西门子PLC现场总线的网络调试与维护课程3
plc现场总线课程设计
plc现场总线课程设计一、教学目标本课程的教学目标旨在让学生掌握PLC现场总线的基本原理、结构组成、工作方式及其在工业自动化中的应用。
通过本课程的学习，学生应能理解并应用PLC 现场总线的各项技术，具备分析和解决实际问题的能力。
1.掌握PLC现场总线的定义、分类及特点。
2.理解PLC现场总线的结构组成和工作原理。
3.熟悉PLC现场总线在工业自动化中的应用场景。
4.了解PLC现场总线的发展趋势。
5.能够分析PLC现场总线系统的组成和功能。
6.能够根据实际需求设计PLC现场总线系统。
7.能够对PLC现场总线系统进行调试和维护。
情感态度价值观目标：1.培养学生对新技术的敏感度和好奇心。
2.使学生认识到PLC现场总线在工业自动化中的重要性。
3.培养学生热爱科学、勇于创新的精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括PLC现场总线的原理、结构、应用和技术发展等方面。
具体教学大纲如下：1.PLC现场总线概述–PLC现场总线的定义–PLC现场总线的分类及特点–PLC现场总线的发展历程2.PLC现场总线的结构与原理–PLC现场总线的结构组成–PLC现场总线的工作原理–PLC现场总线的信息传递与通信协议3.PLC现场总线在工业自动化中的应用–PLC现场总线在工业自动化中的重要性–PLC现场总线在各领域的应用案例4.PLC现场总线技术的发展趋势–国内外PLC现场总线技术的研究动态–新型PLC现场总线技术的探讨5.实践操作与案例分析–PLC现场总线系统的调试与维护–PLC现场总线应用案例的分析与讨论三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：通过讲解PLC现场总线的原理、结构和应用，使学生掌握基本知识。
2.案例分析法：分析实际案例，让学生更好地理解PLC现场总线在工业自动化中的应用。
3.实验法：学生进行PLC现场总线系统的调试和维护，提高学生的实践能力。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。
西门子PLC以太网连接状态诊断操作指南说明书
115C o p y r i g h t ãS i e m e n s A G C o p y r i g h t y e a r A l l r i g h t s r e s e r v e d目录1在西门子PLC 诊断以太网连接状态 .................................................................... 31.1问题描述 .............................................................................................. 31.2解决方案 .............................................................................................. 31.3配置 ..................................................................................................... 41.3.1CPU 的配置 ......................................................................................... 41.3.2通讯对象的配置 ................................................................................... 61.3.3测试 .. (7)C o p y r i g h t ãS i e m e n s A G C o p y r i g h t y e a r A l l r i g h t s r e s e r v e d1在西门子PLC 诊断以太网连接状态1.1问题描述随着以工业以太网技术发展，工业以太网现场网络的节点数和设备类型日益庞杂，因此越来越多的客户希望 PLC 能够有能力对网络的节点状态作出诊断（例如：网络断线等）。
西门子PLC常用通讯PPT课件
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以太网通讯
2、以太网的主要缺陷
❖ 不确定性 ❖ 非实时性 ❖ 低可靠性 改进措施：改善交换技术、提高以太网速度、采
用IEEE1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ88对时机制。
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以太网通讯
SIMATIC NET工业以太网
德国西门子公司研发的SIMATIC NET工业以太网。它提 供了开放的、适用于工业环境下各种控制级别的通信系 统，这些通信系统均基于国家和国际标准，符合 ISO/OSI网络参考模型。SIMATIC NET工业以太网主要 体系结构是由网络硬件、网络部件、拓扑结构、通行处 理器和SIMATIC NET软件等部分组成。
PLC-PLC之间的MPI通讯
二、无组态连接通讯
1、双边编程
2、单边编程
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MPI通讯
PLC-PLC之间的MPI通讯
三、有组态连接通讯
在MPI网络中，对于这种通讯方式只适合于S7-300/400以及S7400/400之间的通讯。S7-300只能做服务器，S7-400作为客户机对 S7-300的数据进行读写。最大支持160字节
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MPI通讯
PLC-PLC之间的MPI通讯
二、无组态连接通讯
无组态的MPI通讯需要调用系统功能块SFC65-SFC69来实现，这 种通讯方式适合于S7-300、S7-400和S7-200之间的通讯。通过调 用SFC来实现的MPI通讯又分为两种方式：双边编程通讯方式和单 边编程通讯方式。
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MPI通讯
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PROFIBUS通讯
4、PROFIBUS-DP接口连接远程站ET200M
西门子PLC培训教程
根据实际需求确定物料的种类、数量 以及分拣规则等。
选择传感器和执行器
选择合适的传感器（如光电传感器、 接近开关等）和执行器（如气缸、电 机等）。
连接传感器和执行器
将传感器和执行器与PLC的I/O模块连 接。
编写分拣程序
使用西门子PLC编程软件编写物料分 拣程序，实现物料的自动识别、分类 和传送等功能。
等。
CPU性能指标
通讯接口
关注处理速度、内存大 小、指令集等性能指标，
确保满足实际需求。
根据通讯需求选择合适 的通讯接口，如以太网、
PROFIBUS、 PROFINET等。
配置方法
通过编程软件对CPU模 块进行配置，包括设置 IP地址、通讯参数、输
入输出地址等。
输入输出模块选型及配置方法
输入输出类型
调试与优化
将编写好的程序下载到PLC中，进行 调试和优化，确保物料分拣系统能够 按照预设规则正确运行。
谢谢聆听
S7-300系列
模块化PLC，适用于中型自动化项目，具有模块化设计、灵活配置、 高性能等特点。
S7-400系列
高端PLC，适用于大型和复杂的自动化项目，具有高性能、高可靠性、 可扩展性等特点。
S7-1200/S7-1500系列
新一代PLC，采用先进的硬件和软件技术，具有高性能、高可靠性、 易于集成等特点。
通过编程软件对电源模块和通信模块进行配置，包括设置通 讯参数、IP地址等。同时，根据实际需要对电源模块的电压 等级和电流容量进行调整。
04 通信网络构建与数据传输技术
通信网络基本概念及拓扑结构
通信网络定义
由一系列通信设备（如PLC、传感器、 执行器等）通过传输介质（如双绞线、 光纤、无线等）连接而成的信息交换 系统。
plc调试内容
plc调试内容：
１．常规检查．包括：核对全部接线，应连接无误；检查导线绝缘电阻和各接地系统的接地电阻，应符合要求；紧固盘所有螺钉，以防运输中有松动；检查全部保险丝和电源进线电压．
２．检查每个机柜（包括操作站）的供电单元，通电一周，做考核性试验（带假负载）．
３．操作站的调试．
４．输入组态数据，并进行工艺确认，然后用磁盘复制保护．
５．控制单元、输入／输出单元等的调试．
６．开通数据高速通路，在操作站上把有关的组态数据下行加载到对应的功能单元．
７．在操作站的ＣＲＴ上调出系统的自诊断画面，检查各单元的硬件状态及通信情况，发现问题，可根据提示的故障代码进行处理．８．对各种冗余配置的部分，人为模拟故障（如关闭电源），检查后备自动切换功能是否正常．
９．回路联调．。
现场调试中如何进行PLC程序的在线修改和调试
现场调试中如何进行PLC程序的在线修改和调试在现场调试PLC程序时，有时会发现某些逻辑存在问题或需要进行修改。
传统的方法是停机，然后使用编程软件连接PLC进行修改，然后再进行调试。
然而，这种方法会影响生产效率，并且需要较长的停机时间。
为了解决这个问题，可以使用在线修改和调试的方式，使得修改和调试过程更加高效和迅速。
1. 确定在线修改的可行性在进行在线修改和调试之前，首先需要确认PLC设备是否支持在线修改功能。
不同的PLC设备可能具有不同的功能和特性，因此在选择PLC设备时需要考虑是否需要在线修改和调试功能。
如果PLC设备支持在线修改，那么我们可以继续进行下一步的操作。
2. 使用远程访问软件连接PLC在线修改和调试需要使用相应的远程访问软件连接PLC设备。
通过远程访问软件，我们可以直接对PLC程序进行在线修改和调试，而无需停机操作。
远程访问软件一般需要提供合法的用户名和密码才能连接到PLC设备，确保修改和调试的安全性。
3. 备份PLC程序在进行在线修改和调试之前，务必备份原始的PLC程序。
虽然在线修改和调试功能通常是安全的，但错误的操作可能会导致程序损坏或逻辑错误。
通过备份PLC程序，可以在出现问题时快速恢复到原始状态。
4. 修改PLC程序连接到PLC设备后，可以使用远程访问软件对PLC程序进行在线修改。
修改过程中需要谨慎操作，确保修改的逻辑正确并与实际需求相符。
可以根据现场情况进行逻辑调整、添加或删除功能模块等操作。
5. 在线调试PLC程序完成修改后，可以进行在线调试。
通过远程访问软件提供的调试工具，可以监控PLC程序的运行状态，并进行实时的参数设置和变量监测。
根据现场反馈和调试结果，可以进一步优化和调整PLC程序，确保其正常运行。
6. 整理并保存修改记录在进行在线修改和调试的过程中，可能会进行多次修改和调试操作。
为了方便后续的维护和管理，需要整理并保存详细的修改记录。
修改记录应包括修改的时间、内容、原因、效果等信息，以便于将来查阅和追溯。
1.西门子工业以太网
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S7-300/400 PLC的以太网通讯
西门子工业以太网
S5-compatible communication service（S5兼容通讯功能）
SEND/RECEIVE interface 源于SIMATIC S5 ，而在SIMATIC C7中为“S5compatible communication”的一部分。通过SEND/RECEIVE interface 可 以实现一个SIMATIC S7 站与SIMATIC S7 站、SIMATIC S5 站、PG/PC 以及其他 站点之间的通讯。由于SEND/RECEIVE interface 基于ISO模型1～4层所有的协 议，因而也被认为是一种开放式的通讯（open communication）。通讯数据 量可以达到8K bytes。
3. 选择建立ISO连接只需要在Netpro下 新建连接，类型选择为“ISO transport connection”即可。此时 该服务使用的协议为ISO协议。
4. ISO通讯速度较快，可是不能实现网络 路由，只能用于局域网通讯。
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西门子工业以太网
ISO-on-TCP
1. RFC1006 标准用于将数据打包，同 时实现将ISO协议映射到TCP协议上 ，从而使网络连接突破了局域网的 限制，可以路由到公网上去。
西门子提供多种工业以太网接头，其设计用于工业环境，金属材质并且具有快速 连接技术。
RJ-45 180度出线接头 普通应用（可用屏蔽 或非屏蔽水晶头代替）
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RJ-45 90度出线接头 ET200s等
RJ-45 145度出线接头 用于SIMOTION and SINAMICS等
2 网线及剥线工 具
PLC的通信及网络设计、安装与调试
工作任务1 两台PLC的主从通信
• PC/PPI电缆上的DIP开关用来设置波特率、传送字符数据格式和设 备模式。DIP开关设置与波特率的关系如表5-2所列。 • 2. S7-200PLC的通信方式 • S7-200的通信功能强大，有多种通信方式可供用户选择。 • （1）单主站方式 • 一台编程站（主站）通过PPI电缆与S7-200CPU（从站）通信，人机 界面（HMI如触摸屏、TD200）也可以作主站，单主站与一个或多个从站 相连，如图5-6所示。 • （2）多主站方式 • PC机、TD200、HMI是通信网络中的主站，多主站方式如图5-7所示； PC机、HMI可以对任意S7-200CPU从站读写数据，PC机和HMI共享网络。 同时，S7-200CPU之间使用网络读写指令相互读写数据。
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工作任务1 两台PLC的主从通信
• 并行传输是指通信中同时传送构成一个字或字节的多位二进制数据。 而串行传输是指通信中构成一个字或字节的多位二进制数据是一位一位 地被传送的。 • （2）异步传输和同步传输 • 在异步传输中，信息以字符为单位进行传输。 • 异步传输的优点就是收、发双方不需要严格的位同步。所谓“异步” 是指字符与字符之间的异步，字符内部为同步。 • 在同步传输中，不仅字符内部为同步，字符与字符之间也要保持同 步。 • 同步传输的特点是可获得较高的传输速率，但实现起来较复杂。 • （3）信号的调制和解调 • 串行通信通常传输的是数字量，这种信号包括从低频到高频极其丰 富的谐波信号，要求传输线的频率很高。
模块五 PLC的通信及网络设计、安装与 调试
• 工作任务1 两台PLC的主从通信 • 工作任务2 S7-200通信模块的使用 • 工作任务3 基于端子控制的PLC和变频器的应用 • 工作任务4 基于USS协议的PLC与变频器的通信 • 工作任务5 基于PLC、触摸屏、变频器的综合应
西门子PLC培训讲稿概述PPT课件
九、PLC控制器的特点
1. 控制程序可变，具有很好的柔性，在生产工艺流程改变或生产 设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改变程序就可满足 要求．因此，除单机控制外，PLC在柔性制造单元（FMC）,柔性制造 系统（FMS），以致工厂自动化（FA）中也被大量采用．
2. 具有高度可靠性，适用于工业环境，PLC产品的平均故障间隔 时间（MTBF）一般可达到5年以上，因此是一种高度可靠的工业产品， 大大提高了生产设备的运行效率．PLC不要求专用设备的机房，这为 工业现场的大量直接使用提供了方便．
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第8页/共22页Leabharlann 、PLC的定义和硬件、软件的基本构 成
根据IEC标准，给PLC下的定义： 它是在工业环境中使用的数字操作的电子系统，它使
用可编程存储器内部储存用户设计的指令，这些指令用来实 现特殊的功能，诸如逻辑运算，顺序操作，定时，计数以及 算术运算和通过数字或模拟输入／输出来控制各种类型的机 械或过程。
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（八）PLC 的I/O模板
中 央 处 理 器 和 中 央 存 储 器 通 过 总 线 与 输 入 ／ 输 出 （ I/O ） 交 换 信 息．PLC以输入／输出接口从被控过程采集信息和用来控制被控过程．因此 I/O在PLC中起重要作用．工业控制机通常使用在比较恶劣，苛刻的现场环 境，这就对I/O提出比较高的要求．尽管I/O摸板的电路并不十分复杂，但 PLC用的I/O，工艺都十分考究，对于抑制工业环境带来的干扰都采取了许 多有效措施(要符合EMC 电磁兼容性标准)．此外，为了用户接线和检查的 方便，所有I/O摸板都带有端子或方便可靠的接插座，以及标志状态的指示 灯．
西门子PLC的网络结构及控制管理
西门子PLC的网络是适合不同的控制需要制定的，也为各个网络层次之间提供了互连模块或装置，利用它们可以设计出满足各种应用需求的控制管理网络。
西门子S7系列PLC网络，它采用3级总线复合型结构，最底一级为远程I/O 链路，负责与现场设备通信，在远程I /O链路中配置周期I/O通信机制。
中间一级为Profibus现场总线或主从式多点链路。
前者是一种新型现场总线，可承担现场、控制、监控三级的通信，采用令牌方式与主从轮询相结合的存取控制方式；后者为一种主从式总线，采月主从轮询式通信。
最高一层为工业以太网，它负责传送生产管理信息。
在工业以太网通信协议的下层中配置以802.3为核心的以太网协议，在上层向用户提供TF接口，实现AP协议与MMS 协议。
PLC要提供金字塔功能或者说要实现NBS或ISO模型要求的功能，采用单层子网显然是不行的。
因为不同层所实现的功能不同，所承担的任务的性质不同，导致它们对通信的要求也就不一样。
在上层所传送的主要是些生产管理信息，通信报文长，每次传输的信息量大，要求通信的范围也比较广，但对通信实时性的要求却不高。
而在底层传送的主要是些过程数据及控制命令，报文不长，每次通信量不大，通信距离也比较近，但对实时性及可靠性的要求却比较高。
中间层对通信的要求正好居于两者之间。
PLC网络的分级与生产金字塔的分层不是—一对应的关系，相邻几层的功能，若对通信要求相近，则可合并，由一级子网去实现。
采用多级复合结构不仅使通信具有适应性，而且具有良好的可扩展性，用户可以根据投资情况及生产的发展，从单台PLC到网络、从底层向高层逐步扩展。
艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。
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塑料膜 绝缘体 填充材料
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自动化及工业解决方案
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电气传输的PROFIBUS DP
V 3.0
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自动化及工业解决方案
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带有中继器的电气PROFIBUS系统拓扑结构
连接电缆
终端电阻接通 通过连接电缆 (6ES7 901-4BD00-0XA0) 连接 PG, 用于维护
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DP/DP耦合器
PROFIBUS DP (网络 1) 1.5 MBit/s 可能的PROFIBUS 总线地址 1-122
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自动化及工业解决方案
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通过总线端子连接PROFIBUS节点
12 M 总线端子
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电气PROFIBUS DP的终端电阻
具有PROFIBUS DP接口的CPU 需要终端电阻
N
N
N
N
N= PROFIBUS DP节点
具有PROFIBUS DP接口的 CPU
通过总线连接器进行节点连接
进线
出线
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总线连接插头
总线终端
中继器
屏蔽双绞线
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需要终端电阻
需要终端电阻
N
N
N
N
N
N= PROFIBUS DP节点
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390 W
(3) RxD/TxD-P
220 W
RxD/TxD-N (8)
220 W
(8) RxD/TxD-N
390 W
DGND (5)
390 W
(5) DGND
A 站点1
B
A
B
.............. 站点32
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电网
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电缆出线 电缆出线 电缆出线
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RS 485 9针Sub-D型子连接器的插针分配
PROFIBUS DP/FMS的首选连接器是插入式的9针Sub-D型子连接器。 该插口位于设备上。 可以使用其它支持强制信号的连接器。
插针编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
信号 屏蔽 M24
含义 屏蔽 / 保护地 24V 输出电压的参考点
RxD/TxD-P * 接 收 -/发送 数据 -P CNTR-P DGND * VP * P24 中继器控制信号-P 数据 参考 点 终端 电阻 供 电电 压 (5V) 24V 输出电压
端结PROFIBUS的电阻
PROFIBUS 终端的结构
号码
24 V 电源的 LED 指示灯
功能
直流 24 V 电源的接线端子 PROFIBUS 接线端子 屏蔽夹, 用于网状屏蔽层的接地和固定总线电缆
接地螺栓 屏蔽夹, 用于固定电源电缆
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PROFIBUS传输介质
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电气网络中的网段结构
网段范围 9.6-19.2-93.75 187.5 500 1500 12000 kbit/s kbit/s kbit/s kbit/s kbit/s 1200m 1000m 400m 200m 100m
无中继器: 9.6 KBit/s 时最长 1000 m, 最多 32 个站点 带中继器: 9.6 KBit/s 时最长 1000 m, 每段最多 31 个站点 最多 9 个中继器串联, 最多 127 个站点
RxD/TxD-N * 接 收 -/发送 数据 -N CNTR-N 中继器控制信号-N
* 强制信号每台设备都必须提供
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PROFIBUS电缆长度取决于波特率
波特率(单位kbit/s)
9,6
19,2
93,75
187,5
500 1500 12000 400 200 100
电缆长度(单位：m) 1200 1200 1200 1000 (电缆类型A) 这些电缆长度适用于一个网段。
最多可以通过9个中继器来扩展电缆长度
中继器编号：
第2部分
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PROFIBUS电气网络中的电缆
数据电缆A：绿色芯线 数据电缆B：红色芯线
结构 回路阻抗 波阻抗 芯线直径 芯线横截面积 单位长度电容