《现场总线技术》实验指导书

现场总线技术现场总线技术 实验指导书实验指导书 实验一实验一 RS 485RS 485 串行通信网络安装技术串行通信网络安装技术 一 一 实验目的实验目的 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 57S7 200CPU2263 2 尖嘴钳 28SIEMENS DP A 型普通紫色 10m 3 电缆剥线器 SIEMENS DP29S7 300CPU315 2DP1 4 DP 通信测试仪 BT200110 DP 从站 通信模块 EM2772 5 万用表 DT2025111 DP 通信卡C5611 5613 可选 1 6 DP 总线连接器 SIEMENS 9 针 D 形 312 远程分布式 I O 模块 ET200M1 三 实验内容和步骤三 实验内容和步骤 1 电缆剥线器的使用和 PROFIBUS DP 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 1 PROFIBUS DP 电缆 D 形连接器的连接 图 1 2 PPI 通信网络的组建 图 1 3 PROFIBUS 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 终端电阻终端电阻 设置设置 CPU226CPU226 主站主站 PORT0PORT0 CPU226CPU226 从站从站1 1 PORT0PORT0 CPU226CPU226 从站从站2 2 PORT0PORT0 C CP PU U3 31 15 5 2 2D DP P D DP P口口 D D形形 连连 接接 器器 C CP PU U2 22 26 6E EM M2 27 77 7 D D形形 连连 接接 器器 C CP PU U2 22 26 6E EM M2 27 77 7 D D形形 连连 接接 器器 E ET T2 20 00 0M M D D形形 连连 接接 器器 P PR RO OF FI IB BU US S电电缆缆 终终端端电电阻阻设设置置 O ON N O ON NO OF FF FO OF FF F 四 思考题四 思考题 1 为什么要使用专用的电缆剥线器剥制 PROFIBUS DP 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 实验二实验二 PPIPPI 通信网络的数据传输通信网络的数据传输 一 实验目的一 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 55 万用表 DT2025 2 尖嘴钳 26 DP 总线连接器 SIEMENS 9 针 D 形 3 电缆剥线器 SIEMENS DP27 S7 200 实验箱 CPU2263 4 DP 通信测试仪 BT20018SIEMENS DP A 型普通紫色 10m 三 实验内容和步骤三 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 Q0 1 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 Q0 1 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 Q0 0 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 1 PPI 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 I0 0 从站 1 的 SQ21 状态 V0 0 数据传输禁止 SB12 I0 1 从站 1 的 SQ21 动作 指示 VD11 Q0 0 从站 2 的 SQ31 状态 V1 0 从站 1 的 PWM 波允许 SB13 I0 2 从站 1 的 VD21 控制 V2 0 从站 1 的 PWM 波禁止 SB13 I0 3 从站 2 的 SQ31 动作 指示 VD12 Q0 1 从站 1 的 PWM 波控 制 V2 1 从站 2 的输出允许 SB14 I0 4 从站 2 的 VD31 控制 V3 0 C CP PU U2 22 26 6 A AC C D DC C R RL LY Y L L1 1 I I0 0 0 0 N N 1 1M M Q Q0 0 0 01 1L L I I0 0 1 1 Q Q0 0 1 1 M ML L S SB B1 11 1 S SB B1 12 2 P PO OR RT T0 0 2 22 20 0V V C CP PU U2 22 26 6 A AC C D DC C R RL LY Y L L1 1 I I0 0 0 0 N N 1 1M M Q Q0 0 0 01 1L LQ Q0 0 1 1 M ML L P PO OR RT T0 0 主主站站 地地址址1 1 从从站站 地地址址2 2 C CP PU U2 22 26 6 A AC C D DC C R RL LY Y L L1 1 I I0 0 0 0 N N 1 1M M Q Q0 0 0 01 1L L 直直流流 电电压压表表 M ML L P PO OR RT T0 0 从从站站 地地址址3 3 S SQ Q2 21 1 S SQ Q3 31 1 P PR RO OF FI IB BU US S电电缆缆 I I0 0 2 2 I I0 0 3 3 I I0 0 4 4 I I0 0 5 5 S SB B1 16 6S SB B1 15 5S SB B1 14 4S SB B1 13 3 5 5V V 2 22 20 0V V 2 22 20 0V V V VD D1 11 1V VD D1 12 2 R R1 11 1R R1 12 2 V VD D2 21 1 5 5V V 示示波波器器 R R2 21 1 E EMM2 23 35 5 M ML L V V0 0M M 5 5V V V VD D3 31 1 R R3 31 1 R R1 11 1 R R1 12 2 R R2 21 1 R R3 31 1 1 10 00 0 从站 2 的输出禁止 SB15 I0 5 从站 2 的 EM235 控 制 V3 1 2 打开 STEP7 Micro WIN V4 0 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 Q0 0 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 Q0 0 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 10 NETR 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 I0 0 数据传输允许显示 VD21 Q0 0 从站 1 的 SQ21 状态 V0 0 PWM 波输出 Q0 1 从站 1 的 VD21 控制 V2 0 从站 1 的 PWM 波控 制 V2 1 2 打开 STEP7 Micro WIN V4 0 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 I0 0 数据传输允许显示 VD31 Q0 0 从站 2 的 SQ31 状态 V1 0 从站 2 的 VD31 控制 V3 0 从站 2 的模拟电压 输出控制 V3 1 2 打开 STEP7 Micro WIN V4 0 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 Q0 1 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 思考题四 思考题 1 如何更改从站 1 的 Q0 0 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 实验三实验三 基于基于 PROFIBUSPROFIBUS DPDP 的分布式的分布式 I OI O 控制系统控制系统 一 实验目的一 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 510 电阻 1K 2W4 2 尖嘴钳小型 211 按钮 NP214 3 电缆剥线器 SIEMENS DP212 S7 300 电源 PS307 5A1 4 DP 通信测试仪 BT200113S7 300 CPUCPU315 2DP1 5 万用表 DT2025114DI8 DO8SM3232 6 DP 总线连接器9 针 D 形 415ET200MIM153 13 7 PROFIBUS DP 电缆A 型紫色 10m16AI 12bitSM3311 8 直流可调电源1 12V 117AO 12bitSM3321 9 LED 指示灯 3V 0 02A418 三 实验内容和步骤三 实验内容和步骤 1 1 实验内容 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 2 PROFIBUS DP 系统组成 C CP PU U 3 31 15 5 2 2D DP P P PR RO OF FI IB BU US S电电缆缆 E ET T2 20 00 0M M I IM M1 15 53 3 1 1 D DP P S SM M3 32 23 3 D DI I 8 8 D DO O 8 8 6 6E ES S7 73 32 23 3 1 1B BL L0 01 1 0 0A AA A0 0 P PS S3 30 07 7 2 2A A S SM M3 32 23 3 D DI I 8 8 D DO O 8 8 E ET T2 20 00 0M M I IM M1 15 53 3 1 1 S SM M3 33 31 1 A AI I 2 2 1 12 2b bi it t 6 6E ES S7 73 33 31 1 7 7K KB B0 02 2 0 0A AB B0 0 E ET T2 20 00 0M M I IM M1 15 53 3 1 1 S SM M3 33 32 2 A AO O 2 2 1 12 2b bi it t 6 6E ES S7 73 33 32 2 5 5H HB B0 01 1 0 0A AB B0 0 1 1号号槽槽2 2号号槽槽4 4号号槽槽 主主站站 从从站站1 1从从站站2 2从从站站3 3 P PS S3 30 07 7 2 2A A L L1 1 N N L L M M 1 1号号槽槽 2 22 20 0V VC CP PU U 3 31 15 5 2 2D DP P 主主站站 地地址址 2 2 2 2号号槽槽 D DP P S SM M 3 32 23 3 I I0 0 0 0 2 2 I I0 0 2 2 4 4 I I0 0 1 1 3 3 1 1M M 1 10 0 4 4号号槽槽 Q Q0 0 0 0 1 12 2 Q Q0 0 2 2 1 14 4 Q Q0 0 1 1 1 13 3 2 2M M 2 20 0 2 2L L 1 11 1 S SB B1 11 1S SB B1 13 3S SB B1 12 2 V VD D1 11 1V VD D1 12 2V VD D1 13 3 P PR RO OF FI IB BU US S电电缆缆 6 6E ES S7 73 32 23 3 1 1B BL L0 01 1 0 0A AA A0 0 D DI I8 8 D DO O8 8 2 24 4V V 0 0 5 5A A R R1 11 1 R R1 12 2 R R1 13 3 R R1 11 1 R R1 12 2 R R1 13 3 1 1K K 0 0 5 5W W 实验图 2 PROFIBUS DP 系统主站电路 实验图 3 PROFIBUS DP 系统从站电路 2 2 实验步骤 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 E ET T2 20 00 0M M I IM M1 15 53 3 1 1 地地址址 4 4 2 24 4V V 电电源源 D DP P S SM M3 33 31 1 A AI I2 2 1 12 2b bi it t 6 6E ES S7 73 33 31 1 7 7K KB B0 02 2 0 0A AB B0 0 C Co om mp p 1 11 1 M M 2 20 0 P PR RO OF FI IB BU US S电电缆缆 E ET T2 20 00 0M M I IM M1 15 53 3 1 1 地地址址 3 3 D DP P V VD D2 21 1 S SB B2 21 1 L L 1 1 M M0 0 3 3 M M0 0 2 2 S SM M3 32 23 3 Q Q1 1 0 0 1 12 2 M M 2 20 0 1 1M M 1 10 0 2 2L L 1 11 1 I I1 1 0 0 2 2 E ET T2 20 00 0M M I IM M1 15 53 3 1 1 地地址址 5 5 D DP P S SM M3 33 32 2 A AO O2 2 1 12 2b bi it t 6 6E ES S7 73 33 32 2 5 5H HB B0 01 1 0 0A AB B0 0 L L 1 1 S SO O 4 4 Q QV V0 0 3 3 S SO O 5 5 M MA AN NA A 6 6 M M 2 20 0 V V C Co om mp p 1 10 0 R R2 21 1 1 1 1 12 2V V 可可调调 1 1K K 0 0 5 5W W 3 3 控制程序 控制程序 1 确定各 I O 端口地址和变量符号 表 1 I O 端口地址分配和变量符号 符号符号地址地址类型类型说明说明 SB11I0 0BOOL 主站按钮 SB11 SB12I0 1BOOL 主站按钮 SB12 SB13I0 2BOOL 主站按钮 SB13 VD11Q0 0BOOL 主站指示灯 VD11 VD12Q0 1BOOL 主站指示灯 VD12 VD13Q0 2BOOL 主站指示灯 VD13 SB21I1 0BOOL 从站 1 按钮 SB21 VD21Q1 0BOOL 从站 1 指示灯 VD21 U2 INTPIW256INT 从站 2 输入电压 A D 转换值 U2 REALMD40REAL 从站 2 输入电压值 U3 INTPQW256INT 从站 3 输出电压 D A 转换值 U3 REALMD45REAL 从站 3 输出电压值 FC105 ENM10 0BOOL FC105 使能输入 FC105 BIM10 1BOOL FC105 输入方式选择 FC105 ENOM20 0BOOL FC105 使能输出 FC105 RETMW30WORD FC105 执行错误信息 FC106 ENM10 2BOOL FC106 使能输入 FC106 BIM10 3BOOL FC106 输入方式选择 FC106 RETMW35WORD FC106 执行错误信息 INIT 1M0 0BOOL 系统初始化用 INIT 2M0 1BOOL 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 OB100OB100 初始化程序 初始化程序 OB1OB1 主程序 主程序 四 思考题四 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五 实验结果分析和实验过程体会 实验四实验四 PROFIBUSPROFIBUS DPDP 网络系统的时间中断和故障诊断网络系统的时间中断和故障诊断 一 实验目的一 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 510 电阻 1K 0 5W5 2 尖嘴钳小型 211 按钮 NP214 3 电缆剥线器 SIEMENS DP212 S7 300 电源 PS307 5A1 4 DP 通信测试仪 BT200113S7 300 CPUCPU315 2DP1 5 万用表 DT2025114DI8 DO8SM3232 6 DP 总线连接器9 针 D 形 415ET200MIM153 13 7 PROFIBUS DP 电缆A 型紫色 10m16AI 12bitSM3311 8 直流可调电源1 12V 117AO 12bitSM3321 9 LED 指示灯 3V 0 02A418 蜂鸣器 5V 0 1A1 三 实验内容和步骤