8 工业控制网络第二篇第四章1

第四章 工控网应用实例分析 $1 工控网实训台简介 工业控制网络实训台的装置分为西门子（ S7-300）工业现场总线（PROFIBUS）及 基于TCP/IP协议的工业以太网络和三菱（ Q02）的CC-LINK总线及基于TCP/IP协议 的工业以太网络两大模块。另配有触摸屏 ，三菱FX2nPLC以及西门子的M440变频器 一台，通过各部件的不同组合可以实现各 种基于工业现场总线的通讯连接控制，以 期让学员在实践中学习和掌握与现场总线 以及工业以太网络通讯有关的各种知识。 一、设备组成 （1）主电源和控制电源开关 AC220V总电源 AC380V变频器电源 DC24VPLC及外设用 （2）按钮开关 带锁按钮（绿色）4只 不带锁按钮（红色）4只 指示灯（红色） 6只 注意：在西门子系统中用时，按钮的COM 端接到DC24V正极；指示灯的COM端接到 DC24V的负极。 （3）三菱PLC主从网络 主站为三菱Q系列PLC-Q02，采用5槽基板Q35B ，Q02高性能CPU，以及16BIT开关量输入输出 模块-QX40，QY40P；还包括CC-LINK主站通讯 模块QJ61BT11，以太网通讯模块QJ71E71。 从站为三菱PLC FX2n，开关量点数为32。另带 有扩展AD模块，以及CC-LINK从站模块。 此外还配有DEVICENET输入模块，DEVICENET 输出模块，MOXA光端机等。 （4）触摸屏 触摸屏为EASYVIEW的MT506，通过串口 RS232C、RS485与PC、PLC通信，可下载或上 传程序。MT506和PC机的接口是RS232的，同 FX-2N的接口为RS422，和西门子S7-300的接口 为RS485（MPI），在面板上有一个PC接口，一 个PLC接口，PC接口是触摸屏用来和计算机（ COM1）通讯的，PLC接口是触摸屏分别和FX- 2N及S7-300通讯的。 （5）西门子PLC 西门子PLC选用紧凑型的CPU 314C-2DP 。带有DI 为24点，DO为16点，AI为5点， AO为2点，3 路高速脉冲输出 (2.5 kHz)， 3 个通道的高速计数器24 V (30 kHz)。 通讯模块为CP340和CP343-1。CP340(RS232) 为PLC和上位机通讯的串行通讯模块，实现点到 点的通信。 CP343-1为以太网模块，可将PLC连 接到局域网。 面板上的插孔为PLC I/O点数的引出，与PLC上的 输入输出点一一对应。DI0DI7为引出8点开关量 输入；DO0DO3为16点继电器输出中第1个端子 排的03位，COM1为其公共端； DO4DO7 为16点继电器输出中第2个端子排的03位， COM2为其公共端。 VI1,AI1,COM3、VI2,AI2,COM4、 VI3,AI3,COM5 分别为3副模拟量输入端口CH0、CH1、CH2的电 压，电流及其接地端。VO1,IO1,COM6为一副模拟 量输出端口的电压，电流及其接地端。 （6）远程I/O 远程I/O模块分别选用了西门子公司的ET200M和VIPA公 司的SM153-1现场总线输入/输出模块。 ET200M是基于ProfibusDP的分布式I/O，可以安装在现 场控制箱中，通过Profibus电缆与中控室的S7-300PLC连 接，代替了过去从PLC到现场设备之间数量众多的电缆线 。ET200中包含了许多系列的产品如ET200S、ET200R等 ，其中ET200M是多通道模块化的分布式I/O，可以和 SM321，SM322，SM323，SM331，SM332等西门子的 开关量、模拟量模块联结作为PROFIBUS网络的远程I/O 站。 该模块的通讯速率为9600BPS12MBPS，模块的地址设 置为0007八个二进制编码（8位DIP开关）组合。 VIPA公司（德国惠朋自动化公司）的SM153-1 性能与 ET200类似，在完成GSD软件配置之后，直接可以在 STEP7软件中找到并添加到PROFIBUS网络中去，该模 块的站地址由拨盘开关设置。 ET200M VIPA 153 （7）西门子MM440变频器 本操作实训台配置的控制对象是西门子的MM440 变频器（400W），通过PRIFIBUS总线通讯控制 电机正反转，以及完成实时的转速调整，运行参 数的监视和故障报警。 MM440 PROFIBUS的设置：首先设置变频器的 PROFIBUS站号，0107这八个拨码开关为二进 制拨码，例如01和02两个开关为ON时，该变频 器的站号为3，接着设置内部参数P700，P918， P1000，完成变频器PROFIBUS控制的变频器参 数设置，其余设置由PLC编程时软件完成。 MM440变频器 MM440变频器的从站地址设置 工控网实训台西门子系统各模块系列号 工控网实训台的网络结构图（S7系统） $2 数据处理实例 实例四 触摸屏远程控制数据处理 （去最大值求平均值）3.2.1 控制要求： 在触摸屏上编制如下画面，用于数值的输入与显示 在“数值输入”框中输入数字，按“确认输入” 按钮,程序用数据字DB10.DBW20按整数形 式输入PLC,要求共输入420个数字；按” 计算平均值”按钮,PLC内的420个数字自 动剔除一个最大值后计算其余数字的算术 平均值,“计算完成”指示灯亮；按下“数值输 出”按钮,PLC输出平均值。 输入端口配 置 输入设备输入端口编号接考核箱对应端口 确认输入按钮SO1M10.0触摸屏幕按键 计算平均值按钮 S02 M10.1触摸屏幕按键 数值输出按钮SO3M10.2触摸屏幕按键 数值输入DB10.DBW20触摸屏数值输入 输出端口配置: 输出设备输出端口编号 接考核箱对应端 口 计算完成指示灯M11.0触摸屏幕指示 平均值显示DB10.DBW22触摸屏幕显示 个数显示DB10.DBW24触摸屏幕显示 设置从站地址分别为： ET200M: 3 VIPA1: 15 VIPA2: 16 MICROMASTER: 1 设置各模块I/O起始地址分别为： 模块名称I的起始地址Q的起始地址 CPU314C-2DP1010 ET200M2020 VIPA13030 VIPA24040 一、触摸屏编程： 二、网络结构图 三、硬件组态步骤（演示） 将ET200M、VIPA、MM440的地址码开关分别置 为地址：3，15，16，1（注意8421码） 启动STEP 7，新建项目“3.2.1触摸屏去最大值求 平均值”；插入SIMATIC-300主站。 硬件组态中各模块序列号如下： 组态演示：启动STEP 7 注意： CPU的MPI地址用默认值2，一个Profibus 总线，I/O10/10 安装GSD文件 CP340属性中设置ASCII协议，双击“协议”设置“ 奇偶校验”为NONE，并保存 CP343中一个以太网络，IP地址设为： 10.163.227.*（电脑的IP地址10）；子网掩码 设为：255.255.224.0 拖曳ET200M、VIPA1、VIPA2到总线上，分别添 加I/O端子、设从站地址、I/O地址 拖曳MM440到总线，设从站地址，添加通信格式 为PPO30PKW，2PZD；I/O地址为288/288 最后编译保存、下载 四、插入块 已有OB1，插入OB82（诊断中断）、 OB121（编程错误）、OB122（访问错误 ），插入数据块DB10，定义数据 （可从D盘中项目“通讯仿真”中复制各组织块 ） 五、程序编制： 控制流程图： 参见工控网流程图.pdf 梯形图程序： 参见3.2.1触摸屏数据处理去最大值.pdf （程序中：MW28放最大值、 MW80放累加值、 MW22暂存平均值计算结果； DB10.DBW20中为输入数据， DB10.DBW24中为输入的数据个数， DB10.DBW22中为显示平均值） 实例五 拨盘开关远程I/O数据处理 去最小值求平均值（3.2.4） 控制要求： 使用BCD码拨码开关输入一个2位数的数值，按“ 数值输入”S01按钮程序用数据字MW20按整数形 式保存PLC，要求共输入420个数字，按“计算 平均值”S02按钮，PLC内的420个数字自动剔 除一个最小值计算其余数字的算术平均值，“计算 完成”H01指示灯亮，按下“数值输出”S03按钮， PLC将计算得到的平均值显示在触摸屏上。 输入端口配置 输入设备输入端口编号接考核箱对应端口 确认输入按钮VIPA(DI0)I19.0SO1 计算平均值按 钮 VIPA(DI1)I19.1 S02 数值输出按钮VIPA(DI2) I19.2SO3 BCD输入1ET200(DI0)I124.0拨码开关 BCD输入2ET200(DI1)I124.1拨码开关 BCD输入4ET200(DI2)I124.2拨码开关 BCD输入8ET200(DI3)I124.3拨码开关 输出端口配置: 输出设备输出端口编号接考核箱对应端口 计算完成指示灯CPU314(D03)Q15.3H01 BCD个位选通ET200(DO0) Q26.0拨码开关 BCD十位选通ET200(DO1) Q26.1拨码开关 平均值显示DB10.DBW22触摸屏幕显示 个数显示DB10.DBW24触摸屏幕显示 设置从站地址分别为： ET200M: 4； VIPA1:5 VIPA2: 6；MICROMASTER:7 设置各模块I/O起始地址分别为： 模块名称I的起始 地址 Q的起始 地址 CPU314C- 2DP 1515 ET200M12426 VIPA11919 VIPA22020 输入个数： DB10.DBW24 平均值： DB10.DBW22 数值显示 一、设计触摸屏画面： 二、网络结构及接线图 1、拨码开关接线示意图 2. 网络结构及接线图 三、硬件组态 四、插入块 OB1,OB82,OB121,OB122,DB10 同实例四类似 五、程序编制： 控制流程图： 见工控网流程图.pdf 梯形图程序： 参见3.2.4拨码数据处理去最小值.pdf （程序中：MW28放最大值、MW80放累加值、 MW32中为输入个位数， MW44中为输入十位数， DB10.DBW20中为输入的数值 DB10.DBW24中为输入的数据个数， MW22暂存平均值计算结果； DB10.DBW22中为显示平均值） $3. 远程控制电动机 实例六 触摸屏远程控制电机正转（3.3.1） 控制要求： 通过触摸屏界面编程，在界面上绘制正转 ，停止，点动三个按钮；绘制速度设定文 本框，要求通过数字键盘输入给定频率（ 050HZ）；绘制频率监视以及故障监视文 本框，实现实时频率和变频器故障监视。 （如图） 触摸屏同PLC连接是通过MPI电缆，最终由一台 CPU314通过DP接口连接M440变频器，实现速度 给定，启动，停止等功能，实时监控电机输出频率 以及一些实时参数。 具体要求： 用S7-300可编程控制器通过DP通讯控制电机运转 、变速、停止、频率显示，显示界面为触摸屏。 变频器设置要求： 配置硬件，将M440作为DP从站，读取M440启动、 停止、故障状态及频率到PLC，并且以数字表的形 式在触摸屏上显示 通过触摸按键启动停止电机，速度给定通过触摸屏 键盘输入。 输入输出端口配置 输入设备输入端口编号接考核箱对应端 口 正转按钮M1.0触摸屏幕按键 停止按钮M1.1触摸屏幕按键 点动按钮M1.2触摸屏幕按键 频率设定DB10.DBW0触摸屏输入输出设备输出端口编号接考核箱对应端 口 启动状态M2.0触摸屏幕显示 停止状态M2.1触摸屏幕显示 点动状态M2.2触摸屏幕显示 故障类型DB10.DBW4触摸屏幕显示 频率反馈DB