工業(yè)控制網(wǎng)絡與現(xiàn)場總線技術(shù)實驗指導書(自制)_圖文

1、河南機電高等專科學校工業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)實驗指導書專業(yè):計算機控制技術(shù)張士磊編河南機電高等?？茖W校羅克韋爾自動化實驗室2009 年 06 月實驗要求1、按指定實驗臺進行實驗,與實驗無關的儀器,請不要亂動。2、不得將水杯、零食等帶入實驗室。3、接好線路,指導教師檢查后,方可給電,不得私自拆接線路。4、出現(xiàn)事故,立即切斷電源,報告指導教師。5、使用設備和軟件不會就問,不要盲目操作,損壞設備或元器件要保持原狀,如實報告指導教師。6、實驗結(jié)束,經(jīng)指導教師檢查數(shù)據(jù),同意后方可拆線或關閉軟件,整理好儀器、實驗臺等再離開實驗室。7、拆線前要先斷電源。8、正常關閉系統(tǒng),待顯示可以關閉電源后,按下電源按鈕關閉顯示器,嚴

2、禁非正常關機。9、不得刪除計算機中文件,設置、更改保護密碼。10、保持實驗室干凈整潔,不得在實驗室亂仍紙屑,不得隨地吐痰等。嚴肅認真,遵守紀律獨立思考,細心操作愛護儀器,注意安全保持整潔,不要喧嘩目錄實驗一工業(yè)控制網(wǎng)絡上機實驗 (4實驗二EtherNet/IP網(wǎng)絡配置與通信實驗 (23實驗三ControlNet網(wǎng)絡配置與通信實驗 (37實驗四DeviceNet 網(wǎng)絡配置與通信實驗 (48實驗五基于DeviceNet的變頻器控制實驗 (61實驗一工業(yè)控制網(wǎng)絡上機實驗工業(yè)控制網(wǎng)絡也稱為現(xiàn)場總線,現(xiàn)場總線與PLC 控制系統(tǒng)的完美結(jié)合產(chǎn)生了當前最熱門的FCS 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。PLC 控制系統(tǒng)是現(xiàn)場總

3、線典型的應用場合,要深入了解現(xiàn)場總線的應用及其原理首先應當掌握PLC 網(wǎng)絡及其控制技術(shù)?？删幊踢壿嬁刂破鱌LC是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器,用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算,順序控制,定時,計數(shù)和算數(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字式,模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程,可編程序控制器及其有關設備,都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體,易于擴充功能的原則設計?？删幊踢壿嬁刂破骶C合了計算機技術(shù),自動控制技術(shù)和通訊技術(shù),用面向控制過程,面向用戶的“自然語言”編程,適應工業(yè)環(huán)境,簡單易懂,操作方便,可靠性高,是新一代通用工業(yè)控制裝置。PLC 廣泛應

4、用于能源、礦業(yè)、加工制造業(yè)、化工、紡織、汽車、釀酒、制藥、電子制造、木材加工印刷業(yè)、交通運輸、城市供水、污水處理、農(nóng)產(chǎn)品加工畜牧業(yè)等行業(yè)。一、實驗目的1.了解PLC的工作原理;2. 熟悉PLC編程軟件的編程環(huán)境;3.掌握PLC編程的基本思想;4.了解現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的構(gòu)成。二、實驗系統(tǒng)硬件及軟件本實驗利用展示墻上安裝的ControlLogix系統(tǒng)作對象,熟悉RSLogix5000軟件的編程環(huán)境,創(chuàng)建項目并學習本地I/O及通信模塊的組態(tài)方法,練習梯形圖程序的編寫方法,掌握建立計算機與PLC 通信,進行程序上下載,監(jiān)視的方法。本實驗所用硬件:ControlLogix系統(tǒng)和計算機等。本實驗所用軟件:

5、1Windows XP ServerPack 2 操作系統(tǒng),自動登陸,無需密碼;2RSLogix5000 V 15.00/16.00 編程軟件用于ControlLogix 控制器編程及程序監(jiān)視;3RSLinx V2.53 通信工具軟件用于建立計算機與羅克韋爾硬件的通信驅(qū)動,以及軟件之間的接口。1號ControlLogix系統(tǒng)的模塊組成如下表所示: 名稱機架電源處理器以太網(wǎng)控制網(wǎng)設備網(wǎng)數(shù)字輸入數(shù)字輸出型號1756A10B 1756PA75 1756L61 1756ENBT 1756CNB/E1756DNB1756IB32B1756OB32A三、實驗內(nèi)容及要求1. 熟悉RSLinx軟件的功能及使用

6、方法,配置RSLinx通信。2. 熟悉RSLogix5000編程環(huán)境,用該軟件創(chuàng)建一個項目,建立相應的I/O組態(tài)和通信組態(tài)。3. 掌握梯形圖編程方法及控制邏輯實現(xiàn)方法4. 編寫梯形圖程序,下載并監(jiān)控程序的運行。四、實驗步驟1.配置RSLinx通信RSLinx 通信軟件Rockwell Software 的RSLinx(以下稱RSLinx是在MicrosoftWindows 各操作系統(tǒng)下建立設備及軟件通信方案的工具。它為羅克韋爾設備、軟件及第三方軟件提供網(wǎng)絡通信驅(qū)動程序。與硬件設備相連時,通過計算機串行口-232 通信接口與PLC 控制器相連,或通過計算機以太網(wǎng)卡與PLC 的EtherNet(E

7、therNet/IP相連,在RSLinx中配置相應的驅(qū)動程序,建立計算機與控制器的通信,對控制器進行編程及程序狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、以及信息采集等功能。本實驗中利用RSLinx 建立編程軟件和控制系統(tǒng)之間的通信。首先,要運行RSLinx 程序(一般在系統(tǒng)啟動時已經(jīng)將RSLinx 作為默認的服務加載,如果RSLinx 已經(jīng)啟動,則在屏幕右下角的任務欄中會有的圖標。如果RSLinx 沒有啟動,在Windows 開始菜單的程序欄中選擇Rockwell Software 的RSLinx。1打開RSLinx, 點擊Configure drivers按鈕。 圖1.1 RSLinx 軟件啟動界面2在圖1.1所

8、示的RSLinx 軟件界面中打開Communications 菜單,選擇Configure Drivers 或 直接點擊常用工具欄中的Configure Drivers 快捷方式圖標,彈出圖1.2 所示通信驅(qū)動程序配置界面。在“Configure Drives”窗口中,從驅(qū)動類型中選擇“Ethernet/IP Driver”。單擊“Add New”按鈕。 圖1.2 RSLinx 軟件通信驅(qū)動程序配置界面注:在“Confgure Drivers”菜單中列出了RSLinx 軟件支持的所有通信方式。如果原來已有配置好的驅(qū)動程序,則選中該驅(qū)動程序,然后按“Stop”、“Delete”按鈕將其去掉,重新

9、配置。本實驗中使用EtherNet(EtherNet/IP方式建立軟硬件之間的通信,因此需要配置一個“AB_ETHIP-1”通信程序與PLC控制器進行通信。其它方式的通信只需選擇不同的通信程序即可。3 在彈出的“Add New RSLinx Drivers”對話框上單擊“OK”。 圖1.3 添加新的驅(qū)動程序?qū)υ捒蛑?在彈出的對話框中點擊“確定”按鈕即完成了通信程序配置(如果選擇默認的驅(qū)動程序名稱。 圖1.4 通信驅(qū)動組態(tài)對話框5關閉Configure Drive對話框,點擊RSWho按鈕,即可查看對應站點的設備狀況。 圖1.5 RSWho 窗口查看連接設備及其狀態(tài)注意:注意不要關閉RSLinx

10、 軟件,請最小化軟件。2. 用RSLogix5000軟件創(chuàng)建一個項目,建立相應的I/O組態(tài)和通信組態(tài)。RSLogix 5000 編程軟件RSLogix5000 軟件包,是一個32 位的基于Windows 軟件。能工作于Microsoft Windows 2000 / NT /XP。RSLogix 5000 編程軟件可以用于順序、過程和運動控制編程。RSLogix 5000 提供易用的編程環(huán)境,遵照IEC61131-3 標準,可用結(jié)構(gòu)體或數(shù)組進行符號化編程,指令集豐富。該軟件環(huán)境通用于羅克韋爾自動化的Logix 平臺,該平臺包括: ControlLogix, FlexLogix, Compact

11、Logix, SoftLogix 和DriveLogix。1雙擊桌面上的RSLogix 5000圖標,或從啟動程序中找到RSLogix 5000編程軟件,打開編程軟件,出現(xiàn)下圖所示畫面。 圖1.6 RSLogix 5000 軟件界面2打開文件(file菜單,選擇New 或點擊快捷圖標,在RSLogix5000 軟件內(nèi)創(chuàng)建一個新的工程項目,如圖1.7所示。由于RSLogix 5000 支持多種控制器的編程,而每一種控制器的資源和屬性都是不同的,因此需要為新建的項目指定一種控制器類型,點擊New 后隨即彈出的圖1.8 所示的新建控制器(New Controller對話框。點擊可選框后面的向下箭頭,

12、列出所有支持的控制器類型,選擇“1756-L61 ControlLogix 5561 Controller”。 圖1.7 創(chuàng)建一個新的工程 圖1.8 新建項目并配置說明:Type后一定要選擇ControlLogix5561;Logix 平臺產(chǎn)品支持硬件Firmware 進行升級,因此對于控制器還應選擇其版本號(Revision。實驗室中的ControlLogix 硬件版本為15.01 版本,為保持軟硬件版本一至,在此Revision選擇15;Name即控制器名稱,項目以控制器為核心,控制器名稱即為項目名稱,在名稱(Name中填入控制器的名稱,可以自定義,但為了程序的可讀性,一般根據(jù)功能命名,且

13、不要用漢語和數(shù)字,最好用能描述工程的英文,不能重名;Description可以不寫,但對于一個完整工程來說,最好寫明;Classis必須選擇1756-A10,因為本實驗采用的是10槽框架;并且因為ControlLogix 系列控制器允許在一個框架內(nèi)插入多個控制器,所以還應選擇控制器所在的槽號(Slot,該槽號由處理器在框架中的實際位置決定,在此Slot選擇0,因為處理器位于0槽,實際應用中控制器一般都插在“0”號槽中;Create in設置存儲程序的路徑。注:PLC CPU模塊上的鑰匙開關可用來選定控制器啟動時的工作狀態(tài),它又稱為本地工作狀態(tài),一共有三個選擇檔位,即Program(編程、Rem

14、ote(遠程和RUN(運行三種狀態(tài)。在Program 狀態(tài)時不允許通過RSLogix5000 編程軟件將控制器切換到運行狀態(tài),此時程序不會運行,控制邏輯不會起作用。同理,在RUN 狀態(tài)時不允許通過RSLogix5000 編程軟件將控制器切換到編程狀態(tài),此時控制器處于運行狀態(tài),不可以改變程序也不可以下載程序。在Remote 狀態(tài)下,允許通過RSLogix5000 編程軟件切換控制器的狀態(tài)為Remote Program 或Remote RUN 狀態(tài)。實際應用中,一般將鑰匙放到Remote 狀態(tài),方便編程軟件進行狀態(tài)切換,以進行程序調(diào)試,調(diào)試成功后,將鑰匙切換到RUN 狀態(tài),然后拔出,防止對程序誤操

15、作。只有掌握控制器狀態(tài)的作用才能更好進行PLC 編程。3進行正確的設置之后,點擊OK,進入下圖所示畫面。此時,一個項目即被創(chuàng)建。其左側(cè)為RSLogix5000 軟件的項目樹目錄。通過該項目目錄樹可以對項目進行管理,包括改變控制器類型,創(chuàng)建控制器域標簽,進行故障程序處理,上電初始化程序處理,以及控制器任務規(guī)劃,分配連續(xù)性任務和周期性任務,在任務中建立程序等,以及進行Motion 控制配置,建立趨勢圖查看,定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),配置控制器所屬輸入/輸出模塊(I/OConfiguration等。 圖1.9 RSLogix5000項目編程界面中除了項目目錄樹、標準工具欄外,還有“在線工具欄”用于進行程序上載、

16、下載及在線、離線以及控制器遠程編程、遠程運行狀態(tài)切換(狀態(tài)切換要求控制器鑰匙處于Remote 狀態(tài)。從梯形圖元件區(qū)選擇元件拖拽到梯形圖程序區(qū)即可進行編程操作,如圖1.10 所示。 圖1.10 RSLogix 5000 編程界面RSLogix 5000 編程環(huán)境支持MicroSoft 環(huán)境中的這種拖拽功能,以及各種復制、粘貼、插入、刪除等快捷方式,實現(xiàn)簡單快捷的圖形化編程。對于簡單的控制,只需要按照默認的控制器配置,點擊項目管理欄中的Tasks 菜單前的“+”號,打開Task 菜單,點擊MainTask菜單前的“+”號,打開MainTask 菜單,一直點擊“+”至MainProgram、Main

17、Routine,即出現(xiàn)了梯形圖編程的程序。編程元件欄的Favorites 中列出了各種常用的元件,依次為“添加梯級(Rung”,“添加分支(Branch”,“添加分級(Branch Level”(無分支時為灰色,“常開觸點(XIC -檢查是否閉合”,“常閉觸點(XIO -檢查是否斷開”,“線圈輸出(Output Energize”,“輸出解鎖存(Output Unlatch”,“輸出鎖存(Output Latch”;在“Bit”、“Timer/Counter”、“Input/Output”,“Compare”等元件夾中列出了相應的各種元件,點中需要的元件,將其拽到放置位置松開鼠標就添加元件,也

18、可以將鼠標點到需插入元件的地方,然后點擊元件即可插入。4添加I/O模塊。為了實現(xiàn)控制器對模塊的控制,需要在項目目錄樹中為控制器添加I/O 模塊并進行配置。鼠標右鍵點擊I/O Configuration (I/O組態(tài),位于左邊窗口的底部。然后按鼠標右鍵,并選擇New Module(新模塊。 圖1.11 添加I/O模塊5在彈出的對話框中選擇”Digital”下的1756-IB32B模塊,添加位于4槽的數(shù)字量輸入模塊,如圖: 圖1.12 選擇1756-IB32 模塊6按OK,會彈出1756-IB32B組態(tài)對話框,在實際應用中應根據(jù)框架中插入的模塊類型及所在槽,選擇各種模塊及所在槽號,并為模塊唯一命名

19、。如下圖所示填寫: 圖1.13 配置1756-IB32 模塊屬性注意:Name項不能為空;Slot必須與實際I/O模塊在槽架的位置相對應;Description可以缺省;Comm Format為通訊字,這里接受默認設置即可;Revision為版本號;Electronic Key為電子鎖,通常選擇Disable Keying。其它接受默認設置即可,按OK。同理,我們可添加位于其它槽的I/O模塊。下面我們設置通信組態(tài),即添加相應的通信模塊。7添加通信模塊。鼠標右鍵點擊I/O Configuration (I/O組態(tài),位于左邊窗口的底部。然后按鼠標右鍵,并選擇New Module(同第4步操作,8在

20、彈出的對話框中選擇”Communcation”下的1756-ENBT模塊,添加位于1槽的以太網(wǎng)網(wǎng)橋模塊,如圖: 圖1.14 選擇1756-ENBT通信模塊9按OK,會彈出1756-ENBT組態(tài)對話框,如下圖所示填寫: 圖1.15 配置1756-ENBT通信模塊注意:Name項不能為空;Slot必須與實際通信模塊在槽架的位置相對應;Description可以缺省; Revision為版本號(軟硬件版本號須設置一致;Electronic Key為電子鎖,通常選擇Disable Keying。其它接受默認設置即可,按OK。同理,我們可添加位于其它槽的控制網(wǎng)、設備網(wǎng)模塊。10組態(tài)完畢后,I/O Con

21、figuration下會出現(xiàn)如下畫面: 圖1.16 完成I/O組態(tài)界面3. 編寫梯形圖程序,下載并監(jiān)控程序的運行?，F(xiàn)在我們添加梯形圖邏輯,ControlLogix控制器支持多個任務(Tasks。每個任務可以包括若干個Programs,每個Program可以包括若干個Routines。在本實驗中,我們只需要一個Routine,因而我們將使用缺省創(chuàng)建和規(guī)劃的MainRoutine。1將鼠標移到“Tasks”文件下面的“MainRoutine”。 圖1.17 選擇主例程2雙擊“MainRoutine”,出現(xiàn)如下畫面。 圖1.18 編程主界面3梯形圖是一種與電氣控制邏輯直接相對應的編程語言,可以由電器

22、控制邏輯圖直接轉(zhuǎn)化而得到,因簡單易用而得到廣泛應用。梯形圖程序按照從左到右,從上到下的順序執(zhí)行。在梯形圖編程區(qū) 進行編程時,點擊增加新梯級,將鼠標放到梯級前面,這時梯級前變?yōu)樗{色,點擊XIC 元件,添加常開、常閉觸點,再點擊Output Eneregize 元件,添加輸出控制。 圖1.19 添加梯級和輸入輸出元件4然后為控制元件賦以地址(標簽。雙擊XIC 元件上的?號,選擇標簽的域為“ControllerScope Tags”,點擊Local:2:I.Data 前的加號,選擇Local:2:I.Data 1 (第0 個字節(jié)為狀態(tài)值,第1 個字節(jié)為輸入數(shù)據(jù),這時在其后會出現(xiàn)一下拉箭頭,點擊下拉箭

23、頭,選擇“0”。如圖1.20 所示。完成后XIC 元件上方顯示Local:2:I.Data 1.0。 圖1.20 為輸入元件賦予地址(標簽同樣,雙擊Output Energize 的?,Local:2:O.Data 前的加號,選擇Local:2:O.Data0,點擊下拉箭頭,選擇“0”。完成后Output Energize 元件上方顯示Local:2:O.Data 0.0 5按照下圖添加程序。完成數(shù)字量I/O實驗的編程。 圖1.22 編寫測試程序這是一個簡單的直接控制邏輯,即輸入信號有效,則激勵輸出,就像開關閉合則電燈就點亮一樣。6如果你認為上述實驗太簡單,你也可以利用8個數(shù)字輸入量和4個數(shù)字

24、輸出量作其它實驗,還可以利用RSLogix5000提供的計時、計數(shù)器來完成數(shù)字邏輯控制實驗。7點擊校驗你的文件,并注意保存文件。(在編輯過程中,編程軟件實時檢測程序的語法,在有語法錯誤時,梯級標號上有“e”的字符存在,只有程序沒有錯誤時才能下載。8與處理器通訊,點擊主菜單上的Communication,選擇Who Active,你會看到如下畫面: 圖1.23 選擇可通信的系統(tǒng)9點擊“AB_ETH-1,Ether net”旁邊的“+”找到相關的處理器。 圖1.24 選擇要與之通信的控制器10確定處理器處于program或Remote狀態(tài),(控制器處于RUIN狀態(tài)時無法進行下載,選擇Downloa

25、d。之后將控制器切換到運行狀態(tài),利用實驗面板的開關和指示燈驗證你所編輯的程序。11程序監(jiān)視。在RSLogix5000 編程軟件中還可以實時進行程序監(jiān)控。確定控制器當前狀態(tài)RemoteRun 或RUN 狀態(tài),如果不是,在RSLogix 5000 編程軟件的在線工具中下拉菜單將控制器切換到Run 狀態(tài)。此時,在編程界面中,右點需要查看的標簽,選擇“Monitor/Edit”如圖1.25所示,可以看到改模塊所以點的狀態(tài),如圖1.26所示,也可選擇“Trend”在線查看標簽的趨勢,如圖1.27所示。在程序中,反應到梯形圖則“Start”變?yōu)榫G色,表明開關導通,根據(jù)控制器邏輯開關導通,則輸出信號為“1”

26、,輸出“Local:5:O.Data1.0”變?yōu)榫G色,如圖1.28所示。 圖1.25 選擇查看標簽 圖1.26 監(jiān)視標簽狀態(tài) 圖1.27 監(jiān)視標簽趨勢 圖1.28 梯形圖能流狀態(tài)4. 基本指令編程實驗以上的程序?qū)崿F(xiàn)了最簡單直接控制邏輯,在實際的應用中PLC 的控制邏輯是由一些簡單的控制邏輯組合而成的,這些簡單的控制邏輯組合以及PLC 提供的計時器、計數(shù)器、信息傳遞指令、計算/算術(shù)指令、轉(zhuǎn)移/邏輯指令、比較指令、三角函數(shù)指令、PID 指令、指數(shù)運算指令、程序控制指令、陣列/文件指令及特殊指令就可以完成整個系統(tǒng)的自動化控制?；究刂七壿嬍请娖骺刂凭€路中的基本單元,主要包括: 與邏輯 或邏輯 非邏輯

27、(禁邏輯 自鎖邏輯 互鎖邏輯 聯(lián)鎖邏輯由這些邏輯可以組成各種控制線路。以上程序每個梯級為單獨程序,可以變換不同地址(如圖中的Local:2:I。Data1.0 為通道0 輸入,將最后一位改為1,則為通道1,以此類推,輸出通道類似,每個模塊有32 個輸入通道和32 個輸出通道,相對于外部的32個按鈕和32 個指示燈在一個程序中實現(xiàn)所有控制邏輯。根據(jù)以上邏輯進行編程,調(diào)試,并記錄每個邏輯程序的運行結(jié)果。5. 選作實驗熟悉ControlLogix 的I/O 模塊配置及標簽、數(shù)據(jù)類型。ControlLogix 的I/O 模塊有很多特殊的功能,需要在添加模塊時配置才能使模塊功能得到最好的發(fā)揮,添加模塊窗

28、口,模塊的描述說明了模塊的功能,不同的模塊通過配置菜單可以實現(xiàn)復雜的功能,添加模塊時,RSLogix5000 軟件會自動為模塊分配內(nèi)存空間,存儲模塊的狀態(tài)、配置、輸入、輸出信息,并且這些配置可以通過程序來改變。項目管理器中的MotionGroups 和DataTypes 也都是ControlLogix 特有的。通過MotionGroups 可以實現(xiàn)高速伺服控制。ControlLogix 是基于標簽的編程方式,比傳統(tǒng)的基于內(nèi)存變量的編程方式內(nèi)存組織和程序可讀性更好,利用DataTypes 數(shù)據(jù)類型可以更加方便的實現(xiàn)數(shù)據(jù)及內(nèi)存的管理。五、實驗報告要求1. 實驗報告必須認真填寫,書寫工整,不得出現(xiàn)錯

29、字、別字、白字、簡化字。2. 實驗名稱按本指導書給出的實驗名稱填寫。3. 實驗日期按實際進行實驗的日期進行填寫,不得錯寫或漏寫4.實驗目的按本指導書給出實驗目的填寫,不得自行編造。5.實驗步驟必須詳細,包括進行了那些設置及設置了哪些參數(shù),出現(xiàn)了什么結(jié)果等。不得跳步或籠統(tǒng)填寫。6.實驗報告上交前由班長把關,對書寫不符合以上要求及書寫不認真、潦草者打回重新填寫。六、思考題1. 簡述PLC 的工作原理及應用場合。2. 簡述現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的構(gòu)成。3. 簡述梯形圖程序的執(zhí)行過程。4. 處理器的運行狀態(tài)有幾種?分別在什么情況下設置?處理器上運行狀態(tài)鑰匙應如何進行相應的設置?5. 記錄每個控制邏輯的編程過

30、程及執(zhí)行結(jié)果。6. 舉例說明每種簡單控制邏輯的一個典型應。實驗二EtherNet/IP網(wǎng)絡配置與通信實驗EtherNet/IP(Ethernet/Industrial Protocol是一種適用于工業(yè)環(huán)境的通信系統(tǒng)。EtherNet/IP 使用控制與信息協(xié)議CIP協(xié)議(Control and Information Protocol,其公共的網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層亦為ControlNet和DeviceNet共享。CIP協(xié)議是位于開放的、高度流行的EtherNet和TCP/IP 協(xié)議的頂層的一個公共的、開放的應用層。由于采用了CIP規(guī)范及Ethernet、TCP/IP技術(shù),EtherNet/IP

31、具有廣泛的優(yōu)越性。EtherNet/IP 不僅解決了設備間的一致性問題,而且使得采用EtherNet/IP組建的控制網(wǎng)絡可以較容易地集成到Internet/Intranet上,可以通過Internet來管理整個企業(yè)網(wǎng)。根據(jù)EtherNet/IP的優(yōu)點,它適合應用在以下場合。(1大型應用,需要連接多臺計算機、控制器、人機界面、I/O和其他設備。(2作為多個DeviceNet網(wǎng)絡的主干網(wǎng)。(3控制間的點對點互鎖。(4連接I/O和傳動控制。一、實驗目的1.掌握EtherNet/IP網(wǎng)絡的原理及其組成;2. 學習用RSNetWorx for EtherNet/IP軟件配置EtherNet/IP網(wǎng)絡;3

32、.了解ControlLogix如何與EtherNet/IP接口設備通信;4. 掌握分布在EtherNet/IP網(wǎng)絡上的遠程Flex I/O的使用方法。二、實驗設備和儀器本實驗系統(tǒng)采用了目前自動化領域最先進的NetLinx 網(wǎng)絡架構(gòu),在NetLinx架構(gòu)中,計算機通過EtherNet對其它網(wǎng)絡進行訪問的接入成本是最低的。利用EtherNet 可以實現(xiàn)遠程操作、遠程編程、遠程網(wǎng)絡配置等功能。計算機通過以太網(wǎng)連接1756-ENET 模塊,通過ControlLogix 框架訪問控制系統(tǒng)本地及遠程的輸入輸出模塊。本實驗中每臺計算機都可以通過EtherNet 直接與1756-ENET 模塊通信,進而通過C

33、ontrolLogix 框架與相應的CPU模塊通信,進行網(wǎng)絡配置及程序下載。實驗系統(tǒng)所用硬件:(1計算機配置EtherNet網(wǎng)絡,編制控制程序;(2 ControlLogix 控制系統(tǒng)-在本實驗中用到的模塊: 1756-PA75 電源模塊電源模塊將外部的的交流或直流電源轉(zhuǎn)換成控制器內(nèi)部可用的電源,并防止電壓脈沖對可編程序控制器內(nèi)部部件的干擾。 1756-L61 ControlLogix 處理器或1756-L1 處理器(對應Slot 0控制EtherNet網(wǎng)絡演示系統(tǒng)的運行。1756-ENET/1756-ENBT/1756-EWEB 以太網(wǎng)通信模塊(對應Slot 1與計算機或其它控制系統(tǒng)通信,本

34、實驗中計算機對EtherNet網(wǎng)絡的配置及控制程序的下載都是通過該模塊實現(xiàn)的。1756-IB32/OB32 數(shù)字量輸入輸出與外部被控對象連接的接口。(3CompactLogix 控制系統(tǒng)-在本實驗中用到的模塊:1769ECL 左側(cè)終端-左側(cè)阻抗匹配,防止信號衰減。CompactLogix L32 E/ CompactLogix L43(對應Slot 0控制EtherNet網(wǎng)絡演示系統(tǒng)的運行。1769-PA2 電源模塊電源模塊將外部的的交流或直流電源轉(zhuǎn)換成控制器內(nèi)部可用的電源,并防止電壓脈沖對可編程序控制器內(nèi)部部件的干擾。1756-IB32/OB32 數(shù)字量輸入輸出與外部被控對象連接的接口。17

35、69ECL 右側(cè)終端-右側(cè)阻抗匹配,防止信號衰減(3FlexLogix 控制系統(tǒng)-在本實驗中用到的模塊:1794PS13 電源模塊-將外部的的交流電源轉(zhuǎn)換成通信適配器和輸入輸出模塊內(nèi)部可用的電源。1794AENT 以太網(wǎng)通信適配器-與計算機或其它控制系統(tǒng)通信。1794IB32/OB32 數(shù)字量輸入輸出與外部被控對象連接的接口。(4集線式交換機、連接電纜及其他附件。實驗中所用Logix系統(tǒng)的組成如下表格所示:(次序與展示墻上安裝的實際位置依次對應 名稱機架電源處理器以太網(wǎng)控制網(wǎng)設備網(wǎng)數(shù)字輸入數(shù)字輸出型號1756A10B 1756PA75 1756L61 1756ENBT 1756CNB/E175

36、6DNB1756IB32B1756OB32A 名稱機架電源處理器以太網(wǎng)控制網(wǎng)數(shù)字輸出型號1756A7B 1756PA75 1756L61 1756ENBT 1756CNB1756OB16D 型號1769ECL CompactLogixL32 E 1769PA21769IQ321769OB321769ECR 型號1768PA3 1768ENBTCompactLogixL431769IQ321769OB321769OB321769ECR 型號1794PS13 1794AENT1794IB321794OB161794IE121794OE12 名稱機架電源處理器以太網(wǎng)控制網(wǎng)設備網(wǎng)數(shù)字輸入數(shù)字輸出伺服接

37、口型號1756A10B 1756PA751756L611756ENBT1756CNB1756DNB1756IB32B1756OB32A1756M08SE 名稱機架電源處理器以太網(wǎng)控制網(wǎng)數(shù)字輸出型號1756A7B 1756PA75 1756L61 1756ENBT 1756CNB1756OB32A 型號1769ECL CompactLogixL32 E 1769PA21769IQ321769OB321769ECR 型號1768PA3 1768ENBTCompactLogixL431769IQ321769OB321769OB321769ECR實驗中所用硬件:(1操作系統(tǒng)Windows XP Ser

38、verPack 2 操作系統(tǒng),自動登陸,無需密碼;(2 RSLinx 通信軟件Rockwell Software 的RSLinx(以下稱RSLinx是在Microsoft Windows 各操作系統(tǒng)下建立工廠所有通信方案的工具。它為羅克韋爾設備、軟件及第三方軟件提供網(wǎng)絡通信驅(qū)動程序,如為A-B 的可編程控制器和Rockwell Software 的RSLogix500/5000 、RSView32 、PLC-5系列、之間建立起通信聯(lián)系。RSLinx 的AdvanceDDETM 接口支持處理器與MMI(Man-MachineInterface和組件軟件之間進行通信,也可與如Microsoft E

39、xcel、Access 及其它用戶定制的DDE 應用軟件通信。它的C 應用程序編程接口(API支持用戶使用RSLinx C SDK 開發(fā)的應用軟件。作為開發(fā)出的真32 位應用程序,RSLinx 充分利用了Windows 操作系統(tǒng)的多處理性能。通過各種通信接口,RSLinx 可以同時為所支持的應用程序組合運行服務,RSLinx 的功能如圖2.1 是RSLinx 功能示意圖(圖中只標出了部分軟件和硬件。 圖2.1 RSLinx 功能示意圖(3 RSNetworxRSNetWorx 設備網(wǎng)組態(tài)軟件,是32 位圖形網(wǎng)絡組態(tài)工具軟件。RSNetWorx 提供了一個圖形化的網(wǎng)絡視圖,并具有在線和離線組態(tài)的

40、功能。RSNetWorx for EtherNet/IP 提供了設備網(wǎng)組態(tài)所需要的信息和工具。(4 RSLogix 5000 編程軟件RSLogix5000 軟件包,是一個32 位的基于Windows軟件。能工作于Microsoft Windows 2000 / NT /XP。 RSLogix 5000 編程軟件可以用于順序、過程和運動控制編程。RSLogix 5000 提供易用的編程環(huán)境,遵照IEC61131-3 標準,可用結(jié)構(gòu)體或數(shù)組進行符號化編程,指令集豐富。該軟件環(huán)境通用于羅克韋爾自動化的Logix 平臺,該平臺包括: ControlLogix, FlexLogix, CompactL

41、ogix, SoftLogix, DriveLogix。RSLogix 5000 軟件的主要特點包括:容易組態(tài), RSLogix 5000 編程軟件包括一個圖形化的控制器文件管理器;I/O 配置對話框和運動控制組態(tài)工具,可以用簡單的鼠標點擊方法來組態(tài)系統(tǒng)。復雜的數(shù)據(jù)處理能力,既可以使用數(shù)組數(shù)據(jù),也支持用戶自定義的結(jié)構(gòu)體,與由控制器來定義特定的數(shù)據(jù)內(nèi)存結(jié)構(gòu)相比更能靈活地適應各種不同的應用需求。自由形態(tài)的梯形圖編輯器,使編程人員集中于應用邏輯,而不必考慮太多的程序語法要求。靈活的編程方法,可以用梯形圖、功能塊圖、順序功能圖、和結(jié)構(gòu)文本等形式編程,使用戶編輯應用程序更容易。拖放編輯功能可以方便的將指

42、令、邏輯梯級、功能塊、例程、程序和任務在RSLogix5000 軟件的單個項目或多個項目之間應用或拷貝。直觀的編程環(huán)境,遵從IEC61131-3 標準,一個Logix 控制器的多任務操作系統(tǒng)在一個圖形化的目錄樹中顯示,目錄樹由用戶應用程序的任務、程序和例程組成。在線幫助,通過全面的在線幫助功能,指令集參考或與軟件集成的在線應用指南可以獲得編程所需的任何幫助。三、實驗內(nèi)容及要求1. EtherNet網(wǎng)絡的接線,熟悉系統(tǒng)所需的軟件和硬件;2. 用RSNetWorx for EtherNet/IP軟件配置EtherNet/IP網(wǎng)絡;3. 創(chuàng)建一個新項目,添加遠程1794 FLEX I/O 以太網(wǎng)適配

43、器及I/O模塊;4. 添加邏輯程序,控制分布在以太網(wǎng)上的遠程FLEX I/O。四、實驗步驟1.配置RSLinx 驅(qū)動程序為了將計算機與控制系統(tǒng)建立連接,進行各種配置及程序上下載,需要為計算機建立通信驅(qū)動程序。請按實驗一中方法為計算機配置RSLinx 驅(qū)動程序。RSLinx 的RSWho 功能可以實時監(jiān)控網(wǎng)絡上的設備,通過RSWho 界面能看到所連接設備的站點號、連接狀態(tài)等信息。在Communications 菜單中點擊RSWho 或直接點擊常用工具欄中的RSWho 快捷圖標,在隨即出現(xiàn)的界面中選擇AB_ETH-1, Ethernet 驅(qū)動程序。從界面中看到1756-ENET 模塊,雙擊該模塊圖

44、標或點擊左側(cè)該模塊旁邊的+符號,出現(xiàn)如圖2.2所示的監(jiān)控界面,可見計算機已經(jīng)通過1756-ENET(或其它的Ethernet模塊與其所在的ControlLogix 背板上的設備進行通信。完成瀏覽后請將以下窗口關閉,否則會影響后續(xù)實驗速度。 圖2.2 網(wǎng)絡設備訪問、監(jiān)控界面不同實驗臺上IP及模塊不同,顯示可能不同。2.配置EtherNet/IP網(wǎng)絡1在開始菜單中選擇“程序”-“Rockwell Software”-“ RSNetWorx”-“ RSNetWorx for EtherNet/IP”并左鍵點擊,如圖所示。 圖2.3 啟動EtherNet/IP網(wǎng)絡2在彈出的界面下,點擊圖標。 圖2.4

45、 RSNetWorx For DeviceNet 軟件界面3在彈出的“Browse for Network”窗口中,從通信路徑中選擇“AB _ETH-1,Ethernet”。單擊“OK”按鈕開始在線掃描網(wǎng)絡。也可點擊其前面的“+”號,瀏覽網(wǎng)絡。 圖2.5 選擇要掃描的網(wǎng)絡 圖2.6 瀏覽網(wǎng)絡界面4 掃描結(jié)束之后可看到連接到EtherNet/IP網(wǎng)絡上的設備數(shù)量及其組成。 圖2.7 EtherNet/IP網(wǎng)絡上的設備至此,可通過軟件在線或離線編輯網(wǎng)絡參數(shù),查看并設置網(wǎng)絡上相應模塊的參數(shù)等。5利用互聯(lián)網(wǎng)遠程通過ENBT模塊訪問EtherNet/IP網(wǎng)絡的診斷、組態(tài)和框架信息。這些信息跟RSLinx

46、看到的相似,但在此不需要專業(yè)軟件就可以看到信息,且可以是遠程異地查看。使用IE軟件連接,在地址欄中鍵入IP地址,回車即可,如圖所示。 圖2.8 通過IE查看EtherNet/IP網(wǎng)絡在ENBT頁面下可查看設備信息及診斷信息。(設備信息與在RSLinx上看到的是一樣的。此外,可通過EWEB模塊遠程監(jiān)視數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。2. 創(chuàng)建一個新項目。1 啟動RSLogix5000。2創(chuàng)建一個新項目,如圖所示。 圖2.9 創(chuàng)建一個新工程3. 添加遠程1794 FLEX I/O 以太網(wǎng)適配器及I/O模塊1 組態(tài)1756-ENBT/A以太網(wǎng)適配器模塊。右鍵單擊I/0 Configuration, 在彈出的菜單中選

47、擇New Module, 然后在彈出的菜單中選擇1756-ENBT/A以太網(wǎng)適配器模塊,如圖所示。 圖2.10 選擇以太網(wǎng)適配器2 在彈出的菜單中設置1756-ENBT/A以太網(wǎng)適配器模塊的IP地址,注意槽號和IP地址一定要設置正確,Electronic選擇Disable Keying,選擇完畢后點擊Finish,完成對1756-ENBT/A以太網(wǎng)適配器模塊的組態(tài)。 圖2.11 配置以太網(wǎng)適配器3 組態(tài)1794-FLEX I/O EtherNet/IP適配器模塊。右鍵單擊I/0 Configuration中的1756-ENET-B ENET,在彈出的菜單中選擇New Module,然后在彈出的

48、菜單中選擇1794-AENT/A以太網(wǎng)適配器模塊,如圖所示。 圖2.12 選擇FLEX I/O以太網(wǎng)適配器4 在彈出的菜單中設置1794-FLEX I/O EtherNet/IP適配器的IP地址,每個PLC實驗平臺的1794-FLEX I/O EtherNet/IP適配器均有一個獨立的IP地址,本例中的適配器所對應的IP地址已經(jīng)預先分配為192.168.1.9,如需另外分配IP地址,可參見下圖。具體設置IP地址如圖所示,Electronic 選擇Disable Keying,完成對1794-FLEX I/O EtherNet/IP適配器的組態(tài)。 圖2.13 FLEX I/O IP地址設置方法

49、圖2.14 配置FLEX I/O以太網(wǎng)適配器5組態(tài)1794-FLEX I/O輸入輸出模塊,右鍵單擊步驟3中組態(tài)好的1794-AENT/A Subenet,在彈出的菜單中選擇New Module,然后在彈出的菜單中選擇1794-FLEX I/O輸入輸出模塊1794-IB16/A和1794OB16/A,如圖所示。 圖2.15 選擇FLEX I/O輸入輸出6在彈出的菜單中分別設置1794-IB16/A和1794OB16/A的屬性,注意在FLEX I/O框架中, 1794-FLEX I/O EtherNet/IP適配器不占槽號,因此輸入輸出模塊的槽號從0開始計數(shù),Electronic選擇Disable

50、 Keying,完成對1794-FLEX I/O輸入輸出模塊的組態(tài)。7完成上述模塊組態(tài)后,項目樹如圖所示。 圖2.16 完成配置8觀察RSLogix5000自動創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)標簽。在控制器資源管理器中,雙擊Controller Tags,如圖所示。 圖2.17 查看控制器標簽4.添加邏輯程序,下載項目并測試1.從資源管理器中,雙擊MainRoutine,啟動梯形圖編輯器,如圖所示 圖2.18 啟動梯形圖編輯器2.添加以下梯形邏輯,如圖所示。 圖2.19 梯形圖例程3.下載程序。點擊控制欄中的圖標,找到對應的1756-L61 LOGIX5561處理器,點擊Download。4.下載完畢后,按下

51、PLC實驗框架上的DI10按紐,對應的DO10指示燈將被點亮;按下PLC 實驗框架中的DI11按紐,對應的DO11指示燈將被點亮。五、實驗任務及預期結(jié)果1.熟練用RSNetWorx for EtherNet/IP軟件配置EtherNet/IP網(wǎng)絡,能查看并修改相應模塊的屬性。2.選擇展示墻上四個ControlLogix系統(tǒng)中的一個,創(chuàng)建一個ControlLogix項目并完成相應的通信組態(tài)。要求控制器編譯無錯誤,項目能正常下載到控制器。3.在所建立的項目下用網(wǎng)絡上的遠程I/O創(chuàng)建一簡單例程,要求程序編譯無錯誤,程序執(zhí)行后接在輸出模塊上相應的指示燈被點亮。六、實驗報告要求1. 實驗報告必須認真填寫

52、,書寫工整,不得出現(xiàn)錯字、別字、白字、簡化字。2. 實驗名稱按本指導書給出的實驗名稱填寫。3. 實驗日期按實際進行實驗的日期進行填寫,不得錯寫或漏寫4.實驗目的按本指導書給出實驗目的填寫,不得自行編造。5.實驗步驟必須詳細,包括進行了那些設置及設置了哪些參數(shù),出現(xiàn)了什么結(jié)果等。不得跳步或籠統(tǒng)填寫。6.實驗報告上交前由班長把關,對書寫不符合以上要求及書寫不認真、潦草者打回重新填寫。七、思考題1. EtherNet/IP網(wǎng)絡的主要軟硬件配置有那些?2. EtherNet/IP網(wǎng)絡能實現(xiàn)那些功能?3. 畫出實驗系統(tǒng)中設備的接線圖。說明1756-AENT適配器模塊的作用。4. 如何實現(xiàn)通過EtherN

53、et/IP網(wǎng)絡控制遠程I/O?5. 根據(jù)你在實驗中的應用和理解說明系統(tǒng)中所用到的軟件在實驗中的作用。實驗三ControlNet網(wǎng)絡配置與通信實驗ControlNet 是一種高速(穩(wěn)定5Mbit/s的工業(yè)控制網(wǎng)絡,是開放、實時、具有確定性和可重復性(Determinism&Repeatability的現(xiàn)場總線,用于對時間有苛刻性要求的控制場合的信息傳輸,是羅克韋爾自動化無縫連接的NetLinx 架構(gòu)中的控制層網(wǎng)絡。它為對等通信提供實時控制和信息報文傳輸服務,作為控制器和I/O 設備之間的一條高速通信鏈路,綜合了現(xiàn)有各種網(wǎng)絡的能力。ControlNet 網(wǎng)絡主要應用于控制系統(tǒng)中控制器之間實時信息的

54、傳輸。一、實驗目的1.掌握ControlN二、實驗設備和et網(wǎng)絡的原理及其組成,理解ControlNet 網(wǎng)絡更新時間的概念;2. 學習用RSNetWorx for ControlNet軟件配置ControlNet網(wǎng)絡;3.了解ControlNet 中Produce/Consumer 傳輸模型,4. 比較Produce/Consumer 與Peer to peer 通信的特點掌握ControlNet網(wǎng)絡上控制器與控制器的通信方法。本實驗系統(tǒng)所用模塊包括:1 計算機-對控制器進行編程及網(wǎng)絡配置;2 ControlLogix 控制系統(tǒng)-包括:1756-PA75 電源;1756-L61Control

55、Logix 處理器(對應Slot 0;1756-ENBT 以太網(wǎng)通信模塊(對應Slot 1;1756-CNBR/D ControlNet 網(wǎng)絡通信模塊(對應Slot 2;1756-DNB DeviceNet網(wǎng)絡模塊(將用于DeviceNet 網(wǎng)絡實驗,對應Slot3;1756-IB32/OB32 數(shù)字量輸入輸出與外部被控對象連接的接口。3 CompactLogix控制系統(tǒng)-包括:1769ECL 左側(cè)終端;CompactLogix L32 C;1769-PA2 電源模塊;1756-IQ32/OB32 數(shù)字量輸入輸出;1769ECL 右側(cè)終端。4FlexLogix 控制系統(tǒng)-包括:1794PS13

56、 電源模塊;1794ACN15 以太網(wǎng)通信適配器;1794IB16/OB16 數(shù)字量輸入輸出。4 連接同軸電纜及其他附件。本實驗系統(tǒng)采用了目前自動化領域最先進的NetLinx 網(wǎng)絡架構(gòu),利用EtherNet 可以實現(xiàn)遠程操作、遠程編程、遠程網(wǎng)絡配置組態(tài)等功能。計算機通過以太網(wǎng)連接1756-ENBT模塊,通過ControlLogix 框架訪問所有模塊。ControlLogix 系統(tǒng)通過1756-CNBR/D 與Compact Logix控制器的ControlNet 網(wǎng)絡端口連接,進行實時的數(shù)據(jù)交換功能。 圖3.1 實驗系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)本實驗系統(tǒng)所用軟件包括:1. 操作系統(tǒng)-Windows XP Server Pack 2 操作系統(tǒng),自動登錄,無需密碼;2. RSLinx V2.53 版本-強大的通信軟件,包含了A-B 所有硬件設備的驅(qū)動程序,并提供了與第三方應用軟件的通用接口,本實驗用其實現(xiàn)計算機與控制系統(tǒng)的連