生产线的安装与调试项目二

项目二西门子工业控制网络组态任务一西门子工业控制网络基础任务二自动线的控制网络组态任务一西门子工业控制网络基础在传统的自动化工厂里，现场环境安装的自动化设备，如：传感器、调节器、变送器、执行器等，通过信导电缆与PLC或其它控制设备的I／O相连。由于现场设备分布较广，使得电缆成本和敷设费用都大大增加，不仅在技术改造和系统扩展时缺乏灵活性，而且还给日常维护带来很大困难。如果采用开放标准的现场总线系统将分散的设备部件连接起来，将会极大改变这种状况。一、工厂自动化网络典型的工厂自动化系统应该是三级网络结构，基于现场总线Profibus-DP/PA控制系统位于工厂自动化系统中的低层，即现场级和车间级。现场总线Profibus是面向现场级和车间级的数字化通信网络。现场设备层车间监控层工厂管理层主要功能是连接现场设备，如分散式I/O、传感器、驱动器、执行机构、开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控制。主站负责总线通信管理及所有从站的通信。总线上所有设备生产工艺控制程序均储存在主站中，并由主站执行。车间级监控用来完成车间中生产设备之间的连接，如一个车间三条生产线主控制器之间的连接，完成车间级设备监控。车间级监控包括生产设备状态在线监控、设备故障报警及维护等。通常还具有诸如生产统计、生产调度等车间级生产管理功能。车间级监控通常要设立车间监控室，在操作员工作站及打印设备上。车间级监控网络可采用Profibus-FMS，它是一个多主网络，在这一级，数据传输速度不是最重要的，而是要能够传送大容量信息。车间操作员工作站可通过集线器与车间办公管理网连接，将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为主网的一个子网，通过交换机、网桥或路由器等连接到厂区骨干网上，将车间数据集成到工厂管理层。车间管理层通常所说的以太网。（1）MPI：MPI网络（MultipointInterface）可用于单元层和现场层，适用于小范围、少数站点间的通讯。适用SIMATICS7，M7和C7的系统，多用于对其编程，连接上位机和少量PLC之间近距离通讯。通过Profibus电缆和接头将CPU的MPI编程口相互连接以及与上位机网卡的编程口连接即可实现。（2）工业以太网：工业以太网（IndustrialEthernet）是一个用于工厂管理和单元层的通讯系统。工业以太网被设计为对时间要求不严格用于传输大量数据的通讯系统，可以通过网关设备来连接远程网络。（3）PROFIBUS：工业现场总线（PROFIBUS）是用于单元层和现场层的通讯系统。有两个版本针对时间要求不严格的PROFIBUS，用于连接单元层上对等的智能结点。对时间要求严格的PROFIBUSDP，用于智能主机和现场设备间的循环的数据交换。（4）点到点连接：点到点连接（Point-to-pointconnections）最初用于对时间要求不严格的数据交换，可以连接两个站或连接下列设备到PLC，如OP，打印机，条码扫描器，磁卡阅读机等。（5）AS-i接口：执行器－传感器－接口（Actuator-Sensor-Interface）是位于自动控制系统最底层的网络，可以将传感器和执行器通过AS-i总线电缆连接到网络上，将信号送到控制器。二、Profibus现场总线PROFIBUS是一种开放式，不依赖于设备生产商的现场总线标准。可用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。PROFIBUS连接的系统由主站和从站组成，主站能够控制总线，当主站获得总线控制权后，可以主动发送信息,当主站发出请求时，从站回送给主站相应的信息。从站通常为传感器、执行器、驱动器和变送器，它们可以接收信号并给予响应，但没有控制总线的权力。PROFIBUS除了支持这种主从模式外，还支持多主多从的模式。对于多主站的模式，在主站之间按令牌传递决定对总线的控制权，取得控制权的主站可以向从站发送、获取信息，实现点对点的通信。1.Profibus三个兼容版本。（1）ProfibusDPProfibusDP（DecentralizedPeriphery，分布式外部设备）是一种低成本高速数据传输，用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I/O（例如ET200）的通信。主站之间的通信为令牌方式，主站与从站之间为主从轮询方式，以及这两种方式的混合。一个网络中有若干个被动节点（从站），而它的逻辑令牌只含有一个主动令牌（主站），这样的网络为纯主-从系统。如图所示，典型的ProfibusDP总线配置是以此种总线存取程序为基础，一个主站轮询多个从站。（2）Profibus-PAProfibus-PA（ProcessAutomation，过程自动化）用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输，使用扩展的ProfibusDP协议。传输技术采用IEC1158-2标准，可用于防爆区域的传感器和执行器与中央控制系统的通信。使用屏蔽双绞线电缆，由总线提供电源。一个典型的Profibus-PA系统配置如图所示。（3）Profibus-FMSProfibus-FMS（FieldbusMessageSpecification，现场总线报文规范）主要用于系统级和车间级的不同供应商的自动化系统之间传输数据，处理单元级（PLC和PC）的多主站数据通信。对于FMS而言，它考虑的主要是系统功能而不是系统响应时间如图所示，一个典型的Profibus-FMS系统由各种智能自动化单元组成，如：PC、作为中央控制器的PLC、作为人机界面的HMI等。（1）纯主-从系统纯主-从系统是一种单主系统，可实现最短的总线循环时间。以ProfibusDP系统为例，一个单主系统由一个DP-1类主站和1到最多125个DP-从站组成，典型系统如图所示。PROFIBUSDPprotocol2.ProfibusDP系统结构（2）纯主-主系统纯主-主系统是一种多主站系统，若干个主站可以用读功能访问一个从站。以ProfibusDP系统为例，多主系统由多个主设备（1类或2类）和1到最多124个DP-从设备组成。典型系统如图所示。（3）多主-多从系统多主-多从系统是以上两种配置的组合系统，如图所示是一个由3个主站和7个从站构成的Profibus系统结构的示意图。可以看出，3个主站构成了一个令牌传递的逻辑环，在这个环中，令牌按照系统预先确定的地址顺序从一个主站传递给下一个主站。当一个主站得到了令牌后，它就能在一定的时间间隔内执行该主站的任务，可以按照主-从关系与所有从站通信，也可以按照主-主关系与所有主站通信。3.ProfibusDP设备类型（1）DP-1类主设备DP-1类主设备（DPM1）可构成DP-1类主站。这类设备是一种在给定的信息循环中与分布式站点（DP从站）交换信息，并对总线通信进行控制和管理的中央控制器。典型的设备有：PLC、PC等。（2）DP-2类主设备DP-2类主设备（DPM2）可构成DP-2类主站。这类设备在DP系统初始化时用来生成系统配置，是DP系统中组态或监视工程的工具。除了具有1类主站的功能外，可以读取DP从站的输入/输出数据和当前的组态数据，可以给DP从站分配新的总线地址。属于这一类的装置包括编程器、组态装置、诊断装置、上位机等。（3）DP-从设备DP-从设备可构成DP从站。这类设备是DP系统中直接连接I/O信号的外围设备。典型DP-从设备有分布式I/O、ET200、变频器、驱动器、阀、操作面板等。任务二自动线的控制网络组态在控制方面，THWSPX-2A自动线中每站都有一台S7-200CPU224型PLC单独控制，并接有EM277PROFIBUS-DP模块。可以通过电缆接入PROFIBUS-DP网络，并由S7-300PLC主站负责各站之间的信息传送（工件颜色、装配信息以及各站输入输出的信号）。其PLC网络的结构如图所示。1.主站的认识①状态和错误指示灯②SIMATICMMC卡的插槽，包括弹出装置③集成输入和输出的端子。④电源连接⑤第2个接口X2（PtP或DP）⑥第1个接口X1(MPI)⑦模式选择器S7-300PLCCPU313C-2DPMP277触摸屏CPU面板上都有一个模式选择开关，有些可通过专用钥匙旋转控制，这些CPU一般有3种工作模式。RUN：运行模式。在此模式下，CPU执行用户程序，还可以通过编程设备读出、监控用户程序，但不能修改用户程序。STOP：停机模式。在此模式下，CPU不执行用户程序，但可以通过编程设备从CPU读出或修改用户程序。MRES：存储器复位模式。LED标识颜色含义SF红色CPU硬件故障或软件错误时亮BF(仅用于带DP接口的CPU)红色总线故障5VDC绿色用于CPU和S7-300总线的5V电源正常FRCE黄色有输入/输出处于被强制状态RUN绿色CPU处于RUN模式LED在启动期间以2Hz的频率闪烁，而在停止模式下以0.5Hz的频率闪烁STOP黄色CPU处于STOP、HOLD或启动模式下LED在请求存储器复位时以0.5Hz的频率闪烁，而在复位期间以2Hz的频率闪烁2.EM277PROFIBUS-DP从站模块。S7-200CPU可以通过EM277PROFIBUS-DP从站模块连入PROFIBUS-DP网.主站可以通过EM277对S7-200CPU进行读/写数据，作为DP从站，EM277模块接受从主站来的多种不同的I/O配置，向主站发送和接收不同数量的数据。作为S7-200的扩展模块，EM277像其它I/O扩展模块一样，通过出厂时就带有的I/O总线与S7-200CPU相连。因EM277只能作为从站，所以两个EM277之间不能通信。但可以由一台PC机作为主站，访问几个连网的EM277。灯灭红灯亮红灯闪烁绿灯亮CPUFAULT模块完好内部模块故障－－POWER无24VDC电源－－24VDC接通DPERROR没有错误处于非数据交换模式参数/组态错误－DXMODE不处于数据交换模式－－处于数据交换模式3.跟我做一、工作任务及要求在CPU313C-2DP与CPU224之间通过EM277模块建立ProfibusDP通讯连接，组成ProfiBusDP通信系统，并对系统进行搭建、设备组态、总线参数配置、测试程序编写、系统测试及故障诊断，并提交工作报告。建立ProfibusDP网络通信二、任务分析S7-300与S7-200通过EM277进行ProfibusDP通讯，需要在STEP7中进行S7-300站组态，在S7-200系统中不需要对通讯进行组态和编程，只需要将要进行通讯的数据整理存放在V存储区与S7-300的组态EM277从站时的硬件I/O地址相对应就可以了。1.系统配置在本例由1个主站（CPU313C-2DP）和1个从站（安装有EM277通信模块的CPU224假设是上料检测站）构成ProfibusDP通信系统，系统结构如图所示。三、任务实施步骤2.组态S7-300主站系统1231231234567893．安装EM277的GSD文件支持ProfibusDP的从站设备都会有GSD文件，GSD文件是对设备一般的描述，通常以*.GSD或*.GSE文件名出现，只有将此GSD文件加入到主站组态软件中才可以组态从站的通讯接口。1234564.组态EM277ProfibusDP从站1）向Profibus主站系统添加EM277ProfibusDP从站将EM277PROFIBUS-DP拖到总线上132该对话框内可设置EM277ProfibusDP从站模块的DP地址，软件组态的EM277ProfibusDP从站地址要与实际EM277上的拨码开关设定的地址一致。452）配置数据交换映射区EM277ProfibusDP从站模块所能支持的数据交换映射区大小为32字节输入，32字节输出，具体可根据需要设置。1123将选中的数据交换映射区的字节数（本例为“8ByteOut/8ByteIn”）拖放到左下角窗口的槽内1双击123V区的偏移缺省为0，因此S7-200的接收区地址为