现场总线课程设计

目录一、某大楼总控室与楼层通过DP总线传输数字量.........................11.设计课题简介..................................................12.设计要求......................................................23.设计思路......................................................24.输入输出分配表................................................65.梯形图程序及说明..............................................76.系统调试报告..................................................9二、某大楼各楼层通过CAN总线通信...................................91.CAN总线介绍..................................................91.1CAN总线.................................................92.CAN总线系统结构及特点.......................................102.1CAN总线网络结构........................................102.2CAN总线系统结构........................................112.3CAN总线的特点..........................................123.CAN总线的通信方式...........................................133.1数据交换原理...........................................133.2实时数据传送...........................................133.3CAN总线的传输速率与传输距离............................134.大楼各层CAN总线调试.........................................144.1设计课题简介............................................144.2设计要求................................................154.3程序设计思路............................................154.4系统调试报告............................................20三、课程设计体会...................................................22四、参考文献.......................................................22附录...............................................................23图一S7300与S7200电气原理图..................................23图二S7300与S7300电气原理图..................................24图三CAN总线电气原理图........................................241一、某大楼总控室与楼层通过DP总线传输数字量1.设计课题简介（1）设备THSMS-C型网络可编程控制器高级实验装置（2）设备组成THSMS-C型网络可编程控制器高级实验装置的组成及结构如图所示图1-1THSMS-C型网络可编程控制器高级实验装置的结构图1-2THSMS-C型网络可编程控制器高级实验装置的组成（3）项目组成1.总控室2控制器是S7300可编程控制器。2.楼层（2个或2个以上）S7300可编程控制器和S7200可编程控制器至各少一个。3.PROFIBUSDP总线PROFIBUSDP总线连接可编程控制器，作为信息传输的通道。2.设计要求(1)硬件组态通过STEP7软件对总控室和楼层的控制器进行硬件组态，总控室和楼层的控制器根据网络特性确定主站和从站。(2)总线配置完成总控室和楼层控制器之间（主站和从站）的PROFIBUSDP总线配置。(3)软件编程通过PROFUBUSDP总线实现总控室和楼层n（n=1、2、3……）之间数字量（位、字节、字）传输。(4)结果演示对试验台进行连线，演示课程设计结果。3.设计思路通过复习课内实验的相关理论知识，并在此基础上进行探索，完成本次课程设计课题。（1）实现西门子S7300和S7200之间利用PROFIBUS总线进行通信利用STEP7软件进行编程，实现PROFIBUS总线通信。本实验的实验原理是通过软硬件配置，设置合适的PLC地址号，编写程序完成通信。（要注意各设备号及DP地址）图1-3S7300硬件配置3图1-4OB1模块程序图1-5STEP7软件编程模块在实现西门子S7300和S7200之间利用PROFIBUS总线进行通信的基础上，完成特定位的数据传输。图1-6OB1模块程序图1-7OB1模块程序（2）实现西门子S7300和S7300之间利用PROFIBUS总线进行通信利用STEP7软件进行编程，实现PROFIBUS总线通信。本实验的实验原理是通过软硬件配置，设置合适的PLC地址号，编写程序完成通信。4图1-8主站硬件配置图1-9从站（建立伙伴关系）5图1-10从站DP地址组态图1-11主站OB1模块编程图1-12从站OB1模块编程64.输入输出分配表图1-13PLC300接线图相同颜色圈的端子要用导线连接，作为S7300型PLC输入输出模块的电源，在从L+接一根导线到I0端口的其中一个端子上作为输入信号。表1I/O分配表分类地址说明输入I0.4作为PLC300的输入信号输出Q0.4作为PLC200的输出信号7图1-14PLC200接线图DI1输入端1M与电源M端相连接，电源L+接到线到输入端子作为输入信号。表2I/O分配表分类地址说明输入I0.3作为PLC200的输入信号输出Q0.3作为PLC300的输出信号5.梯形图程序及说明（1）实现西门子S7300和S7200之间利用PROFIBUS总线进行通信程序说明：EM277中的module是8bytesout/8bytesin的话，下面表示硬件配置设定的300与200之间储存区的对应关系。S7-300主站S7-200从站QB0~QB7VB0~VB7IB0~IB7VB8~VB158程序说明：将PLC接收到的高8位数据传入IB0，通过MOVE移位传送至QB124寄存器，寄存器内的数据再通过MOVE移位传送至输出端，发送到输出端的高8位地址位，从而实现“位”数据传送。（2）实现西门子S7300和S7300之间利用PROFIBUS总线进行通信控制室主站程序说明：将主站IB0高8位数据传送给主站的发送端楼层从站程序说明：接收主站发送的数据，传送给从站的输出端楼层从站程序说明：将从站IB0高8位数据传送给从站的发送端9控制室主站程序说明：接收从站发送的数据，传送给主站的输出端通过以上程序，实现大楼总控制室与各楼层之间多台S7300之间利用PROFIBUS总线进行相互通信。6.系统调试报告在S7300与S7200之间，用导线给予一个总控室的PLC300的I0.0一个高电平信号，相对应的楼层的PLC200的Q0.0输出高电平；反之，用导线给予一个楼层的PLC200的I0.0一个高电平信号，总控室的PLC300的Q0.0也输出高电平；分别依次给总控室的PLC的输入端I0.0~I0.7高电平，相应的楼层PLC的输出端Q0.0~Q0.7输出高电平。完成应用PROFIBUS总线实现S7300与S7200PLC之间的8输入8输出通信。在S7300与S7300之间，用导线给予一个总控室的PLC300的I0.0一个高电平信号，相对应的楼层的PLC300接收到信号，其Q0.0输出高电平；反之，用导线给予一个楼层PLC300的I0.0一个高电平信号，相应的大楼总控室的PLC300接收到信号，其Q0.0也输出高电平；分别依次给总控室PLC的输入端I0.0~I0.7高电平，相应的楼层的PLC的输出端Q0.0~Q0.7输出高电平。完成应用PROFIBUS总线实现S7300与S7300PLC之间通信。二、某大楼各楼层通过CAN总线通信1、CAN总线介绍1.1CAN总线1.1.1CAN总线的概念CAN是控制器局域网络[1](ControllerAreaNetwork,CAN)的简称，属于现场总线（Fieldbus）的范畴，是众多的属于现场总线标准之一，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准（ISO118?8）。是国际上应用最广泛10的现场总线之一。在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。1.1.2CAN总线的应用CAN总线适用于工业控制系统，具有通信速率高、可靠性强、连接方便、性能价格比高等诸多特点[2]。近年来，其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。2、CAN总线系统结构及特点2.1CAN总线网络结构CAN总线已用于生活的各个方面，比如工厂生产线，汽车控制系统等，在汽车控制系统中CAN总线的作用就是将整车中各种不同的控制器连接起来，实现信息的可靠共享，并减少整车线束数量。可以设想一种极端情况，如图2.1所示：图2.1.1CAN总线网络示意图对于一般的CAN总线网络[4]，其网络结构图可以简化为图2所示图2.1.2CAN总线网络拓扑结构图节点1节点2节点1节点3节点4CAN-busCANHCANLCANHCANLCANHCANLCANHCANL组合开关组合灯具电磁阀雨刷电机仪表112.2CAN总线系统结构CAN数据传输系统中每个节点的内部增加了一个CAN控制器，一个CAN收发器；每个节点外部连接了两条CAN数据总线[5]。在系统中每个节点内部还装有一个数据传递终端。（1）CAN控制器。CAN控制器作用是接收控制单元中微处理器发出的数据，处理数据并传给CAN收发器。同时CAN控制器也接收收发器收到的数据，处理数据并传给微处理器。（2）CAN收发器。CAN收发器是一个发送器和接收器的组合，它将CAN控制器提供的数据转化成电信号并通过数据总线发送出去，同时它也接收总线数据，并将数据传到CAN控制器。CAN收发器电路图如图2.3所示图2.1.3CAN收发器电路图（3）数据传送终端。数据传送终端实际是一个电阻器，作用是避免数据传输终了反射回来，产生反射波而使数据遭到破坏。（4）CAN数据总线。CAN数据总线是用于传输数据的双向数据线，分为CAN高（CAN_high）和低位（CAN_low）数据线。数据没有指定接收器，数据通过数据总线发送给各控制单元[6]。CAN总线结构如图2.4所示12图2.1.4CAN总线结构图2.3CAN总线的特点（1）多主控制在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息（多主控制）。最先访问总线的单元可获得发送权（CSMA/CA方式*1）。多个单元同时开始发送时，发送高优先级ID消息的单元可获得发送权。（2）消息的发送在CAN协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总线相连