北京信息科技大学现场总线课程设计报告正文.doc

前言 我们于2011年9月16号下午13：30至2011年9月18号晚上22：30在小营实验楼8层实验室做现场总线课程设计。现场总线技术是研究现场设备数字化、网络化通信的热门技术。现场总线控制系统是新一代分布式管、控一体化的基础。我们在学习现场总线的基本原理和技术规范的基础上，同时还要学习现场总线的工程设计、运行与维护。 此次课程设计的目的在于让我们具备理论与实际相结合的应用能力，掌握一些先进的实践技能，适应自动化领域对学生提出的具有实际技能的需要。学生围绕要解决的实际问题，应独立进行分析和研究，查阅、自学相关的文献资料，确定技术路线和实施方案，进行系统设计和完成调试，最后写出课程设计报告。通过课程设计加深对专业知识的理解和综合运用，锻炼实践动手能力，增强分析和解决实际问题的能力，发挥创新能力，以及提高文档撰写能力。具体如下： 1. 培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和查找文献资料的能力； 2. 学会方案比较和论证，初步掌握工业控制系统工程设计的基本方法； 3. 加深对现场总线及典型的现场总线-PROFIBUS技术的理解； 4. 提高可编程程控制器的设计能力，熟练掌握先进的S7-300 PLC的程序开发和应用调试能力； 5. 提高控制系统监控界面的设计能力，熟练掌握西门子WinCC组态软件的应用开发方法； 6. 熟悉现场总线设备的调试，以及现场总线控制系统的结构设计； 7. 提高总结归纳、撰写设计报告的能力，应当规范、有条理、充分、清楚地论述设计内容和调试成果； 主要内容包括： 1. 实验测试 熟悉实验平台的硬件组成结构和软件操作。学习硬件和软件说明书。借助实验平台提供的项目实例，进行系统的硬件连接和实验测试，学习软硬件的基本操作和调试方法、掌握项目运行的基本步骤。 2. 硬件系统设计及STEP7硬件组态开发 在理解题目要求和原理的基础上，深入学习设计题目相关的软、硬件手册，学习S7-300PLC的组成原理，确定系统组成和结构，画出硬件连接图。熟练掌握硬件特性和操作、测试方法，完成系统硬件连接。深入学习STEP7软件开发，在STEP7软件中建立工程，完成硬件组态设计和下装。 3. 监控算法设计及STEP7监控程序开发 根据题目的功能要求，设计完善的监控策略，画出软件流程图。 深入学习梯形图编程语言，在STEP7软件中编写程序和编译下装。并借助STEP7的调试工具对软件功能进行初步测试。 4. 监控界面功能设计及ＷinCC界面组态 对人机操作界面进行设计规划，画出监视效果示意图。 深入学习ＷinCC软件的应用开发技术，完成界面组态和运行。 5. 系统调试和完善 软硬件系统联调，改进设计中的缺欠，完善系统的功能，保存调试成果。 1 6. 撰写设计报告 设计报告中应如实明确记录和说明设计思路、开发步骤、完成的成果、以及开发和调试过程中遇到的问题及解决办法，并附参考文献。 现场总线技术课程设计在THPCAT-2型现场总线控制系统实验平台上完成，实验平台的系统组成结构下图所示。在该实验平台上可以设计实现基于PROFIBUS现场总线的开关量及模拟量控制系统。监控对象包括模拟锅炉、水箱、以及按钮和彩灯。软件开发平台包括PLC编程软件STEP 7和监控组态软件WINCC。 SM323 THPCAT-2型现场总线控制系统实验装置结构图 2 第一章 现场总线概述及profibus简介 1.1 现场总线概述 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。是一种将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共享）。其结构图和管理层分别如下图1，图2。 图1 现场总线结构图 3 图2 现场总线管理层 现场总线的特点： 1. 现场控制设备具有通信功能，便于构成工厂底层控制网络。 2. 通信标准的公开、一致，使系统具备开放性，设备间具有互可操作性。 3. 功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。 4. 控制功能下放到现场，使控制系统结构具备高度的分散性。 现场总线的优点 1. 现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列，为其应用开拓了更为广阔 的领域； 2. 一对双绞线上可挂接多个控制设备， 便于节省安装费用； 3. 节省维护开销； 4. 提高了系统的可靠性； 5. 为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。 1.2 PROFIBUS简介 PROFIBUS，是一种国