電氣控制與PLC調(diào)試實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

PAGE -PAGE3-自動(dòng)化13級(jí)《電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)》內(nèi)容與要求 第一部分S7-200的自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)一、通信網(wǎng)絡(luò)介紹 可編程序控制器與計(jì)算機(jī)可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化(FA)系統(tǒng)發(fā)展的需要。各可編程序控制器或遠(yuǎn)程I/O模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分散控制，然后用網(wǎng)絡(luò)連接起來，構(gòu)成集中管理的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的總稱，它包含了三個(gè)主要的層次。 1．工業(yè)以太網(wǎng)它是基與國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3的開放式網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)管理-控制網(wǎng)絡(luò)的一體化，可集成到因特網(wǎng)，為全球聯(lián)網(wǎng)提供了條件。網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？蛇_(dá)1024站，距離可達(dá).5km(電氣網(wǎng)絡(luò))或200km(光纖網(wǎng)絡(luò))。工業(yè)以太網(wǎng)將控制網(wǎng)絡(luò)集成到信息技術(shù)(IT)中，可與使用TCP/IP協(xié)議的計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，可使用E-mail和Web技術(shù)，用戶可在工業(yè)以太網(wǎng)的Socket接口上編制自己的協(xié)議，可在網(wǎng)絡(luò)中的任何一點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備啟動(dòng)和故障檢查，冗余網(wǎng)絡(luò)可構(gòu)成冗余 西門子可提供以太網(wǎng)通信模塊或通信處理器，遠(yuǎn)程訪問路由器可在廣域網(wǎng)連接的兩個(gè)以太網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。2．現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS 它是用于車間級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的國際標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率最在為12Mbps，響應(yīng)時(shí)間的典型值為1ms，使用屏蔽雙絞線電纜(最長(zhǎng)9.6km)或光纜(最長(zhǎng)90km)PROFIBUS由3個(gè)系列組成：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS。PROFIBUS-DP特別適用于可編程序控制器與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)分散的遠(yuǎn)程I/O設(shè)備之間的快速數(shù)據(jù)交換通信，即插即用。使用編程軟件STEP7-Micro/WIN32或SIMATICNET軟件，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組態(tài)或設(shè)置參數(shù)，可啟動(dòng)或測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。西門子的S7系列可編程序控制器有的配備有集成的PROFIBUS-DP接口，也可以通過接口模塊或通信處理器連接到PROFIBUS-DP?？蓪⒍鄺lPROFIBUS-DP線路通過集成的接口或接口模塊連接到一個(gè)可編程序控制器。3．AS-i接口 AS-i是傳感器和執(zhí)行器通信的國際標(biāo)準(zhǔn)(EN50295)，響應(yīng)時(shí)間小于5ms，使用未屏蔽的雙絞線，由總線提供電源，最長(zhǎng)通信距離為30m1.S7—-200的通信方式與通信參數(shù)的設(shè)置 （1）S7-200的通信方式 S7-200的通信功能強(qiáng)，有多種通信方式可供用戶選擇。在運(yùn)行Windows或WindowsNT操作系統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)上安裝了STET7-Micro/WIN32編程軟后，PC可作為通信中的主站。1）單主站方式 單主站與一個(gè)或多個(gè)從站相連，STEP7-Micro/WIN32每次和一個(gè)S7-200CPU通信,但是它可以訪問網(wǎng)絡(luò)上的所有CPU。2）多主站方式 通信網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)主站，一個(gè)或多個(gè)從站。帶CP通信卡的計(jì)算機(jī)和文本顯示器TD200、操作面板OP15是主站，S7-200CPU可以是從站或主站。（2）S7-200通信的硬件選擇 表1給出了可供用戶選擇的STEP7-Micro/WIN32支持的通信硬件和波特率。除此之外，S7-200還可以通過EM277PROFIBUS-DP模塊連接到PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，各通信卡提供一個(gè)與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)相連的RS-485通信口。表2給出了S7-200與PROFIBUS通信模塊EM227的性能。表1STEP7-Micro/WIN32支持的硬件配置支持的硬件類型支持的波特率/Kbps支持的協(xié)議PC/PPI電纜到PC通信口的電纜聯(lián)接器9.6，19.2PPI協(xié)議CP5511II型，PCMCIA卡9.6，19.2，187.5支持用于筆記本電腦的PPI，MPI和PROFIBUS協(xié)議CP5611PCI卡(版本3或更高)支持用于PC的PPI，MPI和PROFIBUS協(xié)議MPI集成在編程器中的PCISA卡表2S7-200與PROFIBUS通信模塊EM277的性能連接口支持的波特率/Kbps邏輯連接數(shù)支持的協(xié)議S7-200CPU口09.6K每個(gè)模塊4個(gè)PPI，MPI和PROFIBUS協(xié)議口19.6K，19.2K，187.5KEM277PROFIBUS-DP模塊每個(gè)CPU最多2塊9.6K-12M每個(gè)模塊6個(gè)MPI和PROFIBUS協(xié)議（3）網(wǎng)絡(luò)部件1）通信口S7-200CPU上的通信口是與RS-485兼容的9針D型連接器，符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170。表3給出了通信口的引腳分配。表3S7-200CPU通信口引腳分配針PROFIBUS名稱端口0/端口11屏蔽邏輯地224V返回邏輯地3RS-485信號(hào)BRS-485信號(hào)B4發(fā)送申請(qǐng)RTS(TTL)55V返回邏輯地6+5V+5V，100Ω串聯(lián)電阻7+24V+24V8RS-485信號(hào)ARS-485信號(hào)A9不用10位協(xié)議選擇連接器外殼屏蔽屏蔽2）網(wǎng)絡(luò)連接器利用西門子提供的兩種網(wǎng)絡(luò)連接器可以把多個(gè)設(shè)備很容易的連到網(wǎng)絡(luò)中。兩種連接器都有兩組螺釘端子，可以連接網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出。一種連接器僅提供連接到CPU的接口，而另一種連接器增加了一個(gè)編程接口。兩種網(wǎng)絡(luò)連接器還有網(wǎng)絡(luò)偏置和終端偏置的選擇開關(guān)，該開關(guān)在ON位置時(shí)的內(nèi)部接線圖，在OFF位置時(shí)未接終端電阻。接在網(wǎng)絡(luò)端部的連接器上的開關(guān)應(yīng)放在ON位置。帶有編程器接口的連接器可以把SIMATIC編程器或操作員面板接到網(wǎng)絡(luò)中，而不用改動(dòng)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)連接。編程器接口的連接器把CPU來的信號(hào)傳到編程器接口，這個(gè)連接器對(duì)于連接從CPU獲取電源的設(shè)備(例如操作員面板TD200或OP3)很有用。（4）使用PC/PPI電纜通信使用PC/PPI電纜可實(shí)現(xiàn)S7-200CPU與RS-232標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備的通信。有兩種不同型號(hào)的PC/PPI電纜：1)帶RS-232口的隔離型PC/PPI電纜，用5個(gè)DIP開關(guān)設(shè)置波特率和其他配置項(xiàng)。通信的波特率用PC/PPI電纜盒上的DIP開關(guān)來設(shè)置。2)帶RS-232口的非隔離型PC/PPI電纜，用4個(gè)DIP開關(guān)設(shè)置波特率，這種電纜已經(jīng)被隔離型PC/PPI電纜取代。當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-232傳送到RS-485口時(shí)，PC/PPI電纜是發(fā)送模式。當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-485傳送到RS-232口時(shí)，PC/PPI電纜是接收模式。檢測(cè)到RS-232的發(fā)送線有字符時(shí)，電纜立即從接收模式切換到發(fā)送模式。RS-232發(fā)送線處于閑置的時(shí)間超過電纜切換時(shí)間時(shí)，電纜又切換到接收模式。這個(gè)時(shí)間與電纜上的DIP開關(guān)設(shè)置的波特率有關(guān)（5）開關(guān)PC/PPI電纜的5號(hào)DIP設(shè)為0時(shí)，RS-232口為數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)模式，設(shè)置為1時(shí)，為數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)模式。表4是PC/PPI電纜各個(gè)引腳的定義。表4RS-485至RS-232DTE連接器引腳RS-485連接器引腳RS-232DTE連接器引腳引腳號(hào)信號(hào)說明引腳號(hào)信號(hào)說明1地(RS-485邏輯地)1數(shù)據(jù)載波檢測(cè)(DCD)(不用)224V(RS-485邏輯地)2接收數(shù)據(jù)(RD，輸入到PC/PPI電纜)3信號(hào)B(RxD/TxD+)3發(fā)送數(shù)據(jù)(TD，從PC/PPI電纜輸出)4RTS(TTL電平)4數(shù)據(jù)終端就緒(DTR，不用)5地(RS-485邏輯地)5地(RS-232邏輯地)6+5V(帶100Ω串聯(lián)電阻)6數(shù)據(jù)設(shè)置就緒(DSR，不用)724V電源7申請(qǐng)發(fā)送(RTS，PC/PPI電纜輸出)8信號(hào)A(RxD/TxD-)8清除發(fā)送(CTS，不用)9協(xié)議選擇9振鈴指示器(RI，不用)注：調(diào)制解調(diào)器需要一個(gè)陰到陽的9針到25針的轉(zhuǎn)換。2．在編程軟件中安裝與刪除通信接口在STEP7-Micro/WIN32中選擇菜單命令“檢視→通信”或單擊瀏覽欄中的通信圖標(biāo)，可進(jìn)入設(shè)置通信的對(duì)話框。在對(duì)話框中雙擊PC/PPI電纜的圖標(biāo)，出現(xiàn)“設(shè)置PG/PC接口(SetPG/PCInterface)”對(duì)話框。按“Select(選擇)”按鈕，出現(xiàn)“安裝/刪除”窗口，可用它來安裝或刪除通信硬件。對(duì)話框的左側(cè)是可供選擇的通信硬件，右側(cè)是已經(jīng)安裝好的通信硬件。1）通信硬件的安裝從左邊的選擇列表框中選擇要安裝的硬件型號(hào)，窗口下部顯示出對(duì)選擇的硬件的描述。單擊“Install(安裝)”按鈕，選擇的硬件將出現(xiàn)在右邊的“Installed(已安裝)”列表框。安裝完后按“Close(關(guān)閉)”按鈕，回到“設(shè)置PG/PC接口”對(duì)話框。2）通信硬件的刪除在“安裝/刪除”窗口中右邊的已安裝列表框中選擇硬件，單擊“Uninstall(刪除)”按鈕，選擇的硬件被刪除。3）WindowsNT用戶的特殊硬件安裝信息在WindowsNT操作系統(tǒng)安裝硬件模塊與在Windows95上安裝略有不同。Windows95自動(dòng)地設(shè)置系統(tǒng)資源，而WindowsNT只提供默認(rèn)值，它們與硬件配置可能不匹配，但可以很容易地修變這些參數(shù)，以便與要求的系統(tǒng)設(shè)置匹配。安裝完硬件后，在已安裝列表欄中選擇它，單擊“Resource(資源)”按鈕，出現(xiàn)資源對(duì)話框，該框允許修改實(shí)際安裝的硬件的系統(tǒng)設(shè)置值。如果該按鈕呈灰色，說明不需修改參數(shù)。此時(shí)可能需要參考硬件手冊(cè)，根據(jù)硬件設(shè)置決定對(duì)話框中列舉的各個(gè)參數(shù)的設(shè)置值。為了正確建立通信，可能需要試幾個(gè)不同的中斷。如果在WindowsNT中使用PC/PPI電纜，網(wǎng)絡(luò)中不允許有其他主站。3．計(jì)算機(jī)使用的通信接口參數(shù)的設(shè)置打開“設(shè)置PG/PC接口”對(duì)話框，“Micro/WIN”應(yīng)出現(xiàn)在“AccessPointoftheApplication(應(yīng)用的訪問接點(diǎn))”列表框中。PC/PPI電纜只能選用PPI協(xié)議：選擇好通信協(xié)議后，單擊“設(shè)置PG/PC接口”對(duì)話框中的“屬性(Properties)”按鈕，然后在彈出的窗口中設(shè)置通信參數(shù)。PC/PPI電纜的PPI參數(shù)設(shè)置：如果使用PC/PPI電纜，在“設(shè)置PG/PC接口”對(duì)話框中單擊“屬性”按鈕，就會(huì)出現(xiàn)PC/PPI電纜(PPI)的屬性窗口。進(jìn)行通信時(shí)，STEP7-Micro/WIN32的默認(rèn)設(shè)置為多主站PPI協(xié)議。此協(xié)議允許STEP7-Micro/WIN32與其他主站(TD200與操作員面板)在網(wǎng)絡(luò)中共為主站。選中PG/PC接口中PC/PPI電纜屬性對(duì)話框中的“多主站網(wǎng)絡(luò)(MultipleMasterNetword)”，即可啟動(dòng)此模塊，未選擇時(shí)為單主站協(xié)議。4．S7-200的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議S7-200支持多種通信協(xié)議，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口(PPI)、多點(diǎn)接口(MPI)和PROFIBUS。它們都是基于字符的異步通信協(xié)議，帶有起始位、8位數(shù)據(jù)、偶校驗(yàn)和1個(gè)停止位。通信幀由起始和結(jié)束字符、源和目的站地址、幀長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)和組成。只要波特率相同，三個(gè)協(xié)議可以在網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)運(yùn)行，不會(huì)相互影響。協(xié)議支持一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的127個(gè)地址(0～126)，網(wǎng)絡(luò)上最多可有32個(gè)主站，網(wǎng)絡(luò)上各設(shè)備的地址不能重復(fù)。運(yùn)行STEP7-Micro/WIN32的計(jì)算機(jī)的默認(rèn)地址為0，操作員面板的默認(rèn)地址為1，可編程控制器的默認(rèn)地址為2。（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口協(xié)議(PPI)PPI(Point-to-Point)是主/從協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)上的S7-200CPU均為從站，其他CPU、SIMATIC編程器或TD200為主站。如果在用戶程序中允許PPI主站模式，一些S7-200CPU在RUN模式下可以作主站，它們可以用網(wǎng)絡(luò)讀(NETR)和網(wǎng)絡(luò)寫(NETW)指令讀寫其他CPU中的數(shù)據(jù)。S7-200CPU作PPI主站時(shí)，還可以作為從站響應(yīng)來自其他主站的通信申請(qǐng)。PPI沒有限制可以有多少個(gè)主站與一個(gè)從站通信，但是在網(wǎng)絡(luò)中最多只能有32個(gè)主站。（2）多點(diǎn)接口協(xié)議(MPI)MPI是集成在西門子公司的可編程序控制器、操作員界面和編程器上的集成通信接口，用于建立小型的通信網(wǎng)絡(luò)。最多可接32個(gè)節(jié)點(diǎn)，典型數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為64字節(jié)，最大距離100mMPI(Multi-Point)可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議。S7-300CPU作為網(wǎng)絡(luò)主站，使用主/主協(xié)議。對(duì)S7-200CPU建立主/從連接，因?yàn)镾7-200CPU是從站。MPI在兩個(gè)相互通信的設(shè)備之間建立連接，一個(gè)連接可能是兩個(gè)設(shè)備之間的非公用連接，另一個(gè)主站不能干涉兩個(gè)設(shè)備之間已經(jīng)建立的連接。主站可以短時(shí)間建立連接，或使連接長(zhǎng)期斷開。每個(gè)S7-200CPU支持四個(gè)連接，每個(gè)EM277模塊支持6個(gè)連接。它們保留兩個(gè)連接，其中一個(gè)給SIMATIC編程器或計(jì)算機(jī)，另一個(gè)給操作員面板。保留的連接不能被其他類型的主站(如CPU)使用S7-200與計(jì)算機(jī)之間的MPI通信，S7-200要與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行MPI通信，計(jì)算機(jī)內(nèi)必須安裝有CP561網(wǎng)卡。第三部分觸摸屏組態(tài)控制實(shí)驗(yàn) 一、組態(tài)實(shí)驗(yàn)界面在WinCC下組態(tài)下面界面。 界面一 在本界面下，可以進(jìn)入不同的實(shí)驗(yàn)界面和實(shí)驗(yàn)有關(guān)的介紹和幫助界面。 界面二 本界面是系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定界面，只有管理員級(jí)別的使用者方能憑密碼進(jìn)入，在此界面下，使用者可以調(diào)節(jié)觸摸屏畫面的對(duì)比度、系統(tǒng)的日期、時(shí)間等參數(shù)。并可設(shè)定密碼用于對(duì)使用者的限制。界面三 本界面是實(shí)驗(yàn)一基本指令的編程練習(xí)的界面，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可參考本實(shí)驗(yàn)的幫助文檔 界面四 本界面是實(shí)驗(yàn)二LED數(shù)碼顯示實(shí)驗(yàn)的界面，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可參考本實(shí)驗(yàn)的幫助文檔界面五本界面是觸摸屏控制電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)的界面，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可參考本實(shí)驗(yàn)的幫助文檔界面六本界面是實(shí)驗(yàn)三溫度PID控制實(shí)驗(yàn)的界面，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可參考本實(shí)驗(yàn)的幫助文檔界面七此界面是PLC的測(cè)試界面。用于PLC的質(zhì)量測(cè)試，測(cè)試前應(yīng)使PLC主機(jī)處于S