现场总线技术实验指导书Word文档格式.docx
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10
DP从站
通信模块
EM277
万用表
DT2025
11
DP通信卡
C5611/5613（可选）
6
DP总线连接器
SIEMENS
9针D形
12
远程分布式
I/O模块
ET200M
三、实验容和步骤
1、电缆剥线器的使用和PROFIBUSDP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1-1PROFIBUSDP电缆、D形连接器的连接
图1-2PPI通信网络的组建
图1-3PROFIBUS-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。
四、思考题
1、为什么要使用专用的电缆剥线器剥制PROFIBUSDP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
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PPI通信网络的数据传输
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。
表2实验所需器材及工具
DP
总线连接器
实验箱
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2-1PPI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
端口
软元件
数据传输允许SB11
I0.0
从站1的SQ21动作指示VD11
Q0.0
从站1的SQ21状态
V0.0
数据传输禁止SB12
I0.1
从站2的SQ31状态
V1.0
从站1的PWM波允许SB13
I0.2
从站2的SQ31动作指示VD12
Q0.1
从站1的VD21控制
V2.0
从站1的PWM波禁止SB13
I0.3
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
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/WINV4.0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2-10NETR/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
接近开关SQ21
数据传输允许显示VD21
PWM波输出
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。
表2-3从站2的I/O端口和软元件分配
接近开关SQ31
数据传输允许显示VD31
从站2的模拟电压
输出控制
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
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
书写心得体会和实验结果。
实验三基于PROFIBUSDP的分布式I/O控制系统
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
电阻
1K/2W
小型
按钮
NP21
S7-300电源
PS307/5A
13
S7-300CPU
14
DI8×
DO8
SM323
15
IM153-1
PROFIBUS-DP电缆
A型紫色
16
AI×
12bit
SM331
直流可调电源
1～12V
17
AO×
SM332
LED指示灯
3V/0.02A
18
1、实验容
（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2PROFIBUS-DP系统组成
实验图2PROFIBUS-DP系统主站电路
实验图3PROFIBUS-DP系统从站电路
2、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。
3、控制程序
（1）确定各I/O端口地址和变量符号
表1I/O端口地址分配和变量符号
符号
地址
类型
说明
SB11
BOOL
主站按钮SB11
SB12
主站按钮SB12
SB13
主站按钮SB13
VD11
主站指示灯VD11
VD12
主站指示灯VD12
VD13
Q0.2
主站指示灯VD13
SB21
I1.0
从站1按钮SB21
VD21
Q1.0
从站1指示灯VD21
U2_INT
PIW256
INT
从站2输入电压A/D转换值
U2_REAL
MD40
REAL
从站2输入电压值
U3_INT
PQW256
从站3输出电压D/A转换值
U3_REAL
MD45
从站3输出电压值
FC105_EN
M10.0
FC105使能输入
FC105_BI
M10.1
FC105输入方式选择
FC105_ENO
M20.0
FC105使能输出
FC105_RET
MW30
WORD
FC105执行错误信息
FC106_EN
M10.2
FC106使能输入
FC106_BI
M10.3
FC106输入方式选择
FC106_RET
MW35
FC106执行错误信息
INIT_1
M0.0
系统初始化用
INIT_2
M0.1
（2）程序块
表2调用的各程序块
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
用于模拟电压输出的量程转换
OB100初始化程序：
OB1主程序：
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？
实验四PROFIBUSDP网络系统的时间中断和故障诊断
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。
1K/0.5W
蜂鸣器
5V/0.1A
（1）由一个主站和三个从站构成PROFIBUS-DP网络系统，控制系统的功能与实验三相同。
（2）在程序中添加一个时间中断组织块，该组织块的功能：
每隔一个小时使蜂鸣器叫一声。
蜂鸣器占用的输出端口自定，用24V供电，串联一只1K/0.5W的电阻降压限流。
（3）在程序中添加故障诊断组织块OB82和OB86，用于系统的故障诊断。
OB82和OB86的调用次数和诊断数据分别存放在两个共享数据块中。
（4）使用PLCSIM仿真一个I/O端口故障，查看数据块的数据是否有变化。
（1）添加一个结构体的数据类型UDT82。
该结构体的各数据类型与OB82的变量的数据类型保持一致。
（2）添加一个共享数据块DB82，数据块定义一个整型变量和一个结构体变量，结构体的数据类型为UDT82。
整型变量用于保存OB82的调用次数，结构体变量用于保存OB82的诊断数据。
（3）添加组织块OB82，打开该组织块编写程序，程序执行记录OB82的调用次数，把调用次数和诊断数据保存在DB82中。
（4）添加一个结构体的数据类型UDT86。
该结构体的各数据类型与OB86的变量的数据类型保持一致。
（5）添加一个共享数据块DB86，数据块定义一个整型变量和一个结构体变量，结构体的数据类型为UDT86。
整型变量用于保存OB86的调用次数，结构体变量用于保存OB86的诊断数据。
（6）添加组织块OB86，打开该组织块编写程序，程序执行记录OB82的调用次数，把调用次数和诊断数据保存在DB86中。
（7）启动分布式模拟量I/O模块的故障中断功能。
（8）调用PLCSIM进行仿真调试。
四、诊断功能调用的设计
1、UDT82和UDT86的定义
2、共享数据块DB82和DB86的变量声明
3、OB82和OB86的程序
五、思考题
1、OB82和OB86的所有变量各占用多少个字节？
2、OB82中用于判断I/O模块故障类型的变量有哪些？
3、OB86中用于判断故障类型的变量有哪些？
4、OB82和OB86用于存储调用日期和时间的变量是什么类型的数据？
占用多少个字节？
六、实验结果分析和实验过程体会
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