现场总线技术实验指导书

《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、实验器材及工具三、实验容和步骤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、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） 故障诊断终端电阻CPU226 主站PORTCPU226 从站1PORT CPU22PORT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三、实验容和步骤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2-1 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SB14 I0.4 从站2的VD31控制V3.0 从站2的输出禁止SB15 I0.5 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2-10 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I0.0 数据传输允许显示VD21 Q0.0 从站1的SQ21状态V0.0 接近开关SQ21PWM波输出Q0.1 从站1的VD21控制V2.0从站1的PWM波控V2.1制图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（2）打开STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件建立新项目，选择CPU类型：CPU226。

图2-13 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PROFIBUS 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三、实验容和步骤1、实验容（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。

1电电2电电4电电实验图2 PROFIBUS-DP 系统组成实验图2 PROFIBUS-DP 系统主站电路1电电2电电4电电D I 8/D O 8×24V /0.5AR 11=R 12=R 131K /0.5W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）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（2）程序块表2 调用的各程序块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、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三、实验容和步骤1、实验容（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。

该结构体的各数据类型与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。