機(jī)電一體化相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)介

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目錄

第一章PROFIBUS工業(yè)總線控制系統(tǒng)...................................................1

第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線種類及標(biāo)準(zhǔn)..........................................................I

第二節(jié)PROFIBUS控制系統(tǒng)組成......................................................3

一.一類主站.....................................................................3

二,二類主站.....................................................................3

第三節(jié)PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu).........................................................4

第四節(jié)PROFIBUS-DP..............................................................4

第二章ME093399型機(jī)電一體化系統(tǒng)總線控制介紹.......................................9

第一節(jié)S7-3OO（STEP7V5.2）硬件組態(tài)及簡(jiǎn)單編程介紹...................................9

一.硬件配置...................................................................9

二.軟件編程..................................................................23

第二節(jié)建立計(jì)算機(jī)與PLC200的通訊.................................................24

第三節(jié)S7-300與S7-200的PROFIBUSDP通訊設(shè)置...................................27

第四節(jié)如何使用CP5611............................................................34

一、建立STEP7與PLC的通訊..................................................34

二，CP5611的安裝和使用........................................................34

第五節(jié)SIEMENS公司的WINCC實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)...........................................43

一.SIMATICWINCC實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件簡(jiǎn)介...........................................43

二.監(jiān)控軟件與系統(tǒng)設(shè)備間的通訊及連接.........................................44

三.SIMATICWINCC監(jiān)控軟件使用簡(jiǎn)介...........................................45

第三章MICROMASTER420通用型變頻器............................................50

第一節(jié)用基本操作板（B0P）進(jìn)行調(diào)試...............................................50

基本操作面板（B0P）上的按鈕................................................50

二.用基本操作面板（B0P）更改參數(shù)的數(shù)值........................................51

三.快速調(diào)試的流程圖（僅適用于第1訪問級(jí)）...................................53

四、將變頻器復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值.............................................54

五、故障和報(bào)警..................................................................54

六.MICROMASTER系統(tǒng)參數(shù)的簡(jiǎn)要介紹.............................................55

七、訪問級(jí)......................................................................55

第二節(jié)通訊......................................................................56

一，采用的串行通訊接口.........................................................56

二.串行通訊的工作情況.........................................................56

三，采用通用的串行接口協(xié)議.....................................................56

第三節(jié)PROFIBUS..................................................................59

—.概況........................................................................59

二，PROFIBUS的使用.............................................................59

三.PROFIBUS模板...............................................................60

第四節(jié)PROFIBUS模板的特點(diǎn)......................................................60

第五節(jié)快速設(shè)置PROFIBUS的指導(dǎo)原則..............................................63

第六節(jié)小結(jié)........................................................................64

第四章伺服電機(jī)...................................................................65

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第一節(jié)操作?顯示.................................................................65

第二節(jié)型號(hào)說明...................................................................66

一,伺月艮放大器.............................................................................66

二,伺服電機(jī)................................................................................66

第三節(jié)系統(tǒng)構(gòu)成圖.................................................................67

第四節(jié)伺服電機(jī)規(guī)格...............................................................68

第五節(jié)伺服電機(jī)外型尺寸圖.........................................................68

第六節(jié)伺服放大器規(guī)格.............................................................69

第七節(jié)小結(jié).......................................................................72

第五章步進(jìn)電機(jī)系列.................................................................73

第一節(jié)步進(jìn)電機(jī)相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)介.......................................................73

第二節(jié)兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)86系列...............................................75

一、技術(shù)數(shù)據(jù)................................................................................75

二、型號(hào)說明................................................................................75

三、矩頻特性曲線...........................................................................75

四、接線說明................................................................................76

五、小結(jié).....................................................................................76

第三節(jié)兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)86N系列..............................................77

一、技術(shù)數(shù)據(jù)................................................................................77

二、型號(hào)說明................................................................................77

三、矩頻特性曲線...........................................................................77

四、接線說明................................................................................78

五、小結(jié).....................................................................................78

第四節(jié)兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器SH-20806.......................................79

一,特考.......................................................................79

二、概述...................................................................................79

三、性熊指標(biāo)................................................................................79

四、功能及使用.............................................................................80

五、輸入信號(hào)............................................................................82

為、典型接線圖.............................................................................82

七、輸入接口................................................................................83

人、小結(jié).....................................................................................83

第五節(jié)兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)57系列................................................84

一、技術(shù)數(shù)據(jù)................................................................................84

二、型號(hào)說明................................................................................84

三、矩頻特性曲線...........................................................................84

四、接線說明................................................................................85

五、小結(jié).....................................................................................85

第六章其它電機(jī)系列.................................................................86

第一節(jié)無刷直流電機(jī)...............................................................86

一、技術(shù)數(shù)據(jù)................................................................................86

二、型號(hào)說明................................................................................86

三、矩頻特性曲線...........................................................................86

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四、接線說明....................................................................87

五、小結(jié)........................................................................87

第二節(jié)無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器一一BL-0408................................................................................88

-"、特點(diǎn).....................................................................................88

二、性能指標(biāo)................................................................................88

三、功能及使用.............................................................................88

四、端子說明....................................................................89

五、典型接線圖..............................................................................90

方、小結(jié).....................................................................................90

第三節(jié)蝸輪蝸桿直流減速電機(jī).......................................................91

第四節(jié)直流減速電機(jī)...............................................................92

第七章SDS系列數(shù)顯表RS-232-C接口說明.............................................93

第八章傳感器......................................................................98

第一節(jié)電容式接近開關(guān).............................................................98

一.怎樣選擇合適的電容式接近開關(guān)..............................................98

二,概述........................................................................98

三.電容式接近開關(guān)工作原理.....................................................98

四、影響因素........................................................................................................................................99

五、環(huán)境條件的影響...........................................................................................................................99

六.安裝.......................................................................101

七、調(diào)整方法...................................................................101

八，電容式接近開關(guān)術(shù)語.........................................................102

第二節(jié)電感式接近開關(guān)............................................................105

一.電感式接近開關(guān)工作原理....................................................105

二、電感式接近開關(guān)術(shù)語.........................................................105

第三節(jié)光電式傳感器...............................................................109

一，檢測(cè)原理及術(shù)語~~基礎(chǔ)知識(shí)................................................109

二.檢測(cè)原理及術(shù)語—檢測(cè)模式...............................................114

三，檢測(cè)原理及術(shù)語光形圖..................................................................................................722

四、檢測(cè)原理及術(shù)語——過量增益...............................................124

五、檢測(cè)原理及術(shù)語---對(duì)比度....................................................................................................727

六,檢測(cè)原理及術(shù)語—傳感器輸出.............................................129

七、檢測(cè)原理及術(shù)語~~操作模式................................................................................................729

八.檢測(cè)原理及術(shù)語----響應(yīng)時(shí)間................................................131

九、檢測(cè)原理及術(shù)語~~?重復(fù)精度................................................132

十、檢測(cè)術(shù)語一檢測(cè)模式........................................................134

十一、檢測(cè)術(shù)語一輸出形式.....................................................136

十二、檢測(cè)術(shù)語一技術(shù)參數(shù).....................................................137

十三、檢測(cè)術(shù)語一防護(hù)等級(jí).....................................................138

十四、參考表...................................................................139

十五、機(jī)電一體化設(shè)備中使用光電傳感器型號(hào)及參數(shù)說明...........................140

(-)R55專家型色標(biāo)傳感器...............................................140

(二)S186ELD激光發(fā)射器.................................................142

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（三）MINI-BEAM系列傳感器（SM31R）.....................................144

（四）EZ-BEAM—S18系列傳感器（S18sp6D）................................146

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說明

為了更好地為用戶提供服務(wù)，根據(jù)選用“Me093399型機(jī)電一體化教

學(xué)系統(tǒng)”各學(xué)校的要求，現(xiàn)將我們?cè)谕瓿杀井a(chǎn)品時(shí)所運(yùn)用到的相關(guān)知識(shí)收

集羅列成冊(cè)。

書中主要內(nèi)容均節(jié)選自網(wǎng)上搜索、相關(guān)書籍及供貨廠家的產(chǎn)品說明

書，未做進(jìn)一步的編輯整理。若用戶需對(duì)產(chǎn)品做更深入的了解，建議自行

查找相關(guān)資料。

歡迎用戶和我們共同探討“MeO93399型機(jī)電一體化教學(xué)系統(tǒng)”產(chǎn)品

中的各類具體問題。

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第一章PROFIBUS工業(yè)總線控制系統(tǒng)

第一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)總線種類及標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)場(chǎng)總線是用于過程控制現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室之間的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、開放的、雙向的多站數(shù)

字通信系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展，以全數(shù)字式現(xiàn)場(chǎng)總線

(FELDBUS)為代表的互聯(lián)規(guī)范，正在迅猛發(fā)展和擴(kuò)大。由于采用現(xiàn)場(chǎng)總線將使控制系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)安裝費(fèi)用減少并且易于維護(hù)；用戶可以自由選擇不同廠商、不同品牌的現(xiàn)場(chǎng)

設(shè)備達(dá)到最佳的系統(tǒng)集成等一系列的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)正越來越受到人們的重視。近十幾

年由于現(xiàn)場(chǎng)總線的國際標(biāo)準(zhǔn)不能建立，現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展的種類較多，約有40余種：如德國西門

子公司Siemens的ProfiBus,法國的FIP,英國的ERA,挪威的FINT,Echelon公司的LONWorks,

PhenixContact公司的InterBus,RoberBosch公司的CAN,Rosemounr公司的HART,

CarloGarazzi公司的Dupline,丹麥ProcessData公司的P-net,PeterHans公司的F-Mux,以及

ASI(ActraturSensorlnterface),MODBus,SDS,Arcnet,國際標(biāo)準(zhǔn)組織-基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF：

FieldBusFoundation,WorldFIP,BitBus,美國的DeviceNet與ControlNet等等。

ProfiBus技術(shù)特性：ProfiBus以IS07498為基礎(chǔ)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)0SI

(OpenSystemlnterconnection)作為參考模型，定義了物理傳輸特性，總線存取協(xié)議和應(yīng)用

功能。ProfiBus家族包括ProfiBus-DP,ProfiBus-PA,ProfiBus-FMS<,ProfiBus-DP

(DecentralizedPeriphery)是一種高速和便宜的通信連接，用于自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分

散的I/O之間進(jìn)行通信。ProfiBus-FMS(Fie1dBusMessageSpecification)用來解決車間級(jí)

通用性通信任務(wù)。與LLI(LowerLayerInterface)構(gòu)成應(yīng)用層，F(xiàn)MS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用

戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)，LLI協(xié)調(diào)了不同的通信關(guān)系并向FMS提供了不依

賴設(shè)備訪問數(shù)據(jù)鏈層。ProfiBus-PA(ProcessAutomation)專為過程自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的，它可

使傳感器和執(zhí)行器接在一根共用的總線上。根據(jù)IEC61158-2國際標(biāo)準(zhǔn)，ProfiBus-PA可用雙

絞線供電技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的ProfiBus-DP協(xié)議和描述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的PA

行規(guī)。當(dāng)使用電纜耦合器，ProfiBus-PA裝置能很方便的連接到ProfiBus-DP網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn):

全數(shù)字化

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將企業(yè)管理與生產(chǎn)自動(dòng)化有機(jī)結(jié)合一直是工業(yè)界夢(mèng)寐以求的理想，但只有在FCS出現(xiàn)以

后這種理想才有可能高效、低成本地實(shí)現(xiàn)。在采用FCS的企業(yè)中，用于生產(chǎn)管理的局域網(wǎng)能

夠與用于自動(dòng)控制的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)緊密銜接。止匕外，數(shù)字化信號(hào)固有的高精度、抗干擾特性

也能提高控制系統(tǒng)的可靠性。

全分布

在FCS中各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有足夠的自主性，它們彼此之間相互通信，完全可以把各種控制功

能分散到各種設(shè)備中，而不再需要一個(gè)中央控制計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)真正的分布式控制。

雙向傳輸

傳統(tǒng)的4?20mA電流信號(hào)，一條線只能傳遞一路信號(hào)。現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備則在一條線上即可

以向上傳遞傳感器信號(hào)，也可以向下傳遞控制信息。

自診斷

現(xiàn)場(chǎng)總線儀表本身具有自診斷功能，而且這種診斷信息可以送到中央控制室，以便于維

護(hù)，而這在只能傳遞一路信號(hào)的傳統(tǒng)儀表中是做不到的。

節(jié)省布線及控制室空間

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)每個(gè)儀表都需要一-條線連到中央控制室，在中央控制室裝備一個(gè)大配線

架。而在FCS系統(tǒng)中多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可串行連接在一條總線上，這樣只需極少的線進(jìn)入中央控

制室，大量節(jié)省了布線費(fèi)用，同時(shí)也降低了中央控制室的造價(jià)。

多功能儀表

數(shù)字、雙向傳輸方式使得現(xiàn)場(chǎng)總線儀表可以擺脫傳統(tǒng)儀表功能單一的制約，可以在一個(gè)

儀表中集成多種功能，做成多變量變送器，甚至集檢測(cè)、運(yùn)算、控制與一體的變送控制器。

開放性

1999年底現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議已被IEC批準(zhǔn)正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)，從而使現(xiàn)場(chǎng)總線成為一種開放

的技術(shù)。

互操作性

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現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)保證不同廠家的產(chǎn)品可以互操作，這樣就可以在一個(gè)企業(yè)中由用戶根據(jù)產(chǎn)

品的性能、價(jià)格選用不同廠商的產(chǎn)品，集成在一起，避免了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中必須選用同一廠

家的產(chǎn)品限制，促進(jìn)了有效的競(jìng)爭(zhēng)，降低了控制系統(tǒng)的成本。

智能化與自治性

現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備能處理各種參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)信息及故障信息，具有很高的智能，能在部件、

甚至網(wǎng)絡(luò)故障的情況下獨(dú)立工作，大大提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)能力。

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)通常由以下部分組成：

現(xiàn)場(chǎng)總線儀表、控制器

現(xiàn)場(chǎng)總線線路

監(jiān)控、組態(tài)計(jì)算機(jī)

這里的儀表、控制器、計(jì)算機(jī)都需要通過現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)卡、通信協(xié)議軟件連接到網(wǎng)上。因

此，現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)卡-、通信協(xié)議軟件是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)和神經(jīng)中樞。

第二節(jié)PROF舊US控制系統(tǒng)組成

一、一類主站

一類主站指PLC、PC或可做一類主站的控制器。一類主站完成總線通信控制與管理。

二、二類主站

1.PLC（智能型I/O）：PLC可做PROFIBUS上的一個(gè)從站。PLC自身有程序存儲(chǔ)，

PLC的CPU部分執(zhí)行程序并按程序驅(qū)動(dòng)1/0。作為PROFIBUS主站的一個(gè)從站，

在PLC存儲(chǔ)器中有一段特定區(qū)域作為與主站通信的共享數(shù)據(jù)區(qū)。主站可通過通信間

接控制從站PLC的I/O。

2.分散式I/O（非智能型I/O）：通常由電源部分、通信適配器部分、接線端子部分

組成。分散式I/O不具有程序存儲(chǔ)和程序執(zhí)行，通信適配器部分接收主站指令，按

主站指令驅(qū)動(dòng)I/O,并將I/O輸入及故障診斷等住處返回給主站。通常分散型1/

0是由主站統(tǒng)一編址，這樣在主站編程時(shí)使用分散式I/0與使用主站的I/0沒有

什么區(qū)別。

3.驅(qū)動(dòng)器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備：即帶PROFIBUS接口的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，可由主

站在線完成系統(tǒng)配置、參數(shù)修改、數(shù)據(jù)交換等功能。至于那些參數(shù)可進(jìn)行通信及參

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數(shù)格式由PROFIBUS行規(guī)決定。

第三節(jié)PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)

PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國際標(biāo)準(zhǔn)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（OpenSystem

Interconnection-SIO）作為參考模型的。該模型共有七層。

（―）PROFIBUS-DP：定義了第一、二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口

規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說明

了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。

（二）PROFIBUS-FMS：定義了第一、二、七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（Fieldbus

MessageSpecification-FMS）和低層接口（LowerLayerInterface

-LLI）oFMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)

有力的通信服務(wù)。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的

第二層訪問接口。

（三）PROFIBUS-PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描

述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1158—2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳

輸技術(shù)可確保其安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用

連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。

注：第一層為物理層，第二層為數(shù)據(jù)鏈路層，第三一六層末使用，第七層為應(yīng)用層。

第四節(jié)PROFIBUS-DP

一、PROFIBUS-Dp用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周

期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時(shí)間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時(shí)間短。除周期

性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-Dp還提供智能化設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、

診斷和報(bào)警處理。

1、傳輸技術(shù)：RS—485雙絞線.雙線電纜或光纜。波特率從9.6Kbit/s到12Mbit/s。

2、總線存取：各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主一從傳送。支持單主或多主系

統(tǒng)?？偩€上最多站點(diǎn)（主一從設(shè)備）數(shù)為126。

3、通信：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（用戶數(shù)據(jù)傳送）或廣播（控制指令）。循環(huán)主一從用戶數(shù)據(jù)傳送

和非循環(huán)主一主數(shù)據(jù)傳送。

4、運(yùn)行模式：運(yùn)行、清除、停止。

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5、同步：控制指令允許輸入和輸出同步。同步模式：輸出同步；鎖定模式：輸入同

步。

6、功能：DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶有數(shù)據(jù)傳送。各DP從站的動(dòng)態(tài)激活和可

激活。DP從站組態(tài)的檢查。強(qiáng)大的診斷功能，三級(jí)診斷診斷信息。輸入或輸出

的同步。通過總線給DP從站賦予地址。通過布線對(duì)DP主站（DPMI）進(jìn)行配置，

每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最大為246字節(jié)。

7、可靠性和保護(hù)機(jī)制：所有信息的傳輸按海明距離HD=4進(jìn)行。DP從站帶著門狗

定時(shí)器（WatchdogTimer）。對(duì)DP從站的輸入/輸出進(jìn)行存取保護(hù)。DP主站上

帶可變定時(shí)器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。

8、設(shè)備類型：第二類DP主站（DPM2）是可進(jìn)行編程、組態(tài)、診斷的設(shè)備。第一

類DP主站（DPMI）是中央可編程控制器，如PLC、PC等。DP從站是帶二進(jìn)

制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動(dòng)器、閥門等。

（―）PROFIBUS-DP基本特征

①速率：在一個(gè)有著32個(gè)站點(diǎn)的分布系統(tǒng)中，PROFIBUS-DP對(duì)所有站點(diǎn)傳送512bit/s

輸入和512bit/s輸出，在12Mbit/s時(shí)只需1毫秒。

②診斷功能：經(jīng)過擴(kuò)展的PROFIBUS-DP診斷能對(duì)故障進(jìn)行快速定位。診斷信息在總線

上傳輸并由主站采集。診斷信息分三級(jí)：

令本站診斷操作：本站設(shè)備的一般操作狀態(tài)，如溫度過高.壓力過低。

令模塊診斷操作：一個(gè)站點(diǎn)的某具體I/O模塊故障。

令通過診斷操作：一個(gè)單獨(dú)輸入/輸出位的故障。

（二）PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。

在同一總線上最多可連接126個(gè)站點(diǎn)。系統(tǒng)配置的描述包括：站數(shù)、站地址、輸入/

輸出地址、輸入/輸出數(shù)據(jù)格式、診斷信息格式及所使用的總線參數(shù)。每個(gè)PROFIBUS-DP

系統(tǒng)可包括以下三種不同類型設(shè)備：

①一級(jí)DP主站（DPMI）：一級(jí)DP主站是中央控制器，它在預(yù)定的周期內(nèi)與分散的站

（如DP從站）交換信息。典型的DPMI如PLC或PC。

②二級(jí)DP主站（DPM2）：二級(jí)DP主站是編程器.組態(tài)設(shè)備或操作面板，在DP系統(tǒng)

組態(tài)操作時(shí)使用，完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的。

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③DP從站：DP從站是進(jìn)行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設(shè)備（I/O設(shè)備、驅(qū)動(dòng)

器、HML閥門等）。

④單主站系統(tǒng)：在總線系統(tǒng)的運(yùn)行階段，只有一個(gè)活動(dòng)主站。

⑤多主站系統(tǒng)：總線上連有多個(gè)主站。這些主站與各自從站構(gòu)成相互獨(dú)立的子系統(tǒng)。每

個(gè)子系統(tǒng)包括?個(gè)DPML指定的若干從站及可能的DPM2設(shè)備。任何一個(gè)主站均可讀取DP

從站的輸入/輸出映象，但只有一個(gè)DP主站允許對(duì)DP從站寫入數(shù)據(jù)。

（三）系統(tǒng)行為

系統(tǒng)行為主要取決于DPMI的操作狀態(tài)，這此狀態(tài)由本地或總線的配置設(shè)備所控制。主

要有以下三種狀態(tài)：

令停止：在這種狀態(tài)下，DPMI和DP從站之間沒有數(shù)據(jù)傳輸。

令清除：在這種狀態(tài)下，DPMI讀取DP從站的輸入信息并使輸出信息保持在故障安全狀

態(tài)。

令運(yùn)行：在這種狀態(tài)下，DPMI處于數(shù)據(jù)傳輸階段彳盾環(huán)數(shù)據(jù)通信時(shí)，DPMI從DP站讀取

輸入信息并向從站寫入輸出信息。

①DPMI設(shè)備在一個(gè)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)，以有選擇的廣播方式將其本地狀態(tài)周期性

地發(fā)送到每一個(gè)有關(guān)的DP從站。

②如果在DPMI的數(shù)據(jù)傳輸階段中發(fā)生錯(cuò)誤，DPMI將所有有關(guān)的DP從站的輸出數(shù)據(jù)

立即轉(zhuǎn)入清除狀態(tài)，而DP從站將不在發(fā)送用戶數(shù)據(jù)。在次之后,DPMI轉(zhuǎn)入清除狀態(tài)。

（四）DPMI和DP從站間的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸

DPMI和相關(guān)DP從站之間的用戶數(shù)據(jù)傳輸是由DPMI按照確定的遞歸順序自動(dòng)進(jìn)行。

在對(duì)總線系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)時(shí)，用戶對(duì)DP從站與DPMI的關(guān)系作出規(guī)定，確定哪些DP從站被

納入信息交換的循環(huán)周期，哪些被排斥在外。

DMP1和DP從站之間的數(shù)據(jù)傳送分三個(gè)階段：參數(shù)設(shè)定.組態(tài).數(shù)據(jù)交換。在參數(shù)設(shè)

定階段，每個(gè)從站將自己的實(shí)際組態(tài)數(shù)據(jù)與從DPMI接受到的組態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。只有當(dāng)實(shí)

際數(shù)據(jù)與所需的組態(tài)數(shù)據(jù)相匹配時(shí)，DP從站才進(jìn)入用戶數(shù)據(jù)傳輸階段。因此，設(shè)備類型.數(shù)

據(jù)格式.長(zhǎng)度以及輸入輸出數(shù)量必須與實(shí)際組態(tài)一致。

（五）DPMI和系統(tǒng)組態(tài)設(shè)備間的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸

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除主一從功能外，PROFIBUS-DP允許主一主之間的數(shù)據(jù)通信，這些功能使組態(tài)和診斷

設(shè)備通過總線對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。

（六）同步和鎖定模式

除DPMI設(shè)備自動(dòng)執(zhí)行的用戶數(shù)據(jù)循環(huán)傳輸外，DP主站設(shè)備也可向單獨(dú)的DP從站、一

組從站或全體從站同時(shí)發(fā)送控制命令。這些命令通過有選擇的廣播命令發(fā)送的。使用這一功

能將打開DP從站的同及鎖定模式，用于DP從站的事件控制同步。

主站發(fā)送同步命令后，所選的從站進(jìn)入同步模式。在這種模式中，所編址的從站輸出數(shù)

據(jù)鎖定在當(dāng)前狀態(tài)下。在這之后的用戶數(shù)據(jù)傳輸周期中，從站存儲(chǔ)接收到輸出的數(shù)據(jù)，但它

的輸出狀態(tài)保持不變；當(dāng)接收到下一同步命令時(shí)，所存儲(chǔ)的輸出數(shù)據(jù)才發(fā)送到外圍設(shè)備上。

用戶可通過非同步命令退出同步模式。

鎖定控制命令使得編址的從站進(jìn)入鎖定模式。鎖定模式將從站的輸入數(shù)據(jù)鎖定在當(dāng)前狀

態(tài)下，直到主站發(fā)送下一個(gè)鎖定命令時(shí)才可以更新。用戶可以通過非鎖定命令退出鎖模式。

（七）保護(hù)機(jī)制

對(duì)DP主站DPMI使用數(shù)據(jù)控制定時(shí)器對(duì)從站的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行監(jiān)視。每個(gè)從站都采用獨(dú)

立的控制定時(shí)器。在規(guī)定的監(jiān)視間隔時(shí)間中，如數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生差錯(cuò)，定時(shí)器就會(huì)超時(shí)。一旦

發(fā)生超時(shí)，用戶就會(huì)得到這個(gè)信息。如果錯(cuò)誤自動(dòng)反應(yīng)功能“使能”，DPMI將脫離操作狀態(tài),

并將所有關(guān)聯(lián)從站的輸出置于故障安全狀態(tài)，并進(jìn)入清除狀態(tài)。

（八）擴(kuò)展DP功能

DP擴(kuò)展功能是對(duì)DP基本功能的補(bǔ)充，與DP基本功能兼容。

（1）DPMI與DP從站間非循環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸。

（2）帶DDLM讀和DDLM寫的非循環(huán)讀/寫功能，可讀寫從站任何希望數(shù)據(jù)。

（3）報(bào)警響應(yīng),DP基本功能允許DP從站用診斷信息向主站自發(fā)地傳輸事件，而新增的DDLM

-ALAM-ACK功能被用來直接響應(yīng)從DP從站上接收的報(bào)警數(shù)據(jù)。

（4）DPM2與從站間的非循環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸。

（九）電子設(shè)備數(shù)據(jù)文件（GSD）

為了將不同廠家生產(chǎn)的PROFIBUS產(chǎn)品集成在一起，生產(chǎn)廠家必須以GSD文件（電子

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設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件)方式將這些品的功能參數(shù)(如I/o點(diǎn)數(shù).診斷信息.波特率.時(shí)間監(jiān)視等)。

標(biāo)準(zhǔn)的GSD數(shù)據(jù)將通信擴(kuò)大到操作員控制級(jí)。使用根據(jù)GSD所作的組態(tài)工具可將不同廠商

生產(chǎn)的設(shè)備集成在同一總線系統(tǒng)中。

GSD文件可分為三個(gè)部分：

(1)總規(guī)范：包括了生產(chǎn)廠商和設(shè)備名稱、硬件和軟件版本、波特率、監(jiān)視時(shí)間間隔、總線

插頭指定信號(hào)。

(2)與DP有關(guān)的規(guī)范：包括適用于主站的各項(xiàng)參數(shù)，如允許從站個(gè)數(shù)、上裝/下裝能力。

(3)與DP從站有關(guān)的規(guī)范：包括了與從站有關(guān)的一切規(guī)范，如輸入/輸出通道數(shù)、類型、

診斷數(shù)據(jù)等。

(十)PROFIBUS-DP行規(guī)

PROFIBUS-DP協(xié)議明確規(guī)定了用戶數(shù)據(jù)怎樣在總線各站之間傳遞，但用戶數(shù)據(jù)的含

義是在PROFIBUS行規(guī)中具體說明的。另夕卜，行規(guī)還具體規(guī)定了PROFIBUS-DP如何用于

應(yīng)用領(lǐng)域。使用行規(guī)可使不同廠商所生產(chǎn)的不同設(shè)備互換使用，而工廠操作人員毋須關(guān)心兩

者之間的差異。因?yàn)榕c應(yīng)用有關(guān)的含義在行規(guī)中均作了精確的規(guī)定說明。下面是PROFIBUS

—DP行規(guī)，括弧中數(shù)字是文件編號(hào)：

(1)NC/RC行規(guī)(3.052)

(2)編碼器行規(guī)(3.062)

(3)變速傳動(dòng)行規(guī)(3.071)

(4)操作員控制和過程監(jiān)視行規(guī)(HMD

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第二章Me093399型機(jī)電一體化系統(tǒng)總線控制介紹

Me093399型機(jī)電一體化教學(xué)系統(tǒng)采用SIMATICS7-300系列PLC作上位機(jī)，由多個(gè)

S7-200系列和變頻器作為1位機(jī)，由下位機(jī)控制各站的執(zhí)行元件，由上位機(jī)通過PROFIBUS

總線對(duì)下位機(jī)和各執(zhí)行元件進(jìn)行連接和控制。

第一節(jié)S7-300(STEP7V5.2)硬件組態(tài)及簡(jiǎn)單編程介紹

使用PROFIBUS系統(tǒng)，在系統(tǒng)啟動(dòng)前先要對(duì)系統(tǒng)及各站點(diǎn)進(jìn)行配置和參數(shù)化工作。完成

此項(xiàng)工作的支持軟件：SIMATICS7,其主要設(shè)備的所有PROFIBUS通信功能都集成在STEP

7編程軟件中。使用這種軟件可完成PROFIBUS系統(tǒng)及各站點(diǎn)的配置、參數(shù)化、文件、編制

啟動(dòng)、測(cè)試、診斷等功能。

(1)遠(yuǎn)程I/O從站的配置

STEP7編程軟件可完成PROFIBUS遠(yuǎn)程I/0從站(包括PLC智能型I/0從站)的配

置，包括：

>PROFIBUS參數(shù)配置：站點(diǎn)、數(shù)據(jù)傳輸速率。

>遠(yuǎn)程I/O從站硬件配置：電源、通信適配器、I/O模塊。

>遠(yuǎn)程I/0從站I/O模塊地址分配。

>主一從站傳輸輸入/輸出字/字節(jié)數(shù)及通信映象區(qū)地址。

>設(shè)定故障模式。

(2)系統(tǒng)診斷

在線監(jiān)測(cè)下可找到故障站，并可進(jìn)一步讀到故障提示信息。

(3)第三方設(shè)備集成及GSD文件

當(dāng)PROFIBUS系統(tǒng)中需要使用第三方設(shè)備時(shí)，應(yīng)該得到設(shè)備廠商提供的GSD文件。將

GSD文件COPY到STEP7或COMPROFIBUS軟件指定目錄下，使用STEP7或COM

PROFIBUS軟件可在友好的界面指導(dǎo)下完成第三方產(chǎn)品在系統(tǒng)中的配置及參數(shù)化工作。

一、硬件配置

目的：生成一個(gè)新項(xiàng)目，完成系統(tǒng)硬件配置文件并將其下載，完成系統(tǒng)配置。

步驟：

1、在應(yīng)用前首先進(jìn)行STEP7軟件的安裝。(此處不詳述)

2、安裝完成后，雙擊圖標(biāo)，打開STEP7主畫面，系統(tǒng)將自動(dòng)

IDS_SN_S7TGT

OPX.EXE

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彈出一個(gè)新建項(xiàng)目對(duì)話框，點(diǎn)擊Next按鈕;

3、選擇CPU類型，本系統(tǒng)中使用的CPU類型為：CPU315-2DP,然后點(diǎn)擊Next按鈕;

4、在塊選擇中選擇組織塊0B1,并且選擇用梯形圖的編程方式LAD,然后點(diǎn)擊Next按鈕;

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5、在彈出的對(duì)話框中給新建項(xiàng)目起一個(gè)項(xiàng)目名稱：例如testl,點(diǎn)擊Finish按鈕后，新建項(xiàng)目

完成。

6、將TEST1左面的十點(diǎn)開，選中SIMATIC300Station,然后選中Hardware并雙擊/或右鍵點(diǎn)OPEN

OBJECT,硬件組態(tài)畫面即可打開!

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7、配置300的電源模塊：點(diǎn)開SIMATIC300\點(diǎn)開PS-300\選中PS3072A,將其拖到機(jī)架RACK

的第一個(gè)SLOT；

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8、配置300的輸入\輸出模塊：點(diǎn)開SIMATIC300、點(diǎn)開SM-300\點(diǎn)開DVDO-300\選中SM323

DI16/DO16x24V/0.5A,將其拖到機(jī)架RACK的第四個(gè)SLOT；

231

9、雙擊機(jī)架RACK的第X2個(gè)SLOT,在彈出對(duì)話框中選擇Properlies按鈕;

10、在Address中選擇分配你的DP地址，默認(rèn)為2,然后選擇New...按鈕;

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11、然后點(diǎn)擊SUBNET的NEW按鈕，生成一個(gè)PROFIBUSNET的窗口將彈出。點(diǎn)中

NETWORKSETTING頁面，你可以在這里設(shè)置PROFIBUS-DP的參數(shù)，包括速率、協(xié)

議類型，點(diǎn)擊OK；

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Properties-PROFIBUSinterface