第一篇：基于TDNCM++的總線設計（大全）

課程設計報告

課程設計題目：基于TDNCM++的總線控制設計 專

業：**** 班

級：**** 姓

名：**** 學

號: **** 指 導

教 師: ****

2014 年1 月

5日

目錄

一、設計題目…………………………………………………2

二、設計目的...........................................................................2

三、設計設備............................................................................2

四、設計原理............................................................................2

五、設計內容............................................................................2

六、設計步驟............................................................................6

七、設計總結...........................................................................9

一、設計題目

基于TDNCM++的總線控制設計

二、設計目的

1、理解總線的概念及其特性。

2、掌握總線傳輸控制特性。

3、掌握總線仲裁的方式及其方法。

三、設計設備

1、TDN-CM+或

TDN-CM++教學實驗系統一臺。

2、PC 微機一臺。

3、導線若干。

四、設計原理

實驗所用總線傳輸實驗框圖如圖17所示，它將幾種不同的設備掛至總線上，有存儲器、輸入設備、輸出設備、寄存器。這些設備都需要有三態輸出控制，按照傳輸要求恰當有序的控制它們，就可進行總線信息傳輸。

五、設計內容

要求:

(1)輸入設備將一個數打入R0寄存器。

(2)輸入設備將另一個數打入地址寄存器。

-2-(3)將R0寄存器中的數寫入到當前地址的存儲器中。（4）將當前地址的存儲器中的數用LED數碼管顯示。（5）如下圖

存儲器實驗接線圖

圖1

-3-步驟：

1.首先應關閉所有三態門（SW-B=1，CE=1，R0-B=1，LED-B=1），并將關聯的信號置為：LDAR=0，LDR0=0，W/R（RAM）=1，W/R（LED）=1。

2.輸入設備將數據68H(01101000)送到寄存R0中

關閉R0寄存器輸出三態門： R0-B=_1__ 從數據開關送數據給總線：SW-B=__0_ 將總線數據存入R0寄存器：LDR0 =_0_->_1_->_0_ 關閉輸入設備：SW-B= _1__

3.輸入設備將數據22H(00100010)送到地址寄存AR中

從數據開關送數據給總線：SW-B=_0__ 將總線數據存入AR寄存器中LDAR=_0_->_1_->_0_ 關閉輸入設備：SW-B= _1_

4.將寄存器R0中存放的數據寫入存儲器RAM 關閉輸入設備： SW-B=_1_ 從R0寄存器讀數據到總線：LDR0 = __0_，R0-B =_0_ 選擇讀或寫存儲器：WE=__0__

-4-打開存儲器片選信號：CE=_0__ 寫入存儲器WE=_1_->_0_->_1_ 關閉存儲器片選信號：CE=_1__ 關閉R0寄存器：R0-B =__1_

5.將存儲器的數據用輸出設備顯示。

選擇讀或寫存儲器：WE=__1__ 打開存儲器片選信號：CE=__0__ 打開輸出設備LED控制信號：LEB-B=_0_ 選擇輸出設備LED讀或寫信號：W/R =_1_->_0_->_1_ 關閉存儲器片選信號：CE=_1__

最后在LED顯示的是68H.上節總線基本實驗中，關于總線的仲裁問題是由人為控制的，本實驗將設計一個控制邏

輯，來實現總線仲裁功能。實驗將圖 1中控制輸出部件的使能輸入端接入控制邏輯，然 后由控制邏輯輸出至各對應的模塊。其中的輸出設備有 INPUT、RAM 及 R0，這里設其優先級依次降低，即 INPUT DEVICE 設備的優先級最高，當它輸出有效

-5-時，即使給其他輸出設備輸入有效的輸出信號也不能將數據輸出至總線。其他設備依次類推。這樣可以避免幾個設備若同時輸 數據至總線時的沖突，造成器件損壞。實驗規定總線控制邏輯在 CPLD1032 中定義的管腳如圖 2。

圖2

六、實驗步驟

1、用ABEL 語言設計上述控制邏輯。

2、在ispDesignEXPERT 環境下編輯并編譯上述所設計的 源程序，并將生成的 JED 文件下載至 CPLD 中。

3、按圖3 連接實驗接線。

4、具體實驗操作步驟同上小節。分析兩個實驗在總線控制

上的不同。

初始狀態應設為：關閉所有的三態門（SW-B=1，CE=1，R0-B=1），其他控制信號為：LDAR=0，LDR0=0，W/R（RAM）=1，W/R（LED=1

第一組數據：（R0）=11H，（R）=21H LED顯示的數據為：

第二組數據：（R0）=A5H，（R）=22H LED顯示的數據為： 第三組數據：（R0）=FCH，（R）=23H LE顯示的數據為：

-8-注意事項：

1、所有導線使用前須測通斷；

2、不允許帶電接線；

3、“0”——亮“1”——滅；

４、注意連接線的顏色、數據的高低位。

七、實驗總結

實驗過程出現了很多問題，只有在實驗前做好充分準備，才能減少在實驗過程中遇到的難題。實驗主要是使我們理解總線的概念及其特性，并掌握總線傳輸控制特性，這對我們深入了解計算機組成原理這門課程更加有利。

第二篇：總線基本實驗報告

實驗三：

總線基本實驗報告

組員：

組號：21組 時間：周二5、6節 【實驗目的】

理解總線的概念及其特性.掌握總線傳輸和控制特性

【實驗設備】

– TDN-CM+或TDN-CM++數學實驗系統一臺.–

【實驗原理】

總線傳輸實驗框圖所示,它將幾種不同的設備掛至總線上,有存儲器、輸入設備、輸出設備、寄存器。這些設備都需要有三態輸出控制，按照傳輸要求恰當有序地控制它們，就可實現總線信息傳輸。

總線基本實驗要求如下：

根據掛在總線上的幾個基本部件，設計一個簡單的流程：

? 寄存器、存儲器和I/O部件掛接到總線 ? 各部件由三態門信號控制

? 數據主要流程：輸入?寄存器?存儲器?輸出LED指示

【實驗步驟】

（一）完成書上要求的操作：將一個數存儲到R0寄存器中，然后LED顯示（1）連接實驗線路（下頁圖1）

（2）關閉所有三態門（SW-B=1，CS=1，R0-B=1，LED-B=1），關聯的信號置為LDAR=0，LDR0=0，W/R=1。

（3）SW-B=0，INPUT置數，撥動LDR0控制信號做0 ? 1? 0動作，產生一個上升沿將數據打入到R0中；

SW-B=0，INPUT置數，撥動LDAR控制信號做0 ? 1? 0動作，產生一個上升沿將數據打入到AR中； SW-B=1，R0-B=0，W/R(RAM)=0，CS=0，將R0中的數寫入到存儲器中； 關閉R0寄存器輸出，使存儲器處于讀狀態CS=1，R0-B=1；W/R(RAM)=1，CS=0，LED-B=0，撥動LED的W/R控制信號做1→0→1動作產生一個上升沿將數據打入到LED中。

附：實驗電路路線連接圖1

(二)存放三個數46、63、69到R0，R1，R2,分別存放在#11，#12，#13中在LED顯示，另外由于需要借線，連線R1-B---S2,R2-B---S1,LDR1---M,LDR2---Cn，連接線路如下圖三所示。（1）關閉所有三態門（SW-B=1，CS=1，R0-B=1，R1-B=1，R2-B=1，LED-B=1），關聯的信號置為LDAR=0，LDR0=0，LDR1=0，LDR2=0，W/R=1。

1將數據46放R0，再將R0的數寫入到#11中，然后 LED顯示#11中數。○SW-B=0，INPUT置數01000110，撥動LDR0控制信號做0?1?0動作，產生一個上升沿將數據打入到R0中；

SW-B=0，INPUT置數00010001，撥動LDAR 做0 ?1?0動作，產生一個上升沿將數據打入到AR中；

SW-B=1，R0-B=0，W/R(RAM)=0，CS=0，將R0中的數寫到存儲器中； CS=1，R0-B=1，W/R(RAM)=1，CS=0，LED-B=0，撥動LED的W/R控制信號做1→0→1動作，產生一個上升沿將數據打入到LED中。

2將數據63放入R1，再將R1的數寫入到#12中，然后LED顯示#12中數。○SW-B=0，INPUT置數01010011，撥動LDR1控制信號做0?1?0動作，產生一個上升沿將數據打入到R1中；

SW-B=0，INPUT置數00010010，撥動LDAR做0?1?0動作，產生一個上升沿將數據打入到AR中；

SW-B=1，R1-B=0，W/R(RAM)=0，CS=0，將R1中的數寫到存儲器中； CS=1，R1-B=1，W/R(RAM)=1，CS=0，LED-B=0，撥動LED的W/R控制信號做1→0→1動作，產生一個上升沿將數據打入到LED中。

3將數據69放入R2，再將R2的數寫入到#13中，然后LED顯示#13中數。○SW-B=0，INPUT置數01101001，撥動LDR2控制信號做0?1?0動作，產生一個上升沿將數據打入到R2中；

SW-B=0，INPUT置數00010011，撥動LDAR 0?1?0動作，產生一個上升沿將數據打入到AR中； SW-B=1，R2-B=0，W/R(RAM)=0，CS=0，將R2中的數寫到存儲器中； CS=1，R2-B=1，W/R(RAM)=1，CS=0，LED-B=0，撥動LED的W/R控制信號做1→0→1動作，產生一個上升沿將數據打入到LED中。

【結果分析】

試驗中LED顯示管所顯示的數與放在各個地址中的數符合，證明連線、操作無誤。

【問題分析】

在連線時，由于實驗時所用到的實驗電路，某些端口是單口，如：LDR1、LDR2，而所用線最小也是兩口線，所以借用端口到S1、S2、M、CN時一定要注意不要連接交叉，每條線對應各自的端口，否則就會出現混亂。

第三篇：汽車CAN總線實驗教學系統的設計

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汽車CAN總線實驗教學系統的設計

一 系統概述

CAN-bus(Controller Area Network)即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的開放式現場總線之一，作為一種技術先進、可靠性高、功能完善、成本合理的網絡通訊控制方式，CAN-bus在汽車也已經得到了廣泛的應用。汽車電子車身網絡系統是由多個ECU之間采用高速CAN總線網絡通信實現車輛動力與操作系統信息快速交互，低速CAN總線網絡通信實現車輛車身操作控制信息交互，以及低成本的LIN總線對CAN網絡進行必要的擴充。通過總線的連接，將多個ECU組成控制網絡，實現相互間的信息互聯互通，使汽車變得更加安全、可靠、智能，功能擴展更加便捷，車身更加輕便。

該實驗系統配置了汽車常見的基礎ECU（ECU即電子控制單元Electronic Control Unit的縮寫），可以通過ECU外置的輸入輸出硬件進行本地化操作，以達到了解單獨一個ECU功能的目的。提供ECU仿真模型、二次開發所必須的原理圖、源代碼等，為以后獨立開發汽車電子功能部件奠定基礎。該系統也可組網構成一個基本車載網絡的模型，了解車載網絡的基本構成。通過可配套使用的PFautoCAN平臺軟件，可以完成對車載網絡的設計、軟件仿真、半實物仿真、硬件在環仿真等，以達到構建網絡控制方案，驗證網絡模型，并通過對網絡數據的采集、存儲、分析、處理等對車載網絡進行測量、評估、優化等目的。二 技術指標

1.雙CAN通信網關單元

1.1 可實現低速CAN網絡（如125Kbps）與高速CAN網絡（如250Kbps）之間的數據選擇性交互，完成汽車電子車身網絡內不同通信速率CAN網絡之間的信息互聯互通。

1.2 支持CAN2.0A與CAN2.0B協議，支持CAN通信速度范圍5Kbps ～ 1000Kbps。1.3 通過彩色液晶顯示屏實時顯示網絡報文等相關信息。1.4 提供8路開關量信號輸入和8路開關量信號輸出。

1.5 提供軟件代碼測試CAN各種波特率標準、通信幀的類型、通信幀的格式、總線濾波等功能。成都盤灃科技有限公司

http://www.tmdps.cn 1.6 可通過PFautoCAN平臺軟件對ECU進行CAN-BUS網絡通信軟仿真、半實物仿真及硬件在環仿真。

1.7 提供ECU實物原理圖、實驗源代碼等教學資源。

1.8 能夠通過PFautoCAN平臺軟件對單個ECU的CAN-BUS通信功能進行診斷，并可做多個ECU聯網后CAN-BUS通信的綜合診斷。

2.汽車組合儀表控制單元

汽車儀表是一個綜合性汽車電器，采集并顯示來自各個汽車模塊的信息，如車燈、車門、油溫、車速等；所以儀表是汽車所有信息的匯集處，儀表既要將這些狀態信息顯示出來，又要將相應的信息發送給相應控制模塊，工作較為繁忙，在汽車電子車身網絡中扮演著非常重要的角色。

2.1 儀表包括：里程表、發動機轉速表、車速表、燃油表和溫度表。

2.2 指示包括：燃油報警信號；關于發動機的信號：水溫報警信號、充電指示信號、機油壓力報警指示等；關于制動系統的信號：制動器液位故障報警指示、駐車制動指示、制動蹄片間隙警告指示；關于安全的信號：安全帶未系警告指示、SRS故障指示、副駕駛安全氣囊、防盜指示等；關于車燈的信號：近光燈、遠光燈、防霧燈和轉向燈等；除霜信號指示。2.3軟件包括八類模塊單元：

2.3.1燃油表控制模塊：主要有油位采集模塊和步進電機驅動模塊； 2.3.2溫度表控制模塊：主要有溫度采集模塊和步進電機驅動模塊； 2.3.3車速表控制模塊：主要有車速采集模塊和步進電機驅動模塊； 2.3.4轉速表控制模塊：主要有轉速采集模塊和步進電機驅動模塊； 2.3.5指示燈模塊：主要有信號采集和控制信號輸出模塊；

2.3.6液晶顯示模塊：主要時間、日期調節和顯示模塊以及總里程顯示模塊； 2.3.7CAN通信模塊：主要有數據處理模塊、CAN接收和發送模塊； 2.3.8聲光報警模塊：主要有信號采集模塊和蜂鳴器驅動模塊。2.4 實驗信號輸入：

實驗設備自帶信號輸入；信號發生器信號輸入；CAN網絡報文輸入。2.5 通過PFautoCAN平臺軟件對ECU進行軟仿真、半實物仿真及硬件在環仿真。成都盤灃科技有限公司

http://www.tmdps.cn 2.6 提供ECU實物原理圖、實驗源代碼等教學資源。

2.7 通能夠通過PFautoCAN平臺軟件對單個ECU的CAN-BUS通信功能進行診斷，并可做多個ECU聯網后CAN-BUS通信的綜合診斷。

3.汽車車門控制單元

3.1 提供不少于6路的繼電器信號輸出，可以驅動控制車門、車窗、后視鏡等汽車電器。

3.2 四門獨立控制開關輸入。

3.2實現CAN與Lin總線通信的綜合應用。

3.3 通過本地控制可以實現本單元的ECU功能演示，并可通過CAN/lin總線網絡進行實車的模擬控制，并通過網關、儀表等顯示相關控制報文、指示信息等。3.4 綜合應用CAN通信與LIN通信的組網與數據交互，以及車門開關控制策略； 3.5 提供ECU原理圖及實驗源代碼等教學資源。

3.6 通過PFautoCAN平臺軟件對ECU進行軟仿真、半實物仿真及硬件在環仿真。3.7 通能夠通過PFautoCAN平臺軟件對單個ECU的CAN-BUS通信功能進行診斷，并可做多個ECU聯網后CAN-BUS通信的綜合診斷。

4.汽車車燈控制單元

4.1 七組以上燈光控制繼電器輸出。4.2 1七路以上獨立邏輯信號輸入。4.3實現CAN與Lin總線通信的綜合應用。

4.4 通過本地控制可以實現本單元的ECU功能演示，并可通過CAN/lin總線網絡進行實車的模擬控制，并通過網關、儀表等顯示相關控制報文、指示信息等。4.5 提供ECU原理圖及實驗源代碼等教學資源。

4.6 通過PFautoCAN平臺軟件對ECU進行軟仿真、半實物仿真及硬件在環仿真。4.7 通能夠通過PFautoCAN平臺軟件對單個ECU的CAN-BUS通信功能進行診斷，并可做多個ECU聯網后CAN-BUS通信的綜合診斷。

5.汽車防盜報警器單元 成都盤灃科技有限公司

http://www.tmdps.cn 5.1 六路以上繼電器控制輸出，五路以上報警信號輸入。

5.2 綜合應用CAN、LIN總線通信與無線通信的數據交互技術，以及汽車防盜原理。

5.3 提供ECU原理圖及實驗源代碼等教學資源。5.4 多路LED工作指示燈控制電路。

5.5 電子防盜軟件部分主要包括功能選擇開關信號采集與處理、制動踏板等開關信號采集與處理、振動傳感器信號采集與處理、RF信號采集與處理、繼電器控制及控制策略。

5.6 通過PFautoCAN平臺軟件對ECU進行軟仿真、半實物仿真及硬件在環仿真。5.7 通能夠通過PFautoCAN平臺軟件對單個ECU的CAN-BUS通信功能進行診斷，并可做多個ECU聯網后CAN-BUS通信的綜合診斷。

6.汽車倒車雷達控制單元

6.1 通過對超聲波探頭控制，采集車身周圍障礙物分布情況，將信息匯總后模糊推理，提供倒車建議。

6.2 提供ECU原理圖及實驗源代碼等教學資源。

6.3 通過PFautoCAN平臺軟件對ECU進行軟仿真、半實物仿真及硬件在環仿真。6.4 通能夠通過PFautoCAN平臺軟件對單個ECU的CAN-BUS通信功能進行診斷，并可做多個ECU聯網后CAN-BUS通信的綜合診斷。

7.智能天窗控制單元

7.1 提供4路以上控制繼電器輸出，控制天窗滑移電機、斜升電機等。7.2 提供6路以上邏輯信號輸入。

7.3 實現滑動開關有滑動打開、滑動關閉和斷開（中間位置）3 個擋位。7.4 實現斜升開關也是有斜升、斜降和斷開（中間位置）3個擋位。7.5 實現對天窗的自動控制。

7.6 綜合應用CAN、LIN總線的通信技術，以及智能天窗控制原理。7.7 提供ECU原理圖及實驗源代碼等教學資源。成都盤灃科技有限公司

http://www.tmdps.cn 7.8 通過PFautoCAN平臺軟件對ECU進行軟仿真、半實物仿真及硬件在環仿真。7.9 通能夠通過PFautoCAN平臺軟件對單個ECU的CAN-BUS通信功能進行診斷，并可做多個ECU聯網后CAN-BUS通信的綜合診斷。

8.PFautoCAN汽車CAN網絡設計仿真平臺軟件

PFautoCAN平臺軟件是針對車載CAN-BUS網絡及其相關ECU的開發、測試和分析的集成開發環境軟件，涵蓋了從系統規劃到實現的完整開發流程，可提高開發基于CAN-BUS網絡的ECU及車載網絡的效率。支持ECU及車載CAN-BUS網絡系統的開發、測量、仿真、診斷、測試、分析、數據記錄、數據回放等，并實現了與Vector公司的dbc文件兼容等。

8.1 測量：以圖形，圖表等形式實時的反映車載網絡的總線狀態及相關信息 8.2仿真：用于車載網絡仿真，包括軟件仿真，半實物仿真，硬件在環仿真。8.3診斷：完成對單個ECU的CAN-BUS通信功能診斷，以及多個ECU聯網后網絡的綜合診斷。

8.4測試：對開發過程中各個階段的ECU進行CAN總線通信功能測試，檢查測試模型，回歸測試及一致性測試。

8.5 數據記錄與回放：可記錄總線數據，并進行記錄數據的回放。

8.6符合ISO11898標準的兩路獨立CAN-bus通道，可以處理CAN2.0A和CAN2.0B格式的CAN報文信息；發送速度最高大于4000幀/秒，接收速度最高大于5000幀/秒。

8.7可實時顯示總線負載和流量以及總線錯誤狀態。8.8支持檢測和顯示錯誤幀。

8.9 可通過腳本配置以支持自定義協議。

8.10 可發送協議幀，進行模擬操作；具有鍵盤輸入、時間等觸發功能，并可設定接收到指定類型的協議幀時觸發發送相應的協議幀。

9.汽車信號發生器

9.1 具有DDS單元（數字信號發生單元），可通過該單元模擬發動機轉速、車速等信號。成都盤灃科技有限公司

http://www.tmdps.cn 9.2 具有CAN-BUS通信功能，可以根據汽車CAN網絡設計單元、汽車CAN網絡測試單元、汽車CAN網絡管理的實驗需要，模擬在總線中的各種ECU輸出到總線的狀態信息，如汽車車速、發動機轉速、油壓、溫度、ABS、車門車窗狀態等。

第四篇：現場總線技術實驗報告

實 驗 報 告

課程名稱

《現場總線技術》

題目名稱

現場實驗報告

學生學院

信息工程學院

專業班級

學生學號

學生姓名

指導教師

2015 年 1 月 1 日

實驗一

0 STEP7 V5.0 編程基礎及 S7--C 300PLC 組態

一、實驗目的

通過老師講解 STEP7 軟件和硬件組態的基礎知識，使同學們掌握使用 STEP7 的步驟和硬件組態等內容，為后續實驗打下基礎。

二、實驗 內容 1、組合硬件和軟件 STEP7 V5.0 是專用于 SIMATIC S7-300/400 PLC 站的組態創建及設計 PLC 控制程序的標準軟件。按照以下步驟：

（1）運行 STEP7 V5.0 的軟件，在該軟件下建立自已的文件。

（2）對SIMATIC S7-300PLC站組態、保存和編譯，下載到 S7-300PLC。

（3）使用 STEP7 V5.0 軟件中的梯形邏輯、功能塊圖或語句表進行編程，還可應用 STEP7 V5.0 對程序進行調試和實時監視。

2、使用 STEP7 V5.0 的步驟

設計自動化任務解決方案 生成一個項目 下載到 CPU 進行調試診斷 硬件組態 程序生成 程序生成 硬件組態

圖 1-1 STEP7 的基本步驟

3、啟動 SIMATIC 管理器并創建一個項目（1）新建項目 首先在電腦中必須建立自己的文件：File → New →寫上 Name（2）通信接口設置 為保證能正常地進行數據通信，需對通信接口進行設置，方法有 2 種：

1）所有程序

SIMATIC

STEP 7

設置 PG/PC 接口

PC Adapter(Auto)

屬性

本地連接

USB/COM（根據適配器連接到計算機的方式選擇）； 2）SIMATIC 管理器界面

選項

PC Adapter(Auto)

屬性

本地連接

USB/COM（根據適配器連接到計算機的方式選擇）。

（3）硬件組態 在自己的文件下，對 S7-300PLC 進行組態，一般設備都需有其組態文件，西門子常用設備的組態文件存在 STEP7 V5.0 中，其步驟如下;? 插入 →站點 →

SIMATIC 300 站點 ； ? 選定 SIMATIC 300（1）的Hardwork（硬件）右邊 Profi

→

標準 → SIMATIC 300 將軌道、電源、CPU、I/O 模塊組態到硬件中：

軌道：RACK-300 →

Rail；，插入電源：選中（0）UR 中 1 1, 插入電源模塊 PS-300 →

PS307 5A；

插入 CPU：選中（0）UR 中 2 2，插入 CPU 模塊 CPU-300→CPU315-2DP→配置 CPU 的型號（CPU 模塊的最下方）； ? 插入輸入/輸出模塊 DI/DO：

1)選中（0）UR 中 4，插入輸入/輸出模塊 SM-300

→ DI/DO→ 配置

輸入/輸出模塊的型號（CPU 模塊的最上方）； 2)S7-300 PLC 中有些 CPU 自帶輸入/輸出模塊，此時不需進行 DI/DO組態。

（4）S7-300PLC CPU 的開關與指示燈 S7-300PLC CPU 的開關與顯示燈如圖 1－1 所示 模式選擇器：

MRES:

模塊復位功能。

STOP:

停止模式，程序不執行。

RUN:

程序執行，編程器只讀操作。

RUN-P:

程序執行，編程器讀寫操作。

指示燈：

S F: 組錯誤：CPU 內部錯誤或帶診斷功能錯誤。

BF: 組錯誤: 總線出錯指示燈(只適用于帶有 DP

接口的 CPU)。出錯時亮。

FRCE:

FORCE：指示至少有一個輸入或輸出被強

制。

DC5V: 內部 5VDC 電壓指示。

RUN:

當 CPU 啟動時閃爍，在運行模式下常亮。

STOP:

在停止模式下常亮，有存儲器復位請求時慢速閃爍。正在執行存儲器復位時快速閃爍，由于存儲器卡插入需要存儲器復位時慢速閃爍。

（5）編程 圖 1-5

CPU 開關與指示燈 圖 1-1

CPU 開關與指示燈

S7-300PLC 采用模塊化的編程結構，包含有通用的 OB 組織塊，通用的 FC、FB 功能與功能塊，西門子提供的 SFC，SFB 系統功能塊，DB 數據塊，各個模塊之間可以相互調用。OB1 是其中的循環執行組織塊，程序首先并一直在 OB1 中循環運行，在 OB1 中可以調用其它的程序塊執行。

在 S7

Program 下的 Block 中，選定并打開 OB1，用梯形邏輯、功能塊圖或語句表編程，再保存編譯和下載，即可執行程序。

（6）程序的清除（存儲器復位）：

圖 1－2 編程界面 A、模式選擇器放在 STOP 位置 B、模式選擇器保持在 MERS 位置，直到 STOP 指示燈閃爍兩次（慢速）

C、松開模式選擇器（自動回到 STOP 位置）

D、模式選擇器保持在 MERS 位置（STOP 指示燈快速閃爍）

E、松開模式選擇器（自動回到 STOP 位置）

（7）運行并監控 將 CPU 打到 STOP 模式，下載整個 SIMATIC 300 站點。再將 CPU打到 RUN 模式，打開監視，程序運行狀態可在 OB1 上監視到。

三、思考題 一.為什么要進行硬件組態？

PLC 是一種模塊化的結構，電源、cpu、i/o 等模塊都是單獨成塊的。而 PLC 組態是對硬件進行配置，簡單的說就是告訴系統你配置了哪些東西，這樣系統才能去連接你的東西。

二.硬件組態和程序生成有先后之分嗎？哪種比較方便些？ 沒有先后之分。先進行硬件組態，然后是下載用戶程序方便些。這樣STEP7 在硬件組態編輯器中會顯示可能的地址。而且有了系統數據塊后，如果你的程序中硬件組態與你的實際硬件一致，就可以在 SIMATIC管理器中，直接選中 Blocks，然后執行下載，在提示你是否也下載系統數據塊時，只要點擊 Yes，就把硬件組態信息和用戶程序一起下載到 CPU 中。

四、實驗心得 在這次的實驗中，從中了解 STEP7 V5.0 的軟件，并學會在該軟件下建立自已的文件，對 PLC 站組態、保存和編譯，并且下載到 PLC，用軟件中的梯形邏輯進行編程，還用軟件進行實時監視。開始沒找到正確的硬件進行組態，然后在師姐的指導下，找到完全和硬件一致的進行組態，之后的還是比較容易。

實驗 二

S7-300PLC 之間的 MPI 通訊

一、實驗目的 熟悉現場總線網絡 MPI 網絡通訊的基本原理和 STEP7 硬件組態，掌握 S7-300PLC 編程和兩個 PLC 之間 MPI 網絡通訊的具體方法。

二、實驗內容 （1）要求：對 PLC 及 MPI 網絡組態，采用 STEP 7 V5.x 編程，以 MPI 網絡通訊的方式，在第二臺 S7-300 的程序中編譯一組密碼，在第一臺 S7-300 上輸入八位的開關信號。如果開關信號與密碼不同，則第二臺 PLC 的某個輸出點上的輸出信號閃爍；如果開關信號與密碼相同，則這個輸出點上的輸出信號長亮。根據需要添加實驗內容和使用 PLC 內部的系統功能。

（2）實驗主要儀器設備和器材：S7-300 可編程控制器，開關裝置，S7-300 適配器，裝有 STEP7 軟件的工控機（或電腦）。

（3）實驗方法、步驟及結構測試：

圖 2-1 MPI 通訊示意圖 具體實驗步驟如下：

1、硬件連接 應用帶連接頭的屏蔽雙絞線，通過 PLC 中的 MPI 接口進行連接，SIEMENS300(2)CPU SIEMENS300(1)CPU 全局數據

將實際線路連好，開關輸入量也接好；同時全部清除兩臺 S7-300PLC原有的程序，并打到 STOP 擋，為硬件組態和編程作好準備。

2、組態硬件 利用 SIMATIC 管理器，在項目中為要連網的設備生成硬件站之后利用硬件組態工具逐個打開這些站。

1)打開 SIMATIC Manager,在“文件”選擇“新建”。在空白處點擊右鍵選中“插入新對象”，再選 SIMATIC 300。

2)進行組態 第一臺設備：根據實際硬件配置組態。

第二臺設備：根據實際硬件配置組態。

3)選“站點”,進行“保存和編譯”。

3、設定 MPI 地址 組態硬件時，必須定義CPU連接在MPI網絡上，并分配各自MPI地址。

1)在 SIMATIC 300（1）選中 Hardware（硬件）。

2)雙擊，選 CPU315-2DP。

3)雙擊，選屬性。

4)選定 MPI（1），并設定其地址。

在硬盤上保存 CPU 的配置參數，然后分別下裝到每一 CPU 中(點到點)。

4、檢查網絡

1)網絡組態 分別在兩臺 PLC 硬件組態中，選菜單欄中的“選項”，然后選“組

態網絡”，進行組網。選中 MPI（I）雙擊，將兩臺 PLC 組網。

用 Profibus 電纜連接 MPI 節點，可以用多條 MPI 線連接。在這里用一條 MPI 線連接即可，這樣就可以與所有 CPU 建立在線連接。打開網絡組態查看，還可用 SIMATIC 管理中 PLC 下的“Accessible Nodes”功能來測試連接狀態。

5、設計程序 編譯程序 進入程序設計時，可按以下步驟：選 SIMATIC 300（1）→CPU 315-2DP→S7 Program(1)→Blocks→OB1,雙擊后可開始編寫程序。

第一臺 S7_300 的程序框圖：

讀取八位開關信號 IB0，傳遞到 MB0：

MOVE EN

ENO IN

OUT 第二臺 S7-300 的程序框圖：

輸入密碼，輸入固定數據 1280，傳送到 MW2：

MOVE EN

ENO IN

OUT

開關信號數據 MW6 與密碼數據 MW2 對比：

IB0 MB0 1280 MW2

CMP==1 IN1

IN2

CMP<>1 IN1

IN2

輸出為 Q0.0。輸出信號燈閃爍：

第二臺 CPU 的時鐘存儲器，地址 M100 此時閃光頻率為 1Hz,周期=1s,燈通=0.5s,燈閉=0.5s 程序框圖

M100

Q124.5 6、生成全局數據表 應用“定義全局數據”工具可以生成一個全局數據表。將數據表編譯兩次然后下裝到 CPU 中。

根據程序可知，數據從第一個 CPU 中的 MB0 發送到第二個 CPU中的 MW6，編譯兩次后，下載。

生成全局數據表步驟如下：

1）選擇 MPI 網 回到前面的項目界面雙擊 MPI 網→選項→定義全局數據，產生或打開全局數據表。

2）分配 CPU MW2 MW6 MW2 MW6

點擊 GDID 后的空格右鍵彈出 CPU→點擊 CPU→雙擊 SIMATIC

300(1)→雙擊 CPU 3）填入發送和接收數據（注明發送方）

填入 MB0→選“選作發送器”→在后一空格用右鍵彈出 CPU→點擊 CPU→雙擊 SIMATIC

300(2)→雙擊選中另一個 CPU→點擊下一空格填入 MW6→編譯→關閉→點擊“查看”→選“掃描速率”及“全局數據狀態”→編譯→關閉→退出。

4）下載程序

定義完全局數據后下載程序。在下載程序前應先清除原有的程序。SIMATIC 300（1）→下載。

5）運行及結果 A、將兩臺 S7－300PLC 的開關打到 RUN 擋，S7－300CPU 上的其它燈是不亮的，這時全局數據開始自動循環交換。

B、在第一臺 PLC 上輸入八位開關量 IB0，數據傳遞到 MB0，通過 MPI 網絡，運行全局數據表，數據從第一臺 PLC 的 MB0 傳送到第二臺 PLC 的 MW6。MW6 上的數據與第二臺 PLC 的 MW2 中C、密碼數據相比較后，在第二臺 PLC 的輸出點 Qxxx.x 輸出結果。若信號與密碼相同，第二臺 PLC 輸出燈 Qxxx.x 亮。

三、思考題 1、在下載程序前如何清除原來的程序？ 現在 PLC 把新的程序下載進去，會自動覆蓋原本的程序的。如果要直接清除的話，則可通過復位清除寄存器內容，先把模式選擇器放在STOP 位置，然后模式選擇器保持在 MERS 位置，直到 STOP 指示燈閃爍兩次，再松開模式選擇器，模式選擇器保持在 MERS 位置，此時 STOP 指示燈快速閃爍，然后松開模式選擇器就可以了。

2、下載程序時應注意什么問題？ A 硬件組態沒有錯誤，組態都錯了，下進去也沒用。

B最好先下新硬件組態信息，然后保證按鍵打到STOP檔位再下程序。

C 在進行了新的組態編譯時，必須點擊 Yes，即把新的硬件組態信息也下載到 CPU 中，否則新的硬件組態和舊的用戶程序將產生沖突。

3、密碼數據在開關量上是如何表示的？試著把密碼設為小于 256 的數，再運行程序看結果如何？為什么？ 如果字節數據轉換成字，則 MB0、MB1 分別變成 MW6 的高 8 位和低 8位，MB1 沒有則補 0，MB0 傳送到 MW6 中變成高 8 位。如果小于 256，則輸出信號長亮，因為密碼相同了啊。

四、實驗心得 在這次實驗中，學會了 PLC 兩個 PLC 之間 MPI 網絡通訊的方法，同時學會了用梯形圖編程，如果是簡單的程序基本能自己編好。實驗中開始沒懂程序原理，難點就在那個密碼表示，后來請教師姐才懂的。

實驗三 三

S7-300PLC 之間的 DP 通訊

一、實驗目的

熟悉現場總線 DP 網絡通訊的基本原理，掌握 S7-300 編程和兩個 PLC 之間 DP 網絡通訊的具體方法。

二、實驗內容

1）要求：對 PLC 及 DP 網絡組態，采用 STEP 7 V5.0 編程，以 DP 網絡通訊的方式，在第二臺 S7-300（從站）的程序中編譯一組（三個）兩字節的密碼，分別為 256，512，1280，在第一臺 S7-300（主站）上輸入 16 位的開關信號。如果開關信號與其中一組密碼相同，則第一臺 PLC 的一個指定的相應輸出點上的輸出信號亮，即輸入信號是256，則 Q4.0 亮，輸入信號是 512，則 Q4.1 亮，輸入信號是 1280，則 Q4.2 亮；否則沒有燈亮。

2）實驗主要儀器設備和材料：S7-300 可編程控制器，開關裝置，S7-300適配器，裝有 STEP7 軟件的工控機。

3）實驗方法、步驟及結構測試：

1、硬件連接 將兩臺的 DP 口通過 PROFIBUS 電纜連接，開關輸入量接在主站的DI 模塊上；同時將兩臺 PLC 全部清除原有程序，打到 STOP 擋，為硬件組態和編程作好準備。

SIEMENS300(1)主站

交換區 PROFIBUS-DP SIEMENS300(1)從站

交換區

圖 3-1 DP 通訊示意圖 4）組態硬件（1）新建項目 在 STEP7 中創建一個新項目，然后選擇“插入”?站點?Simatic 300 站點，插入兩個 S7 300 站，這里命名為 Simatic 300(master)和 Simatic 300(slave)。再選擇“插入”?“站點”?PROFIBUS。如圖 3-2 所示。當然也可完成一個站的配置后，再建另一個。

（2）組態硬件 從站和主站硬件根據實際選定，原則上要先組態從站。雙擊 Simatic 300(slave)“Hardware(硬件)”，進入硬件組態窗口，在功能按鈕欄中點擊“Catalog”圖標打開硬件目錄，按硬件安裝次序和訂貨號依次插入機架、電源、CPU 和輸入/輸出模塊等進行硬件組態，主從站的硬件組態原理一樣。

5）參數設定 硬件組態后，雙擊 DP(X2)插槽，打開 DP 屬性窗口點擊屬性按鈕進入 PROFIBUS 接口組態窗口，進行參數設定。

（1）從站設定：在“屬性 DP ”對話框中選擇“工作模式” 標簽，將 DP 屬性設為從站(Slave)。然后點擊“常規”標簽，點擊“屬

性”按鈕，之后點擊 Network Settings 標簽，對其它屬性進行配置，如：站地址、波特率等。設定完成之后，點擊”保存”即可,不要進行編譯。

（2）主站設定：在“屬性 DP ”對話框中選擇 “工作模式”標簽，將 DP 屬性設為主站(Master)。然后點擊“常規”標簽，點擊“屬性”按鈕，對其它屬性進行配置，如：站地址、波特率等。注意：這里的主站地址跟從站的地址不能重復，且同一個站的 MPI 地址和 DP地址要保持一致。

（3）連接從站：在硬件組態（HW Config）窗口中，打開窗口右側硬件目錄，選擇“ PROFIBUS DP?Configured Stations”文件夾，將 CPU31x 拖拽到主站系統 DP 接口的 PROFIBUS 總線上，這時會彈出 DP 從站連接屬性對話框，選擇所要連接的從站后，點擊“連接”按鈕，再點擊“確認”。注 注：如果有多個從站存在時，要一一連接。

（4）設定交換區地址 雙擊從站，選擇“組態”標簽，打開 I/O 通信接口區屬性設置窗口，進行設置。或者進入“從站屬性“窗口，如果沒有出現表格，則要點擊下面的“新建”，分兩次輸入表格。

地址類型:

選擇“Input”對應輸入區，“Output”對應輸出區。

地址:

設置通信數據區的起地址。

長度:

設置通信區域的大小，最多 32 字節。本例設為 8 字節。

單位:

選擇是按字節（byte）還是按字（word）來通信。

一致性:

選擇“Unit”是按在“Unit”中定義的數據格式發送，即

按字節或字發送。

從站與主站設置完成后，點擊“編譯存盤”按鈕，編譯無誤后即完成從站和主站的組態設置。

6）檢查網絡 點擊“組態網絡”圖標

。打開網絡組態查看，是否成功。

7）設計程序

輸入三個 16 位的密碼：

256，512，1280 結束 從站

主站 給定一個 16 位的開關量信號 開關量是 256 開關量是 512 開關量是1280 Q4.0 亮 Q4.1 亮 Q4.2 亮 結束 圖 3-2 程序框圖

8）程序清單

輸入零字節的任一位閉合，使能接通。IW0的值傳送到 QW10。

圖 3-4 從站中密碼設定

圖 3-3 主站程序

9）運行及實驗結果 輸入開關量 1，則 Q4.0 亮；輸入開關量 2，則 Q4.1 亮；輸入開關量 5，則 Q4.2 亮，輸入其它量時，信號與密碼不同，無燈亮。

三、思考題

1．指出 PROFIBUS 中，DP 與 MPI 通信的特點與區別。

MPI：多點通信的接口，是一種適用于少數站點間通信的網絡，多用于連接上位機和少量PLC之間近距離通信。MPI的通信速率為19.2K～12Mbit/s。在 MPI 網絡上最多可以有 32 個站。MPI 允許主-主通信和主-從通信。

DP：允許構成單主站或多主站系統。在同一總線上最多可連接 126 個站點。通訊波特率最大支持 12MB，距離可達 1200M。包括以下三種不同類型設備：一級 DP 主站、二級 DP 主站、DP 從站。

2．簡述數據交換過程以及數據交換區的設置方法。

由主機數據交換區的數據通過總線傳送到從機的數據交換區。雙擊從站，選擇組態標簽，打開 I/O 通信接口區屬性設置窗口，進行設置。或者進入從站屬性窗口，如果沒有出現表格，則要點擊下面的新建，分兩次輸入表格。

3．在不改變交換區地址的情況下，QW10-QW16，IW20-IW24 可以用 M寄存器區取代嗎？說明原因。

可以，取代的話還會使程序簡單，不過功能也會變得簡單罷了。

四、實驗心得

在這次實驗中，熟悉現場總線 DP 網絡通訊的基本原理，弄懂了兩個PLC 之間 DP 網絡通訊的方法，同時又用梯形圖編程，加強了編程能力。實驗中 DP 通訊還是比較復雜，主要是有很多細節，常常要請教師姐，看來要多用和多了解才行。

第五篇：現場總線控制系統學習心得

現場總線控制系統學習心得

班級：電技131 姓名：楊秋

學號：20*** 現場總線控制系統學習心得

六個星期的現場總線控制系統課程已經結束，通過這段時間的學習和老師的耐心講解，我初步了解到了這門課程的基本內容。

目前，在連續型流程生產工業過程控制中，有三大控制系統，即PLC、DCS和FCS。我們已經在以往的學習中了解到了PLC和DCS這兩大系統的基本知識，而FCS就是我們這段時間學習的現場總線控制系統。老師分別從以下幾個方面詳細地向我們講解了這門課程。

1現場總線和現場總線控制系統的概念

根據國際電工委員會IEC61158標準的定義，現場總線是指應用在制造過程區域現場裝置和控制室內自動控制裝置之間的包括數字式、多點、串行通信的數據總線，即工業數據總線。是開放式、數字化、多點通信的底層通信網絡。以現場總線為技術核心的工業控制系統，稱為現場總線控制系統FCS（Fieldbus Control System），它是自20世紀80年代末發展起來的新型網絡集成式全分布控制系統。

其中，現場總線系統一般被稱為第五代控制系統。第一代控制系統為50年代前的氣動信號控制系統PCS，第二代為4~20mA等電動模擬信號控制系統，第三代為數字計算機集中式控制系統，第四代為70年代中期以來的集散式分布控制系統DCS。現場總線技術現場總線技術將專用的微處理器置入了傳統的測量控制儀表，使其各自都具有了多多少少的數字計算和數字通信能力，成為能獨立承擔某些控制、通信任務的網絡節點。它們通過普通雙絞線、光纖、同軸電纜等多種途徑進行信息傳輸，這樣就能夠形成以多個測量控制儀表、計算機等作為節點連接成的網絡系統。該網絡系統按照規范和公開的通信協議，在位于生產現場的多個微機化自控設備之間，以及現場儀表與用作管理、監控的遠程計算機之間，實現數據傳輸與信息共享，進一步構成了各種適應實際需要的自動控制系統 現場總線的分類

老師重點講述了現場總線的幾種類別，典型的現場總線技術包括了基金會現場總線FF（Foudation Fieldbus），LonWork現場總線，Profibu現場總線，CAN現場總線以及HART現場總線。其中FF總線尤為重要，按照基金會總線組織的定義，FF總線是一種全數字、串行、雙向傳輸的通信系統，是一種能連接現場各種現場儀表的信號傳輸系統，其最根本的特點是專門針對工業過程自動化而開發的，在滿足要求苛刻的使用環境、本質安全、總線供電等方面都有完善的措施。為此，有人稱FF總線為專門為過程控制設計的現場總線。現場總線技術的特點

現場總線技術具有系統的開放性，互可操作性與互用性，現場設備的智能化與功能自治性，系統結構的高度分散性以及對現場環境的適應性等。除此之外，現場總線技術還具備以下優點：節省硬件數量與投資，節省安裝費用，節省維護開銷，用戶具有高度的系統集成主動權以及提高了系統的準確性與可靠性。

5現場總線技術的發展

現場總線技術的發展體現在兩個方面，一個是高速現場總線技術的發展，另外一個是低速現場總線領域的繼續完善和發展。就現在而言，現場總線產品主要針對的是低速總線產品，用于運行速率較低的領域，對網絡的性能要求不高。而高速現場總線主要應用于互聯控制網、連接控制計算機、處理速度快的設備以及實現低速現場總線網間的連接，是充分實現系統的全分散控制結構所必須的。但是目前高速現場總線這一環節還相對薄弱。總體來說，自動化系統與設備將向現場總線體系的結構改變，并且向著趨于開放統一的方向發展。同時，在單獨的現場總線體系下不可能只容納單一的標準，加上商業利益的驅使，各種現場總線技術都在十分激烈的市場競爭環境中求得發展。所以有理由認為，在將來的不久，集中總線標準的設備通過路由網關互聯并且會實現信息共享的局面。

除此之外，老師還向我們介紹了現場總線控制系統與以前學到的DCS系統的關系。通過現場總線系統的網絡結構可以發現，它可以由現場智能設備和人機接口構成兩層的網絡結構，同時把常規的PID在智能變送器中實現。但這種總線控制系統的局限性限制了現場總線控制系統的功能，使之不能實現復雜的協調控制功能，為了實現這個功能，其結構中需要包含控制站，即需要三層的網絡結構。這樣，三層網絡結構的現場總線系統網絡就與DCS相似了，但是其中控制站所承擔的功能卻與DCS有很大差別。在傳統的DCS系統中，控制站可以用來實現包括控制回路的PID運算和控制回路之間的協調控制等功能。但在FCS中，底層的PID等基本控制功能卻完全由現場設備來完成，控制站只完成控制回路之間信息的交流和控制協調功能。這樣的話，就大大減輕了控制器的負荷率，分散了系統的風險性，加快了數據處理速度。通過現場總線系統的網絡結構可以發現，它可以由現場智能設備和人機接口構成兩層的網絡結構，同時把常規的PID在智能變送器中實現。但這種總線控制系統的局限性限制了現場總線控制系統的功能，使之不能實現復雜的協調控制功能，為了實現這個功能，其結構中需要包含控制站，即需要三層的網絡結構。這樣，三層網絡結構的現場總線系統網絡就與DCS相似了，但是其中控制站所承擔的功能卻與DCS有很大差別。在傳統的DCS系統中，控制站可以用來實現包括控制回路的PID運算和控制回路之間的協調控制等功能。但在FCS中，底層的PID等基本控制功能卻完全由現場設備來完成，控制站只完成控制回路之間信息的交流和控制協調功能。這樣的話，就大大減輕了控制器的負荷率，分散了系統的風險性，加快了數據處理速度。

現場總線技術自推廣以來，已經在世界范圍內應用于工業控制的各個領域。現場總線的技術推廣有了三、四年的時間，已經或正在應用于冶金、汽車制造、煙草機械、環境保護、石油化工、電力能源、紡織機械等各個行業。應用的總線協議主要包括PROFIBUS、DeviceNet、Foundation、Fieldbus、Interbus_S 等。在汽車行業，現場總線控制技術應用的非常普遍，近兩年國內新的汽車生產線和舊的生產線的改造，大部分都采用了現場總線的控制技術。國外設計的現場總線控制系統已應用很廣泛，從單機設備到整個生產線的輸送系統，全部采用現場總線的控制方法。而國內的應用仍大多集中中生產線的輸送系統、隨著技術的不斷發展和觀念的更新必然會逐步擴展其應用領域。

通過這段時間的現場總線課程的學習，讓我對現場總線有了更多的了解，還有更多的是對其工業各方面應用的了解及其前景。自己對自己的這個專業有了更多的了解和認識，自己專業意識和素養都有很多的增加。特別從老師那里學到那種精神，要有專業素養和意識，不僅要學好書上的知識，自己的那種專業敏感度，和實際動手能力都要好好培養，我感覺自己受益頗多。