工业网络实训报告.doc

工业网络控制系统安装与调试 专用周实训报告姓名：ZZK 学号：9 班级：11级电气自动化5班 目录一、设计方案. 21方案说明.21.1实训目的21.2实训要求21.3 控制要求.21.4控制方案.22、技术资料.32.1 S7-200程序.32.2 S7-300程序.4二、技术报告.7三、总结.13一、设计方案1、方案说明1.1实训目的a、熟悉并掌握WinCC、S7-300、S7-200的基本用法。b、掌握WinCC与S7-300的通讯方法。c、熟悉并掌握MPI及PRDFIBUS功能及使用方法。d、了解工业以太网。e、熟悉项目中各个硬件结构。1.2实训要求a、掌握WinCC的使用。b、实现WinCC与S7-300软件之间的连接。c、掌握工业网络相关知识。d、通过WinCC、S7-300、S7-200实现对封口的机运转进行控制。1.3 控制要求a、实现系统启停控制、故障停机、故障报警、计数等逻辑功能。b、实现转速与温度相对应。c、温度的设定及显示在WinCC画面控制，实现温度在一定范围内连续可控。d、信号采集部分由S7-200PLC来实现，再通过S7-200PLC将采集的信号通过工业网络传送给S7-300PLC。e、整个系统的监控即参数设定都可以由电脑中的组态界面完成，为方便现场操作，在设备上的按钮也可控制。F、实现两地控制，分别在按钮和WinCC画面上实现启停1.4控制方案a、 软件部分S7-300PLC编程软件S7-200PLC编程软件 Wincc编程软件 b、 硬件部分西门子S7-300 CPU313-2DP西门子S7-200 CPU224XP CN DC/DC/DC 模拟量输出模块 EM231 CN A14XTC EM277 PROFIBUS-DP封口机 SF-150 220V/50-60HZ计算机 LENOVOc、 系统框图d、元件清单元件清单元件名称型号数量电源开关DZ47-60633S7-300CPU313-2DP1DI16/DO16XDC24V1SM334模块AI4/A02X8BIT1S7-200CPU224XP CN DC/DC/DC1EM231模块EM231 CN A14XTC1EM277模块EM277 PROFIBUS-DP1按钮4中间继电器JZX-22F(D)/4Z5封口机SF-150 220V/50-60HZ1整流模块DQZ-220D15F1直流稳压电源HS-120-241PcLENOVO12、技术资料2.1S7-200程序2.2 S7-300程序a、OB1部分b、OB35部分二、技术报告摘要：在工业网络的控制系统中，由PLC200、PLC300、WinCC软件及相应的PLC200、PLC300、封口机等硬件设备组成，要求实现数据的采集、传送、显示。由S7-200采集数据，包括热电偶信号，光电开关信号，控制按钮信号，故障报警信号等，传送给PLC300实现通讯，再由WinCC显示画面，在画面上直接控制。在WinCC的使用中，包括安装、创建项目、组态、创建过程画面、改变画面对象属性、变量管理器的使用、图形编辑器的使用和在库中寻找所需元件等。在这个项目中我们主要用到的工业网络的通讯方式为PROFIBUS-DP， 现场控制层的S7-200和现场控制曾的S7-300之间进行数据共享，也就是说两者之间利用通信实来现交换数据。 WinCC与S7-300之间变量链接。关键词：链接、PROFIBUS-DP、工业网络、两地控制、画面一、WinCC1、简单介绍 西门子视窗控制中心SIMATIC WinCC(Windows Control Center)是HMI/SCADA软件中的后起之秀，1996年进入世界工控组态软件市场，当年就被美国Control Engineering杂志评为最佳HMI软件，以最短的时间发展成第三个在世界范围内成功的SCADA系统；而在欧洲，它无可争议地成为第一。1）WinCC的特点： 功能强大可以完成所有的SCADA功能； 标准接口提供OLE、DDE、ActiveX、OPC等接口，可方便的与其它程序交换数据； 脚本语言支持标准的ANSI-C和Visual Basic脚本程序； 使用简便具有向导程序，可大大简化组态工作； 2）主要功能：a、对象图形编辑器；b、报警存档和信息编辑器；c、变量存档编辑器； d、与控制系统的连接；e、变量标签管理器； f、用户管理员（安全性）；g、SQL和ODBC；h、多语言支持；2、组态及变量1）知识要点：WINCC变量管理器；WINCC变量的数据类型；WINCC创建和编辑变量2）变量的功能类型分为：外部变量 内部变量 系统变量 脚本变量3）变量管理器的结构：浏览窗口、数据窗口、工具提示、菜单栏查找4）WINCC变量的数据类型，数值型变量： 二进制变量、有符号8位数； 无符号8位数、有符号16位数；无符号16位数、有符号32位数；无符号32位数、32位浮点数； 64位浮点数 5）WINCC创建和编辑变量创建内部变量：打开“内部变量”目录，点击右键，并选择“新建变量”，打开如图的“变量属性”对话框进行设置。3、创建画面及对库的使用 1）创建画面打开图形编辑器，单击右键选择新建画面，可以更改画面名称，然后打开画面。 在WinCC中提供了丰富的图库元件供用户的使用，用户也可以添加自己的图库对象，步骤如下：（1）单击图形编辑器工具栏上的图标 （2）找到希望添加的图形后，选中此对象并将其拖动到画面上。二、S7-300PLC1、简单介绍S7-300是模块化的中小型PLC，适用于中等性能的控制要求。组成部件有中央处理单元（CPU）、电源模块（PS）、信号模块(SM)、功能模块(FM)、通信处理器(CP)、接口(IM)2、用到的基本指令 用到的基本指令：基本逻辑指令、转换指令、计数器、传送指令、比较指令3、通讯技术a、MPI通讯； b、PROFIBUS通讯4、与WinCC的链接 步骤：先打开WinCC,选择内部变量，单击右键添加新的驱动程序，再在计算机中找到STEP7的驱动程序，然后在MPI中添加。三、S7-200PLC3、简单介绍S7-200系列PLC是超小型化的PLC它适用于各种行业，各种场合中的自动检测、监控等。S7-200PLC的强大功能使其无论单机运行或组成网络都能实现复杂的控制功能。S7-200PLC有4个不同的基本型号与8种CPU，供用户选择使用。1）数据存储区 输入映像寄存器（I）、输出映像寄存器（Q）、内部标志位存储器（M）、特殊标志位存储器（SM）、顺序控制存储器（S）、变量存储器（V）、局部变量存储器（L）、模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）等。2）元件 定时器（T）、计数器（C）、累加器（AC）、高速计数器（HC）等2、用到的指令及功能1)用到的指令：SM0.0 MOVE_W DIV_I MUL 2)用到的功能：常开常闭，比较功能，传送功能，逻辑运算功能等3、与封口机的链接及与S7-300PLC的链接 两种链接方法：MPI、PROFIBUS_DP，其中PROFIBUS-DP就是可以通过组态链接，就是把EM277挂在S7-300PLC的硬件组态网络上。四、封口机项目1、了解PID的功能及使用1）概述本项目中所讨论的功能块（SFB41/FB41，SFB42/FB42，SFB43/FB43）仅仅是使用于S7和C7的CPU中的循环中断程序中。该功能块，定期计算所需要的数据，保存在指定的DB中（背景数据块）。允许多次调用该功能块。CONT_C块与PULSEGEN块组合使用，可以获得一个带有比例执行机构脉冲输出的控制器（例如，加热和冷却装置）。· SFB41/FB41 (CONT_C)， 连续控制方式；· SFB42/FB42 (CONT_S)， 步进控制方式；· SFB43/FB43 (PULSEGEN)， 脉冲宽度调制器；注意：SFB41/42/43，与FB41/42/43兼容，可以用于CPU 313C、CPU 313C-2 DP/PTP 和CPU 314C-2 DP/PTP中。2）应用借助于由组态大量模块组成的控制器，可以完成带有PID算法的实际控制器。控制效率，即处理速度取决于你所使用的CPU性能。对于给定的CPU，必须在控制器的数量和控制器所需要执行频率之间找到一个折衷方案。连接的控制电路越快，所安装的控制器数量越少，则每个时间单位计算的数值就越多。对于控制过程的类型没有限制。较慢（温度、填料位，等）以及较快的控制系统（流量、速度，等）都可以控制。3）控制系统分析控制系统的静态性能（增益）和动态性能（滞后、空载时间、积分常数，等），都是设计系统控制器及其静态参数（P操作）和动态参数（I、D操作）的主要因素。因此，熟练掌握控制系统的类型和特性非常重要。4）系统组成5）PID算法PID算法作为一种位置算法进行控制。比例运算、积分运算（INT）和微商运算（DIF）都可并行连接，也可以单独激活或取消。 这就允许组态成P、PI、PD和PID控制器。也可以是纯I和D调节器。2、S7-300PLC的硬件组态1）网络连接 步骤：先组建硬件，再选中DP，单击右键选择其属性，建PROFIBUS-DP主站系统，然后再挂上从站的EM277模块，如图所示：3、 S7-300与S7-200之间的通讯 此项目中我们主要采用的是DP通信，以S7-300PLC为主站，S7-200PLC为从站，通过硬件组态把EM277模块挂在DP网上，速率为1.5Mbps，结果如下： 4、S7-300块的组成 首先，块中必须要建一个OB35，因为PID必须放在OB35中才能正常使用，在OB35中的PID做好后，会自动生成其他块，然后要在OB1里编主要程序，包括让封口机运行的程序，以及控温程序等。编好所有程序后，再统一下载。5、创建WinCC并与S7-300进行链接 步骤：第一步：打开WinCC，选择内部变量单击右键，添加新的驱动程序，选择SIMATIC S7 Protocol Suite，再击确定。第二步：选择MPI，再右键选择新驱动程序连接，形成New Connection，再点击属性，最后确定。第三步：在连接后的New Connection中新建所需变量，如二进制变量等。6、画面的创建及链接，步骤：第一步：在库中找出所需元件，并标注名称；第二步：建立关于温度的趋势图，再链接相应的变量；第三步：画面中的元件与变量的链接。单击右键，选择对象属性，然后在选择相应变量进行链接就可以了；第四步：检查各项功能，如两地控制，PID功能，画面切换，故障报警等；最终实现的WinCC画面如下图所示： 当系统启动后，电机图形呈绿色，表示封口机在运行，报警指示灯显绿色，表示一切正常，趋势图显示封口机在线温度变化，四个输入输出域分别显示设定温度、实际温度、转速和计数。参考文献： 工业网络控制系统安装与调试 S7-300/400PLC应用与教程第二版 廖常初 主编深入浅出西门子WinCCV6第二版 北京航空航天大学出版社三、总结三周的实习，我学到了很多，WinCC的基本使用，WinCC与S7-300PLC的通讯，S7-300与S7-300的工业网络通讯及S7-300与S7-200的通讯等，这让我对专业知识的了解又增加了一分，提高了我的知识面但也有好多知识还没有学好，还没有学到，还学需要我在以后的时间你有更多的学习。在这里要感谢辛勤辅导我们的诸位老师王，因为是他们的耐心，才让我们的这个实习完美结束。第一周，我们主要学习了WinCC的基本使用方法及与S7-300的通讯。刚开始的时候，对软件比较陌生，不会建变量，不会建画面，不知道如何将变量与画面中的元件联系起来。但经过一周的学习和老师的指导，我掌握了这些操作。第二周，我们开始接触工业网络，操作中将两组的S7-300PLC设备进行网络连接，两组设备通讯后可以相互控制。第三周,我们自己在做控制封口机的项目。基本逻辑指令在S7-200中完成，通过通讯把结果发送到S7-300，在面板可直接控制封口机运行，并且在WinCC中建立各种变量，建立画面，在画面中要实现各种功能，并在画面上控制封口机。在实训中是两人一组，在这三周里，和组员一起完成各项任务，有时也和其他组的组员讨论，让我学到了团队合作是非常的重要。在一个项目里，每个人分工很重要，各自完成分配的任务，会让我们有很大的能量，看似困难的任务分摊在两个人的手里，很快就能完成。在团队工作要信任自己的队友，同时努力的做好自己的工作，在遇到困难时可以共同讨论。这样在工作才不会乏味，并且可以积极的去面对困难，相互之间学到更多的东西。 感谢在这三周辛勤辅导我们的老师，是他们无私的付出才让我们有机会学习到更多的知识，是他们含辛茹苦的指导才让我们才能使我们将知识更加熟练。