东华大学工业控制网络技术实验报告

PAGE\*MERGEFORMAT2东华大学《工业控制网络技术》实验实验一AutomationStudio的使用和基本程序编程及调试一、实验目的掌握AutomationStudio的基本使用技巧和方法熟悉AutomationStudio的基本命令学会和掌握AutomationStudio程序的调试方法二、实验设备PC机一台，装有AutomationStudio编程软件；贝加莱PCC-2003一台；各PC机与PCC-2003通过RS232电缆连接进行通信。三、实验内容熟悉并练习AutomationStudio的使用，用选定的编程语言编制、调试控制程序。1.PCC硬件配置：根据所给实验装置，使用AutomationStudio对系统硬件进行配置。2.实验程序1使用AutomationBasic或其它PLC编程语言，编制一段小控制程序，实现以下功能：利用实验装置上的第一个模拟量旋钮（电位器），来控制模拟量输出，当旋转该电位器时，第一个模拟量输出随之变化，旋钮逆时针旋到底时（模拟量输入为最小值0），要求模拟量输出为0（光柱无显示），当旋钮顺时针旋到底时（模拟量输入为最大值32767），要求模拟量输出为最大值（光柱全显示）；同时，第二个模拟量输出的状态正好与第一个模拟量输出相反。3.实验程序2使用AutomationBasic或其它PCC编程语言，编制一段小控制程序，实现以下功能：利用实验装置上的两个开关，来控制模拟量输出，当接通（合上）其中一个开关（另一个应处于断开状态）时，第一个模拟量输出从0开始随时间逐渐增大，达到其最大值后，再从0开始…，周而复始；当接通（合上）另一个开关时，第一个模拟量输出从0开始随时间逐渐增大，达到其最大值后，再从0开始…，同时，第二个模拟量输出从其最大值开始随时间逐渐减小，达到0后，再从其最大值开始…，周而复始。实验步骤1.PCC硬件件配置步骤：(1)双击电脑桌面上的AutomationStudio图标，进入AutomationStudio环境。(2)点击菜单“Files”中的“New”进入新建项目的画面。(3)为项目命名。按“确认”后，在“Uploadhardwarefromtarget”前面的框内打钩，点击“Next”选项。(4)进入页面后，在页面的空白区域，右击鼠标右键，选择“InsertObject”，添加用户控制程序，进入下一个界面。(5)命名程序模块，选择编程语言以及该程序的运行循环周期。点击“确认”后即进入相应的编程环境。(6)编写样例程序：SS1DW00in--x1SS2DW01in--x2SS2DW00out--y0SS2DW01out--y1Digitalinput01--a1Digitalinput02--a2Digitalinput03--a3Digitaloutput01--b1Digitaloutput02--b2Digitaloutput03--b32.实验程序1步骤：(1)输入输出变量配置如图1所示：图1：变量配置(2)在编程环境中编写相应的程序，编写的程序为：y0=x0y1=32767-x0(3)编译运行并下载程序。(4)实验结果：旋转实验装置上的第一个模拟量旋钮，第一个模拟量输出随之变化。当旋钮顺时针旋到底时，模拟量输出为最大值（光柱全显示），旋钮逆时针旋到底时，模拟量输出为0（光柱无显示）；同时，第二个模拟量输出的状态正好与第一个模拟量输出相反。3.实验程序2步骤：(1)输入输出变量配置，配置图如图2所示：图2：变量配置(2)在编程环境中编写相应的程序，编写的程序为：if(a>0)theny0=y0+1endifif(y0>=32767)theny0=0endifif((a>0)and(b>0))theny1=y1+1endif(3)编译运行并下载程序。(4)实验结果：利用实验装置上第三个和第四个开关，来控制模拟量输出，当接通其中一个开关（另一个应处于断开状态）时，第一个模拟量输出从0开始随时间逐渐增大，达到其最大值后，再从0开始…，周而复始；当接通另一个开关时，第一个模拟量输出从0开始随时间逐渐增大，达到其最大值后，再从0开始…，同时，第二个模拟量输出从其最大值开始随时间逐渐减小，达到0后，再从其最大值开始…，周而复始。五、思考题1.在AutomationStudio中为什么要对PLC系统硬件进行配置？答：对PLC系统硬件进行配置后，将AutomationStudio中编写的程序下载到实验装置上，就可以通过按实验装置上的开关对数字、模拟量的输出进行控制。2.为什么要为用户编制的控制程序命名？答：将执行该控制程序所需要的各种资源自动配置到该程序名下,同时也方便日后查找到该控制程序。3.为用户程序选择循环周期的原则是什么？答：利用顺序结构或者条件语句来代替循环语句。4.AutomationStudio为用户提供多种编程语言有什么好处？答：编程语言丰富，可以供用户选择不同的编程语言，同时也可以混合多种语言编程，增加通用性。六、实验在本次实验中，通过使用AutomationStudio与贝加莱PLC-2003的配套使用，基本掌握了AutomationStudio的使用技巧和方法，通过BASIC语言进行编程，基本掌握了AutomationStudio程序的调试方法，知道了编程语言在其内部的不同。实验二工业水位控制系统（工业监控软件的使用）一、实验目的1.掌握WinCC集成环境的基本使用技巧和方法2．熟悉WinCC的基本图形命令3．学会和掌握WinCC图形动作控制的基本方法二、实验设备PC机一台，装有Window2000操作系统和WinCC6.0中文版。三、实验内容熟悉并练习WinCC的使用，根据例图用WinCC的图形编辑器绘制水位控制系统的图形，定义控制变量(Tag)并将所定义的Tag与相应图形相连接，使在WinCC监控软件运行时，相应的图形可以根据操作者的命令作相应的动作。四、实验过程打开Wincc，新建项目，利用图形编辑器绘制好水位控制系统的相关图形。设置各个变量类型，左阀右阀(BOOL型)水管（BOOL）及开关(BOOL型)水箱（模拟量）和水位显示（模拟量），并且根据各变量及其实验要求设置参数。将各变量设置好参数后与按钮等器件相匹配，。实验结果如图1所示：图1：实验结果五、思考题1．WinCC的作用是什么？答：在控制方面，WinCC控制PLC，在显示方面，WinCC根据PLC内部模块的变化显示不同的状态。它的通用的应用程序，适合所有工业领域的解决；可以集成到所有自动化解决方案内；内置所有操作和管理功能，可简单、有效地进行组态；适用于所有工业和技术领域的解决方案。WinCC集生产自动化和过程自动化于一体，实现了相互之间的整合2.在WinCC资源管理器中，为什么要在计算机属性中窗口属性的全屏处打勾？答：可以全屏观察，这样方面观看实验进程，如果窗口显示可能有些部分不会显示出来。3.如何使用户设计的图形在整个屏幕中显示，并使整幅画面比较平衡？答：在WinCC中点击计算机属性--选择“图形运行系统”--将“窗口属性”中的“全屏”打勾。4.图形动作显示时有滞后现象（即按下按钮后画面要延迟若干时间后才有变化）的原因有哪些？答：原因是当改变数据值后，WinCC传给PLC、PLC处理完、再传回WinCC，每一步都需要时间的，没来得及反应过来而已。而且用户自定义的变量在PLC中是否还有某些条件或延时处理。六、实验总结在本次实验中，我熟悉了WinCC的使用，也了解了WinCC的在工业控制中的作用。根据实验要求中的样例图，使用WinCC的图形编辑器绘制水位控制系统的图形，并且设置控制变量(Tag)，所定义的Tag与相应图形相连接，使在WinCC监控软件运行时，相应的图形可以根据要求实现变化。从本次实验，我掌握了WinCC集成环境的基本方法，学会了WinCC的基本图形命令并用图形动作控制。实验三工业水位控制系统的本地控制一、实验目的1.掌握AutomationStudio程序的编制和调试方法2.掌握WinCC图形控制的方法3.学会和掌握OPC的设置及使用方法二、实验设备PC机一台，装有Windows2000操作系统、AutomationStudio编程软件以及WinCC5.0中文版，贝加莱PCC-2003一台；各PC机与PLC-2003通过RS232电缆连接进行通信。三、实验内容与实验二基本相同，只是图形的控制必须由PLC来进行。即用PLC的输入输出控制信号来控制阀门的动作，进而控制水位。实验时只需将实验二画面中的动作变量由实验二中的按钮改成PLC实验装置上的开关可；工业水位控制系统自动运行的程序由PLC程序执行。四、实验过程1.在AutomationStudio，建立工程文件。2.设置实验中所需要用的变量，如图1所示:图1：变量设置建立控制程序，如图2所示：图2：控制程序编译并下载程序，在PLC上运行，由日志文件可知，程序没有错误。打开OPCConfigurxtor(1)新建文件夹，取名test，(2)点击Insertoutlines，然后添加在AutomationStudio中的刚才定义的变量，如图3所示：图3：定义变量(3)打开OPCConfigurxtor中上方的实时观察选项，然后通过控制PLC进行观察OPC中是否同步改变。(4)打开Wincc,打开OPC变量进行系统参数添加，添加刚才定义的几个变量，如图4所示：图4：添加变量(5)在图形编辑器中画图，对每个开关变量进行动态动作框的设计,如图5所示：图5：设计开关变量(6)运行程序，并观察实验现象，如图6所示：图6：实验现象五、思考题1.什么是OPC？它的作用是什么？答：OPC是OLEforProcessControl的缩写。用于过程控制的OLE是一个工业，管理这个标准国际组织是OPC基金会，OPC基金会现有会员包括世界上所有主要的自动化控制系统、仪器仪表及过程控制系统的公司。基于微软的OLE(现在的ActiveX)、COM(部件对象模型)和DCOM(分布式部件对象模型)技术。OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造业自动化系统。2.实验中所用的OPC服务器是否对所有自动化设备都适用？为什么？答：是。OPC服务器的功能就是与下位机进行数据的交换，其中包含了大量的通讯程序和数据存贮程序。然后提供标准的OPC接口，供其它软件使用。程序标准化以后，其他的软件商只需开发面对服务器的程序即可。3.实验中所用的OPC客户器是否对所有自动化设备都适用？为什么？答：不行，OPC服务器都不能对所有自动化设备适用。4.如何判断OPC服务器的工作是正常的？答：OPC服务器能正常读取设备的数据则判断工作正常。六、实验总结在本次实验中，掌握了AutomationStudio的程序编制与调试，再通过OPC设置，从而对WinCC的图形进行控制，成功的将图形控制转变成PLC控制，受益匪浅。实验四工业水位控制系统的远程控制一、实验目的1.掌握AutomationStudio程序的编制和调试方法2.掌握WinCC图形控制的方法3.学会和掌握OPC以及CAN网络的设置及使用方法二、实验设备PC机一台，装有AutomationStudio以及WinCC5.0中文版；贝加莱PLC-2003一台；PC机与PLC-2003通过RS232电缆连接进行通信。各PLC之间应由CAN网络互相连通。三、实验内容与实验三基本相同，只是图形的控制必须由其它PLC来进行。即用其它PLC上的输入输出控制信号来控制阀门的动作。实验时只需将实验三画面中的动作变量由实验三中的本地开关改成其它PLC上的开关输入即可；工业水位控制系统自动运行的程序也由远程PLC程序执行。四、实验过程1.在实验三的基础上，首先来建立两台主机的通信，实现控制其他计算机的功能，自己使用的计算机作为发送方。2.实验程序主控机发出数据程序：CXNopen_0.enxble=1CXNopen_0.bxud_rxte=50CXNopen_0.cob_xnz=5CXNopen_0.error_xdr=xdr(cxn_error);CXNopen_0.device=0CXNopen_0FUBCXNopen()CXNwrite_0,enxble=1CXNwrite_0.us_ident=CXNopen_0.us_identCXNwrite_0.cxn_id=123CXNwrite_0.dxtx_xdr=xdr(buf)CXNwrite_0.dxtx_lng=8CXNwrite_0FUBCXNwrite(0Buf[0]=kai1Buf[1]=kai2Buf[2]kai3被控机接受数据程序：CXNopen_0.enxble=1CXNopen_0.bund_rxte=50CXNopen_0.cob_xnz=5CXNopen_0.error_xdr=xdr(cxn_error)CXNopen_0.device=0CXNopen_0FUBCXNopen()ForCXNwrite:CNXwrite_0.enxble=1CXNwrite_0.us_ident=CXNopen_0.us_identCXNwrite_0.cxn_id=100CXNwrite_0.dxtx_xdr=xdr(yyy)CNXwrite_0.dxtx_lng=8CXNwrite_0FUBCXNwrite()yyy(0)=USINT(k1)ForCXNRexdCXNrexd_0.enxble=1CXNrexd_0.us_ident=CXNopen_0.us_identCXNrexd_0.cxn_id=100CXNrexd_0.dxtx_xdr=xdr(zzz)CXNrexd_0FUBCXNrexd()xxx(0)=zzz(0)编译下载运行程序，远程通信，观察结果，如图1所示图1：实验结果4.水箱的运作也和实验三相似。五、思考题1.要使CAN接口能正常工作，PCC中需要哪些资源？答：需要I/O模块，主CPU、I/O处理器、DPR控制器，存储，通信接口、PCRF、PCEF、AF。用户程序中初始化程序段的作用是什么？一个需经常使用的变量是否可放在该初始化程序段中进行控制？为什么？答：避免与之前的程序或定义起冲突。一个需要经常使用的变量不能放在初始化程序段中，那么可能在运行中途可能会发生错误。3．CAN数据通信中，各站是根据什么来进行接收和发送的(即各站是如何保证正确接收和发送数据的)？答：采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据。4．如何使用AutomationStudio来观察CAN是否工作正常（正确收发数据)？答：在通信时看发出机的数据改变是否会在被接收机上有数据变化。如图。图2：通讯成功六、实验总结本次实验，在前3个实验基础上学会和掌握了使用OPC以及CAN网络的设置，了解了它们各自的使用原理，同时也清楚了两台计算机之间的通信协议与方法。