（物联网)实验指导书物联网控制

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1、（物联网）实验指导书物联网控制新疆工程学院9310905118 可 14,15物联网控制实验室实验指导书主编：徐 磊 毛 昀 李文楷审核：何 颖电气与信息工程系二0一一年十二月前 言实验是自动化相关专业学科学习的一个重要学习环节，合理的安排实验内容能够巩固学生在课堂上所学习的理论知识，提高学生的应用能力和动手操作能力，为其从事实践技术工作奠定基础具有重要作用。为适应科学技术发展和提高学生的能力水平的需要，在教学实践的基础上，编写了相应的实验教材，适合我校自动化相关专业的学生。本实验室总共开设十个实验，实验内容的安排遵循由浅入深，由易到难的规律。使学生通过本实验课程能够充分掌握可编程控制器相关领

2、域的应用知识。本书在编写过程中得到系部、学校各级领导的大力支持与指导，在此表示深深的感谢。由于编者水平所限，时间仓促，书中错误及欠缺之处难免，真诚希望读者批评指正。编 者2011年12月 新疆工业高等专科学校目录第一篇 基础篇11.1 物联网控制系统概述11.2物联网控制系统组成和工作流程11.3 物联网控制系统整体网络架构2第二篇 发展篇4第一章 物联网控制系统中S7-200间的PPI通信41.1 PPI概述41.2 物联网控制系统PPI连线4第二章 物联网控制系统中S7-300与S7-200 DP通信82.1 PROFIBUS-DP通信和EM277模块概述82.2 DP主站点和从站点的设置

3、92.3 物联网控制系统DP连接9第三章 物联网控制系统中上位机与组态王之间的通信11第三篇 实验篇19实验一、安装搬运单元控制实验19实验二、安装单元控制实验24实验三、操作手单元控制实验28实验四、分拣单元控制实验32实验五、供料单元控制实验35实验六、加工单元控制实验39实验七、检测单元控制实验43实验八、立体库单元控制实验47实验九、提取安装单元控制实验53实验十、转运单元控制实验57第一篇 基础篇1.1 物联网控制系统概述物联网控制系统，是先进工业自动化及制造的基本部分。将先进制造系统的物料供给、分拣、加工、检测、无线通讯、图象处理、生产监控与管理、物流系统与立体仓库等主要功能模块展

4、现给学生，同时学生可以自己动手实践，学习PLC编程、微电子技术、生产调度管理、流程设计、无线通讯、图象处理等相关的课程。物联网控制系统是在原有FMS的基础上再整合加入AGV(自动导航小车)等微电子技术、CCD非接触图像检测技术、生产调度系统等，使原有的直线式物流系统变成一种环型、可重复循环工作的物流系统。实现从原料供给、运输、搬运、加工，到组合装配，CCD非接触图像检测，最后分类存贮的自动化加工过程。图1-1 物联网控制系统总体结构图1.2物联网控制系统组成和工作流程该物联网控制系统是由MES调度系统和AGV物料运输两大系统组成。AGV物料运输系统:CPU采用DSP TMS320LF2407A

5、，软件开发支持流程图、汇编语言、C语言、DSP汇编语言编程，开放式电子扩展架构+开放式机械组合架构，铝合金+高强度ABS，开饭硬件接口、软件设计接口。AGV采用无线通信网络、带工件平台。MES调度系统：上位机管理系统通过串口无线发射台完成与AGV的通信和调度，完成工件在各功能模块之间的加工，分拣等工艺流程。物联网控制系统工作流程：当接收到MES调度系统传送过来的生产订单信息和工件属性后，大立体仓库向系统输出所需的工件，放入环形传送带，工件随传送带到达各功能模块进行加工、组装、CCD非接触图像检测、装配分拣等工作。而当立体仓库没有原料可以提供时，由补料单元组通过AGV物料运输系统向系统继续供料。

6、1.3 物联网控制系统整体网络架构该物联网控制系统每一站都有一套独立的控制系统，因此，该系统可拆分开来学习，而将各站连在一起集成为系统后，又能为学生提供一个学习复杂和大型控制系统的学习平台。1. 控制系统及架构图1-2 物联网控制系统的组成系统2.控制网络结构下图是物联网控制系统的控制网络架构图，该系统结合应用了多种工业通信技术。 图1-3 物联网控制系统控制网络架构图第二篇 发展篇第一章 物联网控制系统中S7-200间的PPI通信1.1 PPI概述PPI协议是专门为S7-200开发的通信协议。S7-200 CPU的通信口（Port0、Port1）支持PPI通信协议，S7-200的一些通信模块

7、也支持PPI协议。Micro/WIN与CPU进行编程通信也通过PPI协议。S7-200 CPU的PPI网络通信是建立在RS-485网络的硬件基础上，因此其连接属性和需要的网络硬件设备是与其他RS-485网络一致的。S7-200 CPU之间的PPI网络通信只需要两条简单的指令，它们是网络读（NetR）和网络写（NetW）指令。在网络读写通信中，只有主站需要调用NetR/NetW指令，从站只需编程处理数据缓冲区（取用或准备数据）。PPI网络上的所有站点都应当有各自不同的网络地址。否则通信不会正常进行。可以用两种方法编程实现PPI网络读写通信：1使用NetR/NetW指令，编程实现 。2使用Micr

8、o/WIN中的Instruction Wizard（指令向导）中的NETR/NETW向导 。1.2 物联网控制系统PPI连线1网络的硬件组成在S7-200系统中，无论是组成PPI、MPI还是RPOFIBUS-DP网络，用到的主要部件都是一样的：PROFIBUS电缆：电缆型号有多种，其中最基本的是PROFIBUS FC（Fast Connect快速连接）Standard电缆。 PROFIBUS网络连接器：网络连接器也有多种形式，如出线角度不同等等。2连接网络连接器A. 电缆和剥线器。使用FC技术不用剥出裸露的铜线。图2-1 剥好一端的PROFIBUS电缆与快速剥线器B. 打开PROFIBUS网络

9、连接器。首先打开电缆张力释放压块，然后掀开芯线锁。图2-2 打开的PROFIBUS连接器C. 去除PROFIBUS电缆芯线外的保护层，将芯线按照相应的颜色标记插入芯线锁，再把锁块用力压下，使内部导体接触。应注意使电缆剥出的屏蔽层与屏蔽连接压片接触。图2-3 插入电缆由于通信频率比较高，因此通信电缆采用双端接地。电缆两头都要连接屏蔽层。D. 复位电缆压块，拧紧螺丝，消除外部拉力对内部连接的影响。3网络连接器网络连接器主要分为两种类型：带和不带编程口的。不带编程口的插头用于一般联网，带编程口的插头可以在联网的同时仍然提供一个编程连接端口，用于编程或者连接HMI等。图2-4左侧:不带编程口的网络连接

10、器 右侧:带编程口的网络连接器4线型网络结构通过PROFIBUS电缆连接网络插头，构成总线型网络结构。图2-5 总线型网络连接在上图中，网络连接器A、B、C分别插到三个通信站点的通信口上；电缆a把插头A和B连接起来，电缆b连接插头B和C。线型结构可以照此扩展。注意圆圈内的“终端电阻”开关设置。网络终端的插头，其终端电阻开关必须放在“ON”的位置；中间站点的插头其终端电阻开关应放在“OFF”位置。5终端电阻和偏置电阻一个正规的总线网络使用终端电阻和偏置电阻。在网络连接线非常短、临时或实验室测试时也可以不使用终端和偏置电阻。终端电阻：在线型网络两端（相距最远的两个通信端口上），并联在一对通信线上的

11、电阻。根据传输线理论，终端电阻可以吸收网络上的反射波，有效地增强信号强度。两个终端电阻并联后的值应当基本等于传输线在通信频率上的特性阻抗 偏置电阻：偏置电阻用于在电气情况复杂时确保A、B信号的相对关系，保证“0”、“1”信号的可靠性 西门子的PROFIBUS网络连接器已经内置了终端和偏置电阻，通过一个开关方便地接通或断开。终端和偏置电阻的值完全符合西门子通信端口和PROFIBUS电缆的要求。 合上网络中网络插头的终端电阻开关，可以非常方便地切断插头后面的部分网络的信号传输。西门子网络插头中的终端电阻、偏置电阻的大小与西门子PROFIBUS电缆的特性阻抗相匹配，强烈建议用户配套使用西门子的PRO

12、FIBUS电缆和网络插头。可以避免许多麻烦。6PPI网络联结示意图 Profibus电缆第二章 物联网控制系统中S7-300与S7-200 DP通信2.1 PROFIBUS-DP通信和EM277模块概述S7-200 CPU可以通过EM277 PROFIBUS-DP 从站模块连入PROFIBUS-DP网，主站可以通过EM277对S7-200 CPU进行读/写数据。作为S7-200的扩展模块，EM277像其它I/O扩展模块一样，通过出厂时就带有的I/O总线与CPU相连。因M277只能作为从站，所以两个EM277之间不能通信，但可以由一台PC机作为主站，访问几个连网的EM277。S7-200与S7-

13、300/400或其他系统通信时，通过EM277模块进行的PROFIBUS-DP通信，是最可靠的通信方式。EM277是智能模块，其通信速率为自适应。在S7-200 CPU中不用做任何关于PROFIBUS-DP的配置和编程工作，只需对数据进行处理。PROFIBUS-DP的所有配置工作由主站完成，在主站中需配置从站地址及I/O配置。在主站中完成的与EM277通信的I/O配置共有三种数据一致性类型，即字节、字、缓冲区。所谓数据的一致性，就是在PROFIBUS-DP传输数据时，数据的各个部分不会割裂开来传输，是保证同时更新的。即：字节一致性保证字节作为整个单元传送。 字一致性保证组成字的两个字节总是一起

14、传送 缓冲区一致性保证数据的整个缓冲区作为一个独立单元一起传送。如果数据值是双字或浮点数以及当一组值都与一种计算或项目有关时，也需要采用缓冲区一致性 EM277作为一个特殊的PROFIBUS-DP从站模块，其相关参数（包括上述的数据一致性）是以GSD（或GSE）文件的形式保存的。在主站中配置EM277，需要安装相关的GSD文件。2.2 DP主站点和从站点的设置PROFIBUS-DP通信是一主多从的通讯方式,S7-31X-2DP自然成为主站。首先组态S7-31X的硬件，同时新建一个PROFIBUS通讯网络；配置EM277组态；然后配置主、从站的站点号和接口通讯区，设置主、从站数据通讯区域；最后将

15、组态下载到31X中。注意：EM277在组态的站点号一定要与EM277硬件上设置一致。 两个网络连接器上的终端电阻必须拨至ON。2.3 物联网控制系统DP连接1系统组成物联网控制系统现场总线（Profibus-DP）系统由S7-300PLC和S7-200PLC组成，S7-300作主站，S7-200为从站。如图所示。2硬件的连接在此物联网控制系统中，S7-300PLC通过Profibus-DP来读写S7-200中的数据，而实现S7-300、S7-200PLC的通讯，其中S7-300CPU是2个通讯口，（一个默认MPI口，一个默认DP口）。由于S7-200PLC自己不带DP口，必须通过外挂DP模块EM 277来转接。