項目7水箱水位控制ppt課件

1、;.1;.2技術(shù)理論技術(shù)理論S7-200PLCS7-200PLC的通信的通信1 1概述概述S7-200的通信功能強(qiáng)，有多種通信方式可供用戶選擇。在運(yùn)行Windows或Windows NT 操作系統(tǒng)的個人計算機(jī)（PC）上安裝了編程軟件后，PC可作為通信中的主站。（1）單主站方式單主站與一個或多個從站相連，如圖7-1-1所示。SETP-Micro/WIN 32每次和一個S7-200CPU通信，但是它可以訪問網(wǎng)絡(luò)上的所有CPU。;.3（2）多主站方式通信網(wǎng)絡(luò)中有多個主站，一個或多個從站。圖7-1-2和圖7-1-3中帶CP通信卡的計算機(jī)和文本顯示器TD200、操作面板OP15是主站， S7-200CP

2、U可以是從站或主站。;.4（3）使用調(diào)制解調(diào)器的遠(yuǎn)程通信方式利用PC/PPI電纜與調(diào)制解調(diào)器連接，可以增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x。串行數(shù)據(jù)通信中，串行設(shè)備可以是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE），也可以是數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備（DCE）。S7-200系列PLC單主站通過11位調(diào)制解調(diào)器（Modem）與一個或多個作為從站的S7-200CPU相連，或單主站通過10位調(diào)制解調(diào)器與一個作為從站的S7-200CPU相連。（4）S7-200通信的硬件選擇表7-1-1給出了可供用戶選擇的SETP-Micro/WIN 32支持的通信硬件和波特率。;.5;.62 2利用利用PPIPPI協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信PPI 通信協(xié)議是西門子

3、專為S7-200 系列PLC 開發(fā)的一個通信協(xié)議，可通過普通的兩芯屏蔽雙絞電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，波特率為9.6kbit/s 19.2kbit/s 和187.5kbit/s 。S7-200 系列CPU 上集成的編程口同時，就是PPI 通信聯(lián)網(wǎng)接口利用PPI 通訊協(xié)議進(jìn)行通信非常簡單方便，只用NETR 和NETW 兩條語句，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的傳遞，不需額外再配置模塊或軟件。3 3利用利用MPIMPI協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信 MPI協(xié)議總是在兩個相互通信的設(shè)備之間建立邏輯連接。MPI協(xié)議允許主主和主從兩種通信方式。選擇何種方式依賴于設(shè)備類型。如果是S7-300CPU，由于所有的S7-300CPU都必

4、須是網(wǎng)絡(luò)主站，所以進(jìn)行主主通信方式。如果設(shè)備是S7-200CPU，那么就進(jìn)行主從通信方式，因為S7-200CPU是從站。;.74利用利用PROFIBUS協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信 PROFIBUS是世界上第一個開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，目前技術(shù)已成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋了從機(jī)械加工、過程控制、電力、交通到樓宇自動化的各個領(lǐng)域。在S7-200 系列PLC的CPU中，CPU22X都可以通過增加EM277 PROFIBUS-DP 擴(kuò)展模塊的方法支持PROFIBUS DP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。最高傳輸速率可達(dá)12Mbit/s。采用PROFIBUS的系統(tǒng)，對于不同廠家所生產(chǎn)的設(shè)備不需要對接口進(jìn)行特別的處理和轉(zhuǎn)換，就可

5、以通信。西門子S7通過PROFIBUS現(xiàn)場總線構(gòu)成的系統(tǒng)，其基本特點如下：PLC、I/O模板、智能儀表及設(shè)備可通過現(xiàn)場總線連接，特別是同廠家的產(chǎn)品提供通用的功能模塊管理規(guī)范，通用性強(qiáng)，控制效果好。I/O模板安裝在現(xiàn)場設(shè)備（傳感器、執(zhí)行器等）附近，結(jié)構(gòu)合理。信號就地處理，在一定范圍內(nèi)可實現(xiàn)互操作。編程仍采用組態(tài)方式，設(shè)有統(tǒng)一的設(shè)備描述語言。傳輸速率可在9.6kbs12Mbs間選擇。傳輸介質(zhì)可以用金屬雙絞線或光纖。;.8（1）PROFIBUS的組成 PROFIBUS-DP（Distributed Periphery 分布I/O系統(tǒng)）PROFIBUS-DP是一種優(yōu)化模板，是制造業(yè)自動化主要應(yīng)用的協(xié)議

6、內(nèi)容，是滿足用戶快速通信的最佳方案，每秒可傳輸12兆位?？梢杂糜谠O(shè)備級的高速數(shù)據(jù)傳輸，遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)尤為適用。PROFIBUS-PA（Process Automation 過程自動化）是為PA主要用于過程自動化的信號采集及控制，它是專為過程自動化所設(shè)計的協(xié)議，可用于安全性要求較高的場合及總線集中供電的站點。PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification 現(xiàn)場總線信息規(guī)范）FMS是為現(xiàn)場的通用通信功能所設(shè)計，主要用于非控制信息的傳輸，傳輸速度中等，可以用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。;.9（2）PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu) PROFIBUS協(xié)議以ISOOSI參考模型為基礎(chǔ)

7、。第一層為物理層，定義了物理的傳輸特性；第二層為數(shù)據(jù)鏈路層；第三層至第六層PROFIBUS未使用；第七層為應(yīng)用層，定義了應(yīng)用的功能。（3）傳輸技術(shù) RS-485 RS485是PROFIBUS使用最頻繁的傳輸技術(shù)，具體論述參見前面有關(guān)章節(jié)。 IECll58-2 根據(jù)IECll58-2在過程自動化中使用固定波特率31.25kb/s的同步傳輸，它可以滿足化工和石化工業(yè)對安全的要求，采用雙線技術(shù)通過總線供電，這樣PROFIBUS就可以用于危險區(qū)域了。 光纖 在電磁干擾強(qiáng)度很高的環(huán)境和高速、遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)時，PROFIBUS可使用光纖傳輸技術(shù)。;.10（4）PROFIBUS介質(zhì)存取協(xié)議PROFIBUS通

8、信規(guī)程采用了統(tǒng)一的介質(zhì)存取協(xié)議，此協(xié)議由OSI參考模型的第二層來實現(xiàn)。在PROFIBUS協(xié)議設(shè)計時充分考慮了滿足介質(zhì)存取控制的兩個要求，即：在主站間通信時，必須保證在分配的時間間隔內(nèi)，每個主站都有足夠的時間來完成它的通信任務(wù)，在PLC與從站（PLC或其他設(shè)備）間通信時，必須快速、簡捷地完成循環(huán)，進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)傳輸。為此，PROFIBUS提供了兩種基本的介質(zhì)存取控制：令牌傳遞方式和主/從方式。（5）S7-200CPU接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)S7-200CPU必須通過PROFIBUS-DP模塊EM277連接到網(wǎng)絡(luò)，不能直接接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。EM277經(jīng)過串行I/O總線連接到S7-2

9、00CPU。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過其DP通信端口，連接到EM277模塊。這個端口支持9600b/s12Mb/s之間的任何傳輸速率。EM277模塊在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中只能作為PROFIBUS從站出現(xiàn)。;.115 5利用利用ModBusModBus協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信 STEP7 Micro/WIN指令庫包含有專門為Modbus通信設(shè)計的預(yù)先定義的專門的子程序和中斷服務(wù)程序，從而與Modbus主站通信簡單易行。Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言，具有較廣泛的應(yīng)用。在Modbus網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸時，標(biāo)準(zhǔn)的Modbus口是使用與RS-232C兼容的串行接口，它定義了連接口的

10、引腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗?？刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modem組網(wǎng)。ModBus查詢回應(yīng)周期：查詢消息包括功能代碼、數(shù)據(jù)段、錯誤檢測等幾部分?；貞?yīng)消息包括功能代碼、數(shù)據(jù)段、錯誤檢測等幾部分。ModBus數(shù)據(jù)傳輸模式。;.126 6S7-200S7-200通信部件介紹通信部件介紹（1）通信端口S7-200系列PLC內(nèi)部集成的PPI接口的物理特性為RS-485串行接口，為9針D型，該端口也符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170中PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行調(diào)試時，將S7-200與接入網(wǎng)絡(luò)時，該端口一般是作為端口1出現(xiàn)的，作為端口1時端口各個引腳的名稱及其表示的意義見表7-1-2。;.13（2）PCPP

11、I電纜用計算機(jī)編程時，一般用PC/PPI(個人計算機(jī)/點對點接口)電纜連接計算機(jī)與可編程序控制器，這是一種低成本的通信方式。PCPPI電纜外型如圖7-1-4所示。;.146 6S7-200 PLCS7-200 PLC通信功能實現(xiàn)通信功能實現(xiàn)（1）自由端口通信實現(xiàn)S7-200系列PLC的串行通信口可以由用戶程序來控制，這種由用戶程序控制的通信方式稱為自由端口通信模式。通信所使用的波特率、奇偶校驗以及數(shù)據(jù)位等由特殊存儲器位SMB30（對應(yīng)端口0）和SMB130（對應(yīng)端口1）來設(shè)定。特殊存儲器位SMB30和SMB130的具體內(nèi)容圖7-1-7所示。;.15例7-1-1】當(dāng)輸入信號I0.0接通并發(fā)送空閑

12、狀態(tài)時，將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)VB200中的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到打印機(jī)或顯示器。分析：首先利用首次掃描脈沖，進(jìn)行自由端口通信協(xié)議設(shè)置，初始化自由端口；然后再發(fā)送空閑時執(zhí)行發(fā)送命令。對應(yīng)梯形圖如圖7-1-8所示。;.16（2）網(wǎng)絡(luò)模式下的通信實現(xiàn)S7-200系列PLC的網(wǎng)絡(luò)連接形式點對點通信網(wǎng)絡(luò)：這種形式采用一根PC/PPI電纜，將計算機(jī)與PLC連接在一個網(wǎng)絡(luò)中，PLC之間的連接則采用網(wǎng)絡(luò)連接器完成，這種網(wǎng)絡(luò)使用PPI協(xié)議進(jìn)行通信。如圖7-1-11所示。;.17多點網(wǎng)絡(luò) 在計算機(jī)或編程設(shè)備中插入一塊MPI卡或CP卡，可以將計算機(jī)或編程設(shè)備直接通過RS-485電纜與S7-200系列PLC進(jìn)行相連，這種網(wǎng)絡(luò)使用MP

13、I通信協(xié)議。如圖7-1-12所示。;.18PROFIBUS網(wǎng)絡(luò) S7-200網(wǎng)絡(luò)系列PLC通過EM277 PROFIBUS-DP模塊可以方便的與PROFIBUS現(xiàn)場總線連接，進(jìn)而實現(xiàn)抵擋設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。如圖7-1-13所示。;.19網(wǎng)絡(luò)讀/寫通信指令在SIMATIC S7的網(wǎng)絡(luò)中，S7-200被默認(rèn)為從站。只有在采用PPI通信協(xié)議時，有些S7-200系列的PLC允許工作于PPI主戰(zhàn)模式。網(wǎng)絡(luò)讀寫指令格式及功能如表7-1-7所示。;.20技術(shù)理論技術(shù)理論使用使用TD400CTD400C文本顯示器文本顯示器1 1概述概述TD400C與設(shè)備的連接。圖7-2-1給出了連接編程設(shè)備、S7-200 CPU

14、和TD400C的實例。TD400C的組態(tài)是在編程設(shè)備上使用的組態(tài)軟件來創(chuàng)建的。在組態(tài)后，TD400C即可與S7-200 CPU進(jìn)行通信。;.21TD400C面板及其說明：TD400C的功能： 顯示報警 允許調(diào)整指定的程序變量 允許強(qiáng)制/取消強(qiáng)制輸入/輸出點 允許為具有實時時鐘的CPU設(shè)置時間和日期 查看層級用戶菜單及屏幕，以便于和應(yīng)用程序或過程進(jìn)行交互 查看CPU狀態(tài);.22TD400C功能鍵說明如表7-2-1所示。;.232 2組態(tài)畫面組態(tài)畫面創(chuàng)建自定義面板的步驟：啟動STEP 7-Wicro/WIN，點擊工具窗口中的Keypad Designer圖標(biāo)或者，啟動面板設(shè)計窗口，在窗口中選擇“文

15、件”菜單中的“新建”來創(chuàng)建新的布局。如圖7-2-3所示TD400最多具有15個可定義的按鍵。;.243 3使用使用“文本顯示向?qū)谋撅@示向?qū)А睘闉門D400CTD400C組態(tài)組態(tài)S7-200 CPUS7-200 CPU使用“文本顯示向?qū)А苯M態(tài)TD400C在工具窗口中“向?qū)А毕逻x擇“文本顯示”命令，或者在“工具”菜單使用“文本顯示向?qū)А泵?，打開“文本顯示向?qū)А贝翱凇?.25;.26在接下來的配置鍵盤按鍵窗口中，可以創(chuàng)建自己定義的鍵盤，并將該組態(tài)保存為一個文件（*.td），可以將該組態(tài)文件載入“文本顯示向?qū)А?，來更新按鍵表和按鍵符號。;.27接下來的步驟是選擇“用戶菜單”，下一步進(jìn)入“定義用戶菜

16、單“窗口：;.28成TD400C的組態(tài)前，系統(tǒng)需要為組態(tài)分配311個字節(jié)的V存儲區(qū)，輸入起始地址或接受建議地址。在完成TD400C的組態(tài)后，文本顯示向?qū)谐鲆恍┰撓驅(qū)傻慕M件，可以用于用戶自己的程序中。輸入TD組態(tài)的名稱，則STEP 7-Micro/WIN將在項目樹中為TD組態(tài)創(chuàng)建條目。TD_CTRL_x（其中，x是TD組態(tài)編號）：該子程序確?？梢粤⒓磳嵤D400C的所有更新，每次掃描時，用戶程序應(yīng)使用SM0.0來調(diào)用子程序。TD_ALM_x（其中，x是TD組態(tài)編號）：用戶程序使用此子程序通過符號名來調(diào)用報警。;.29;.30工作任務(wù)實施工作任務(wù)實施1 1分析分析本項目是一個簡單的實現(xiàn)

17、文本顯示器與PLC通信的程序，按要求正確連接設(shè)備，然后再軟件配置環(huán)境實現(xiàn)組態(tài)即可。并編寫一個PLC程序?qū)崿F(xiàn)對文本顯示器調(diào)整的值進(jìn)行使用即可。2 2設(shè)計設(shè)計按任務(wù)要求完成設(shè)計，需要靈活并創(chuàng)新。編寫相關(guān)控制程序，并予以測試。本項目的相關(guān)解答不予提供。3 3施工施工 斷電狀態(tài)下進(jìn)行設(shè)備安裝和接線。 連接PC/PPI電纜，運(yùn)行STEP Micro/WIN32編程軟件，檢測通訊是否正常。 組態(tài)控制畫面。 編寫控制程序，編譯、下載并運(yùn)行，檢查測試系統(tǒng)是否按要求工作。4 4評價評價（1）考核學(xué)生實踐活動，并給以成績評價。（2）匯總整理并編制報告。;.31鞏固與拓展訓(xùn)練鞏固與拓展訓(xùn)練PLC連接TD400C文本

18、顯示器，實現(xiàn)通過文本顯示器實現(xiàn)密碼控制的系統(tǒng)。要求：系統(tǒng)內(nèi)有4個字節(jié)單元存儲4位密碼，通過文本顯示器4個輸入窗口輸入四位密碼，按確認(rèn)件后，PLC程序進(jìn)行判斷比較，通過后啟動系統(tǒng)（Q0.4有效）。密碼有三次機(jī)會，每一次輸入密碼錯誤后，文本顯示器顯示報警屏幕。三次全部輸入錯誤，系統(tǒng)報警（Q0.0控制一盞紅色指示燈，間隔1秒閃爍；Q0.1控制揚(yáng)聲器）。;.32技術(shù)理論技術(shù)理論模擬量處理與模擬量處理與PIDPID控制控制1 1EM231EM231模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊（1）EM231模擬量輸入模塊EM231模擬量輸入模塊可連接4個模擬量回路的輸入信號，經(jīng)輸入濾波電路通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)送入差動放大器

19、，差動放大器輸出的信號經(jīng)增益調(diào)整電路進(jìn)入電壓緩沖器，等待模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量直接送入PLC內(nèi)部的模擬量輸入寄存器AIW中。圖7-3-2是EM231模擬量輸入模塊輸入回路框圖。;.33（2）EM231模擬量輸入模塊的性能：數(shù)據(jù)格式：對單極性為-32000+32000，對單極性為032000。輸入阻抗：10M。最大輸入電壓：DC32V。最大輸入電流：32mA。分辨率：最小滿量程電壓輸入時為1.25mV，電流輸入時為5uA。輸入類型：差分輸入型。輸入電壓范圍：對單極性為05V或010V，對雙極性為 5V或 2.5V。輸入電流范圍：020mA。模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換時間：250us。;.34（3

20、）信號整定使用EM231模擬量輸入模塊時，首先要根據(jù)信號的類型及范圍通過模擬量模塊上的DIP開關(guān)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。如表7-3-1所示。;.35選擇好DIP開關(guān)的設(shè)置后，就需要對輸入信號進(jìn)行整定，具體做法是：斷電環(huán)境下，通過DIP開關(guān)設(shè)定輸入信號及其范圍。接通電源，使模塊帶電工作15分鐘。用一個電壓源（或電流源），給模塊一個零值信號。讀取模擬量輸入寄存器AIW的值，獲得偏移誤差：輸入為0時，模擬量模塊產(chǎn)生的數(shù)字量偏差量。該誤差在模塊中無法得到校正。將一個工程量的最大值加到模擬量模塊輸入端，調(diào)節(jié)增益電位器，直到AIW的讀數(shù)為32000，或所需要的值。;.36圖7-3-5為EM231外部接線圖。;.37

21、2 2EM232EM232模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊（1）EM232模擬量輸出模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)格式EM232模塊模擬量輸出的過程是將PLC模擬量輸出寄存器AQW中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為可用于驅(qū)動執(zhí)行元件的模擬量，其外部接線端子如圖7-3-6所示。;.38（2）EM232模擬量輸出模塊的輸出性能EM232模擬量輸出模塊的輸出特性如表7-3-2所示。;.393 3EM235EM235模擬量輸入輸出模塊模擬量輸入輸出模塊EM235模擬量輸入輸出混合模塊外部接線圖如圖7-3-8所示。該模塊可以連接4個模擬量輸入回路的輸入信號及1個模擬量輸出回路的輸出信號。（1）EM235模擬量輸入輸出模塊的輸入輸出特性

22、EM235模塊的輸出特性同EM232模塊。;.40（2）EM235模擬量輸入輸出模塊的使用使用EM235模擬量輸入輸出混合模塊時，主要應(yīng)根據(jù)輸入信號的范圍對EM235模塊的輸入信號進(jìn)行整定，整定后的關(guān)系曲線如圖7-3-9所示。其整定步驟如下：斷電環(huán)境下，通過DIP開關(guān)選擇輸入信號及其范圍。接通電源，使模塊帶電工作15分鐘。用一個電壓源給模塊一個零值信號。調(diào)節(jié)偏置電位器（如圖7-3-10所示），使模擬量輸入寄存器的讀數(shù)為零或為所需要的數(shù)值。將一個滿刻度的信號加到模塊輸入端，調(diào)節(jié)增益電位器，直到讀數(shù)為32000，或為所需要的值。;.41;.424 4模擬量輸入信號的整定模擬量輸入信號的整定模擬量輸入信號的整定通常需要考慮以下問題。（1）模擬量輸入值的數(shù)字量表示方法（2）模擬量輸入值的數(shù)字量表示范圍（3）系統(tǒng)偏移量是指在無模擬量信號輸入情況下由測量元件的測量誤差及模擬量輸入模塊的轉(zhuǎn)換死區(qū)所引起的具有一定數(shù)值的轉(zhuǎn)換結(jié)果。（4）過程量的最大變化范圍（5）標(biāo)準(zhǔn)化問題（6）數(shù)字量濾波問題;.435 5模擬量輸出信號的整定模擬量輸出信號的整定擬量輸出信號的整定就是要將PLC的運(yùn)算結(jié)果按照一定的函數(shù)