數(shù)字化車間的構(gòu)建課件

1、職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫電控與PLC控制技術(shù) 項目十二 數(shù)字化車間的構(gòu)建 廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建 職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建圖12-1-1 數(shù)字化車間框圖職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建知識鏈接一知識鏈接一 通信基本知識通信基本知識w并行通信并行通信 并行通信方式一般

2、發(fā)生在可編程序控制器的內(nèi)部各元件之間、主機(jī)與擴(kuò)展模塊并行通信方式一般發(fā)生在可編程序控制器的內(nèi)部各元件之間、主機(jī)與擴(kuò)展模塊或近距離智能模板的處理器之間?；蚪嚯x智能模板的處理器之間。 并行傳送時，一個數(shù)據(jù)的所有位同時傳送，因此，每個數(shù)據(jù)位都需要一條單獨并行傳送時，一個數(shù)據(jù)的所有位同時傳送，因此，每個數(shù)據(jù)位都需要一條單獨的傳輸線，信息有多少二進(jìn)制位組成就需要多少條傳輸線，如圖的傳輸線，信息有多少二進(jìn)制位組成就需要多少條傳輸線，如圖12-1-212-1-2所示。所示。職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建2. 2. 串行通信串行通信 串行通信多用于可

3、編程序控制器與計算機(jī)之間，多臺可編程序控制器串行通信多用于可編程序控制器與計算機(jī)之間，多臺可編程序控制器之間的數(shù)據(jù)傳送。傳送時，數(shù)據(jù)的各個不同位分時使用同一條傳輸線之間的數(shù)據(jù)傳送。傳送時，數(shù)據(jù)的各個不同位分時使用同一條傳輸線，從低位開始一位接一位按順序傳送，數(shù)據(jù)有多少位就需要傳送多少，從低位開始一位接一位按順序傳送，數(shù)據(jù)有多少位就需要傳送多少次，如圖次，如圖12-1-312-1-3所示。所示。職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建(1)(1)串行通信線路的工作方式串行通信線路的工作方式 串行通信按信息在設(shè)備間的傳送方向又為分單工、半雙工和全雙工

4、三種串行通信按信息在設(shè)備間的傳送方向又為分單工、半雙工和全雙工三種方式。分別如圖方式。分別如圖12-1-4中的（中的（a）、（）、（b）和（）和（c）所示。）所示。職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建(2) 串行通信數(shù)據(jù)的收發(fā)方式串行通信數(shù)據(jù)的收發(fā)方式串行通信按時鐘可分為同步傳送和異步傳送兩種方式。串行通信按時鐘可分為同步傳送和異步傳送兩種方式。 同步傳送：傳送數(shù)據(jù)時不需要增加冗余的標(biāo)志位，有利于提高傳送速度，但要求有統(tǒng)一的時鐘同步傳送：傳送數(shù)據(jù)時不需要增加冗余的標(biāo)志位，有利于提高傳送速度，但要求有統(tǒng)一的時鐘信號來實現(xiàn)發(fā)送端和接收端之間的嚴(yán)格

5、同步，而且對同步時鐘信號的相位一致性要求非常嚴(yán)信號來實現(xiàn)發(fā)送端和接收端之間的嚴(yán)格同步，而且對同步時鐘信號的相位一致性要求非常嚴(yán)格。格。 異步傳送：允許傳輸線上的各個部件有各自的時鐘，在各部件之間進(jìn)行通信時沒有統(tǒng)一的時間異步傳送：允許傳輸線上的各個部件有各自的時鐘，在各部件之間進(jìn)行通信時沒有統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)，相鄰兩個字符傳送數(shù)據(jù)之間的停頓時間長短是不一樣的，它是靠發(fā)送信息時同時發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)，相鄰兩個字符傳送數(shù)據(jù)之間的停頓時間長短是不一樣的，它是靠發(fā)送信息時同時發(fā)出字符的開始和結(jié)束標(biāo)志信號來實現(xiàn)的，如圖字符的開始和結(jié)束標(biāo)志信號來實現(xiàn)的，如圖12-1-5所示。所示。職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育

6、機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建（3 3）異步串性通信）異步串性通信 異步串性通信的數(shù)據(jù)格式：異步串性通信的數(shù)據(jù)格式： （ 由一組不定由一組不定“位數(shù)位數(shù)”數(shù)組組成）數(shù)組組成） 標(biāo)志位標(biāo)志位 字符數(shù)據(jù)位字符數(shù)據(jù)位 奇偶校驗位奇偶校驗位 停止位停止位 波特率：衡量數(shù)據(jù)傳送速度的指標(biāo)。波特率：衡量數(shù)據(jù)傳送速度的指標(biāo)。3. 串行通信接口串行通信接口（1）RS232接口接口 （2）RS485接口接口 （3）RS422接口接口職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建知識鏈接二知識鏈接二 網(wǎng)絡(luò)基本知識網(wǎng)絡(luò)基本知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（1）簡單網(wǎng)絡(luò)

7、）簡單網(wǎng)絡(luò)多臺設(shè)備通過傳輸線相連，可以實現(xiàn)多備間的通信，形多臺設(shè)備通過傳輸線相連，可以實現(xiàn)多備間的通信，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。圖成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。圖12-1-6就是一種最簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它由單就是一種最簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它由單主設(shè)備和多個從設(shè)備構(gòu)成。主設(shè)備和多個從設(shè)備構(gòu)成。職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建（2 2）多級網(wǎng)絡(luò)）多級網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代大型工業(yè)企業(yè)中，一般采用多級網(wǎng)絡(luò)的形式，現(xiàn)代大型工業(yè)企業(yè)中，一般采用多級網(wǎng)絡(luò)的形式，可編程序控制器制造商經(jīng)常用生產(chǎn)金字塔結(jié)構(gòu)來描可編程序控制器制造商經(jīng)常用生產(chǎn)金字塔結(jié)構(gòu)來描述其產(chǎn)品可實現(xiàn)的功能述其產(chǎn)品可實現(xiàn)的功能. .這

8、種金字塔結(jié)構(gòu)的特點是這種金字塔結(jié)構(gòu)的特點是：上層負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理，底層負(fù)責(zé)現(xiàn)場檢測與控制，：上層負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理，底層負(fù)責(zé)現(xiàn)場檢測與控制，中間層負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程的監(jiān)控與優(yōu)化。國際標(biāo)準(zhǔn)化組中間層負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程的監(jiān)控與優(yōu)化。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（織（ISOISO）對企業(yè)自動化系統(tǒng)確立了初步的模型，）對企業(yè)自動化系統(tǒng)確立了初步的模型，如圖如圖12-1-712-1-7所示。所示。職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建2. 2. 通信協(xié)議通信協(xié)議（1 1）通用協(xié)議）通用協(xié)議 國際標(biāo)準(zhǔn)化組

9、織國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISOISO（International Standard OrganizationInternational Standard Organization）于）于19781978年提出年提出了開放系統(tǒng)互聯(lián)了開放系統(tǒng)互聯(lián)OSIOSI（Open Systems InterconnectionOpen Systems Interconnection）的模型，它所用的通信）的模型，它所用的通信協(xié)議一般為協(xié)議一般為7 7層，如圖層，如圖12-1-812-1-8所所示。職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建（2 2）公司專用協(xié)議）公司專用協(xié)

10、議 低層子網(wǎng)和中層子網(wǎng)一般采用公司專用協(xié)低層子網(wǎng)和中層子網(wǎng)一般采用公司專用協(xié)議，尤其是最底層子網(wǎng)，由于傳送的是過程數(shù)議，尤其是最底層子網(wǎng)，由于傳送的是過程數(shù)據(jù)及控制命令，這種信息較短，但實時性要求據(jù)及控制命令，這種信息較短，但實時性要求高。公司專用協(xié)議的層次一般只有物理層、鏈高。公司專用協(xié)議的層次一般只有物理層、鏈路層及應(yīng)用層，而省略了通用協(xié)議所必須的其路層及應(yīng)用層，而省略了通用協(xié)議所必須的其他層，信息傳送速率快。他層，信息傳送速率快。職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建知識鏈接三知識鏈接三 S7-200S7-200通信及網(wǎng)絡(luò)通信及網(wǎng)絡(luò)字符數(shù)

11、據(jù)格式字符數(shù)據(jù)格式（1 1）1010位字符數(shù)據(jù)位字符數(shù)據(jù) 傳送數(shù)據(jù)由傳送數(shù)據(jù)由1 1個起始位、個起始位、8 8個數(shù)據(jù)位、無校驗位、一個停止位組成個數(shù)據(jù)位、無校驗位、一個停止位組成。傳送速率一般為。傳送速率一般為96009600波特。波特。（2 2）1111位字符數(shù)據(jù)位字符數(shù)據(jù) 傳送數(shù)據(jù)由傳送數(shù)據(jù)由1 1個起始位、個起始位、8 8個數(shù)據(jù)位、個數(shù)據(jù)位、1 1個偶校驗位、一個停止位個偶校驗位、一個停止位組成。傳送速率一般為組成。傳送速率一般為96009600波特或波特或1920019200波特。波特。職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建 西門子公司

12、西門子公司的生產(chǎn)金字的生產(chǎn)金字塔由塔由4 4級組成級組成，由下到上，由下到上依次是：過依次是：過程測量與控程測量與控制級、過程制級、過程監(jiān)控級、工監(jiān)控級、工廠與過程管廠與過程管理級、公司理級、公司管理級。管理級。S7S7系列的網(wǎng)絡(luò)系列的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖結(jié)構(gòu)如圖12-1-912-1-9所示所示。 職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建3. 3. 通信類型及協(xié)議通信類型及協(xié)議 （1 1）通用協(xié)議）通用協(xié)議 （2 2）公司專用協(xié)議）公司專用協(xié)議 PPIPPI協(xié)議協(xié)議 MPIMPI協(xié)議協(xié)議 PROFIBUSPROFIBUS協(xié)議協(xié)議 自由口協(xié)議自由口協(xié)議 （

13、3 3）通信類型）通信類型 把計算機(jī)或編程器作為主站、把操作員界面作為主站和把把計算機(jī)或編程器作為主站、把操作員界面作為主站和把PLCPLC作為主站等類型，這幾種類型又各有兩種連接：單主站作為主站等類型，這幾種類型又各有兩種連接：單主站和多主站。和多主站。職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建圖圖12-1-10單主站結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)單主站結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖圖12-1-11多主站結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)多主站結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建4. 4. 通信設(shè)備通信設(shè)備（1 1）通信口）通信口 S7-200 CPUS

14、7-200 CPU主機(jī)上的通信口是主機(jī)上的通信口是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN EN 5017050170中中PROFIBUSPROFIBUS標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)的RS-485RS-485兼容兼容9 9針針D D型接口。接口引腳型接口。接口引腳如圖如圖12-1-1212-1-12所示，所示，端口端口0 0或端口或端口1 1的引的引腳與腳與PROFIBUSPROFIBUS的名的名稱對應(yīng)關(guān)系如稱對應(yīng)關(guān)系如表表12-1-112-1-1所示。所示。職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建（2 2）網(wǎng)絡(luò)連接器）網(wǎng)絡(luò)連接器 網(wǎng)絡(luò)連接器可以用來把多個設(shè)備很容易地連接到網(wǎng)

15、絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)連接器可以用來把多個設(shè)備很容易地連接到網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)連接器有兩種類型：一種是僅提供連接到主機(jī)的接口，另一種增加了一個編器有兩種類型：一種是僅提供連接到主機(jī)的接口，另一種增加了一個編程接口。帶有編程口的連接器可以把編程器或操作員面板直接增加到網(wǎng)程接口。帶有編程口的連接器可以把編程器或操作員面板直接增加到網(wǎng)絡(luò)中，編程口傳遞主機(jī)信號的同時，為這些設(shè)備提供電源，而不用另加絡(luò)中，編程口傳遞主機(jī)信號的同時，為這些設(shè)備提供電源，而不用另加電源。電源。（3）通信電纜）通信電纜 網(wǎng)絡(luò)電纜網(wǎng)絡(luò)電纜 PC/PPI電纜電纜 表表12-1-2 各開關(guān)與參數(shù)關(guān)系對應(yīng)表各開關(guān)與參數(shù)關(guān)系對應(yīng)表職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫任務(wù)一 數(shù)字化車間的構(gòu)建（4 4）網(wǎng)絡(luò)中繼器）網(wǎng)絡(luò)中繼器 網(wǎng)絡(luò)中繼器在網(wǎng)絡(luò)中繼器在ProfibusProfibus可以用來延長網(wǎng)絡(luò)的距離、允許給網(wǎng)絡(luò)加入設(shè)可以用來延長網(wǎng)絡(luò)的距離、允許給網(wǎng)絡(luò)加入設(shè)備、隔離不同網(wǎng)絡(luò)段，每個中繼器為網(wǎng)絡(luò)段