现场总线关键技术实验报告

实 验 报 告

课程名称 《现场总线技术》

题目名称 现场试验汇报

学生学院 信息工程学院

专业班级

学生学号

学生姓名

指导老师

20XX年1月1日

试验一 STEP7 V5.0编程基础及S7-300PLC组态

一、试验目标

经过老师讲解STEP7软件和硬件组态基础知识，使同学们掌握使用STEP7步骤和硬件组态等内容，为后续试验打下基础。

二、试验内容

1、组合硬件和软件

STEP7 V5.0是专用于SIMATIC S7-300/400 PLC站组态创建及设计PLC控制程序标准软件。根据以下步骤：

（1）运行STEP7 V5.0软件，在该软件下建立自已文件。

（2）对SIMATIC S7-300PLC站组态、保留和编译，下载到S7-300PLC。

（3）使用STEP7 V5.0软件中梯形逻辑、功效块图或语句表进行编程，还可应用STEP7 V5.0对程序进行调试和实时监视。

2、使用STEP7 V5.0步骤

图1-1 STEP7基础步骤

3、开启SIMATIC管理器并创建一个项目

（1）新建项目

首先在电脑中必需建立自己文件：File → New →写上Name

（2）通信接口设置

为确保能正常地进行数据通信，需对通信接口进行设置，方法有2种：

1）全部程序 SIMATIC STEP 7 设置PG/PC接口 PC Adapter(Auto) 属性 当地连接 USB/COM（依据适配器连接到计算机方法选择）；

2）SIMATIC管理器界面 选项 PC Adapter(Auto) 属性 当地连接 USB/COM（依据适配器连接到计算机方法选择）。

（3）硬件组态

在自己文件下，对S7-300PLC进行组态，通常设备全部需有其组态文件，西门子常见设备组态文件存在STEP7 V5.0中，其步骤以下;

插入 →站点 → SIMATIC 300 站点；

选定SIMATIC 300（1） Hardwork（硬件）右边Profi → 标准 → SIMATIC 300将轨道、电源、CPU、I/O模块组态到硬件中：

轨道：RACK-300 → Rail；，

插入电源：选中（0）UR中1, 插入电源模块PS-300 → PS307 5A；

插入CPU：选中（0）UR中2，插入CPU模块CPU-300→CPU315-2DP→配置CPU型号（CPU模块最下方）；

插入输入/输出模块DI/DO：

1)选中（0）UR中4，插入输入/输出模块SM-300 → DI/DO→ 配置输入/输出模块型号（CPU模块最上方）；

2) S7-300 PLC中有些CPU自带输入/输出模块，此时不需进行DI/DO组态。

（4）S7-300PLC CPU开关和指示灯

S7-300PLC CPU开关和显示灯图1－1所表示

图1-1

图1-1 CPU开关和指示灯

MRES: 模块复位功效。

STOP: 停止模式，程序不实施。

RUN: 程序实施，编程器只读操作。

RUN-P: 程序实施，编程器读写操作。

指示灯：

S F: 组错误：CPU内部错误或带诊疗功效错误。

图1-5 CPU开关和指示灯BF: 组错误: 总线犯错指示灯(只适适用于带有DP 接口CPU)。犯错时亮。

图1-5 CPU开关和指示灯

FRCE: FORCE：指示最少有一个输入或输出被强 制。

DC5V: 内部5VDC电压指示。

RUN: 当CPU开启时闪烁，在运行模式下常亮。

STOP: 在停止模式下常亮，有存放器复位请求时慢速闪烁。正在实施存放器复位时快速闪烁，因为存放器卡插入需要存放器复位时慢速闪烁。

（5）编程

S7-300PLC采取模块化编程结构，包含有通用OB组织块，通用FC、FB功效和功效块，西门子提供SFC，SFB系统功效块，DB数据块，各个模块之间能够相互调用 。OB1是其中循环实施组织块，程序首先并一直在OB1中循环运行，在OB1中能够调用其它程序块实施。

在S7 Program 下Block中，选定并打开OB1，用梯形逻辑、功效块图或语句表编程，再保留编译和下载，即可实施程序。

（6）程序清除（存放器复位）：

图1－2 编程界面

A、模式选择器放在STOP位置

B、模式选择器保持在MERS位置，直到STOP指示灯闪烁两次（慢速）

C、松开模式选择器（自动回到STOP位置）

D、模式选择器保持在MERS位置（STOP指示灯快速闪烁）

E、松开模式选择器（自动回到STOP位置）

（7）运行并监控

将CPU打到STOP模式，下载整个SIMATIC 300 站点。再将CPU打到RUN模式，打开监视，程序运行状态可在OB1上监视到。

三、思索题

一. 为何要进行硬件组态？

PLC是一个模块化结构，电源、cpu、i/o等模块全部是单独成块。而PLC组态是对硬件进行配置，简单说就是告诉系统你配置了哪些东西，这么系统才能去连接你东西。

二. 硬件组态和程序生成有前后之分吗？哪种比较方便些？

没有前后之分。优异行硬件组态，然后是下载用户程序方便些。这么STEP7在硬件组态编辑器中会显示可能地址。而且有了系统数据块后，假如你程序中硬件组态和你实际硬件一致，就能够在SIMATIC管理器中，直接选中Blocks，然后实施下载，在提醒你是否也下载系统数据块时，只关键点击Yes，就把硬件组态信息和用户程序一起下载到CPU中。

四、试验心得

在这次试验中，从中了解STEP7 V5.0软件，并学会在该软件下建立自已文件，对PLC站组态、保留和编译，而且下载到PLC，用软件中梯形逻辑进行编程，还用软件进行实时监视。开始没找到正确硬件进行组态，然后在师姐指导下，找到完全和硬件一致进行组态，以后还是比较轻易。

试验二 S7-300PLC之间MPI通讯

一、试验目标

熟悉现场总线网络MPI网络通讯基础原理和STEP7 硬件组态，掌握S7-300PLC编程和两个PLC之间MPI网络通讯具体方法。

二、试验内容

（1）要求：对PLC及MPI网络组态，采取STEP 7 V5.x编程，以MPI网络通讯方法，在第二台S7-300程序中编译一组密码，在第一台S7-300上输入八位开关信号。假如开关信号和密码不一样，则第二台PLC某个输出点上输出信号闪烁；假如开关信号和密码相同，则这个输出点上输出信号长亮。依据需要添加试验内容和使用PLC内部系统功效。

（2）试验关键仪器设备和器材：S7-300可编程控制器，开关装置，S7-300适配器，装有STEP7软件工控机（或电脑）。

（3）试验方法、步骤及结构测试：

SIEMENS300(2)CPU

SIEMENS300(2)

CPU

SIEMENS300(1)

CPU

全局数据

图2-1 MPI通讯示意图

具体试验步骤以下：

1、硬件连接

应用带连接头屏蔽双绞线，经过PLC中MPI接口进行连接，将实际线路连好，开关输入量也接好；同时全部清除两台S7-300PLC原有程序，并打到STOP挡，为硬件组态和编程作好准备。

2、组态硬件

利用SIMATIC管理器，在项目中为要连网设备生成硬件站以后利用硬件组态工具逐一打开这些站。

打开SIMATIC Manager,在“文件”选择“新建”。在空白处点击右键选中“插入新对象”，再选SIMATIC 300。

进行组态

第一台设备：依据实际硬件配置组态 。

第二台设备：依据实际硬件配置组态。

选“站点”,进行“保留和编译”。

3、设定MPI地址

组态硬件时，必需定义CPU连接在MPI网络上，并分配各自MPI地址。

在SIMATIC 300（1）选中Hardware（硬件）。

双击，选CPU315-2DP。

双击，选属性。

选定MPI（1），并设定其地址。

在硬盘上保留CPU配置参数，然后分别下装到每一CPU中(点到点)。

4、检验网络

网络组态

分别在两台PLC硬件组态中，选菜单栏中“选项”，然后选“组态网络”，进行组网。选中MPI（I）双击，将两台PLC组网。

用Profibus电缆连接MPI节点，能够用多条MPI线连接。在这里用一条MPI线连接即可，这么就能够和全部CPU建立在线连接。打开网络组态查看，还可用SIMATIC管理中PLC下“Accessible Nodes”功效来测试连接状态。

5、设计程序

编译程序

进入程序设计时，可按以下步骤：选SIMATIC 300（1）→CPU 315-2DP→S7 Program(1)→Blocks→OB1,双击后可开始编写程序。

第一台S7_300程序框图：

读取八位开关信号IB0，传输到MB0：

MOVE

IB0MB0

IB0

MB0

ENO

IN

OUT

第二台S7-300程序框图：

输入密码，输入固定数据1280，传送到MW2：

MOVE

1280MW2

1280

MW2

ENO

IN

OUT

开关信号数据MW6和密码数据MW2对比：

MW2MW6

MW2

MW6

IN1

IN2

MW2MW6

MW2

MW6

IN1

IN2

输出为Q0.0。输出信号灯闪烁：

第二台CPU时钟存放器，地址M100

此时闪光频率为1Hz,周期=1s,灯通=0.5s,灯闭=0.5s

程序框图

M100 Q124.5

6、生成全局数据表

应用“定义全局数据”工具能够生成一个全局数据表。将数据表编译两次然后下装到CPU中。

依据程序可知，数据从第一个CPU中MB0发送到第二个CPU中MW6，编译两次后，下载。

生成全局数据表步骤以下：

1）选择MPI网

回到前面项目界面双击MPI网→选项→定义全局数据，产生或打开全局数据表。

2）分配CPU

点击GDID后空格右键弹出CPU→点击 CPU→双击SIMATIC 300(1) →双击CPU

3）填入发送和接收数据（注明发送方）

填入MB0→选“选作发送器”→在后一空格用右键弹出CPU→点击 CPU→双击SIMATIC 300(2) →双击选中另一个CPU→点击下一空格填入MW6→编译→关闭→点击“查看”→选“扫描速率”及“全局数据状态”→编译→关闭→退出。

4）下载程序

定义完全局数据后下载程序。在下载程序前应先清除原有程序。SIMATIC 300（1）→下载。

5）运行及结果

A、将两台S7－300PLC开关打到RUN挡， S7－300CPU上其它灯是不亮，这时全局数据开始自动循环交换。

B、在第一台PLC上输入八位开关量IB0，数据传输到MB0，经过MPI网络，运行全局数据表，数据从第一台PLC MB0传送到第二台PLC MW6。MW6上数据和第二台PLC MW2中C、密码数据相比较后，在第二台PLC输出点Qxxx.x输出结果。若信号和密码相同，第二台PLC输出灯Qxxx.x亮。

三、思索题

1、在下载程序前怎样清除原来程序？

现在PLC把新程序下载进去，会自动覆盖原本程序。假如要直接清除话，则可经过复位清除寄存器内容，先把模式选择器放在STOP位置，然后模式选择器保持在MERS位置，直到STOP指示灯闪烁两次，再松开模式选择器，模式选择器保持在MERS位置，此时STOP指示灯快速闪烁，然后松开模式选择器就能够了。

2、下载程序时应注意什么问题？

A硬件组态没有错误，组态全部错了，下进去也没用。

B最好先下新硬件组态信息，然后确保按键打到STOP档位再下程序。

C在进行了新组态编译时，必需点击Yes，即把新硬件组态信息也下载到CPU中，不然新硬件组态和旧用户程序将产生冲突。

3、密码数据在开关量上是怎样表示？试着把密码设为小于256数，再运行程序看结果怎样？为何？

假如字节数据转换成字，则MB0、MB1分别变成MW6高8位和低8位，MB1没有则补0， MB0传送到MW6中变成高8位。假如小于256，则输出信号长亮，因为密码相同了啊。

四、试验心得

在这次试验中，学会了PLC两个PLC之间MPI网络通讯方法，同时学会了用梯形图编程，假如是简单程序基础能自己编好。试验中开始没懂程序原理，难点就在那个密码表示，以后请老师姐才懂。

试验三 S7-300PLC之间DP通讯

一、试验目标

熟悉现场总线DP网络通讯基础原理，掌握S7-300编程和两个PLC之间DP网络通讯具体方法。

二、试验内容

1）要求：对PLC及DP网络组态，采取STEP 7 V5.0编程，以DP网络通讯方法，在第二台S7-300（从站）程序中编译一组（三个）两字节密码，分别为256，512，1280，在第一台S7-300（主站）上输入16位开关信号。假如开关信号和其中一组密码相同，则第一台PLC一个指定对应输出点上输出信号亮，即输入信号是256，则Q4.0亮，输入信号是512，则Q4.1亮，输入信号是1280，则Q4.2亮；不然没有灯亮。

2）试验关键仪器设备和材料：S7-300可编程控制器，开关装置，S7-300适配器，装有STEP7软件工控机。

3）试验方法、步骤及结构测试：

1、硬件连接

将两台DP口经过PROFIBUS电缆连接，开关输入量接在主站DI模块上；同时将两台PLC全部清除原有程序，打到STOP挡，为硬件组态和编程作好准备。

图3-1 DP通讯示意图

4）组态硬件

（1）新建项目

在STEP7中创建一个新项目，然后选择“插入”?站点?Simatic 300 站点，插入两个S7 300站，这里命名为Simatic 300(master)和Simatic 300(slave)。再选择“插入”?“站点”?PROFIBUS。图3-2所表示。当然也可完成一个站配置后，再建另一个。

（2）组态硬件

从站和主站硬件依据实际选定，标准上要先组态从站，。双击Simatic 300(slave)“Hardware(硬件)”，进入硬件组态窗口，在功效按钮栏中点击“Catalog”图标打开硬件目录，按硬件安装次序和订货号依次插入机架、电源、CPU和输入/输出模块等进行硬件组态，主从站硬件组态原理一样。

5）参数设定

硬件组态后，双击DP(X2)插槽，打开DP属性窗口点击属性按钮进入PROFIBUS接口组态窗口，进行参数设定。

（1）从站设定：在“属性DP ”对话框中选择“工作模式” 标签，将DP 属性设为从站(Slave)，。然后点击“常规”标签，点击“属性”按钮，以后点击Network Settings标签，对其它属性进行配置，如：站地址、波特率等。设定完成以后，点击”保留”即可,不要进行编译。

（2）主站设定：在“属性DP ”对话框中选择 “工作模式”标签，将DP 属性设为主站(Master)。然后点击“常规”标签，点击“属性”按钮，对其它属性进行配置，如：站地址、波特率等。注意：这里主站地址跟从站地址不能反复，且同一个站MPI地址和DP地址要保持一致。

（3）连接从站：在硬件组态（HW Config）窗口中，打开窗口右侧硬件目录，选择“ PROFIBUS DP?Configured Stations”文件夹，将CPU31x拖拽到主站系统DP接口PROFIBUS总线上，这时会弹出DP从站连接属性对话框，选择所要连接从站后，点击“连接”按钮，再点击“确定”。注：假如有多个从站存在时，要一一连接。

（4）设定交换区地址

双击从站，选择“组态”标签，打开I/O通信接口区属性设置窗口，进行设置。或进入“从站属性“窗口，假如没有出现表格，则关键点击下面“新建”，分两次输入表格。

地址类型: 选择“Input”对应输入区，“Output”对应输出区。

地址: 设置通信数据区起地址。

长度: 设置通信区域大小，最多32字节。本例设为8字节。

单位: 选择是按字节（byte）还是按字（word）来通信。

一致性: 选择“Unit”是按在“Unit”中定义数据格式发送，即按字节或字发送。

从站和主站设置完成后，点击“编译存盘”按钮，编译无误后即完成从站和主站组态设置。

6）检验网络

点击“组态网络”图标 。打开网络组态查看，是否成功。

7）设计程序

图3-

图3-2 程序框图

8）程序清单

输入零字节任一位闭合，使能接通。IW0值传送到QW10。

输入零字节任一位闭合，使能接通。IW0值传送到QW10。

图

图3-3 主站程序

图3-4从站中密码设定

图

图3-14 从站程序

9）运行及试验结果

输入开关量1，则Q4.0亮；输入开关量2，则Q4.1亮；输入开关量5，则Q4.2亮，输入其它量时，信号和密码不一样，无灯亮。

三、思索题

1．指出PROFIBUS中，DP和MPI通信特点和区分。

MPI：多点通信接口，是一个适适用于少数站点间通信网络，多用于连接上位机和少许PLC之间近距离通信。MPI通信速率为19.2K～12Mbit/s。在MPI网络上最多能够有32个站。MPI许可主-主通信和主-从通信。

DP：许可组成单主站或多主站系统。在同一总线上最多可连接126个站点。通讯波特率最大支持12MB，距离可达1200M。包含以下三种不一样类型设备：一级DP主站、二级DP主站、 DP从站 。

2．简述数据交换过程和数据交换区设置方法。

由主机数据交换区数据经过总线传送到从机数据交换区。双击从站，选择组态标签，打开I/O通信接口区属性设置窗口，进行设置。或进入从站属性窗口，假如没有出现表格，则关键点击下面新建，分两次输入表格。

3．在不改变交换区地址情况下，QW10- QW16，IW20-IW24能够用M寄存器区替换吗？说明原因。

能够，替换话还会使程序简单，不过功效也会变得简单罢了。

四、试验心得

在这次试验中，熟悉现场总线DP网络通讯基础原理，弄懂了两个PLC之间DP网络通讯方法，同时又用梯形图编程，加强了编程能力。试验中DP通讯还是比较复杂，关键是有很多细节，常常要请老师姐，看来要多用和多了解才行。