现场总线控制技术实验指南

1、 HYPERLINK 目 录TOC o 1-3 h z u实验一 现场总总线系统构建建认识实验一、实验目的通过对现场总线线系统的认识识，使学生了了解构建现场场总线控制系系统的基本原原理和方式。二、实验仪器1、智能楼宇模模型及其配套套的实验操作作台（包括照照明控制、智智能IC卡车车库管理系统统及双电梯运运行系统）；2安防系统统（包括门禁禁系统：指纹纹门禁、感应应式IC卡门门禁、可视对对讲门禁；防防盗报警系统统及四画面硬硬盘录像系统统）；3消防防系统； 44远程抄表系系统； 5、模模拟空调系统统；6、PRROFIBUUS-DP主主站监控系统统。三、预习要求了解PLC的基基本工作原理理和通信方式式。

2、 四、实验电路系统网络结构见见图11 。图11 系统统网络结构图图五、实验内容及及步骤整个系统共配五五套可编程控控制器（西门门子PLC），可可以对每个子子系统进行控控制程序及组组态监控程序序的编程（用用S7-2000及组态王王6.5编程程软件），又又可以通过主主站（用西门门子WinCCC组态软件件）进行网络络编程，将所所有子系统连连接在一齐构成一一个PROFFIBUS-DP网络，以以便对各个子子系统进行集集中监控。实验内容：（一）智能楼宇宇模型的照明明控制及双电电梯运行系统统主要的控制及监监控功能：1、在建筑模型型内安装有两两台电梯，两两台电梯既能能单独运行，又又可进行群控控，并可通过过DP网

3、与消消防系统进行行联动控制。2、在配套的实实验台上提供供一套给水控控制，用人工工输入来模拟拟供水管网用用水流量或供供水压力的变变化，使变频频器改变频率率拖动模拟水水泵（小型异异步电动机代代）运行，达达到恒压或恒恒流量供水的的目的。3、在楼宇模型型上配有一个个地下车库的的出/入管理理系统，使用用IC卡，可可将信号（IIC卡号）读入PPLC上传至至计算机中。4、模型内外的的灯光可根据据需要通过编编程实现分时时、分区控制制及手动/自自动控制。（二）安防系统统主要的控制及监监控功能：由防盗报警系统统、硬盘录像像系统及门禁禁系统组成。门禁系统可控制制进入特定区区域和房间的的人员，并可可规定进入该该区域人

4、员的的权限，可记记录进入该区区域人员的人人数和时间，并并将信息传送送到计算机上上，以便管理理人员及时了了解情况。目目前使用的门门禁有IC卡卡门禁、指纹纹门禁、可视视对讲等。实实验装置提供供了上述三种种门禁，以供供学生了解和和使用单台门门禁和多台门门禁。闭路监视系统是是安全防范体体系中的重要要组成部分。它它主要由摄像部部分（摄像机机、云台等）、传传输部分、控控制部分（信信号处理）和和显示部分组组成。通过控控制摄像机等等设备来监视视被控场所的的情况，同时时将信号送至至主控制室监监视器上显示示，并可将信信号记录在设设备上。防盗报警系统主主要是把门磁磁开关、窗磁磁开关及红外外线移动探测测器等所监测测到

5、的信号送送控制器，通通过撤/布防防设置来决定定是否进行报报警输出，并并可通过DPP网将防盗报报警信号送至至主站进行监监控。（三）模拟空调调系统主要的控制及监监控功能：1、监控空调机机组送/回风风机的运行状状态、风机的的故障报警及及手/自动状状态。2、监测机组设设定温度、实实际温度，根根据设定/实实际温度的比较较差值调节阀阀门的开度。3、模拟过滤器器的压差报警警，请求清洗洗服务。4、按程序启停停设备，实现现风机与阀门门的连锁控制制。5、紧急状态下下关闭空调机机组，通过PPROFIBBUS-DPP网络，实现现与消防系统统的联动。（四）远程抄表表系统通过光隔离中继继器及信号转转换器来采集集脉冲电表、

6、脉脉冲水表或脉脉冲煤气表的的数据并进行行处理，上位位主机可随时时观测各路表表的运行数据据（用电、用用水、用气状状况）。（五）PROFFIBUS-DP主站用一台计算机（装装有PROFFIBUS-DP网卡）作作为主机，将将以上五个PPLC（从站站）连接在一一起组成一个个PROFIIBUS-DDP网络，并并对各个部分分进行监控和和管理。实验步骤：1、在编程计算算机中（WIINDOW22000平台台）装入S77-200编编程软件及组组态编程软件件。 2、将S7-2200的编程程电缆接好（一一端接PLCC的编程口，一一端接计算机机的COM口口）。3、插好实验台台电源进线插插头,给实验验台送电。4、在计算

7、机上上打开S7-200的编编程软件，按按照控制PLLC的输入/输出地址表表及所要求或或规定的控制制或监控功能能进行控制及及监控程序的的编程。5、合上实验台台的总电源（电电源指示灯亮亮）及控制PPLC的分项项电源开关，将将所编的PLLC控制程序序下载到PLLC中进行调调试，直到达达到所规定的的设计要求。6、打开组态编编程软件，按按照所规定的的要求对各个个部分设计组组态画面并建建立与PLCC控制程序的的连接，调试试组态监控程程序直到达到到所规定的设设计要求。六、思考题1、说明此控制制系统中PLLC和PC各各起什么作用用。七、实验报告要要求 按规范撰撰写实验报告告、实验总结结。完成思考考题。实验二

8、智能仪仪表和现场总总线的连接实实验一、实验目的通过对智能仪表表和现场总线线的连接，使使学生了解构构建现场总线线控制系统的的基本原理和和方式，掌握握智能仪表和和FCS系统统的通信连接接方式。二、实验仪器THJ-2型高高级过程控制制系统实验装装置、计算机机、上位机MMCGS组态态软件、RSS232-4485转换器器1只、串口口线1根。三、预习要求了解流量传感器器、温度传感感器、压力传传感器的基本本工作原理和和智能仪表的的通信方式。 四、实验电路系统结构图见图图21 。图21 系统统网络结构图图五、实验内容及及步骤（一）智能仪表表认识1、检测装置压力传感器、变变送器：采用用工业用的扩扩散硅压力变变送

9、器，含不不锈钢隔离膜膜片，同时采采用信号隔离离技术，对传传感器温度漂漂移跟随补偿偿。压力传感感器用来对上上、中、下水水箱的液位进进行检测，其其精度为0.5级，因为为为二线制，故故工作时需串串接24V直直流电源。温度传感器：采采用六个Pt100传感感器，分别用用来检测上水水箱出口、锅锅炉内胆、锅锅炉夹套以及及盘管的水温。经过过调节器的温温度变送器，可可将温度信号号转换成4 20mAADC电流信信号。 Ptt100传感感器精度高，热热补偿性较好好。流量传感器、转转换器：流量量传感器分别别用来对电动动调节阀支路路、变频支路路及盘管出口口支路的流量量进行测量。涡涡轮流量计型型号：LWGGY-10，流流

10、量范围：001.2mm3/h，精精度：1.00%。输出：420mmA标准信号号。本装置用用了三套涡轮轮流量传感器器、变送器。2、执行机构电动调节阀：采采用智能型电电动调节阀，用用来进行控制制回路流量的的调节。电动动调节阀型号号为：QSVVP-16KK。具有精度度高、技术先先进、体积小小、重量轻、推推动力大、功功能强、控制制单元与电动动执行机构一一体化、可靠靠性高、操作作方便等优点点，控制信号号为4200mA DC或15V DCC，输出4220mA DDC的阀位信信号，使用和和校正非常方方便。变频器：采用日日本三菱(FFR-S5220S-0.4K-CHH(R)变变频器，控制制信号输入为为420m

11、mADC或005VDCC，2200V变频输出出用来驱动三相相磁力驱动泵泵。（二）由智能仪仪表和控制器器构成现场总总线控制系统统给主控单元、现现场总线I/O模块以及及交换机上电电；将控制屏屏上的24VV电源输出直直接接到仪表表模块上，注注意极性，防防止接反。网网线2根：一一根网线用来来电脑和交换换机相连，另另一根网线是是主控单元和和交换机相连连。系统关系系如图222所示：图22 系统统关系图连接结束后，分分析系统的工工作过程，了了解构建一个个现场总线控控制系统的方方式。（三）上水箱(中水箱或下下水箱)液位位定值控制1按要求，完完成系统的接接线。2接通总电源源和相关仪表表的电源。3打开阀F11-1

12、、F11-2、F11-6和F11-9，且把把F1-9控控制在适当的的开度。4设置好系统统的给定值后后，用手动操操作调节器的的输出，使电电动调节阀给给上水箱打水水，待其液位位达到给定量量所要求的值值，且基本稳稳定不变时，把把调节器切换换为自动，使使系统投入自自动运行状态态。5启动计算机机，运行MCCGS组态软软件软件，并并进行下列实实验：1）当系统稳定定运行后，突突加阶跃扰动动（将给定量量增加5%15%），观观察并记录系系统的输出响响应曲线。2）待系统进入入稳态后，适适量改变阀FF1-6的开开度，以作为为系统的扰动动，观察并记记录在阶跃扰扰动作用下液液位的变化过过程。六、思考题1、说明此控制制系

13、统中智能能仪表和PCC各起什么作作用。七、实验报告要要求 按规范撰撰写实验报告告、实验总结结。完成思考考题。实验三 组态软软件基本编程程练习一、实验目的通过对PLC基基本环节和组组态程序的编编程，掌握组组成监控系统统的基本方法法。二、实验仪器三菱FX型PLLC，SC09通信电电缆，装有FFX梯形图设设计软件和MMCGS工控控组态软件的的PC。三、预习要求1、掌握PLCC梯形图设计计软件的使用用方法；2、掌握PLCC的外部接线线；3、掌握PLCC各位元件和和数据寄存器器的特点。 四、实验电路按图31连接接PLC和PPC。图31 PLLCPC连连接示意图五、实验内容及及步骤（一）MCGSS软件的基

14、本本使用方法工程项目系统分分析：分析工工程项目的系系统构成、技技术要求和工工艺流程，弄弄清系统的控控制流程和测测控对象的特特征，明确监监控要求和动动画显示方式式，分析工程程中的设备采采集及输出通通道与软件中中实时数据库库变量的对应应关系，分清清哪些变量是是要求与设备备连接的，哪哪些变量是软软件内部用来来传递数据及及动画显示的的。工程立项搭建框框架：MCGGS称为建立立新工程。主主要内容包括括：定义工程程名称、封面面窗口名称和和启动窗口（封封面窗口退出出后接着显示示的窗口）名名称，指定存存盘数据库文文件的名称以以及存盘数据据库，设定动动画刷新的周周期。经过此此步操作，即即在MCGSS组态环境中中

15、，建立了由由五部分组成成的工程结构构框架。封面面窗口和启动动窗口也可等等到建立了用用户窗口后，再再行建立。设计菜单基本体体系：为了对对系统运行的的状态及工作作流程进行有有效地调度和和控制，通常常要在主控窗窗口内编制菜菜单。编制菜菜单分两步进进行，第一步步首先搭建菜菜单的框架，第第二步再对各各级菜单命令令进行功能组组态。在组态态过程中，可可根据实际需需要，随时对对菜单的内容容进行增加或或删除，不断断完善工程的的菜单。制作动画显示画画面：动画制制作分为静态态图形设计和和动态属性设设置两个过程程。前一部分分类似于“画画”，用户通过过MCGS组态态软件中提供供的基本图形形元素及动画画构件库，在在用户窗

16、口内内“组合”成各种复杂杂的画面。后后一部分则设设置图形的动动画属性，与与实时数据库库中定义的变变量建立相关关性的连接关关系，作为动动画图形的驱驱动源。编写控制流程程程序：在运行行策略窗口内内，从策略构构件箱中，选选择所需功能能策略构件，构构成各种功能能模块（称为为策略块），由由这些模块实实现各种人机机交互操作。MCGS还为用户提供了编程用的功能构件（称之为“脚本程序”功能构件），使用简单的编程语言，编写工程控制程序。完善菜单按钮功功能：包括对对菜单命令、监监控器件、操操作按钮的功功能组态；实实现历史数据据、实时数据据、各种曲线线、数据报表表、报警信息息输出等功能能；建立工程程安全机制等等。编

17、写程序调试工工程：利用调调试程序产生生的模拟数据据，检查动画画显示和控制制流程是否正正确。连接设备驱动程程序：选定与与设备相匹配配的设备构件件，连接设备备通道，确定定数据变量的的数据处理方方式，完成设设备属性的设设置。此项操操作在设备窗窗口内进行。（二）基本电路路组态编程练练习实验1、建立实时数数据库；2、选择连接设设备构件，设设置通信参数数，定义其内内部属性，进进行通道连接接和数据处理理方式；3、制作动画显显示画面，参参考画面见图图32；图32 参考考动画画面4、设计各控制制环节PLCC的梯形图1）点动、自锁锁控制A、参考梯形图图见图333。图33 点动动、自锁梯形形图B、下载梯形图图至PL

18、C中中。C、联机进行调调试，验证监监控界面的正正确性。2）定时器的控控制A、参考梯形图图见图344。图34 定时时器控制梯形形图B、下载梯形图图至PLC中中。C、联机进行调调试，验证监监控界面的正正确性。2）计数器的控控制A、参考梯形图图见图355。图35 计数数器控制梯形形图B、下载梯形图图至PLC中中。C、联机进行调调试，验证监监控界面的正正确性。六、思考题1、设计一控制制系统，实现现用PLC进进行数码显示示控制，用PPC进行监控控。七、实验报告要要求 按规范撰撰写实验报告告、实验总结结。叙述各基基本环节的工工作过程。完完成思考题。实验四 基于组组态技术的监监控系统设计计一、实验目的通过PLC对机机械手控制的的模拟和组态态程序的编程程，掌握组成成一个监控系系统的实际方方法。二、实验仪器三菱FX型PLLC，SC09通信电电缆，装有FFX梯形图设设计软件和MMCGS工控控组态软件的的PC。三、预习要求1、掌握PLCC梯形图设计计软件的使用用方法；2、掌握PLCC的外部接线线；3、掌握PLCC各个位元件件和数据寄存存器的特点；4、掌握MCGGS软件的基基本使用方法法。四、实验电路按图41连接接PLC和PPC。图41 PLLCPC连连接示意图五、实验内容及及步骤1、控制要求1、控制要求一个将