搜索
《现场总线技术》实验指导书广东工业大学信息工程学院二０一三年十一月印刷1目录实验基础……………………………………………………………2一、实验相关技术1、编程设备和接口2、通信接口3、编程软件4、注意事项二、德国西门子相关产品简介1、德国西门子产品系列介绍2、S7-200小型可编程控制器3、S7-300中型可编程控制器4、其它模块实验一STEP7V5.0编程基础及S7-300PLC组态…………………11实验二S7-300PLC之间的MPI通讯………………………………17实验三S7-300PLC之间的DP通讯…………………………………312一、实验相关技术1.编程设备和接口工业PC与S7-200的连接:编程用工业PC的COM口通过IsolatedPC/PPICable适配器与S7-200上的PPI口连接。工业PC与S7-300的连接:编程用工业PC的COM口通过PCAdapterV5.1适配器与S7-300上的MPI/DP口连接。2.通信接口（1）PROFIBUS-DP接口用于多个设备级的高速数据传输，中央控制器通过高速串行线同分散的现场设备（如I/O、驱动器、阀门等）进行通信，多数数据交换是周期性的，除此之外，智能化设备还需要非周期性通信，以进行配置、诊断和报警处理。（2）PROFIBUS-PA接口用于过程自动化的总线类型，遵从IEC1158-2标准。PA将自动化系统与带有现场设备，例如压力、温度和液位变送器的过程控制系统连接起来，可以取代4～20mA的模拟技术，只需一条双绞线即可传送信息并向现场设备供电。（3）PROFIBUS-MPI接口MPI用于连接例如编程装置的CPU接口，MPI接口是RS485物理接口，被称之为多点接口。MPI协议可以是主/主协议或主/从协议，协议如何操作有赖于设备类型。使用MPI，可以不用附加模板就能网络化。在MPI网络上能连接多达32个节点，其中可连接的设备包括：编程装置（编程器PG/个人计算机PC），操作员接口系统（操作员面板OP），S7-300可编程控制器，3M7控制器，C7控制器。MPI总是在两个相互通讯的设备之间建立连接，一个连接可能是两个设备之间的非公用连接，另一个主站不能干涉两个设备之间已经建立的连接。对于与PG/OP、HMI系统以及其它SIMATICS7/C7/WinAC自动化系统进行通讯而言，MPI是一种经济实惠的解决方案。（4）USS接口是一种简化的DP通讯协议，采用RS485的物理接口，可支持PC采用COM接口与调速器或PLC之间建立通讯连接，常常适用于规模较小的自动化系统。用单一的、完全集成的系统来解决自动化问题。所有的西门子交、直流调速器都可采用USS接口（PPI）协议作为通信链路。（5）AS-I是直接连接现场传感器，执行器的总线系统。于1993年推向欧洲市场，1996年进入美国。作为最底层的现场总线，AS-I将两值传感器、执行器经总线与主要控制层如PLC、PC连接，新型的简单连接技术，带电源、数据的无屏蔽两线电缆是AS-I总线的特点，这是自动化技术的一种最简单、成本最低的解决方案。3.编程软件（1）STEP7V5.0STEP7V5.0是专用于SIMATICS7-300/400PLC站的组态创建及设计PLC控制程序的标准软件。首先必须运行STEP7V5.0的软件，在该软件下建立自已的文件，此后根据需要，再对SIMATICS7-300PLC站进行组态，并下载到S7-300PLC中，随后可使用STEP7V5.0软件中的梯形逻辑、功能块图或语句表对需要的程序进行编程，还可应用STEP7V5.0对程序进行调4试和实时监视。（2）WinCCWinCC代表WindowsControlCenter(视窗控制中心)，是PC基础上的操作员监控系统，它在WindowsNT或Windows2000标准环境中提供所有功能，并确保安全可靠地控制生产过程。在用于监视和控制的SIMATICHMI产品中，WinCC具有控制自动化过程的强大功能，是基于个人计算机，同时具有极高性价比的SCAD级的操作监视系统。WinCC的显著特征就是全面开放，它很容易结合标准的用户程序建立人机界面，精确地满足生产实际要求。系统集成商可应用WinCC作为机器系统扩展的基础，通过开放接口开发自己的应用软件。WinCC提供成熟可靠的操作和高效的组态性能，同时具有灵活的伸缩能力。因此无论简单或复杂任务，都能胜任。WinCC很容易集成到全厂范围的应用系统中，而且可集成于MES和ERP.（3）ProToolSIMATICProTool/Pro是用于可视化过程的是用简单的、高性能的可视化软件，可在Windows98SE、WindowsME、WindowsNT4.0SP6a和Windows2000SP2下运行。现代自动化概念对过程自动化提出了很高的要求。特别是在面向机器的部分中，过程控制必须能够满足高性能以及简单的过程控制的要求。其目的是为操作者快速清晰地显示过程数据，并且是以一种容易理解的形式，例如趋势曲线图。使用过程表达式，对于世纪过程的图形相联系的任务进行简化，将变得越来越重要。此外，例如，为了进行质量控制，尽可5能对数据进行归档的要求也在提高。这需要在面向机器的部分也进行过程数据的归档。SIMATICProTool/Pro满足了这些要求。SIMATICProTool/Pro设计用于机器和小型设备的可视化和操作。高性能的运行系统软件通过提供短暂的相应时间具有可靠的过程控制。提供机器的单按式操作和可靠的数据采集毫无问题。SIMATICProTool/Pro包含组态软件ProTool/ProCS和过程可视化软件ProTool/ProRuntime(ProTool/ProRT)。ProTool/ProCS用于组态计算机（PC或PU）上Windows下创建组态。ProTool/ProRT适用于运行组态和使用在Windows下过程可视化的程序。也可以在组态计算机使用ProTool/ProRT测试和模拟生成的项目文件。（4）WinACV3.1WinACBasis软件包具有以下功能:（a）视窗逻辑控制器(WinAC)允许用户使用普通PC工业PC网乘客变成逻辑控制器（PLC）的控制功能。WinAC是S7控制器家族中基于PC的逻辑控制器，WinAC与SIMATIC产品家族所提供的自动化工具完全兼容。如编程软件STEP7以及人机界面软件WinCC，ProTool/Pro。(b)SIMATICComputing软件提供ActiveX控件用于对过程的监视创建定制的显示界面。Computing允许用户将S7和第三方的ActiveX控件分起来，不仅用于监视，还可用于修改和处理过程数据。(c)变量标签文件组态器(TagFileConfigurator)用于建立变量标签文件，使用户可以采用符号存取控制引擎内存中的数据。变量标签文件允许用户同时存取多个控制引擎中的数据。6除了以上产品外，WinAC还提供了组态工具进行快速的语言切换。支持旧版本，应用程序和建立OPC通讯的功能。工具管理器用于提供WinAC运行时启动其他应用软件的快捷方式。4、注意事项（1）做实验前仔细阅读说明书，按照实验指导书的操作规程进行操作，特别注意人员和设备的安全。（2）在做外部接有强电设备的实验时，实验准备做好后，要请老师检查通过后，才可开始进行实验。（3）连接通信接口时，要注意所连接的接口和适配器是否正确。（4）在插上或拔下通信接口时必须先关上电源，且拔下通信接口时注意手应该抓紧插头，以免拉断和损伤通信线。二、德国西门子相关产品简介1、德国西门子产品系列介绍：西门子的驱动产品较多，大致分为7个系列，如下表：工业自动化系统小型可编程控制器监控组态软件大中型可编程控制器工业网络基于PC自动化工业PCSIMATICPCS7过程控制系统LOGO！分布式I/OSITOP电源7人机界面HMI智能传感器运动控制系统SINUMERIK系列数控系统控制方案高性能驱动产品及解决方案起重机驱动过程自动化仪器仪表盘装仪表称重仪表分析仪表标准传动标准传动SINAMICSG110系列变频器高效变频电机MicroMaster4系列标准变频器电机变频器一体化产品MicroMaster３系列标准变频器大型传动直流传动装置交流传动装置交流电动机低压电器低压配电产品电动机控制元器件产品控制信号装置SIRIUSNET可通讯控制装置低压开关柜电气安装技术ALPHA低压配电柜BETA线路保护和熔断器系统GAMMA智能电气安装DELTA开关插座在实验中用到的只是其中小部分产品，例如：小型可编程控制器、大中型可编程控制器、分布式I/O、人机界面HMI、监控组态软件、工业网络、LOGO！、高性能驱动产品及解决方案和标准传动中的MMV变频器。下面依次介绍以上产品：2、S7-200小型可编程控制器8CPU单元：CPU221，CPU222，CPU224，CPU226，CPU226XM数字量扩展：输入EM221，输出EM222，输入/输出EM223模拟量扩展：EM231，EM232，EM235测温模块：EM231AI4X热电偶，EM231AI2XRTDPROFIBUS-DP模块：EM277AS-I接口模块：CP243TD200：TD200编程软件：STEP7-Micro/WIN32编程接口：PC&PPI电缆、MPI卡、CP5411、CP5511、CP5611SIMATIC工业软件：MicroComputing、STEP7-Micro/WIN32工具软件包工业以太网模块CP243-1、CP243-11T编程软件STEP7-Micro/WIN32其他：MPI电缆、PROFIBUS网络电缆相关产品：触摸屏、S7-200电源3、S7-300中型可编程控制器（1）大中型可编程控制器系列S7-200系列：模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。S7-300C系列：小型CPU，全集成的通讯接口、各种功能和分布式I/O，无需安装其它组件。S7-400系列：用于中、高档性能范围的可编程序控制器此课程实验我们只用到S7-300系列。9（2）S7-300系列可编程控制器CPU单元：CPU315-2DP、314、312、312IFM、314IFM等数字量输入/输出模块：SM321、SM322、SM323模拟量输入/输出模块：SM331、SM332、SM334、SM335、SM326数字量/模拟量模块：SM326FEX输入/输出模块：数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块FM功能模块：步进电机、计数器模板、定位模板、电子凸轮控制器、高速布尔处理器、步进电机功率驱动器、闭环控制、超声波位置解码器模板、称重模板等特殊模块：仿真模板、占位模板通讯模块：CP340、CP341、CP343-2、CP342-5、CP342-5FO、CP343-1IT连接方法：前连接器、SIMATICTOP连接接口模块：IM360/361/365电源模块：PS307附件：DIN导轨/标签盖SIMATIC工业软件：STEP7、STEP7Profressional、STEP7Lite4、其它模块（1）分布式I/O：ET200eco，ET200X，ET200M，ET200iS，ET200S，ET200L（2）人机界面操作监视设备按钮面板：PP7、PP1710微型面板：TP070、TD200文本显示面板：TD17操作面板：OP3、OP7、OP17、OP170B、OP27、OP270触摸面板：TP170A、TP170B、TP27、TP270多功能面板：Multifunctionality、Highlights、MP270、MP270B、MP370HMI软件：WinCC，ProTool，WinAC，（3）LOGO通用逻辑控制模块LOGO有8种基本功能和26种特殊功能，实现很多定时器、继电器、时钟和接触器的功能，可取代大量的继电器设备。LOGO!模块不需要太多的附件和放置空间，因而它使得控制柜的体积变得更小，而且随时能够扩展其功能。LOGO!易于安装，编程十分简单，具有抗振性，及很强的电磁兼容