基于现代物流装置网络控制系统综合实训指导书.docx

物流实验室网络控制系统实训指导手册左希庆 编二零零六年九月目录实训一 控制网络系统的组成及其认识实验………………………………………………3实训二 下位机软件的硬件配置实验（系统构建）………………………………………6实训三 控制网络系统组态软件的应用实验…………………………………………… 14实训四 上位机（PC）与S7-300之间的MPI通信设计…………………………………21实训五 上位机（PC）与S7-300之间的IndustrialEthernet通信设计…………………30实训六 S7-300与远程IO之间的通信设计………………………………………………38实训七 通过ETHERNET建立SIMATICNETOPC服务器与PLC的S7连接….……43实训八 通过EM277建立S7-300与S7-200之间的PROFIBUS通信………………….51实训一 控制网络系统的组成及其认识实验实训目的：（1） 系统了解本控制网络系统的硬件组成部件及其特点2） 了解本控制系统软件的特点及其配置3） 教育学生爱护实验装置，养成良好实验习惯实训内容及步骤：（1）系统简述湖州职业技术学院物流实验室自动控制系统专门设计用于物流专业进行物流实验、以及自动化电子专业学习基于PLC的网络控制理论。

本自动控制系统包含设备控制系统、监视系统和上层管理软件等本实验实训指导书面向理工分院自动化、电子专业，故只对控制和监视系统作论述，其他部分请参看经贸分院的相关使用手册物流设备控制系统包含设备底层控制系统和上层监视（HMI）系统底层控制系统由主控PLC和4个远程CPU站点组成，系统采用分布式控制模式，此种控制模式为目前大型物流项目普遍采用的数据通讯和控制模式物流实验室中采用的分布式总线为德国西门子Profibus总线系统，其连接了主站和4个ProfibusDP子站控制系统网络结构图如下：监视计算机主控PLC控制子站1控制子站2控制子站3堆垛机子站串行模块条码1条码2条码3以太网RS422Profibus总线系统中同时集成了用于货品编码数据收集的条形码扫描技术，并通过CAN总线连接多个工业级条码扫描设备，最后通过RS422将数据送至主控PLC中，与上位计算机交换数据信息，从而得出货品的分配路向使货品根据上位数据管理计算机的安排送至相应的分道或进入堆垛机，在自动货架区暂存等2）系统组成本实验装置由设备底层控制系统和上层监视（HMI）系统两部分组成底层控制系统主要由主控PLC、条形码收集系统、主控制总线系统等，上层软件系统由监控软件和系统软件组态王6.5(带运行版加密狗)、SIMATICNET6.2(SIEMENSEthernetOpcserver)组成。

1、主控PLC设备层控制系统中采用了德国西门子S7-300系列最新型PLC组件------CPU315-2PN/DP，其内置以太网接口，可以很方便的使用TCP/IP协议与上位计算机实现数据共享和通讯其运算指令丰富，运算速度快，执行位指令时间为0.1μS，而执行复杂的浮点运算时间为2μS同时，丰富的功能（FC）和功能块（FB）/数据块指令（DB）编程使控制流程的实现更容易内置的MPI/DP接口可通过step7软件进行接口模式转换，此系统中应用的方式为DP接口模式通过此主站Profibus接口连接4个DP（S7-200）子站CPU315-2PN/DP具有42K条指令的存储空间用于存储工艺流程程序文件和存储中间控制数据以及上位机通讯程序等等CPU315-2PN/DP等新型CPU产品的所有程序文件和系统文件等均存储在CPU本体上的MMC中CPU本体设置了硬件运行，停止和复位开关编程工作模式的改变以硬件优先即通过STEP7软件更改运行模式时，应将硬件设置为运行CPU本体集成了以太网接口（10Mb/S），与上位管理计算机的通讯就是通过此硬件接口完成的其上的LED指示为LINK，TXD，RXD；正常时应为LINK灯（绿色）常亮，TXD和RXD灯（黄色）快速闪烁。

2、条码数据收集系统系统中设置了3套工业级固定式条码扫描装置，采用的是德国SICK公司的产品，德国SICK公司是专业条码扫描产品的生产商，其产品具有接口模式丰富，性能可靠，条码识读率高等特点每套条码仪均配置了扫描仪接口控制盒，用于总线通讯条码仪之间采用的是速率较高的两线式CAN总线通讯模式，通过专用软件（CLVSETUP）可设定CAN总线系统中的子站和主站所有的子站将收集的信息传送至主站，子站的发送信息均带有地址号的前缀，用于区别信息的来源扫描仪主站通过RS4224线模式与PLC侧的串行通讯模块进行数据交换串行通讯模块CP340有3个LED指示灯，当系统刚上电开机的时候SF为红色，系统自检完成后，SF灯应熄灭当数据通讯正常的情况下，RXD在有条码数据通讯时为绿色闪烁其中，所有条码扫描仪为直接连接控制即可而条码控制盒需提供数据线和电源线数据线即为CAN总线，电源线为单独提供的DC24V电源系统中所有扫描仪均选择了采用传感器（光电开关）触发扫描的方式，此方式即为当传感器被阻挡时条码仪打开条码扫描激光，开始扫描当扫描到条码后激光自动关闭这样可提高阅读条码的精度同时可大幅度的延长扫描仪的使用寿命。

3．主控制总线系统（Profibus总线）系统中采用了4个DP子站，其中3个控制区域采用远程数据收集子站，第4个子站为堆垛机控制PLC子站通过主控PLC的DP接口连接了4个DP子站，DP子站采用EM277与DP总线连接，并通过在EM277的地址设定旋转开关设定DP子站的地址DP子站的EM277的地址设定为*1和*10两个设定开关，分别设定地址的个位和十位DP地址设定的范围为0-31系统中的DP总线的通讯速率为1.5Mb/S,主控PLC通过轮询的模式访问子站的寄存器镜像区，同时子站也将收集的现场信号收集到子站的通讯镜像区，主站和子站的数据通讯是在共享的数据区进行的3）总线控制柜总线控制柜有以下几部分构成：1、控制系统供电板：该板的主要作用是把工频AC220V转换为DC24V，给主控单元和DP从站供电2、控制站：控制站主要包含西门子S7-300的主站、以太网通讯模块、DP链路、ET200M从站、ET200S从站、西门子S7-200的从站、堆剁机从站、DP总线的低压开关、条形码收集系统等构成4）系统特点l 本系统是典型的大型物流项目普遍采用的数据通讯和控制模式l 本装置由控制对象、综合控制系统、监控计算机三部分组成。

l 真实性、直观性、综合性强，控制对象组件全部来源于工业现场l 执行器（堆剁机）中有变频器，调节系统除了有设定值控制外，还可以通过对象中手动操作阀制造各种运动l 能进行PC与S7－300主站之间的通信（工业以太网、RROFIBUS、MPI）l 能进行S7-300与远程I/O站的PROFIBUS通信设计l 能进行S7-300与S7-200的PROFIBUS通信设计l 能进行S7-200与S7-200之间的通信设计l 能进行HMI与S7-300之间的通信设计5）系统软件系统软件分为上位机软件和下位机软件两部分，下位机软件采用SIEMENS的STEP7，上位机软件采用组态王6.5，上、下位机软件在后面的实验中将分别叙述6）实验结束实验结束，关机，将一切复原，整个实验过程应注意爱护实验装置，养成良好实验习惯实训二 下位机软件的硬件配置实验（系统构建）实训目的：（1） 系统了解并掌握本控制网络系统中下位机的硬件组态2） 了解本控制系统下位机软件STEP7的特点及其用法3） 掌握系统构建过程中各模块的通信地址等参数设置实训内容：（1） 了解下位机软件STEP7的功能特性，并在PC机中正确安装2） 重点掌握使用STEP7来构建网络控制系统。

3） 了解SIMATIC Manager中各功能模块的含义及其使用方法实训步骤：（1）STEP7简介STEP7是用于SIMATICS7-300/400站创建可编程逻辑控制程序的标准软件，可使用梯形逻辑图、功能块图和语句表它是SIEMENSSIMATIC工业软件的组成部分STEP7以其强大的功能和灵活的编程方式广泛应用于工业控制系统，总体说来，它有如下功能特性：Ø 可通过选择SIMATIC工业软件中的软件产品进行扩展Ø 为功能摸板和通讯处理器赋参数值Ø 强制和多处理器模式Ø 全局数据通讯Ø 使用通讯功能块的事件驱动数据传送Ø 组态连接（2）STEP7的安装包含五种语言的STEP7V5.2版本能够在MSWindowsXPProfessional操作系统上运行将STEP7CD放入PC机的CD-ROM驱动器，安装程序将自动启动，根据安装程序界面的提示即可安装完毕如果安装程序没有自动启动，可在CD-ROM的以下路径中找到安装程序〈驱动器〉：/Step7/Disk1/setup.exe.一旦安装完成并已重新启动计算机，“SIMATIC Manager(SIMATIC管理器)”的图标将显示在Windows桌面上。

3）STEP7的硬件配置和程序结构一般来说，要在STEP7中完成一个完整自动控制项目的下位机程序设计，要经过设计自动化任务解决方案、生成项目、组态硬件，生成程序、传送程序到CPU并调试等步骤从其流程来看，设计自动化任务解决方案是首要的，它是根据实际项目的要求进行设计，本实验对此不做过多地阐述下面从生成项目开始，逐步介绍如何完成一个较简单的自动化控制项目的下位机程序设计一）生成项目并组态硬件1、双击桌面上的“SIMATICManager”图标，则会启动STEP7管理器及STEP7新项目创建向导如图2-1所示图2-1 STEP7新项目创建向导并输入项目名称、设置好存储路径后，点击“OK”按键2、选择主菜单“Insert”的下拉菜单“Station”的“SIMATIC300Station”，如图2-2：图2-2选择“Station”3、选择后，右边窗口出现“SIMATIC300(1)”，用鼠标左键双击，右边窗口出现“Hardware”，用鼠标左键双击“Hardware”，出现新的窗口“HWConfig-[SIMATIC-300(1)]”，此时在右边“standard”的“SIMATIC300”的“RACK300”中选择“Rail”并双击后如下图2-3所示。

图2-3选择“Rail”4、打开硬件配置右边窗口“Standard”的“PS-300”中的“PS3075A”，并双击鼠标左键，如下图2-4所示图2-4配置“PS3075A”5、下一步找到“CPU300”选项中的“CPU314C-2DP”，型号为：6ES7314-6CF01-0AB0，用鼠标左键双击，并设置其地址为“2”，如下图2-5所示图2-5选择CPU6、完成第5步后，点击“DP”的“Parameters”选项，单击其内的“NEW”按钮，选择“PROFIBUS”后点击“OK”完成网络。