成都理工大學現(xiàn)場總線(袁禮---06)

1、本科生實驗報告實驗課程 現(xiàn)場總線技術 學院名稱 核技術與自動化工程學院 專業(yè)名稱 電氣工程及其自動化 學生姓名 袁 禮 學生學號 3201206050506 指導教師 張晴 實驗地點 6C901 實驗成績 二一五年 十 月 二一五年十一月實驗一 RS-485串行通信網(wǎng)絡安裝技術一、實驗目的1、理解PPI通信網(wǎng)絡的安裝和配置。2、理解PROFIBUS-DP網(wǎng)絡的配置。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、實驗器材及工具表1 實驗所需器材及工具序號名稱型號數(shù)量序號名稱型號數(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通信測試儀BT200110DP從站通信模塊EM27725萬用表DT2025111DP通信卡C5611/5613(可選)16DP總線連接器SIEMENS9針D形312遠程分布式I/O模塊ET200M1三、實驗內(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。2、PPI通信網(wǎng)絡組建（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CPU226連接成PPI通信網(wǎng)絡。通

3、信端口用PORT0。（2） 按圖1-2所示，設置D形連接器上的終端電阻。3、PROFIBUS-DP總線網(wǎng)絡組建（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。（2） 按圖1-3所示，設置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置CPU226主站PORT0CPU226從站1PORT0CPU226從站2PORT0圖1-2 PPI通信網(wǎng)絡的組建圖1-3 PROFIBUS-DP總線網(wǎng)絡的組建4、故障排查（1） 故障設置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誤位置和類型。方法二：使用萬用表電阻檔測量線路是否接通、終端電阻是否安裝。四、思考題1、為什么要使用專用的電纜剝線器剝制PROFIBUS DP電纜？答; 因為雙屏蔽作用，這些電纜特別適合用于易受電磁干擾的工業(yè)環(huán)境中。通過總線電纜外皮和總線端子上的接地端子，能實現(xiàn)系統(tǒng)范圍內(nèi)的接地方案。2、為什么要在網(wǎng)絡的兩端加終端電阻？ 答：匹配總線阻抗，提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠行。在設備少距離短的情況下，不加終端負載電阻整個網(wǎng)絡能很好的工作；

5、但隨著距離的增加性能將降低.五、實驗結果分析和過程體會1、總結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)絡上的反射波，有效地增強信號強度。兩個終端電阻并聯(lián)后的值應當基本等于傳輸線在通信頻率上的特性阻抗。2、總結D形連接器和電纜連接的注意事項。（1）進線嘴連接緊固。 接線后緊固件的緊固程度，大嘴以抽拉電纜不串動為合格，小嘴以 1 只手的五指使勁壓緊螺母旋進不超過半圈為合格。壓盤式線嘴壓緊電纜后的壓扁量不超過電纜直徑的 10 。  (2）電纜護套穿入進線嘴長度一般為 5-15mm 。如電纜粗，穿不

6、進時，可將穿人部分銼細，但護套與密封圈結合部位不得銼細。  (3）電纜護套按要求剝除后，線芯應截成適當長度，做好線頭以后才能連接到接線柱上。接線應整齊、無毛刺，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。地線長度適宜，松開接線嘴拉動電纜時，三相火線拉緊或松脫，地線應不掉。  (4）當橡套電纜與各種插銷連接時，必須使插座連接在靠電源的一邊。  (5）屏蔽電纜與電氣設備連接時，必須剝除主芯線的屏蔽層，其剝除長度應大于國家標準規(guī)定耐泄漏性的 d 級絕緣材料的最小爬電距離的 1 . 

7、5-2 倍。3、說明判斷通信網(wǎng)絡是否連接成功的方法。實驗二 PPI通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸一、實驗目的1、 掌握PPI通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸方法。2、 掌握PPI通信網(wǎng)絡的編程技巧。二、實驗器材及工具表2 實驗所需器材及工具序號名稱型號數(shù)量序號名稱型號數(shù)量1改刀一字、十字55萬用表DT20252尖嘴鉗26DP總線連接器SIEMENS9針D形3電纜剝線器SIEMENS DP27S7-200實驗箱CPU22634DP通信測試儀BT20018SIEMENS DPA型普通紫色10m三、實驗內(nèi)容和步驟1、按圖2-1所示組建PPI通信網(wǎng)絡和控制電路。2、數(shù)據(jù)傳輸任務要求如下：（1） 主站外接按鈕SB11按

8、下時，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長亮，可進行數(shù)據(jù)傳輸。主站外接按鈕SB12按下時，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，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，從站1的Q0.1輸出停止（3） 主站外接按鈕SB15按下時，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，從站2掛接的EM235無直流電壓輸出。（4） 從站1外接接近開關SQ21（可用按鈕替代）動作時，從站1的Q0.0輸出停止，主站外接發(fā)光二極管VD11長亮。（5）

9、從站2外接接近開關SQ31（可用按鈕替代）動作時，從站2的EM235無直流電壓輸出，主站外接發(fā)光二極管VD12長亮。圖2-1 PPI通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸3、根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸任務要求，設置主站的地址、通信參數(shù)，編寫主站的梯形圖程序。（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端口名稱端口名稱軟元件數(shù)據(jù)傳輸允許SB11I0.0從站1的SQ21動作指示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STEP7-Micro/WIN V4.0編程軟件建立新項目，選擇CPU類型：CPU226。圖2-2 主站PLC類型設置（3）設置主站地址和通信參數(shù)圖2-3 主站地址和通信參數(shù)設置（4）使用指令向導建立主站的通信子程序對于從站1的通信操作：VD21的亮/滅控制、Q0.0的PWM信號輸出控制（寫操作）和SQ21的狀態(tài)信息（讀操作）等共計2個。對于從站2的通信操作：VD31的亮/滅控制、EM235的直流電壓輸出控制（寫操作）和S

11、Q31的狀態(tài)信息（讀操作）等共計2個。因此，需要網(wǎng)絡讀寫操作數(shù)目為4個。圖2-4 選擇指令向導類型并指定網(wǎng)絡操作數(shù)目（5）指定通信端口和通信子程序名稱CPU226有PORT0和PORT1兩個通信端口中，需要指定其中一個用于通信。子程序自定。圖2-5 指定通信端口和通信子程序名稱（6）指定網(wǎng)絡操作內(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（寫操作）圖2-9 從站2的HL1和EM235的控制（寫操作）（7）為NETR/NETW指令配置分配存儲區(qū)圖2-10 NETR/NETW操作指令分配存儲區(qū)（8）編寫主站梯形

12、圖程序4、根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸任務要求，設置從站的地址、通信參數(shù)，編寫從站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端口名稱端口名稱軟元件接近開關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STEP7-Micro/WIN V4.0編程軟件建立新項目，選擇CPU類型：CPU226。圖2-11 從站1PLC類型設置（3）設置從站1地址和通信參數(shù)圖2-12 從站1的地址和通信參數(shù)設置（4）編寫從站1梯形圖程序5、根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸任務要求，設置從

13、站的地址、通信參數(shù)，編寫從站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端口名稱端口名稱軟元件接近開關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STEP7-Micro/WIN V4.0編程軟件建立新項目，選擇CPU類型：CPU226。圖2-13 從站2PLC類型設置（3）設置從站2地址和通信參數(shù)圖2-14 從站2PLC類型設置（4）編寫從站2梯形圖程序5、并觀查實驗結果，解答思考題，書寫實驗結果分析和總結。（1）當按下主站外接SB13時，通過

14、示波器觀測并繪出從站1的Q0.1輸出PWM波形（2）當按下主站外接SB15時，通過直流電壓表觀測從站2的EM235輸出的直流電壓大小實驗三 基于PROFIBUS DP的分布式I/O控制系統(tǒng)一、實驗目的1、掌握應用STEP7進行PROFIBUS-DP總線系統(tǒng)的硬件和網(wǎng)絡組態(tài)。2、掌握應用STEP7進行PROFIBUS-DP總線系統(tǒng)的編程。二、實驗器材和工具表2 實驗所需器材及工具序號名稱型號數(shù)量序號名稱型號數(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通信測試儀BT200113S7-300

15、CPUCPU315-2DP15萬用表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、實驗內(nèi)容和步驟1、實驗內(nèi)容（1） 由一個主站和三個分布式I/O從站構成PROFIBUS-DP網(wǎng)絡系統(tǒng)。（2） 主站外接按鈕SB11按下時，1號從站外接指示燈VD21點亮；松開SB11，VD21熄滅。當主站外接按鈕SB12按下時，3號從站輸出2V直流電壓；當主站外

16、接按鈕SB13按下時，3號從站輸出5V直流電壓。（3） 1號從站外接按鈕SB21按鈕下時，主站外接指示燈VD11點亮。松開SB21，VD11熄滅。（4） 2號從站輸入電壓1VU5V時，主站外接指示燈VD12點亮；2號從站輸入電壓5VU10V時，主站外接指示燈VD13點亮。實驗圖2 PROFIBUS-DP系統(tǒng)組成實驗圖2 PROFIBUS-DP系統(tǒng)主站電路實驗圖3 PROFIBUS-DP系統(tǒng)從站電路2、實驗步驟（1） 按控制電路接線圖正確連接線路。（2） 使用STEP7進行硬件和網(wǎng)絡組態(tài)，各I/O地址由系統(tǒng)分配。（3） 使用STEP7按任務要求編寫控制程序。（4） 使用PLCSIM對系統(tǒng)進行仿真

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） 檢查無誤后，并經(jīng)指導教師檢查后方可合閘通電試驗。（7） 操作控制按鈕，并觀查實驗結果。解答思考題，書寫心得體會和實驗報告。（8） 實驗中出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時，應切斷電源，分析故障并排除后，才能再通電試驗。3、控制程序（1）確定各I/O端口地址和變量符號表1 I/O端口地址分配和變量符號符號地址類型說明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轉換值U2_REALMD40REAL從站2輸入電壓值U3_INTPQW256INT從站3輸出電壓D/A轉換值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)用的各程序塊名稱功能OB1循環(huán)執(zhí)行的主程序OB100CPU暖啟動時執(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換FC105用于模擬電壓輸出的量程轉換OB100初始化程序：OB1主程序：四、思考題1、 說明一個S7-300站點的硬件組態(tài)的操作步驟。A選中項目名，單擊Insert/Station/SIMATIC300Station，進入中央機架硬件組態(tài)界面。B、打開S7-300地組態(tài)項目。首先組態(tài)S7-30

20、0機架；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)接口模板專用；在第四槽至第十一槽用于組態(tài)信號模板或其他模板。2、 如何在本次實驗的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡中添加一個S7-200的從站？1 在項目窗口下，生成你所預設的DP主站，DP從站和Profibus子網(wǎng)。 2 在你所預設的從站硬件組態(tài)窗口下，打開DP屬性對話框（而不是DP接口屬性對話框），共有4個標簽，可分別設置以下參數(shù)： 3 態(tài)該CPU為DP從站系統(tǒng) 設置Profibus從站地址 設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在暖啟動時調(diào)用OB100，只執(zhí)行一次，可用于變量的初始化。實驗四 PROFIBUS DP網(wǎng)絡系統(tǒng)的時間中斷和故障診斷一、實驗目的1、掌握PROFIBUS-DP總線系統(tǒng)的時間中斷組織塊的調(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、實驗器材和工具表2 實驗所需器材及工具序號名稱型號數(shù)量序號名稱型號數(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通信測試儀BT200113S7-300 CPUCPU315-2DP15萬用表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、實驗內(nèi)容和步驟1、實驗內(nèi)容（1） 由一個主站和三個從站構成PROFIBUS-DP網(wǎng)絡系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的功能與實驗三相同。（2） 在程序中添加一個時間中斷組織塊，該組織塊的功能：每隔一個小時使蜂鳴器叫一聲。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