集散控制系统与现场总线技术实验指导书2利用Profibus组网

实验二利用Profibus组网

一、实验目的

（1）了解I501过程控制及工控系统实验室Profibus-DP现场总线控制网络的构成；

（2）初步掌握Profibus网络的组态方法；

（3）在西门子人机界面上熟练进行对各个站点的监视和控制。

二、实验设备

A3000高级过程控制实验系统（6套，含西门子S7-200PLC6台，带EM277模块）、西门子人机界面1套、S7-300PLC一台。

三、实验步骤

1、了解I501过程控制及工控系统实验室Profibus-DP网络的构成

过程控制及工控系统实验室Profibus-DP网络由以下站点构成：

1）靠窗边从左到右依次为：西门子人机界面（站地址10）、5号S7-200站（站地址5）、6号S7-200站（站地址6）；

2）靠左墙为11号S7-200站（站地址11）；

3）靠走廊从作到右依次为12号S7-200站（站地址12）、13号S7-200站（站地址13）和14号站（站地址14）。

2、了解S7-200站点的模块构成以及Profibus-DP网的连接方法

1）每个S7-200站点由CPU222CN AC/DC/RLY 模块、EM235 CN AI4/AQ1 ×12bit和EM277 Profibus DP 构成。

2）观察Profibus-DP电缆的结构和与EM277模块的链接，以及终端电阻的接入与否。

3）观察EM277模块上站地址设置开关的位置与站地址的关系。

3、利用西门子人机界面（Siematic Panel）对S7-200站点进行监视和控制

1）开启各个A3000高级过程控制系统实验台上的S7-200站点，将下水箱液位输出信号接入PLC的AI0，PLC的AO0接变频器控制信号输入，构成利用变频器进行控制的单回路水位定值控制系统，相关管路阀门也应设置为相应的开关状态；

2）开启西门子人机界面（Siematic Panel），首先出现的是“系统”画面；

3）按F19进入“主画面”，它显示出了系统的结构。

4）按F4（下一步），则进入站点选择画面，它显示了5、6、11、12、13、14号站点，以及进入每个站点的“远程监视”和“远程控制”功能的按键。

5）按F4（进入），则进入11号站的“远程控制”功能。

6）画面上显示了“实验一单容水箱特性测试”、“实验二双容水箱特性测试”、“实验三锅炉水温特性测试”、“实验四调节阀支路流量特性”、“实验五水泵压力特性测试”、“实验六单容水箱定值控制”、“实验七双容水箱定值控制”、“实验八三容水箱定值控制”、“实

验九调节阀支路流量定值控制”、“实验十变频器支路流量定值控制”、“实验十一锅炉温度定值控制”、“实验十二水泵压力定值控制”、“实验十三双容水箱液位定值控制”、“实验十四液位与调节阀流量串级控制”和“实验十五液位与变频器流量串级控制”；

7）输入数字“6”，按F19（确定），则进入“实验六单容水箱定值控制”画面；

8）按F4键可以让PLC在“自动”控制状态和“手动”控制状态之间进行切换；

9）按F19键可以刷新画面；

10）按▲、▼键，可以改变当前光标的位置，从而可以对控制器的设定值（sv）、输出值（MV，只有手动状态下才有效）、比例系数（k）、积分时间（Ti）、微分时间（Td）进行修改，并按Enter键进行确认，从而可以在画面上观察系统的运行状态。

11）在人机界面上给系统施加给定值扰动，按照临界比例度法对系统进行整定，得到4:1的衰减振荡过程。记录下此时的过渡过程曲线形状和PID参数。

比例系数：50、积分时间20、微分时间0 。

12）退出人机界面。

13）PLC停止运行。

14）关闭A3000高级过程控制实验系统电源。

3、练习Profibus-DP网的组网方法

西门子S7-400，S7-300PLC可以通过PROFIBUS-DP方式与S7-200的EM277进行通讯。本实验采用一台CPU315-2DP作为PROFIBUS-DP通讯的主站，S7-200的EM277作为PROFIBUS-DP通讯的智能从站进行通讯。

S7-300与S7-200通过EM277进行PROFIBUS-DP通讯，需要在STEP7中进行S7-300站组态，在S7-200系统中不需要对通讯进行组态和编程，只需要将要进行通讯的数据整理存放在V存储区与S7-300的组态EM277从站时的硬件I/O地址相对应就可以了。

1）新建项目：在STEP7中创建一个新项目，点击右键，在弹出的菜单中选择“Insert New Object”→“SIMATIC 300 Station”，插入S7-300站。

2）双击“Hardware”选项，进入“HW Config”窗口。点击“Catalog”图标打开硬件目录，按硬件安装次序和订货号依次插入机架、电源、CPU等进行硬件组态。插入CPU时会同时弹出PROFIBUS组态界面。点击“New”按钮新建PROFIBUS(1)，组态PROFIBUS站地址，本例中为2。点击“Properties”按钮组态网络属性，选择“Network Setings”进行网络参数设置，在本例中设置PROFIBUS的传输速率为“1.5Mbit/s”，行规为“DP”。点击“OK”按钮确认，出现PROFIBUS网络。

3）选中菜单“Option”→“Install New GSD...”，导入SIEM089D.GSD文件，安装EM277从站配置文件。配置文件GSD下载地址：PROFIBUS GSD文件：SIMATIC ，在此压缩文件中可找到EM277从站配置文件SIEM089D.GSD。如果你的编程软件为STEP7 V5.4版可省略这一步，因为V5.4版已经预装了这个配置文件。

4）在右侧的硬件目录列表中找到EM277从站，选择“PROFIBUS DP”→“Additional Field Devices”→“PLC”→“SIMATIC”文件夹，选择“EM 277 PROFIBUS-DP”，将其拖拽到