成都理工大学现场总线(袁礼---06)

本科生实验报告实验课程现场总线技术学院名称核技术与自动化工程学院专业名称电气工程及其自动化学生姓名袁礼学生学号3201206050506指导教师张晴实验地点6C901实验成绩二〇一五年十月二〇一五年十一月实验一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28SIEMENSDPA型普通紫色10m3电缆剥线器SIEMENSDP29S7-300CPU315-2DP14DP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）故障诊断终端电阻设置CPU315-2DPDP口D形连接器CPU226EM277D形连接器CPU226EM277D形连接器ET200MD形连接器PROFIBUS电缆终端电阻设置ONONOFFOFF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？答;因为双屏蔽作用，这些电缆特别适合用于易受电磁干扰的工业环境中。通过总线电缆外皮和总线端子上的接地端子，能实现系统范围内的接地方案。2、为什么要在网络的两端加终端电阻？答：匹配总线阻抗，提高数据通信的抗干扰性及可靠行。在设备少距离短的情况下，不加终端负载电阻整个网络能很好的工作；但随着距离的增加性能将降低.五、实验结果分析和过程体会1、总结终端电阻的配置原则。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。2、总结D形连接器和电缆连接的注意事项。（1）进线嘴连接紧固。接线后紧固件的紧固程度，大嘴以抽拉电缆不串动为合格，小嘴以1只手的五指使劲压紧螺母旋进不超过半圈为合格。压盘式线嘴压紧电缆后的压扁量不超过电缆直径的10％。(2）电缆护套穿入进线嘴长度一般为5-15mm。如电缆粗，穿不进时，可将穿人部分锉细，但护套与密封圈结合部位不得锉细。(3）电缆护套按要求剥除后，线芯应截成适当长度，做好线头以后才能连接到接线柱上。接线应整齐、无毛刺，卡爪不压绝缘胶皮或其他绝缘物，也不得压住或接触屏蔽层。地线长度适宜，松开接线嘴拉动电缆时，三相火线拉紧或松脱，地线应不掉。(4）当橡套电缆与各种插销连接时，必须使插座连接在靠电源的一边。(5）屏蔽电缆与电气设备连接时，必须剥除主芯线的屏蔽层，其剥除长度应大于国家标准规定耐泄漏性的d级绝缘材料的最小爬电距离的1.5-2倍。3、说明判断通信网络是否连接成功的方法。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SIEMENS9针D形3电缆剥线器SIEMENSDP27S7-200实验箱CPU22634DP通信测试仪BT20018SIEMENSDPA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（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端口和软元件分配名称端口名称端口名称软元件CPU226/AC/DC/RLYL1I0.0N1MQ0.01LI0.1Q0.1ML+SB11SB12PORT0～220VCPU226/AC/DC/RLYL1I0.0N1MQ0.01LQ0.1ML+PORT0主站：地址1从站：地址2CPU226/AC/DC/RLYL1I0.0N1MQ0.01L直流电压表ML+PORT0从站：地址3SQ21SQ31PROFIBUS电缆I0.2I0.3I0.4I0.5SB16SB15SB14SB135V～220V～220VVD11VD12R11R12VD215V示波器R21EM235ML+V0M5VVD31R31R11=R12=R21=R31=100Ω数据传输允许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/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）指定网络操作内容图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V2.1（2）打开STEP7-Micro/WINV4.0编程软件建立新项目，选择CPU类型：CPU226。图2-11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/WINV4.0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实验三基于PROFIBUSDP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SIEMENSDP212S7-300电源PS307/5A14DP通信测试仪BT200113S7-300CPUCPU315-2DP15万用表DT2025114DI8×DO8SM32326DP总线连接器9针D形415ET200MIM153-137PROFIBUS-DP电缆A型紫色10m16AI×12bitSM33118直流可调电源1～12V117AO×12bitSM33219LED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CPU315-2DPPROFIBUS电电ET200MIM153-1DPSM323DI8DO86ES7323-1BL01-0AA0PS3072ASM323DI8DO8ET200MIM153-1SM331AI212bit6ES7331-7KB02-0AB0ET200MIM153-1SM332AO212bit6ES7332-5HB01-0AB01电电2电电4电电电电电电1电电2电电3PS3072A