生产线的安装与调试项目二(ppt文档).ppt

项目二项目二西门子工业控制网络组态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任务一 西门子工业控制网络基础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：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，通过信导电缆与传感器、调节器、变送器、执行器等，通过信导电缆与PLCPLC或其它控制设备的或其它控制设备的I IO O相连。由于现场设备分布较广，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。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。起来，将会极大改变这种状况。一、工厂自动化网络一、工厂自动化网络l典型的工厂自动化系统应该是典型的工厂自动化系统应该是三级网络结构三级网络结构，基于现场总线，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。现场总线和车间级。现场总线Profibus是面向现场级和车间级的是面向现场级和车间级的数字化通信网数字化通信网络。络。现场设备层现场设备层 车间监控层车间监控层 工厂管理层工厂管理层 主要功能是连接现场设备，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，并由主在主站中，并由主站执行。站执行。车间级监控用来完成车间中生产设备之间的连接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，将车间将车间数据集成数据集成到工厂管理层到工厂管理层。车间管理层通常所说的以太网以太网。l（1 1）MPIMPI：MPIMPI网络（网络（Multipoint InterfaceMultipoint Interface）可用于单元层和现场层，适用于）可用于单元层和现场层，适用于小范围、少数站点间的通讯。适用小范围、少数站点间的通讯。适用SIMATIC S7SIMATIC S7，M7 M7 和和 C7C7的系统，多用于对其编的系统，多用于对其编程，连接上位机和少量程，连接上位机和少量PLCPLC之间近距离通讯。通过之间近距离通讯。通过ProfibusProfibus电缆和接头将电缆和接头将CPUCPU的的MPIMPI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。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。l（2 2）工业以太网：）工业以太网：工业以太网（工业以太网（Industrial EthernetIndustrial Ethernet）是一个用于工厂管理和）是一个用于工厂管理和单元层的通讯系统。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。通讯系统，可以通过网关设备来连接远程网络。l（3 3）PROFIBUSPROFIBUS：工业现场总线（工业现场总线（PROFIBUSPROFIBUS）是用于单元层和现场层的通讯系统。）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有两个版本针对时间要求不严格的PROFIBUSPROFIBUS，用于连接单元层上对等的智能结点。，用于连接单元层上对等的智能结点。对时间要求严格的对时间要求严格的PROFIBUS DPPROFIBUS DP，用于智能主机和现场设备间的循环的数据交换。，用于智能主机和现场设备间的循环的数据交换。l（4 4）点到点连接：点到点连接：点到点连接（点到点连接（Point-to-point connectionsPoint-to-point connections）最初用于对时）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PLCPLC，如，如OPOP，打印机，打印机，条码扫描器，磁卡阅读机等。条码扫描器，磁卡阅读机等。l（5 5）AS-iAS-i接口：接口：执行器传感器接口（执行器传感器接口（Actuator-Sensor-InterfaceActuator-Sensor-Interface）是位于）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-iAS-i总线电缆连接到网总线电缆连接到网络上，将信号送到控制器。络上，将信号送到控制器。二、二、Profibus 现场总线现场总线PROFIBUS是一种开放式，不依赖于设备生产商的是一种开放式，不依赖于设备生产商的现场总线现场总线标准标准。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，从站回当主站发出请求时，从站回送给主站相应的信息。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三个兼容版本三个兼容版本。（1）Profibus DP Profibus DP（Decentralized Periphery，分布式外部设备）是一种，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（例如如ET200）的通信。）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Profibus DP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-PA Profibus-PA（Process Automation，过程自动化）用于过程自动，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，化的现场传感器和执行器的低速数据传输，使用扩展的使用扩展的Profibus DP协议。协议。传输技术采用IEC 1158-2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-FMS Profibus-FMS（Fieldbus Message Specification，现场总线报，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（输数据，处理单元级（PLC 和和PC）的多主站数据通信。）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）纯主-从系统从系统 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Profibus DP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。PROFIBUS DP protocol2.Profibus DP系统结构系统结构（2）纯主）纯主-主系统主系统 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Profibus DP 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）多主-多从系统多从系统 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.Profibus DP设备类型（1）DP-1类主设备类主设备 DP-1 类主设备（类主设备（DPM1）可构成）可构成 DP-1 类主站。这类设备是一种在给定类主站。这类设备是一种在给定的信息循环中与分布式站点（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：制和管理的中央控制器。典型的设备有：PLC、PC等。等。（2）DP-2类主设备类主设备 DP-2 类主设备（类主设备（DPM2）可构成）可构成 DP-2 类主站。这类设备在类主站。这类设备在 DP 系统初系统初始化时用来生成系统配置，是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。除了具系统中组态或监视工程的工具。除了具有有1类主站的功能外，可以读取类主站的功能外，可以读取DP从站的输入从站的输入/输出数据和当前的组态数输出数据和当前的组态数据，可以给据，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、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。组态装置、诊断装置、上位机等。（3）DP-从设备从设备 DP-从设备可构成从设备可构成DP从站。从站。这类设备是这类设备是DP系统中直接连接系统中直接连接I/O信号的外信号的外围设备。典型围设备。典型 DP-从设备有分布式从设备有分布式 I/O、ET 200、变频器、驱动器、阀、变频器、驱动器、阀、操作面板等。操作面板等。任务二任务二 自动线的控制网络组态自动线的控制网络组态 在控制方面，在控制方面，THWSPX-2A自动线中每站都有一台自动线中每站都有一台S7-200 CPU224型型PLC单独控制，并接有单独控制，并接有EM277 PROFIBUS-DP模块。可以通过电缆模块。可以通过电缆接入接入PROFIBUS-DP网络，并由网络，并由S7-300 PLC主站负责各站之间的信息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网络网络的结构如图所示。的结构如图所示。1.主站的认识主站的认识 状态和错误指示灯状态和错误指示灯 SIMATIC MMC SIMATIC MMC 卡的插槽，包括弹出卡的插槽，包括弹出装置装置 集成输入和输出的端子。集成输入和输出的端子。电源连接电源连接 第第2 2个接个接口口 X2X2（PtPPtP 或或 DPDP）第第 1 1 个接口个接口 X1(MPI)X1(MPI)模式选模式选择器择器S7-300 PLCCPU313C-2DPMP277触摸屏触摸屏 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，这些旋转控制，这些 CPU一般有一般有3种工作模式。种工作模式。lRUN：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。lSTOP：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。lMRES：存储器复位模式。LED LED 标识标识颜颜色色含含义义SFSF红红色色CPUCPU硬件故障或硬件故障或软软件件错误时错误时亮亮BF(BF(仅仅用于用于带带 DPDP接口的接口的 CPU)CPU)红红色色总线总线故障故障5 V DC5 V DC绿绿色色用于用于 CPU CPU 和和 S7-300 S7-300 总线总线的的 5 V 5 V 电电源正常源正常FRCEFRCE黄色黄色有有输输入入/输输出出处处于被于被强强制状制状态态RUNRUN绿绿色色CPU CPU 处处于于 RUN RUN 模式模式LED LED 在启在启动动期期间间以以 2 Hz 2 Hz 的的频频率率闪烁闪烁，而在，而在停止模式下以停止模式下以0.5 Hz 0.5 Hz 的的频频率率闪烁闪烁STOPSTOP黄色黄色CPU CPU 处处于于 STOPSTOP、HOLD HOLD 或启或启动动模式下模式下LED LED 在在请请求存求存储储器复位器复位时时以以 0.5 Hz 0.5 Hz 的的频频率率闪烁闪烁，而在复位，而在复位期期间间以以 2 Hz 2 Hz 的的频频率率闪烁闪烁2.EM 277 PROFIBUS-DP从站模块。从站模块。S7-200 CPUS7-200 CPU可以通过可以通过EM277 PROFIBUS-DP EM277 PROFIBUS-DP 从站模块连入从站模块连入PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP网网.主站可以通过主站可以通过EM277EM277对对S7-200 CPUS7-200 CPU进行读进行读/写数据，作为写数据，作为DPDP从站，从站，EM 277EM 277模块接受从主站来的多种不同的模块接受从主站来的多种不同的I/OI/O配置，配置，向主站发送和接收不同数量的数据。向主站发送和接收不同数量的数据。作为作为S7-200S7-200的扩展模块，的扩展模块，EM277EM277像其它像其它I/OI/O扩展模块一样，扩展模块一样，通过出厂时就带有的通过出厂时就带有的I/OI/O总线与总线与S7-200 CPUS7-200 CPU相连。相连。因因EM277EM277只能作为从站，所以两个只能作为从站，所以两个EM277EM277之间不能通信。但之间不能通信。但可以由一台可以由一台PCPC机作为主站，访问几个连网的机作为主站，访问几个连网的EM277EM277。灯灯灭 红灯亮灯亮 红灯灯闪烁绿灯亮灯亮CPU FAULT模块完好内部模块故障POWER无24V DC电源24V DC接通DP ERROR 没有错误处于非数据交换模式参数/组态错误DX MODE不处于数据交换模式处于数据交换模式3.跟我做跟我做一、工作任务及要求一、工作任务及要求一、工作任务及要求一、工作任务及要求在 CPU 313C-2DP 与 CPU 224 之间通过 EM277 模块建立 Profibus DP 通讯连接，组成ProfiBus DP 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。建立建立Profibus DP 网络通信网络通信二、任务分析二、任务分析二、任务分析二、任务分析 S7-300与S7-200通过EM277进行Profibus DP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。l l1.1.系统配置系统配置系统配置系统配置 l在本例由在本例由 1个主站（个主站（CPU 313C-2DP）和）和1个从站个从站（安装有（安装有 EM277 通信模块的通信模块的CPU 224假设是上假设是上料检测站）构成料检测站）构成Profibus DP通信系统，系统结通信系统，系统结构如图所示。构如图所示。三、任务实施步骤三、任务实施步骤三、任务实施步骤三、任务实施步骤2.组态组态S7-300主站系统主站系统 123 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3安装安装EM277 的的GSD文件文件 l支持Profibus DP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。1 2 3 4 5 6 4.组态组态EM277 Profibus DP从站从站 l1）向）向Profibus主站系统添加主站系统添加EM277 Profibus DP从站从站 将 EM277 PROFIBUS-DP拖到总线上1 3 2 该对话框内可设置 EM277 Profibus DP 从站模块的 DP 地址，软件组态的EM277 Profibus DP从站地址要与实际EM277 上的拨码开关设定的地址一致。4 5 l2）配置数据交换映射区）配置数据交换映射区 lEM277 Profibus DP从站模块所能支持的数据从站模块所能支持的数据交换映射区大小为交换映射区大小为32字节输入，字节输入，32字节输出，字节输出，具体可根据需要设置。具体可根据需要设置。1 1 23将选中的数据交换映射区的字节数（本例将选中的数据交换映射区的字节数（本例为为“8 Byte Out/8 Byte In”）拖放到左下）拖放到左下角窗口的槽内角窗口的槽内 1 双击双击12 3lV 区的偏移缺省为 0，因此 S7-200 的接收区地址为 VB0VB7，S7-200 的发送区地址为VB8VB15。2 1 3双击双击1设置设置S7-200数据交换区数据交换区的偏移量的偏移量 lV 区的偏移缺省为 0，因此 S7-200 的接收区地址为 VB0VB7，S7-200 的发送区地址为VB8VB15。S7-300 主站与主站与EM277从站的数据交换关系从站的数据交换关系2 2 号主站号主站“MasterMaster”3 3 号从站号从站 EM277EM277说说明明IB2IB2IB9IB9（接收区）（接收区）VB8VB8VB15VB15（发发送区）送区）2 2 号主站的号主站的 IB2IB2IB9 IB9 接收来接收来自自 3 3 号从站号从站 VB8VB8VB15 VB15 发发送送的数据的数据QB2QB2QB9QB9（发发送区）送区）VB0VB0VB7VB7（接收区）（接收区）3 3 号从站的号从站的 VB0VB0VB7 VB7 接收来接收来自自 2 2 号主站号主站 QB2QB2QB9 QB9 发发送送的数据的数据l完成配置后需要将组态数据下载到S7-300的CPU中 35.任务调试任务调试 l为了对通信系统进行调试，可用2号主站的IB0外部开关控制3号从站的QB0；用3号从站的IB0外部所接开关控制 2号主站的QB0。1.编写编写S7-300主站系统的通信调试子程序主站系统的通信调试子程序 打开SIMATIC Manager，为 2号主站编写通信调试子程序FC1，将进行交换的数据存放在QB2QB9，对应S7-200的VB0VB7，如图7-29所示。1l2.编写编写S7-200从站系统的通信调试子程序从站系统的通信调试子程序 l打开STEP 7-Micro/Win，为 3号从站编写通信调试子程序，将进行交换的数据存放在VB7VB15，对应S7-300的IB2IB9，如图7-30所示。l将 EM277 的拨位开关拨到与以上硬件组态的设定值一致，然后将 S7-300 和S7-200 的调试程序分别下载到各自的 CPU，打开 STEP7 中的变量表和 STEP 7MicroWin32 的状态表进行监控，然后操作各自 IB0 外部的开关，观察通信伙伴方控制对象的变化。学员活动学员活动将上料检测站和搬运站S7-200PLC作为从站，S7-300PLC作为主站，建立PROFIBUS-DP。编写测试程序，由上料站的开始按钮、复位按钮控制搬运站机械手的伸出和缩回。讨论该项目的教学设计。