线（通信总线），控制和通信分别存在于各自的总线通道上，两者互不干扰。电源模块PLC一般使用AC220V电源或DC24V电源，电源模块用于将输入电压转换为DC24V电压和背板上的DC5V电压，供其它模块使用。CPU模块CPU模块主要由微处理器和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出；存储器用于存储程序和数据。信号模块信号输入模块和信号输出模块统称为信号模块，他是连接外部现场设备和CPU模块的桥梁和纽带。开关量输入模块用来接收按钮、开关、接近开关、光电开关等输入的开关量信号；开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、指示灯、显示装置等；模拟量输入模块用来接收电位器、信号发生器等各种变送器输出的模拟量电压或电流信号；模拟量输出模块用来输出连续变化的电压或电流信号去控制各种工业现场的设备，如变频器、电动调节阀等。功能模块功能模块可用以完成某些对实时性和存储容量要求很高的控制任务，这样做可增强PLC的控制功能，减轻CPU的工作负担。接口模块CPU模块所在的机架称为中央机架，如果一个中央机架不能容纳全部模块，可以增设一个或多个扩展机架。接口模块用来实现中央机架与扩展机架之间的通信，甚至为扩展机架供电。通信处理器通信处理器用于PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将PLC接入MPI、PROFIBUS-DP、AS-i和工业以太网，或者实现点对点通信等。编程设备S7-300/400使用了安装了STEP7的计算机作为编程设备。用户程序及组态在STEP7中编译完成后下载至PLC中；另外，STEP7还具有对网络进行实时监控和故障诊断功能。 第三章 西门子工业网络简介可编程序控制器与计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，满足工厂自动化(FA)系统发展的需要。各可编程序控制器或远程I/O模块按功能各自放置在生产现场进行分散控制，然后用网络连接起来，构成集中管理的分布式网络系统。一个典型的工业自动化系统一般是三级网络结构，分别是现场设备层、车间监控层、工厂管理层。1. 现场设备层现场设备层的主要功能是连接现场设备，例如分布式I/O、传感器、驱动器、执行机构和开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控制。2. 车间监控层车间监控层是用来完成车间之间主生产设备之间的连接，实现车间级设备的监控。可采用PROFIBUS-FMS或工业以太网。3. 工厂管理层工厂管理层作为一个自动化工厂的神经中枢，有着最高的监视级别和控制级别。工厂管理层通常采用TCP/IP通信协议标准。具体结构如下图所示：S7-300/400的常用网络通信如下1. MPIMPI是多点接口（Multi Point Interface）的简称，S7-300/400 CPU都集成了MPI通信协议，MPI的物理层是RS-485，最大传输速率为12M bit/s。PLC通过MPI能同时连接运行STEP 7的编程器、计算机、人机界面（HMI）等。2. 现场总线PROFIBUS它是用于车间级和现场级的国际标准，传输速率最大为12Mbps，响应时间的典型值为1ms，使用屏蔽双绞线电缆(最长9.6km)或光缆(最长90km)，最多可接127个从站。PROFIBUS由3个系列组成：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA 和PROFIBUS-FMS。PROFIBUS-DP特别适用于可编程序控制器与现场级分散的远程I/O设备之间的快速数据交换通信，即插即用。使用编程软件STEP 7，可对网络设备组态或设置参数。西门子的S7系列可编程序控制器有的配备有集成的PROFIBUS-DP接口，也可以通过接口模块或通信处理器连接到PROFIBUS-DP。可将多条PROFIBUS-DP线路通过集成的接口或接口模块连接到一个可编程序控制器。3. 工业以太网它是基与国际标准IEEE802.3的开放式网络。以太网可实现管理-控制网络的一体化，可集成到因特网，为全球联网提供了条件。网络规模可达1024站，距离可达.5km(电气网络)或200km(光纤网络)。工业以太网将控制网络集成到信息技术(IT)中，可与使用TCP/IP协议的计算机传输数据，可使用E-mail和Web技术，用户可在工业以太网的Socket接口上编制自己的协议，可在网络中的任何一点进行设备启动和故障检查，冗余网络可构成冗余系统。西门子可提供以太网通信模块或通信处理器，远程访问路由器可在广域网连接的两个以太网之间实现远程通信。4. AS-i接口AS-i是传感器和执行器通信的国际标准(EN50295)，响应时间小于5ms，使用未屏蔽的双绞线，由总线提供电源，最长通信距离为30m，最多接62个从站。第四章 西门子软件简介第一节 STEP7Step7编程软件用于SIMATIC S7、M7和基于PC的WinAC，是供它们编程、监控和参数设置的标准工具。为了在个人计算机上正常使用Step7，应配置MPI通信卡或PC/MPI通信适配器，将计算机连接到MPI或PROFIBUS网络，来下载和上载PLC的用户程序和组态数据。Step7具有以下功能：硬件配置和参数设置、通信组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。Step7所有功能均有大量的在线帮助，用鼠标或选中某一对象，按F1键就可以得到该对象的在线帮助。在Step7中，用项目管理器来管理一个自动化系统的硬件和软件。Step7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理。以下为创建一个示例项目的过程：(一) 项目管理及应用1. 生成项目1) 双击桌面上的“SIMATIC Manager”图标，则会启动STEP7管理器及STEP7新项目创建向导，如下图所示。（如不出现，则需在下拉菜单“File”中选择“New project wizard”）。2) 按照向导界面提示，点击“NEXT”，选择好CPU型号(本示例选择的CPU型号为CPU315-2DP),设置CPU的MPI 地址为2，点击“NEXT”，在出现的界面中选择好你所熟悉的编程语言（有梯形图LAD、编程指令STL、流程图FBD等可供选择），点击“Finish”，项目生成完毕，启动后STEP 7管理器界面如下图所示。2. 组态硬件硬件组态的主要工作是把控制系统的硬件在STEP 7管理器中进行相应地配置，并在配置时对模块的参数进行设定。1) 鼠标左键单击STEP 7管理器左边窗口中的“SIMATIC 300 Station”项，则右边窗口中会出现“Hardware”和“CPU315-2DP(1)”两个图标，双击图标“Hardware”，打开硬件配置窗口如下图所示。整个硬件配置窗口分为四部分，左上方为模块机架，左下方为机架上模块的详细内容，右上方是硬件列表，右下方是硬件列表中具体某个模块的功能说明和订货号。2) 要配置一个新模块，首先要确定模块放置在机架上的什么地方，再在硬件列表中找到相对应的模块，双击模块或者按住鼠标左键拖动模块到安放位置，放好后，会自动弹出模块属性对话框，设置好模块的地址和其他参数即可。3) 按照上面的步骤，逐一按照实际硬件排放顺序配置好所有的模块，编译通过后，保存所配置的硬件。4) 点击“开始设置控制面板”,鼠标左键双击控制面板中的“Set PG/PC Interface”图标，选择好你的PC机和CPU的通讯接口部件后点击“OK”按钮退出。（通信设置详见第二部分通信组态）5) 把控制系统的电源打开，把CPU置于STOP或者RUN-P状态，回到硬件配置窗口，点击图标 ，下载配置好的硬件到CPU中，把CPU置于RUN状态（如果下载程序时CPU置于RUN-P状态，则可省略这一步），如果CPU的SF灯不亮，亮的只有绿灯，表明硬件配置正确。6) 如果CPU的SF灯亮，则表明配置出错，点击硬件配置窗口中图标 ，则配置错的模块将有红色标记，反复修改出错模块参数，保存并下载到CPU，直到CPU的SF灯不亮，亮的只有绿灯为止。3. 程序结构配置好硬件之后，回到STEP 7管理器界面窗口，鼠标左键单击窗口左边的“Block”选项，则右边窗口中会出现“OB1”图标，“OB1”是系统的主程序循环块，“OB1”里面可以写程序，也可以不写程序，根据需要确定。STEP7中有很多功能各异的块，分别描述如下：1) 组织块（Oganization Block,简称OB）。组织块是操作系统和用户程序间的接口，它被操作系统调用。组织块控制程序执行的循环和中断、PLC的启动、发送错误报告等。你可以通过在组织块里编程来控制CPU的动作。2) 功能函数块（Function Block,简称FB）。功能函数块为STEP 7系统函数，每一个功能函数块完成一种特定的功能，你可以根据实际需要调用不同的功能函数块。3) 函数（Function,简称FC）。函数是为了满足用户一种特定的功能需求而由用户自己编写的子程序，函数编写好之后，用户可对它进行调用。4) 数据块（Data Block,简称DB）。数据块是用户为了对系统数据进行存储而开辟的数据存储区域。5) 数据类型（Data Type,简称UDT）。它是用户用来对系统数据定义类型的功能模块。6) 变量标签（Variable Table,简称VAT）。用户可以在变量标签中加入系统变量，并对这些变量加上用户易懂的注释，方便用户编写程序或进行变量监视。如果你要加入某种块，可在右边窗口（即出现“OB1”的窗口）空白处单击鼠标右键选择“Insert New Object”选项，在其下拉菜单中鼠标左键单击你所要的块即可。添加好了你所要的块之后就是程序编写了，鼠标左键双击你所要编写程序的块即可编写程序了（编写程序的指令和语法可参考SIEMENS A&D网站上的S7-300 CPU 31xc指令表一书）。程序写好并编译通过之后点击STEP 7管理器界面窗口中的图标,下载到CPU中，把CPU置于RUN状态即可运行程序。(二) 通信组态1. 通过CP5611网卡通信1) CP5611的安装CP5611 卡没有随硬件提供的软件驱动，如果在安装Step7 软件之前，CP5611 已经安装在计算机内，那么在安装Step7 软件的“Set PG/PC Interface”时软件会自动识别CP5611 卡，并且会自动安装其驱动程序，Step7 软件安装完成后可以在“Set PG/PC Interface ”中找到CP5611 的接口类型，如果在安装完Step7 软件后才在计算机的PCI 插槽上安装CP5611 卡，那么重新启动计算机后，系统会自动找到CP5611，并自动安装，安装完成后启动Step7 软件，在“Set PG/PCInterface ”中可以找到CP5611 相关接口选项，具体画面如下：点击 按钮，可以看到CP5611 已经安装，画面如下：2) CP5611在Step-7 软件中的选择和设置首先说明使用CP5611 建立与CPU 的通讯时，必须使用MPI 电缆或是Profibus 电缆作为CPU 与CP5611 的连接电缆。a. 打开“SIMATIC Manager”，点击“Options”，在下拉菜单中找到“Set PG/PC Interface”，画面如下：b. 选 此时S7ONLINE (STEP7) - 为CP5611(MPI)，然后点击按钮设置MPI 的属性，画面如下：设置MPI 接口属性，选择MPI 接口的通讯波特率，注意：此处的波特率一定要和实际要通讯的CPU MPI 口实际的波特率相同，同时要注意PG/PC 的地址不要和PLC 的地址相同。使用电缆连接好CPU 与CP5611 后可以判断是能够找到网络上的站点，点击按钮，进入网络诊断画面然后点击按钮，可以看到网络上的站点，显示画面如下：c. 设置完成后点击2 次“OK”，Step7 会提示如下信息点击“OK”完成PG/PC Interface 的设置，此时可以建立PC 与CPU 的通讯，正常通讯时CP5611 卡的指示灯快闪。2. 通过PCMPI通信电缆通信通过PCMPI通信电缆通信时，硬件只需用通信电缆的接口连接PC的COM口和PLC的MPI口即可。Step7软件设置a. 进入Step7编程软件主界面，点击“OPTIONS”菜单下的“SET PG/PC INTERFACE”b. 菜单进入PG/PC设置界面。c. 双击“PC ADAPTER （AUTO）”或“ADAPTER （MPI）”进入RS232和MPI接口参数设置。d. 单击“LOCAL CONNECTION”选项设置RS232接口参数，正确连接PC的COM口（RS232），选择RS232通信的波特率19200bps或38400bps，这个数值必须和PC/MPI适配器上开关设置的数值相同（拨动开关后必须重新上电后方能生效）。e. 单击“MPI”选项（如果是ADAPTER （MPI）方式）设置适配器MPI接口参数，由于适配器的MPI口的波特率固定为187.5Kbps，所以这里只能设置为187.5Kbps。如果是PC ADAPTER （AUTO）模式，则选择“ADDRESS：0”和“TIMEOUT：30s”。完成以上设置后即可与PLC通信了，注意：不要修改（在网络设置“NETWORK SETTINGS”选项下）CPU上MPI口波特率的出厂默认值187.5Kbps。注：STEP7的具体操作规程参见其操作手册（用户自备）。第二节 WinCC V6.0西门子视窗控制中心SIMATIC WinCC是HMI/SCDADA软件中的后起之秀，1996年进入世界工控组态软件市场，当年就被美国Control Engineering杂志评为最佳HMI软件，以最短的时间发展成第三个在全世界范围内成功的SCADA系统。WinCC6.0采用Microsoft SQL Server 2000数据库进行生产数据的归档，同时具有Web浏览器功能。是现代MES和ERP系统首选的生产实时数据平台软件。(一) 性能特点1. 创新软件技术的使用。WINCC是基于最新发展的软件技术。西门子公司与Microsoft公司的密切合作保证了用户获得不断创新的技术。2. 包括所有SCADA功能在内的客户机/服务器系统。即使最基本的WINCC系统仍能够提供生成复杂可视化任务的组件和函数，并且生成画面、脚本、报警、趋势和报表的编辑器也是最基本的WINCC系统组件。3. 可灵活裁剪，由简单任务扩展到复杂任务。WINCC是一个模块化的自动化组件，既可以灵活地进行扩展，从简单的工程到复杂的多用户应用，又可以应用到工业和机械制造工艺的多服务器分布式系统中。4. 众多的选件和附加件扩展了基本功能。已开发的、应用范围广泛的、不同的WINCC选件和附加件，均基于开放式编程接口，覆盖了不同工业分支的需求。5. 使用Microsoft SQL Server 2000作为其组态数据和归档数据的存储数据库，可以使用ODBC,DAO,OLE-DB,WinCC OLE-BD和ADO方便地访问归档数据。6. 强大的标准接口（如OLE,ActiveX和OPC）。WinCC提供了OLE,DDE,ActiveX,OPC服务器和客户机等接口或控件，可以很方便地与其他应用程序交换数据。7. 使用方便的脚本语言。WINCC可编写ANSI-C和Visual Basic脚本程序。8. 开放API编程接口可以访问WINCC的模块。所有的WINCC模块都有一个开放的C编程接口（C-API）。这意味着可以在用户程序中集成WINCC的部分功能。9. 具有向导的简易（在线）组态。WINCC提供了大量的向导来简化组态工作。在调试阶段还可进行在线修改。10. 可选择语言的组态软件和在线语言切换。WINCC软件是基于多语言设计的。这意味着可以在英语、德语、法语以及其他众多的亚洲语言之间进行选择，也可以在系统运行时选择所需要的语言。11. 提供所有的主要PLC系统的通讯通道。作为标准，WINCC支持所有连接SIMATIC S5/S7/505控制器的通讯通道，还包括PROFIBUS DP,DDE和OPC等非特定控制器的通讯通道。此外，更广泛的通讯通道可以由选件和附加件提供。12. 与基于PC的控制器SIMATIC WINAC紧密接口，软/插槽式PLC和操作、监控系统在一台PC机上相结合无疑是一个面向未来的概念。在此前提下，WINCC和WINAC实现了西门子公司基于PC的、强大的自动化解决方案。13. 全集成自动化TIA（Totally Integrated Automation）的部件。TIA集成了西门子公司的各种产品包括WINCC。WINCC是工程控制的窗口，是TIA的中心部件。TIA意味着在组态、编程、数据存储和通讯等方面的一致性。14. SIMATIC PCS7过程控制系统中的SCADA部件，如SIMATIC PCS7是TIA中的过程控制系统；PCS7是结合了基于控制器的制造业自动化优点和基于PC的过程工业自动化优点的过程处理系统（PCS）。基于控制器的PCS7对过程可视化使用标准的SIMATIC部件。WINCC作为PCS7的操作员站。15. 符合FDA 21 CFR Part11的要求。16. 集成到MES和ERP中。标准接口使SIMATIC WINCC成为在全公司范围IT环境下的一个完整部件。这超越了自动控制过程，将范围扩展到工厂监控级，为公司管理MES制造执行系统和ERP（企业资源管理）提供管理数据。(二) 系统构成WINCC基本系统是很多应用程序的核心，它包含以下九大部件：1. 变量管理器变量管理器（tan management）管理WINCC中所使用的外部变更、内部变量和通讯驱动程序。2. 图形编辑器图形编辑器（graphics designer）用于设计各种图形画面。3. 报警记录报警记录(alarm logging)负责采集和归档报警消息。4. 变量归档变量归档（tag logging）负责处理测量值，并长期存储所记录的过程值。5. 报表编辑器报表编辑器（report designer）提供许多标准的报表，也可设计各种格式的报表，并可按照预定的时间进行打印。6. 全局脚本全局脚本（global script）是系统设计人员用ANSI-C及Visual Basic编写的代码，以满足项目的需要。7. 文本库文本库（text library）编辑不同语言版本下的文本消息。8. 用户管理器用户管理器(user administrator)用来分配、管理和监控用户对组态和运行系统的访问权限。9. 交叉引用表交叉引用表（cross-reference）负责搜索的画面、函数、归档和消息中所使用的变量、函数、OLE对象和ActiveX控件。(三) 组态工程WINCC项目管理器是组态软件的核心，对整个项目的数据组态和设置进行全面的管理。开发和组态一个项目时，使用WINCC项目管理器中的各个编辑器建立项目使用不同的元件。其开发和组态一个项目的步骤如下：1. 启动WINCC2. 建立一个新项目3. 选择及安装通讯驱动程序4. 定义使用到的变量5. 建立和编辑过程画面6. 指定WINCC运行系统的属性7. 激活WINCC画面，运行工程注：WINCC的具体操作规程参见其操作手册（用户自备）。第五章 实验项目实验一 西门子S7-400PLC的认识一、 实验目的1.了解西门子S7-400PLC的结构和功能2.掌握西门子S7-400PLC的基本操作方法。二、 实验设备序号名 称型号与规格数量备注1实验装置S7-400 PLC实验系统12导线3号若干3实验指导书1 三、 S7-400硬件结构示意图S7-400是具有中高档性能的PLC产品，其采用模块化设计，适用于可靠性极高的大型复杂的控制系统。本系统中的西门子S7-400硬件系统由以下组件构成：电源模块：PS407，通过底板为CPU、数字量输入输出模块、通信模块供电；后备电池：用于在断电状态下，为S7-400PLC保存数据提供电力支持；S7-400CPU：CPU412,带有MPI/PROOFIBUS-DP组合通信接口；SM421数字量输入模块：集成32路数字量输入；SM422数字量输出模块：集成16路数字量输出；CP443-1以太网模块：具备15针Sub-D插座及RJ45插座，用于将S7-400PLC连接至以太网；UR2机架：9槽机架，具备K总线及P总线；PC/MPI电缆：连接编程机与S7-400PLC，用于下载程序及通信参数。四、 实验步骤1. 找到UR2通用机架，记录其订货数据，打开前盖板，找到P总线和C总线。P总线用于I/O信号的高速交换和对信号模块数据的高速访问。C总线（通信总线，亦称总线），用于交换各站之间的高速数据。在一个机架上把两种通信线路分开可以使控制和通信分别有各自的数据通道，使通信任务不会影响控制的快速性。2. 将电源模块，CPU模块、SM421数字量输入模块、SM422数字量输出模块、CP443-1以太网通信模块依次插入机架的槽位中（从1号槽开始），记录各个模块所占槽位的起始地址与所占槽位个数。用一字螺丝刀将模块的紧定螺丝旋紧。3. 打开STEP7软件，进行硬件组态：1) 新建项目点击新建图标，新建项目；在“命名栏”中输入项目名称，在“存储位置”选择输入存储路径，输入完毕后，点击“确定”，打开新建的项目。如下图所示：2) 硬件添加在屏幕的左侧单击鼠标右键，在弹出的对话框选择“插入新对象”，插入“SIMATIC 400站点”。如下图所示：双击右侧生成的“”图标，进入硬件组态环境。在屏幕右侧竖型菜单栏中找到与当前实际安装的S7-400PLC相对应的机架及各种模块，按照第2步中记录的各模块所占的槽位号依次将其插入机架中。机架： CPU：SM421： SM422：CP443-1： 4. 双击各模块，进入模块参数设置界面，了解各个模块的参数类型及意义。详细记录各模块的硬件信息及各种参数的含义。查阅各种有关的资料，加深对西门子S7-400PLC的了解与认识。五、 实验总结1.总结西门子S7-400PLC的各模块的组成。2.总结西门子S7-400PLC的使用方法。实验二 西门子S7-300PLC的认识一、 实验目的1.了解西门子S7-300PLC的结构和功能2.掌握西门子S7-300PLC的基本操作方法。二、 实验设备序号名 称型号与规格数量备注1实验装置S7-300 PLC实验系统12导线3号若干3实验指导书1 三、 S7-300硬件结构示意图S7-300是具有中档性能的PLC产品，其采用模块化设计，适用于可靠性很高的大中型复杂的控制系统。本系统中的西门子S7-300硬件系统由以下组件构成：S7-300CPU：CPU314C-2DP： 24VDC供电；48KB内存；带有MPI及PROOFIBUS-DP通信接口；MMC存储卡 64K字节；集成24路数字量输入/16路数字量输出，4路模拟量输入/2路模拟量输出，1路PT100，PID，计数器，PWM脉冲输出，频率测量，一轴定位等功能； CP343-1以太网模块：具备RJ45插座，用于将S7-300PLC连接至以太网；MMC存储卡：用于存储用户程序及组态；前连接器：将输如/输出端口引出，以便接线；导轨：安装PLC主体；PC/MPI电缆：连接编程机与S7-300PLC，用于下载程序及通信参数。四、 实验步骤1. 新建项目点击新建图标，新建项目；在“命名栏”中输入项目名称，在“存储位置”选择输入存储路径，输入完毕后，点击“确定”，打开新建的项目。如下图所示：2. 硬件添加在屏幕的左侧单击鼠标右键，在弹出的对话框选择“插入新对象”，插入“SIMATIC 300站点”。如下图所示：双击右侧生成的“”图标，进入硬件组态环境。在屏幕右侧竖型菜单栏中找到与当前实际安装的S7-400PLC相对应的机架及各种模块，按照第2步中记录的各模块所占的槽位号依次将其插入机架中。安装导轨：CPU：CP343-1：双击各模块条块，进入模块参数设置界面，了解各个模块的参数类型及意义。详细记录各模块的硬件信息及各种参数的含义。查阅各种有关的资料，加深对西门子S7-300PLC的了解与认识。五、 实验总结1.总结西门子S7-300PLC的结构和功能。2.总结西门子S7-300PLC的使用方法。实验三基于S7-400PLC集成MPI接口的PC/MPI通信一、 实验目的1. 了解西门子PC/MPI网络的组建方法二、 实验设备序号名 称型号与规格数量备注1实验装置S7-400 PLC实验系统12导线3号若干3PC/MPI电缆14软件STEP7 V5.31套5实验指导书1 三、 系统结构图四、 实验步骤1.新建项目双击“ ”图标，打开STEP7 软件；点击新建图标，新建项目；在“命名栏”中输入项目名称，在“存储位置”选择输入存储路径，输入完毕后，点击“确定”，打开新建的项目。如下图所示：2.硬件添加在屏幕的左侧单击鼠标右键，在弹出的对话框选择“插入新对象”，插入“SIMATIC 400站点”；双击右侧生成的“硬件”图标，进入硬件组态环境。在屏幕右侧竖型菜单栏中按订货号及硬件安装次序依次插入机架、电源、CPU等；并设置CPU MPI接口属性为MPI_187.5Kbps。如下图所示：3.通信组态返回STEP7项目管理器中，选择“项目”下拉菜单下的“设置PC/PG接口”选项，进入通信设置对话框。在“接口参数分配”一栏中，选择“CP5611/MPI”，确定上位机与PLC的通信方式。点击“诊断”按钮，进入诊断窗口，在诊断窗口中，可以利用网卡的诊断功能对当前通信状态进行诊断，并把诊断信息传达给操作者。如下图所示：当诊断可读到PLC的地址（本例中为2）时，说明当前上位机与PLC通信正常；如果系统通信出现异常，诊断窗口会自动把诊断的信息传递出来；如下图所示：五、 实验步骤1. 根据上述组态过程，按照本实验装置的配置将S7-400 CPU412、UR2机架、电源模块建立一硬件组态工程2. 硬件组态工程建立好后，在软件里设置PC/PG接口，诊断系统是否通信正常。六、 实验总结尝试分析PC/MPI通信的工作过程； 实验四 基于S7-400/300PLC集成MPI接口的全局数据包方式的MPI通信一、 实验目的1. 了解西门子PLC之间全局数据包方式的MPI通信方法2. 掌握网络读写指令的编程应用二、 实验设备序号名 称型号与规格数量备注1实验装置S7-400 PLC实验系统12实验装置S7-300 PLC实验系统13导线3号若干4PC/MPI电缆15总线电缆若干6RS485网络连接器2只7软件STEP7 V5.31套8实验指导书1 三、 系统结构图四、 实验步骤1. 建立MPI网络：根据第一节操作，在STEP7 中插入一个新的项目，插入两个站点，分别为S7-400 PLC与S7-300 PLC；完成硬件组态后，建立MPI网络并分别设置两个站点的地址为2和3，如下所示：2. 组态数据通信区选择MPI网络，点击“选项/定义全局数据”，进入组态画面，在GD ID右侧的CPU选择栏中定义需要通信的CPU。如下所示：在每个CPU下方的数据区中填入双方需要通信的数据区。并定义数据区性质（数据发送区或数据接收区），点击“GD 表/编译”，对组态结果进行编译，如果编译无误，则系统自动生成相应的GD ID参数。如下所示：3. 下载组态并验证利用MPI电缆将各自的硬件组态下载至各自的CPU中；此时，两个PLC即可相互进行全局数据包方式的MPI通信。此时S7-400PLC的IW0控制S7-300PLC的QW0、S7-300PLC的IW0控制S7-400PLC的QW0。4. 给定S7-400/300的输入点不同的输入信号，观察相对应的另外一个PLC的输出点的状态。五、 实验总结尝试分析PLC之间全局数据包方式的MPI通信的工作过程；六、 实例参考程序（参考所配光盘）实验五 基于S7-400/300 PLC集成MPI接口的无组态连接双边编程方式的MPI通信一、 实验目的1. 了解西门子PLC之间集成MPI接口的无组态连接双边编程方式的MPI通信方法2. 掌握西门子无组态连接双边编程的MPI通信的编程方法。二、 实验设备序号名 称型号与规格数量备注1实验装置S7-400 PLC实验系统12实验装置S7-300 PLC实验系统13导线3号若干4PC/MPI电缆15总线电缆若干6RS485网络连接器2只7软件STEP7 V5.31套8实验指导书1 三、 系统结构图四、 实验步骤1. 建立MPI网络：根据第一节操作，在STEP7 中插入一个新的项目，插入两个站点，分别为S7-400 PLC与S7-300 PLC；完成硬件组态后，建立MPI网络并分别设置两个站点的地址为2和3，如下所示：2. 通信编程：(1) 在S7-400PLC中的OB35组织块中调用SFC65及SFC69程序块，具体如下：CALL X_SEND /SFC65REQ :=M0.0CONT :=TRUEDEST_ID:=W#16#3REQ_ID :=DW#16#1SD :=IW0RET_VAL:=MW2BUSY :=M4.0CALL X_ABORT /SFC69REQ :=M0.1DEST_ID:=W#16#3RET_VAL:=MW6BUSY :=M8.0具体参数说明序号参数名说明1.REQ发送请求，该参数为1时，数据开始发送2.CONT该数据位为1时，表示发送的数据为一个整体3.DEST_ID对方的MPI地址，具体应查看通过STEP7组态的此参数4.REQ_ID该包数据的标志符（该包数据的名称），可定义5.SD数据发送区6.RET_VAL发送状态字，如果函数执行过程中出错，则返回值包含相应的错误代码7.BUSY该位为1时表示数据发送还没有结束。该位为0时表示数据发送已经结束或不存在已经激活的发送函数以上程序段解读：SFC65中，当M0.0为1时，S7-400CPU将标志符为“1”的数据包发送给S7-300CPU；当M0.0为0后，刚才建立的 “连接”并没有得到释放，必须调用SFC69来释放，单M0.1为1时，S7-400CPU与S7-300CPU建立的连接被释放。(2) 在S7-300PLC中的OB1组织块中调用SFC66程序块，具体如下：CALL X_RCV /SFC66EN_DT :=M0.0RET_VAL:=MW2REQ_ID :=MD4NDA :=M0.1RD :=QW0具体参数说明序号参数名说明1.EN_DT使能接收位2.RET_VAL接收状态字3.REQ_ID接收数据包标志符4.NDA数据包是否更新标志符5.RD数据接收区以上程序段解读：SFC66中，当M0.0为1时，S7-300CPU将标志符为“1”的数据包接收至本站的QW0中。3. 下载组态并验证利用MPI电缆将各自的硬件组态下载至各自的CPU中；此时，两个PLC即可相互进行无组态连接双边编程方式的MPI通信。此时S7-400PLC的IW0控制S7-300PLC的QW0、S7-300PLC的IW0控制S7-400PLC的QW0。4. 给定S7-400/300的输入点不同的输入信号，观察相对应的另外一个PLC的输出点的状态。五、 实验总结尝试分析PLC之间集成MPI接口的无组态连接双边编程方式的MPI通信的工作过程；六、 实例参考程序（参考所配光盘）实验六 基于S7-400/300PLC 集成MPI接口的无组态连接单边编程方式的MPI通信一、 实验目的1. 了解西门子PLC之间集成MPI接口的无组态连接单边编程方式的MPI通信方法2. 掌握S7-400PLC中调用程序块的方法二、 实验设备序号名 称型号与规格数量备注1实验装置S7-400 PLC实验系统12实验装置S7-300 PLC实验系统13导线3号若干4PC/MPI电缆15总线电缆若干6RS485网络连接器2只7软件STEP7 V5.31套8实验指导书1 三、 系统结构图四、 实验步骤1. 建立MPI网络：根据第一节操作，在STEP7 中插入一个新的项目，插入两个站点，分别为S7-400 PLC与S7-300 PLC；完成硬件组态后，建立MPI网络并分别设置两个站点的地址为2和3，如下所示：2. 通信编程：在S7-400PLC中调用SFC67、SFC68及SFC69程序块；其中SFC67（X_GET）用于将服务器指定数据区中的数据读至客户机指定的数据区中，SFC68（X_PUT）用于将客户机指定数据区中的数据写入服务器指定数据区中，SFC69（X_ABORT）用于释放通信连接。具体如下：CALL X_GET /SFC67REQ :=M0.0CONT :=TRUEDEST_ID :=W#16#3VAR_ADDR:=IW0RET_VAL :=MW2BUSY :=M4.0RD :=QW0CALL X_PUT /SFC68REQ :=M0.1CONT :=TRUEDEST_ID :=W#16#3VAR_ADDR:=QW0SD :=IW0RET_VAL :=MW6BUSY :=M8.0CALL X_ABORT /SFC69REQ :=M0.2DEST_ID:=W#16#3RET_VAL:=MW10BUSY :=M12.0具体参数说明序号参数名说明1.REQ数据传送请求，该参数为1时，开始传送数据2.CONT该数据位为1时，表示发送的数据为一个整体3.DEST_ID对方的MPI地址，具体应查看通过STEP7组态的此参数4.VAR_ADDR服务器数据区地址5.RET_VAL传送状态字，如果函数执行过程中出错，则返回值包含相应的错误代码6.BUSY该位为1时表示数据传送还没有结束。该位为0时表示数据传送已经结束或不存在已经激活的发送函数7.SD数据发送区8.RD数据接收区以上程序段解读：SFC67中，当M0.0为1时，S7-400PLC将 S7-300PLC的IW0状态读至