实验指导书-物联网控制

--1新疆工程学院9310905118可14,15《物联网控制实验室》实验指导书主编：徐磊毛昀李文楷审核：何颖电气与信息工程系二0一一年十二月--1前言实验是自动化相关专业学科学习的一个重要学习环节，合理的安排实验内容能够巩固学生在课堂上所学习的理论知识，提高学生的应用能力和动手操作能力，为其从事实践技术工作奠定基础具有重要作用。为适应科学技术发展和提高学生的能力水平的需要，在教学实践的基础上，编写了相应的实验教材，适合我校自动化相关专业的学生。本实验室总共开设十个实验，实验内容的安排遵循由浅入深，由易到难的规律。使学生通过本实验课程能够充分掌握可编程控制器相关领域的应用知识。本书在编写过程中得到系部、学校各级领导的大力支持与指导，在此表示深深的感谢。由于编者水平所限，时间仓促，书中错误及欠缺之处难免，真诚希望读者批评指正。编者2011年12月新疆工业高等专科学校--1目录第一篇基础篇..............................................................................................................11.1物联网控制系统概述......................................................................................11.2物联网控制系统组成和工作流程...................................................................11.3物联网控制系统整体网络架构......................................................................2第二篇发展篇..............................................................................................................4第一章物联网控制系统中S7-200间的PPI通信.............................................41.1PPI概述.....................................................................................................41.2物联网控制系统PPI连线.......................................................................4第二章物联网控制系统中S7-300与S7-200DP通信.....................................82.1PROFIBUS-DP通信和EM277模块概述...............................................82.2DP主站点和从站点的设置.....................................................................92.3物联网控制系统DP连接.......................................................................9第三章物联网控制系统中上位机与组态王之间的通信.................................11第三篇实验篇............................................................................................................19实验一、安装搬运单元控制实验.......................................................................19实验二、安装单元控制实验...............................................................................24实验三、操作手单元控制实验...........................................................................28实验四、分拣单元控制实验...............................................................................32实验五、供料单元控制实验...............................................................................35实验六、加工单元控制实验...............................................................................39实验七、检测单元控制实验...............................................................................43实验八、立体库单元控制实验...........................................................................47实验九、提取安装单元控制实验.......................................................................54实验十、转运单元控制实验...............................................................................58第一篇基础篇--1第一篇基础篇1.1物联网控制系统概述物联网控制系统，是先进工业自动化及制造的基本部分。将先进制造系统的物料供给、分拣、加工、检测、无线通讯、图象处理、生产监控与管理、物流系统与立体仓库等主要功能模块展现给学生，同时学生可以自己动手实践，学习PLC编程、微电子技术、生产调度管理、流程设计、无线通讯、图象处理等相关的课程。物联网控制系统是在原有FMS的基础上再整合加入AGV(自动导航小车)等微电子技术、CCD非接触图像检测技术、生产调度系统等，使原有的直线式物流系统变成一种环型、可重复循环工作的物流系统。实现从原料供给、运输、搬运、加工，到组合装配，CCD非接触图像检测，最后分类存贮的自动化加工过程。图1-1物联网控制系统总体结构图1.2物联网控制系统组成和工作流程该物联网控制系统是由MES调度系统和AGV物料运输两大系统组成。AGV物料运输系统:CPU采用DSPTMS320LF2407A，软件开发支持流程图、汇编语言、C语言、DSP汇编语言编程，开放式电子扩展架构+开放式机械组合架构，铝合金+高强度ABS，开饭硬件接口、软件设计接口。AGV采用无线通信网络、带第一篇基础篇--2工件平台。MES调度系统：上位机管理系统通过串口无线发射台完成与AGV的通信和调度，完成工件在各功能模块之间的加工，分拣等工艺流程。物联网控制系统工作流程：当接收到MES调度系统传送过来的生产订单信息和工件属性后，大立体仓库向系统输出所需的工件，放入环形传送带，工件随传送带到达各功能模块进行加工、组装、CCD非接触图像检测、装配分拣等工作。而当立体仓库没有原料可以提供时，由补料单元组通过AGV物料运输系统向系统继续供料。1.3物联网控制系统整体网络架构该物联网控制系统每一站都有一套独立的控制系统，因此，该系统可拆分开来学习，而将各站连在一起集成为系统后，又能为学生提供一个学习复杂和大型控制系统的学习平台。1.控制系统及架构图1-2物联网控制系统的组成系统2.控制网络结构下图是物联网控制系统的控制网络架构图，该系统结合应用了多种工业通信技术。第一篇基础篇--3图1-3物联网控制系统控制网络架构图第二篇发展篇--4第二篇发展篇第一章物联网控制系统中S7-200间的PPI通信1.1PPI概述PPI协议是专门为S7-200开发的通信协议。S7-200CPU的通信口（Port0、Port1）支持PPI通信协议，S7-200的一些通信模块也支持PPI协议。Micro/WIN与CPU进行编程通信也通过PPI协议。S7-200CPU的PPI网络通信是建立在RS-485网络的硬件基础上，因此其连接属性和需要的网络硬件设备是与其他RS-485网络一致的。S7-200CPU之间的PPI网络通信只需要两条简单的指令，它们是网络读（NetR）和网络写（NetW）指令。在网络读写通信中，只有主站需要调用NetR/NetW指令，从站只需编程处理数据缓冲区（取用或准备数据）。PPI网络上的所有站点都应当有各自不同的网络地址。否则通信不会正常进行。可以用两种方法编程实现PPI网络读写通信：1．使用NetR/NetW指令，编程实现。2．使用Micro/WIN中的InstructionWizard（指令向导）中的NETR/NETW向导。1.2物联网控制系统PPI连线1．网络的硬件组成在S7-200系统中，无论是组成PPI、MPI还是RPOFIBUS-DP网络，用到的主要部件都是一样的：PROFIBUS电缆：电缆型号有多种，其中最基本的是PROFIBUSFC（FastConnect快速连接）Standard电缆。PROFIBUS网络连接器：网络连接器也有多种形式，如出线角度不同等等。第二篇发展篇--52．连接网络连接器A.电缆和剥线器。使用FC技术不用剥出裸露的铜线。图2-1剥好一端的PROFIBUS电缆与快速剥线器B.打开PROFIBUS网络连接器。首先打开电缆张力释放压块，然后掀开芯线锁。图2-2打开的PROFIBUS连接器C.去除PROFIBUS电缆芯线外的保护层，将芯线按照相应的颜色标记插入芯线锁，再把锁块用力压下，使内部导体接触。应注意使电缆剥出的屏蔽层与屏蔽连接压片接触。第二篇发展篇--6图2-3插入电缆由于通信频率比较高，因此通信电缆采用双端接地。电缆两头都要连接屏蔽层。D.复位电缆压块，拧紧螺丝，消除外部拉力对内部连接的影响。3．网络连接器网络连接器主要分为两种类型：带和不带编程口的。不带编程口的插头用于一般联网，带编程口的插头可以在联网的同时仍然提供一个编程连接端口，用于编程或者连接HMI等。图2-4左侧:不带编程口的网络连接器右侧:带编程口的网络连接器4．线型网络结构通过PROFIBUS电缆连接网络插头，构成总线型网络结构。第二篇发展篇--7图2-5总线型网络连接在上图中，网络连接器A、B、C分别插到三个通信站点的通信口上；电缆a把插头A和B连接起来，电缆b连接插头B和C。线型结构可以照此扩展。注意圆圈内的“终端电阻”开关设置。网络终端的插头，其终端电阻开关必须放在“ON”的位置；中间站点的插头其终端电阻开关应放在“OFF”位置。5．终端电阻和偏置电阻一个正规的总线网络使用终端电阻和偏置电阻。在网络连接线非常短、临时或实验室测试时也可以不使用终端和偏置电阻。终端电阻：在线型网络两端（相距最远的两个通信端口上），并联在一对通信线上的电阻。根据传输线理论，终端电阻可以吸收网络上的反射波，有效地增强信号强度。两个终端电阻并联后的值应当基本等于传输线在通信频率上的特性阻抗偏置电阻：偏置电阻用于在电气情况复杂时确保A、B信号的相对关系，保证“0”、“1”信号的可靠性西门子的PROFIBUS网络连接器已经内置了终端和偏置电阻，通过一个开关方便地接通或断开。终端和偏置电阻的值完全符合西门子通信端口和PROFIBUS电缆的要求。合上网