NI25项目自动化网络构架及构建

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1、NI25项目自动化网络项目自动化网络构架及构建构架及构建指导老师：施能民教授指导老师：施能民教授 张龙工程师张龙工程师专业：专业：电气工程及其自动化电气工程及其自动化姓名：姓名：彭俊超彭俊超 Page 2目录目录第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 自动化网络系统基本构架自动化网络系统基本构架第四章第四章 工业以太网技术工业以太网技术 第五章第五章 光纤环网光纤环网结论结论第三章第三章 PROFIBUS现场总线通讯技术现场总线通讯技术Page 3第一章第一章 绪论绪论研究内容研究内容研究意义研究意义研究背景研究背景论文组织论文组织第一章绪论第一章绪论研究内容研究内容研究意义研究意义研究背景研究背

2、景论文组织论文组织Page 4第一章第一章 绪论绪论n 科学技术的推动科学技术的推动n 生产形式发生的变化生产形式发生的变化n 微型计算机的融合微型计算机的融合n 改革开放的不断扩大改革开放的不断扩大n 生产工艺的需求生产工艺的需求n 构建可持续发展型社会，循环经济构建可持续发展型社会，循环经济研究背景研究背景Page 5第一章第一章 绪论绪论n PLC被广泛应用于各个领域被广泛应用于各个领域n 丰富的功能和可靠性高丰富的功能和可靠性高n 西门子构建强大的数据网络通讯西门子构建强大的数据网络通讯n 投资成本低，运行维护方便投资成本低，运行维护方便研究意义研究意义Page 6第一章第一章 绪论绪

3、论n 在在S7-400PLC将现场采集到的数据，使工程师站，监测站同时可以将现场采集到的数据，使工程师站，监测站同时可以观察到四个回转窑及一个干燥窑工作情况，并可根据实际情况做出相观察到四个回转窑及一个干燥窑工作情况，并可根据实际情况做出相应的更改，在组态软件中实现各个设备之间的通信及联网从而构成自应的更改，在组态软件中实现各个设备之间的通信及联网从而构成自动化网络动化网络研究内容研究内容Page 7第一章第一章 绪论绪论n 图图研究内容研究内容Page 8第一章第一章 绪论绪论n 第第1章为绪论，第章为绪论，第2章至第章至第5章为论文的主体部分章为论文的主体部分 n 第第1章是绪论部分，概述

4、了课题的背景和研究的意义，介绍了章是绪论部分，概述了课题的背景和研究的意义，介绍了 PLC对于工业自动化网络构成的意义，以及论文的研究内容等对于工业自动化网络构成的意义，以及论文的研究内容等n 第第2章介绍了本论文项目自动化网络系统的构架章介绍了本论文项目自动化网络系统的构架n 第第3章阐述了章阐述了PROFIBUS现场总线通讯技术现场总线通讯技术n 第第4章阐述了工业以太网通讯技术章阐述了工业以太网通讯技术n 第第5章阐述了光纤环网的必要性章阐述了光纤环网的必要性论文组织论文组织Page 9第二章 自动化网络系统基本构架第二章第二章 自动化网络系统基本构架自动化网络系统基本构架网络系统组成网

5、络系统组成网络系统构架意义网络系统构架意义Page 10第二章 自动化网络系统基本构架n 硬件部分：硬件部分：SIMATIC ET200M，SINAMICS G150，SIMATIC S7-400，光纤，光纤，PC，MOXA HUBn 软件部分：软件部分：STEP7网络系统组成网络系统组成Page 11第二章 自动化网络系统基本构架n 在生产过程中由于工艺的需要和场地设备分布的限制，自动化设备分在生产过程中由于工艺的需要和场地设备分布的限制，自动化设备分布分散，该自动化系统网络为干燥窑与回转窑内部布分散，该自动化系统网络为干燥窑与回转窑内部1234#窑的通讯构窑的通讯构架，操作人员在建立的内部

6、信息平台下在各个站点均能看到各座窑的架，操作人员在建立的内部信息平台下在各个站点均能看到各座窑的生产情况，可以实现群体协同工作，各个部门可联合实现配料，下料，生产情况，可以实现群体协同工作，各个部门可联合实现配料，下料，喷煤，除尘不同生产工艺的协作等。喷煤，除尘不同生产工艺的协作等。网络系统构架意义网络系统构架意义Page 12第二章 自动化网络系统基本构架n 基本构架基本构架Page 13第三章第三章 PROFIBUS现场总线通讯技术现场总线通讯技术第三章第三章 PROFIBUSPROFIBUS现场总线通讯技术现场总线通讯技术PROFIBUS简介简介S7-400与与ET200M之间的之间的P

7、ROFIBUS-DP通讯通讯 S7-400与变频器与变频器G150之间的之间的PROFIBUS-DP通讯通讯 PROFIBUS简介简介S7-400与与ET200M之间的之间的PROFIBUS-DP通讯通讯 Page 14第三章第三章 PROFIBUS现场总线通讯技术现场总线通讯技术n PROFIBUS是目前国际通用的现场总线标准之一，是目前国际通用的现场总线标准之一，PROFIBUS总线总线87年由年由SIEMENS公司等公司等13家企业和家企业和5家研究机构联家研究机构联合开发，合开发，99年年PROFIBUS成为国际标准成为国际标准IEC61158的组成部分，的组成部分，2001年批准为中

8、国行业标准年批准为中国行业标准JB/T 10308.3-2001。PROFIBUS简介简介Page 15第三章第三章 PROFIBUS现场总线通讯技术现场总线通讯技术概述概述n SIMATIC ET200M 系统的特点是功能多、模块化、灵活性高，可用系统的特点是功能多、模块化、灵活性高，可用于分布式自动化。此分布式于分布式自动化。此分布式 I/O 系统可以安装在条件极其严苛的环境系统可以安装在条件极其严苛的环境中，可以在控制柜里、机器上甚至是爆炸性危险场所。此范围内的所中，可以在控制柜里、机器上甚至是爆炸性危险场所。此范围内的所有产品都可以通过有产品都可以通过 PROFIBUS 集成到现有的自

9、动化系统中。西门子集成到现有的自动化系统中。西门子的的S7-400 CPU数字量的采集（主要是数字量的采集（主要是DI数字量输入模块和数字量输入模块和AI模拟量模拟量输入模块）主要是从下属的各个输入模块）主要是从下属的各个DP从站的从站的ET200M进行采集并将信号进行采集并将信号传送至传送至PLC的的CPU412进行数据处理；需要执行的命令通过进行数据处理；需要执行的命令通过ET200M下挂的下挂的DO模块和模块和AO模块进行数字量和模拟量输出。模块进行数字量和模拟量输出。S7-400与与ET200M之间的之间的PROFIBUS-DP通讯通讯 Page 16第三章第三章 PROFIBUS现场

10、总线通讯技术现场总线通讯技术n S7-400实物实物Page 17第三章第三章 PROFIBUS现场总线通讯技术现场总线通讯技术n ET200M 实物实物Page 18第三章第三章 PROFIBUS现场总线通讯技术现场总线通讯技术概述概述n S7-400与与SINAMICS G150之间是通过之间是通过PROFIBUS-DP总线进行数据总线进行数据通讯的。通讯又分为周期性与非周期性，使用标准通讯的。通讯又分为周期性与非周期性，使用标准S7功能模块功能模块SFC14/SFC15可实现周期性数据交换；使用标准可实现周期性数据交换；使用标准S7功能块功能块SFC58/SFC59，可实现非周期性数据交

11、换，读写，可实现非周期性数据交换，读写SINAMICS G150的参数。的参数。S7-400与变频器与变频器G150之间的之间的PROFIBUS-DP通讯通讯 Page 19第三章第三章 PROFIBUS现场总线通讯技术现场总线通讯技术n S7-400与与SINAMICS G150装置连接如图装置连接如图Page 20第三章第三章 PROFIBUS现场总线通讯技术现场总线通讯技术n SINAMICS G150站地址设置及硬站地址设置及硬件组态件组态n 设置站地址需要通过设置站地址需要通过CU320控制单控制单元上元上DIP拨码开关，有效地址为拨码开关，有效地址为1.126.，将，将DIP开关拨

12、到开关拨到“ON”处，多个开关激活，将有效位进行处，多个开关激活，将有效位进行加法运算，加法运算，1+4+32=37，表示站地，表示站地址是址是37，通过拨码开关改变地址时，通过拨码开关改变地址时应断掉应断掉SINAMICS G150电源，否电源，否则，更改的站地址是无效的，设定则，更改的站地址是无效的，设定方法如下表所示方法如下表所示Page 21第四章第四章 工业以太网技术工业以太网技术第四章第四章 工业以太网工业以太网技术技术工业以太网简介工业以太网简介CP443-1将将S7-400连接到工业以太网连接到工业以太网Page 22第四章第四章 工业以太网技术工业以太网技术n 西门子公司提出

13、了新的通讯模式专用于工业自动化，借助于西门子公司提出了新的通讯模式专用于工业自动化，借助于IEEE 802.3（Ethernet）的强大的区域和单元网络，它是就工业以）的强大的区域和单元网络，它是就工业以太网。以太网随着通讯技术的日益成熟，通讯交换技术不断提高，在太网。以太网随着通讯技术的日益成熟，通讯交换技术不断提高，在工业自动化领域高速以太网的地位越来越重要，大部分现场总线系统工业自动化领域高速以太网的地位越来越重要，大部分现场总线系统均可连接到工业以太网。均可连接到工业以太网。工业以太网简介工业以太网简介Page 23第四章第四章 工业以太网技术工业以太网技术优点优点n 可兼容性好可兼容

14、性好n 成本相对低、组建网络简单成本相对低、组建网络简单n 数据传输速率极高数据传输速率极高n 企业管理层容易接入企业管理层容易接入Internet进入工业以太网进入工业以太网Page 24第四章第四章 工业以太网技术工业以太网技术n CP443-1将将S7-400连接到工业以太网连接到工业以太网n CP443-1实物实物Page 25第五章第五章 光纤环网光纤环网光纤的简介光纤的简介光纤环网的构建光纤环网的构建光纤传输的特点光纤传输的特点第五章第五章 光纤环网光纤环网光纤的简介光纤的简介光纤环网的构建光纤环网的构建光纤传输的特点光纤传输的特点Page 26第五章第五章 光纤环网光纤环网n 光

15、纤通讯（光纤通讯（Fiber-optic communication）又称作光纤通信，是指一）又称作光纤通信，是指一种新的传递资讯的一种方式利用了光与光纤（种新的传递资讯的一种方式利用了光与光纤（optical fiber），属于），属于有线通信的之一。经过调变（有线通信的之一。经过调变（modulation）光便能携带资讯于是就）光便能携带资讯于是就产生了光纤通讯。自上世纪产生了光纤通讯。自上世纪80年代起，光纤通讯系统在数位时代里扮年代起，光纤通讯系统在数位时代里扮演非常重要的角色，同时也对于电信工业产生了极大变革。光纤通信演非常重要的角色，同时也对于电信工业产生了极大变革。光纤通信的优点

16、是传输容量大，保密性好等，使其成为当今最主要的有线通信的优点是传输容量大，保密性好等，使其成为当今最主要的有线通信方式。将需传送的信息在发送端输入到发送机中，将信息叠加或调制方式。将需传送的信息在发送端输入到发送机中，将信息叠加或调制到作为信息信号载体的载波上，然后将已调制的载波通过传输媒质传到作为信息信号载体的载波上，然后将已调制的载波通过传输媒质传送到远处的接收端，由接收机解调出原来的信息送到远处的接收端，由接收机解调出原来的信息光纤的简介光纤的简介Page 27第五章第五章 光纤环网光纤环网n（1）信道带宽极宽，通信容量大、传输距离远）信道带宽极宽，通信容量大、传输距离远n（2）信号干扰

17、弱、保密性能高）信号干扰弱、保密性能高n（3）光纤材料来源广，而且对环境友好）光纤材料来源广，而且对环境友好n（4）抗电磁干扰）抗电磁干扰n（5）尺寸小、重量轻）尺寸小、重量轻n（6）光缆的适应性强）光缆的适应性强光纤传输的特点光纤传输的特点Page 28第五章第五章 光纤环网光纤环网简介简介n 传统的主干的式光纤网络在网络的安全性还有一定的隐患，当中间的传统的主干的式光纤网络在网络的安全性还有一定的隐患，当中间的任何一条连接线断路，就会影响到连接到此干线的每一个区域。为了任何一条连接线断路，就会影响到连接到此干线的每一个区域。为了防止于这种方式的不足，构建了环网链路，使网络处于冗余模式从而防止于这种方式的不足，构建了环网链路，使网络处于冗余模式从而防止了上述断路引起的设备之间不能通信的发生也就相应的增加了整防止了上述断路引起的设备之间不能通信的发生也就相应的增加了整个系统的稳定性。个系统的稳定性。光纤环网的构建光纤环网的构建Page 29结论结论 结论结论