S7200工业现场总线综合实训系统实验指导书.docx
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S7200工业现场总线综合实训系统实验指导书
目录
第一节S7-200的基本指令实验1
实验一输出互锁控制1
实验二单灯双开关控制1
实验三单灯单按钮控制2
实验四双灯单按钮控制2
实验五通电延时控制4
实验六计数通断控制5
实验七超时报警实验6
实验八倒计时显示实验7
第二节S7-300与S7-200之间的以太网通讯10
第三节PROFIBUS-DP15
二实例1S7-200与S7-300之间DP通信15
实例2S7-300与MM440的DP通信21
第四节S7-200之间的PPI通讯26
第五节S7-200与MM440之间的USS通讯28
第六节伺服V90基本控制32
二实例1点动Jog32
实例2S7-200模拟量模块对伺服V90进行速度控制34
实例3EM253定位控制模块与伺服V90外部脉冲位置控制模式（PTI）下的系统调试34
第七节实物模块39
一直线运动实验模块39
二机械手实验模块42
三三节传送带/材料分拣模块45
四音乐喷泉实验模块46
五旋转运动实验模块47
六液位控制实验模块48
第一节S7-200的基本指令实验
实验一输出互锁控制
实验任务：
用两个开关控制三个灯，要求实现：
开关1控制灯1，开关2控制灯2；灯1和灯2不能同时亮，二者都不亮时灯3亮。
当灯1先亮，开关再闭合，灯1保持亮，灯2依旧不亮，同理，灯2先亮，开关1再闭合，依旧灯2亮。
输入信号
信号元件及作用
I0.0
I0.4
开关1
开关2
输出信号
控制对象及作用
Q0.0
Q0.1
Q0.2
A：
灯1
B：
灯2
C：
灯3
实验参考梯形图。
实验二单灯双开关控制
实验任务：
走廊两端各有一个开关，都能够控制中间灯的亮灭。
输入信号
信号元件及作用
I0.4
I0.5
K1
K2
输出信号
控制对象及作用
Q0.0
灯1
实验参考梯形图。
实验三单灯单按钮控制
实验任务：
用一个无自锁功能的按钮控制一盏灯的亮灭，即第一次按下灯亮，再次按下则灯灭，每按一次都可改变灯的当前状态。
输入信号
信号元件及作用
I0.0
开关1
输出信号
控制对象及作用
Q0.0
灯1
实验参考梯形图：
实验四双灯单按钮控制
实验任务：
用一个无自锁功能的按钮控制两盏灯的亮灭。
输入信号
信号元件及作用
I0.0
开关1
输出信号
控制对象及作用
Q0.0
Q0.1
灯1
灯2
实验参考梯形图：
实验五通电延时控制
时序图：
输入信号
信号元件及作用
I0.4
开关1
输出信号
控制对象及作用
Q0.0
灯1
实验参考梯形图：
实验六计数通断控制
实验任务
按钮按下4次，信号灯亮；再按2次，灯灭。
时序图：
输入信号
信号元件及作用
I0.0
开关1
输出信号
控制对象及作用
Q0.0
灯1
实验参考梯形图：
实验七超时报警实验
实验任务：
A灯亮三秒，B灯亮5秒，如果在这两秒内按下I0.0按钮，则B灯闪烁，否则，蜂鸣器报警。
输入信号
信号元件及作用
I0.0
开关1
输出信号
控制对象及作用
Q0.0
Q0.1
Q0.2
A灯
B灯
蜂鸣器
实验参考梯形图：
实验八倒计时显示实验
实验任务：
使一个八段码的数码管显示从9到1倒计时。
输出信号
控制对象及作用
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
数码管8
数码管4
数码管2
数码管1
实验参考梯形图：
第二节S7-300与S7-200之间的以太网通讯
一工业以太网简介
工业以太网是基于IEEE802.3 （Ethernet）的强大的区域和单元网络。
可以通过工业以太网将自动化系统连接到办公网络、企业内部互联网（Intranet），外部互联网（Extranet），以及国际互联网（Internet）。
工业以太网一般对于事件要求不太严格，需要传送大量数据的通信场合。
业以太网在当今局域网领域中占有率极高，具有可靠性强、灵活性好、兼容性高、易于管理和扩展性强等优点。
二实例
S7-200和S7-300以太网通信时，S7-200既可以做Server端，也可以做Client端。
先配置S7-200端：
17-200做Client端时
（1）选择“工具”菜单下的“以太网向导...”。
（2）打开“以太网向导”，简单介绍CP243-1及以太网的有关信息，点击“下一步”。
（3）设置CP243-1模块的位置，如不能确定，可以点击“读取模块”由软件自动探测模块的位置，点击“下一步”。
（4）设定CP243-1模块的IP地址和子网掩码，并指定模块连接的类型（本例选为自动检测通讯），点击“下一步”
（5）确定PLC为CP243-1分布的输出口的起始字节地址（一般使用缺省值即可）和连接数据数，点击“下一步”。
其IP地址为192.168.147.2。
（6）配置连接属性。
TSAP由两个字节构成，第一个字节定义了连接号，其中：
LocalTSAP定义范围：
16#02，16#10～16#FE
RemoteTSAP定义范围：
16#02，16#03，16#10～16#FE
第二字节定义了机架号和CP槽号（对于S7-300/400系统，该字节表示CPU的槽号）。
（7）点击“数据传输…”按钮，定义数据交换区。
（8）选择CRC保护和保持活动间隔的时间。
（9）确定以太网组态数据的存储区。
（10）组态结果如下：
（11）在PLC中调用以太网自动生成的两个子程序，如下所示：
下面配置S7-300端：
（12）新建项目“S7-300与S7-200以太网通信”，插入S7-300站点，再组态硬件（依次放入导轨，电源模块，CPU模块和CP343-1模块）。
（13）在放入CP343-1模块时，会自动弹出“属性-Ethernet接口”对话框，分配IP地址和子网掩码。
因S7-300作为Server，不需要编程，只要把组态下载到PLC即可。
至此，一个以S7-200作为Client端，S7-300作为Server端的以太网通信系统已经组态完毕，这时在S7-200端触发子程序ETH0_XFR就可以进行S7-200和S7-300间的数据交换了。
27-200作为Server端时：
S7-200作为Server端时，CP343-1的版本必须是V1.1以上，S7-200作为Server时的以太网组态前面已经介绍过，这里不再缀述。
注意连接属性设为Server。
因为S7-200作为Server，因此在S7-200端只需要调用以太网初始化子程序ETH0_CTRL就可以了，不需要编程。
第三节PROFIBUS-DP
一PROFIBUS-DP简介
PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一，已经被纳入现场总线的国际标准IEC61158。
PROFIBUS于2006年10月成为我国首个现场总线国家标准（GB/T20540-2006）。
PROFIBUS提供了3种通信协议：
PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。
其中DP是PROFIBUS中应用最广的通信协议。
其主站之间的通信为令牌方式，主站与从站之间为主从方式，以及这两种方式的组合。
二实例1S7-200与S7-300之间DP通信
S7-200只能作为S7-300的从站来配置。
由于S7-200本身没有DP接口，只能通过EM277接口模块连接到PROFIBUS-DP网络上。
EM277模块的左上方有两个拨码开关，每个拨码开关使用平口螺钉旋转旋动，从而可以设定0到9这10个数字，其中一个拨码来管的数字×10，另一个数字×1，因此组合起来构成0到99，这也是EM277在PROFIBUS-DP网络中的物理站地址。
EM277在通电情况下修改拨码开关的数字后，必须断电，然后在上电才能使设定的地址生效。
硬件网络组态时设定的EM277站地址，必须与拨码开关设定的地址一致。
1、PLC硬件组态
（1）新建工程项目，将其命令为“DP-300-EM227”工程；
（2）在项目名称处右键插入一个300站点；
（3）硬件组态，插入CPU315-2DP,PROFIBUS地址2，所做的硬件组态需与实际实训中的硬件的型号与定货号一致；
（4）新建一个PROFIBUS网络；
CPU315-2DP是主站，因此，在下图中主站的工作模式选为DP主站。
（5）插入EM277从站
由于S7-200没有集成DP接口，必须通过EM277才能连接到PROFIBUS网络上。
在目录树内依次选择PROFIBUS-DP/AdditionalFieldDevices/PLC/SIMATIC/EM277PROFIBUS-DP,将其托至左侧PROFIBUS-DP电缆处。
框内的地址为EM277在PROFIBUS-DP网络内的站地址，它必须与EM277模块上的拨码开关设定的物理地址相同。
设定完属性后单机“确定”按钮，即完成主站与EM277的链接。
（6）配置CPU315-2DP与S7-200的通信区
这里要配置的通信区是指S7-300与S7-200两侧的互为映射的通信缓冲区。
EM277仅仅是S7-200用于和S7-300进行通信的一个接口模块，S7-200测的通信区地址设置必须能够被S7-200所接受，与EM277无关。
EM277PROFIBUS-DP提供了多种不同大小的通信区，用户可以根据实际数据传输量来选择，这里选择2BytesOut/2BytesIn。
这里配置的S7-300侧的通信区地址是系统默认的。
当然用户也可以修改通信区地址：
双击上图中深色区，出现下图对话框，框内显示的是S7-300侧的输入/输出通信区，用户可以在这里修改输入/输出通信区的起始地址。
上图中“10”为S7-300的数据存储器即：
本例中修改起始地址从10开始，则发送区变为QW10（QB10、QB11）；接收区变为IW10（IB10、IB11）。
配置S7-200侧的通信区，双击EM277，在出现的对话框内选择“参数赋值”选项卡。
S7-200侧的通信区默认使用的是全局变量V存储区。
在下图中的框内可以设定通信区在V区的起始地址。
默认通信区从V0开始，占用4个字节（前面通过组态设定的），也可以自行修改，下图中修改为从V10开始，即VW10和VW12，其中VW10用来接收S7-300侧发来的数据，VW12用来向S7-300发送数据。
下图中“10”为S7-200的数据存储区即：
VW10用来接收S7-300侧发来的数据，VW12用来向S7-300发送数据。
如果建立的缓冲区是“8ByteOut/8ByteIn”，则S7-200侧的通信区VB0到VB7为接收区，VB8到VB15为发送去。
配置完成后，单击“确定”按钮即可。
至此，S7-200与S7-300PROFIBUS-DP通信网络的硬件组态结束。
用户可以用“编译保存”按钮进行保存编译，并将配置下载到S7-300中。
2PLC软件编程
PROFIBUS-DP网络都是通过硬件组态时预先设定的通信区实现数据交换的，这个数据区通常称为通信映射区，因为该通信区九通信双方来说是互为映射的。
只一点在组态时以及后面的编程都必须牢记，否则容易出错。
右图是通信映射区示意图，格局前面的组态S7-300侧的通信区分别为QW10和IW10，S7-200侧的通信区为VW10和VW12。
通信的过程如下：
S7-300侧有数据被存入QW10，则该数据将自动通过PROFIBUSS网络传输到S7-200侧的VW10存储区内，在S7-200侧可以读取该数据参与其他的运算；如果S7-200侧的VW12区有数据存入，则该数据被自动传输至S7-300侧的IW10存储区，在S7-300侧可以编程读取IW10内的数据进行处理。
在S7-300侧的编程可以用两条语句来实现。
在STEP7内打开OB1块，输入下图中的程序。
程序段1是将MW0的数据通过输出缓冲区QW10发送给S7-200侧。
程序段2的功能是将接受缓冲区IW10内的数据读出，并送给MW2。
S7-200侧的编程可以用一条语句来接收主站发送来的数据，并将该数据发送到主站，如下图所示。
这段程序的功能是通过接收缓冲区VW10读取S7-300侧发来的数据，并将接收到的数据取反并通过VW12发送出去。
如果在主站侧修改MW0的值为W#16#3，通过STEP7的变量表在先观察到经S7-200侧的程序取反在返回给S7-300侧的值W#16#FFFC，如下图所示。
实例2S7-300与MM440的DP通信
西门子S7-300与变频器MM440之间的通讯，是通过PROFIBUS-DP网络连接的，由于变频器MM440自身没有集成DP接口，所以需要将所配套的PROFIBUS-DP面板装到变频器的前面板上；能过对变频器参数的设定，使变频器与西门子S7-300之间通讯；
1电气接线
变频器的供电电源为交流AC~380V（或AC220V），变频器的DP面板需接入直流24V电源；
2安装BOP面板及DP面板
拆掉变频器原有SDP面板，换上BOP面板及DP面板，合上主电源空气开关QS，打开变频器电源。
3恢复变频器出厂缺省设定值
在使用变频器时，为防止上次实验时给变频器设定的参数与此次实验有冲突，建议在使用时给变频器进行恢复出厂参数设置，参数设置完成后，变频器开始复位，BOP面板出现“BUSY”字样，复位大约需要1分钟左右。
这样就保证了变频器的参数均回到工厂默认值。
参数号
出厂缺省值
设置值
说明
P0010
0
30
出厂缺省值
P0970
0
1
参数复位
4电机参数设定
在实验过程中，需将电机的参数反馈给变频器，通过参数的设定可实现；
设备提供的电机参数：
额定电压为AC380V
额定功率为180W
额定转速为1400r/min
额定频率为50Hz
参数号
出厂缺省值
设置值
说明
P0003
1
1
用户访问级为标准级
P0010
0
1
开始快速调试
P0100
0
0
选择工作区域，功率以KW表示，频率50Hz
P0304
230
380
根据铭牌设定电动机额定电压（V）
P0305
7.4
0.5
根据铭牌设定电动机额定电流（A）
P0307
1.5
0.15
根据铭牌设定电动机额定功率（KW）
P0310
50
50
根据铭牌设定电动机额定频率（Hz）
P0311
1425
1400
根据铭牌设定电动机额定速度（r/min）
P0700
2
6
选择命令源为COM链路的通讯板（CB）设置
P1000
2
6
频率设定值的选择为通过COM链路CB设定
P0010
0
P3900
0
1
结束快速调试，BOP显示屏出现“P---”字样几秒钟，进行电动机计算和复位为工厂设置值。
变频器自动进入“运行准备就绪”状态，P0010=0。
P0003
1
2
用户访问级为扩展级
P0918
3
4
指定CB（通讯板）地址。
本例变频器指定4。
可设定的地址1～125。
注意：
PROFIBUS模板DIP需设定全0
5电气连线、数据流向
在实验过程当中，需要了解整个系统的连接原理，从数据的传输到电气的连接及数据的传送与存放区域，如下图所示。
6PLC工程项目建立
（1）新建一个工程项目，并命令为“S7-300-MM440”；
（2）在项目名称处右键插入一个300站点；
（3）硬件组态，插入CPU315-2DP,PROFIBUS地址2；
（4）新建一个PROFIBUS网络；
（5）在右侧树目录里选择PROFIBUS-DP/SIMOVERT/MICROMASTER4，并将其托至挂接从站；
（6）设置从站（MM420）PROFIBUSDP地址4；
（7）选择并插入与变频器传输数据格式，PP01格式
（8）建立符号表、变量表编程调试
7启动调试
通常按默认设定在编程就可以控制、监视变频器了。
在线，用变量表设定值MW12（0～16384）设定启动控制MW10（47E---47F---C7F）停止---正转---反转变频器按设定方式运转，并且可以看到速度反馈值MW14的变化。
第四节S7-200之间的PPI通讯
本实验为1主站多从站，以1主站2从站为例
一硬件接线
将3台PLC用紫色的DP线连接起来。
本例将要用到端口1，所以将DP线连接到PORT1口。
保证PLC供电正常。
二系统设置
1打开编程软件，然后进入到系统块，
。
2将两个端口的PLC地址都设为1，然后点确定。
这站为主站，系统块的参数需要下载才会有效。
（从站地址设为2、3等。
也是在系统块里设置，后面介绍从站地址设定）
3打开
下拉菜单，打开
设置向导。
配置网络读写项中选择将要配置的数量，例如2台PLC通讯即1主1从，互相读写，就是2。
再如，3台PLC即1主2从，主从互相读写，就是4。
本例为4。
4配置PLC端口
此处需要填写PLC端口通讯，即port0和port1，本例选择1口。
5配置读写参数
首先选择写操作
或是读操作
，本选择无先后顺序。
（1）选择写操作，就是将主站的信息写入从站中，例：
用主站的I0.0控制从站的Q0.0无对应关系，I0.0就是对应Q0.0,也可以控制Q1.0或者Q0.4。
这个操作占用了1个字节，还可以用I0.1控制从站的Q0.1这样就占了2个字节。
如果想要个多的控制，那么就需要将容量选大。
下面一个选项框里选择需要传输的容量。
本例选择2，为2个字节。
然后的远程PLC地址里选择远程PLC即其中一个从站的地址。
（2）设置完写操作后再设置读操作，点击
进入读操作设置。
设置跟写操作一样。
在VB存储器上选择有所区别，已经用过的VB存储器不能再用，选择没有使用过的VB存储器。
设置完所有读写参数后完成向导。
本向导需主站下载创建的向导以及调用程序。
从站不需要网络配置，下载程序即可。
第五节S7-200与MM440之间的USS通讯
一USS协议简介
USS协议（UniversalSerialInterfaceProtocol通用串行接口协议）是SIEMENS公司所有传动产品的通用通讯协议，它是一种基于串行总线进行数据通讯的协议。
USS协议是主-从结构的协议，规定了在USS总线上可以有一个主站和最多31个从站；总线上的每个从站都有一个站地址（在从站参数中设定），主站依靠它识别每个从站；每个从站也只对主站发来的报文做出响应并回送报文，从站之间不能直接进行数据通讯。
另外，还有一种广播通讯方式，主站可以同时给所有从站发送报文，从站在接收道报文并做出相应的响应后可不回送报文。
协议优点
1.对硬件设备要求低，减少了设备之间的布线
2.无需重新连线就可以改变控制功能
3.可通过串行接口设置或改变传动装置的参数
4.可实时的监控传动系统
二实例
1指令简介
USS_INIT指令:
被用于启用和初始化或禁止MicroMaster驱动器通讯。
在使用任何其他USS协议指令之前，必须先执行USS_INIT指令，才能继续执行下一条指令。
EN：
输入打开时，在每次扫描时执行该指令。
仅限为通讯状态的每次改动执行一次USS_INIT指令。
使用边缘检测指令，以脉冲方式打开EN输入。
欲改动初始化参数，执行一条新USS_INIT指令。
MODE（模式）:
输入值1时将端口0分配给USS协议，并启用该协议；输入值0时将端口0分配给PPI，并禁止USS协议。
BAUD（波特率）：
将波特率设为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。
ACTIVE（激活）表示激活的驱动器。
站点号具体计算如下：
D31
D30
D29
D28
……
D19
D18
D17
D16
……
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
……
0
1
0
0
……
0
0
0
0
其中D0～D31代表有32台变频器，四台为一组，共分成八组。
如果要激活某台变频器就使该位为1，现在激活18号变频器，即为表二所示。
，构成16进位数得出Active即为00040000
若同时有32台变频器须激活，则Altive为16＃FFFFFFFF，此外还有一条指令用到站点号，USS-CTRL中的Drive驱动站号不同于USS-INIT中的Active激活号，Active激活号指定哪几台变频器须要激活，而Drive驱动站号是指先激活后的哪台电机驱动，因此程序中可以有多个USS_CTRL指令。
USS_CTRL指令：
被用于已在USS_INIT指令中ACTIVE（激活）的驱动器。
且仅限为一台驱动器。
EN（使能）：
打开此端口，才能启用USS_CTRL指令。
且该指令应当始终启用。
RUN（运行）：
表示驱动器是打开
（1）还是关闭（0）。
当RUN（运行）位打开时，驱动器收到一条命令，按指定的速度和方向开始运行。
为了使驱动器运行，必须符合以下条件：
DRIVE（驱动器）在USS_INIT中必须被选为ACTIVE（激活）。
OFF2和OFF3必须被设为0。
FAULT（故障）和INHIBIT（禁止）必须为0。
当RUN（运行）关闭时，会向驱动器发出一条命令，将速度降低，直至电机停止。
OFF2：
位被用于允许驱动器滑行至停止。
OFF3：
位被用于命令驱动器迅速停止。
F_ACK：
用于确认驱动器中的故障。
当从0转为1时，驱动器清除故障。
DIR：
表示驱动器应当移动的方向正转/反转。
Drive（驱动器）：
指定运行的驱动器号，必须已经在USS_INIT中被选为ACTIVE（激活）。
Type（类型—：
选择驱动器类型，3系列或更早的为0，4系列为1。
Speed_SP（速度设定值）：
作为全速百分比的驱动器速度。
Speed_SP的负值会使驱动器反向旋转方向。
范围：
-200.0%至200.0%
Resp_R（收到应答）：
确认从驱动器收到应答。
对所有的激活驱动器进行轮询，查找最新驱动器状态信息。
每次从驱动器收到应答时，Resp_R位均会打开，进行一次扫描，所有数值均被更新。
Error（错误）：
包含对驱动器最新通讯请求结果的错误字节。
Status（状态）：
驱动器返回的状态字原始数值。
Speed（速度）：
按全速百分比显示驱动器当前速度。
范围：
-200.0%至200.0%。
Run_EN（运行启用）：
表示驱动器是运行
（1）还是停止（0）。
D_Dir：
表示驱动器的旋转方向。
Lnhibit（禁止）：
表示驱动器上的禁止位状态（0–不禁止，1–禁止）。
欲清除禁止位，“故障”
升级会员 