1、现场总线技术实验指导书实验一 RS-485串行通信网络安装技术一、实验目的1、理解PPI通信网络的安装和配置。2、理解PROFIBUS-DP网络的配置。3、掌握PROFIBUS电缆和D形连接器的安装。4、熟悉线路的故障分析及排除故障的方法。二、实验器材及工具表1 实验所需器材及工具序号名称型号数量序号名称型号数量1改刀一字、十字57S7-200CPU22632尖嘴钳28SIEMENS DPA型普通紫色10m3电缆剥线器SIEMENS DP29S7-300CPU315-2DP14DP通信测试仪BT200110DP从站通信模块EM27725万用表DT2025111DP通信卡C5611/5613(可
2、选)16DP总线连接器SIEMENS9针D形312远程分布式I/O模块ET200M1三、实验内容和步骤1、电缆剥线器的使用和PROFIBUS DP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、
3、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1-1 PROFIBUS DP电缆、D形连接器的连接终端电阻设置CPU226主站PORT0CPU226从站1PORT0CPU226从站2PORT0图1-2 PPI通信网络的组建图1-3 PROFIBUS-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
4、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PROFIBUS DP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一、实验目的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。二、实验器材及工具表2 实验所需器材及工具序号名称型号数量序号名称型号数量1改刀一字、十字55万用表DT20252尖嘴钳26DP总线连接器SIEMENS
5、9针D形3电缆剥线器SIEMENS DP27S7-200实验箱CPU22634DP通信测试仪BT20018SIEMENS DPA型普通紫色10m三、实验内容和步骤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（
6、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2-1 PPI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端口和软元件分配名称端口名称端口名称软元件数据传输允许
7、SB11I0.0从站1的SQ21动作指示VD11Q0.0从站1的SQ21状态V0.0数据传输禁止SB12I0.1从站2的SQ31状态V1.0从站1的PWM波允许SB13I0.2从站2的SQ31动作指示VD12Q0.1从站1的VD21控制V2.0从站1的PWM波禁止SB13I0.3从站1的PWM波控制V2.1从站2的输出允许SB14I0.4从站2的VD31控制V3.0从站2的输出禁止SB15I0.5从站2的EM235控制V3.1（2）打开STEP7-Micro/WIN V4.0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
8、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）指定网络操作内容图2-6 从站1的SQ21状态信息
9、（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2-10 NETR/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端口和软元件分配名称端口名称端口名称软元件接近开关SQ21I0.0数据传输允许显示VD21Q0.0从站1的SQ21状态V0.0PWM波输出Q0.1从站1的VD21控制V2.0从站1的PWM波控制
10、V2.1（2）打开STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件建立新项目，选择CPU类型：CPU226。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。（1）从站1的I/O端口和软元件分配表2-3 从站2的I/O端口和软元件分配名称端口名称端口名称软元件接近开关SQ31I0.0数据传输允许显示VD31Q0.0从站2的SQ31状态V1.0从站2的VD31控制V3.0从站2的模拟电压输出控制V3.1（2）打开STEP7-Micro/WIN V4
11、.0编程软件建立新项目，选择CPU类型：CPU226。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四、思考题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PROFI
12、BUS DP的分布式I/O控制系统一、实验目的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、实验器材和工具表2 实验所需器材及工具序号名称型号数量序号名称型号数量1改刀一字、十字510电阻1K/2W42尖嘴钳小型211按钮NP2143电缆剥线器SIEMENS DP212S7-300电源PS307/5A14DP通信测试仪BT200113S7-300 CPUCPU315-2DP15万用表DT2025114DI8DO8SM32326DP总线连接器9针D形415ET200MIM153-137PROFIBUS
13、-DP电缆A型紫色10m16AI12bitSM33118直流可调电源112V117AO12bitSM33219LED指示灯3V/0.02A418三、实验内容和步骤1、实验内容（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1VU5V时，主站外
14、接指示灯VD12点亮；2号从站输入电压5VU10V时，主站外接指示灯VD13点亮。实验图2 PROFIBUS-DP系统组成实验图2 PROFIBUS-DP系统主站电路实验图3 PROFIBUS-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
15、） 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1 I/O端口地址分配和变量符号符号地址类型说明SB11I0.0BOOL主站按钮SB11SB12I0.1BOOL主站按钮SB12SB13I0.2BOOL主站按钮SB13VD11Q0.0BOOL主站指示灯VD11VD12Q0.1BOOL主站指示灯VD12VD13Q0.2BOOL主站指示灯VD13SB21I1.0BOOL从站1按钮SB21VD21Q1.0BOOL从站1指示灯VD21U2_INTPIW256INT从站2输入电压A/D转换值U2_REALMD40REAL从站2输入
16、电压值U3_INTPQW256INT从站3输出电压D/A转换值U3_REALMD45REAL从站3输出电压值FC105_ENM10.0BOOLFC105使能输入FC105_BIM10.1BOOLFC105输入方式选择FC105_ENOM20.0BOOLFC105使能输出FC105_RETMW30WORDFC105执行错误信息FC106_ENM10.2BOOLFC106使能输入FC106_BIM10.3BOOLFC106输入方式选择FC106_RETMW35WORDFC106执行错误信息INIT_1M0.0BOOL系统初始化用INIT_2M0.1BOOL系统初始化用（2）程序块表2 调用的各程序
17、块名称功能OB1循环执行的主程序OB100CPU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FC105用于模拟电压输出的量程转换OB100初始化程序：OB1主程序：四、思考题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？五、实验结果分析和实验过程体会实验四 PROFIBUS DP网络系统的时间中断和故障诊断一、实验目的1、掌握PROFIBUS-DP总线系统的时间中断组织块的调用。2、
18、掌握PROFIBUS-DP总线系统的故障诊断组织块的调用。二、实验器材和工具表2 实验所需器材及工具序号名称型号数量序号名称型号数量1改刀一字、十字510电阻1K/0.5W52尖嘴钳小型211按钮NP2143电缆剥线器SIEMENS DP212S7-300电源PS307/5A14DP通信测试仪BT200113S7-300 CPUCPU315-2DP15万用表DT2025114DI8DO8SM32326DP总线连接器9针D形415ET200MIM153-137PROFIBUS-DP电缆A型紫色10m16AI12bitSM33118直流可调电源112V117AO12bitSM33219LED指示灯
19、3V/0.02A418蜂鸣器5V/0.1A1三、实验内容和步骤1、实验内容（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。2、实验步骤（1） 添加一个结构体的数据类型UDT82。
20、该结构体内的各数据类型与OB82的变量的数据类型保持一致。（2） 添加一个共享数据块DB82，数据块内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。该结构体内的各数据类型与OB86的变量的数据类型保持一致。（5） 添加一个共享数据块DB86，数据块内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
21、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
