现场总线技术综合实训报告04.docx

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现场总线技术综合实训报告04

河南机电高等专科学校

《现场总线技术综合实训》报告

专业班级：

计算机控制技术111班

姓名：

xxxxxx

学号：

11xxxxxxx

成绩：

指导老师：

2013年9月26日

一、前言

EtherNet/IP（Ethernet/IndustrialProtocol）是一种适用于工业环境的通信系统。

是由ODVA所开发并得到了罗克韦尔自动化的强大支持。

EtherNet/IP使用控制与信息协议CIP协议（ControlandInformationProtocol），其公共的网络层、传输层和应用层亦为ControlNet和DeviceNet共享。

CIP协议是位于开放的、高度流行的EtherNet和TCP/IP协议顶层的一个公共的、开放的应用层。

CIP提供了一系列标准的服务，提供“隐式”和“显示方式对网络设备中的数据进行访问和控制。

CIP数据包必须在通过以太网发送前经过封装，并根据请求服务类型而赋予一个报文头。

这个报文头指示了发送数据到响应服务的重要性。

通过以太网传输的CIP数据包具有特殊的以太网报文头，一个IP头、一个TCP头和封装头。

封装头包括了控制命令、格式和状态信息、同步信息等。

这允许CIP数据包通过TCP或UDP传输并能够由接收方解包。

相对于DeviceNet或ControlNet，这种封装的缺点是协议的效率比较低。

以太网的报文头可能比数据本身还要长，从而造成网络负担过重。

因此，EtherNet/IP更适用于发送大块的数据（如程序），而不是DeviceNet和ControlNet更擅长的模拟或数字的I/O数据。

由于采用了CIP规范及Ethernet、TCP/IP技术，EtherNet/IP具有广泛的优越性。

EtherNet/IP不仅解决了设备间的一致性问题，而且使得采用EtherNet/IP组建的控制网络可以较容易地集成到Internet/Intranet上，可以通过Internet来管理整个企业网。

根据EtherNet/IP的优点，它适合应用在以下场合。

（1）大型应用，需要连接多台计算机、控制器、人机界面、I/O和其他设备。

（2）作为多个DeviceNet网络的主干网。

（3）控制器间的点对点互锁。

（4）连接I/O和传动控制。

随着工业以太网技术的发展，EtherNet/IP也快速成为广泛使用的第7层工业以太网协议。

主要应用在工厂自动化领域，产品包括：

机器人、驱动器、变频器等。

EtherNet/IP最初是由罗克韦尔自动化提出，目前主要应用在北美，同时也在欧洲、日本和中国得到普及。

通用汽车公司（GM），世界上最大的汽车制造商，已将EtherNet/IP订为其汽车制造厂的生产标准。

EtherNet/IP为GM机械控制器、机器人和过程控制设备之间提供实时通讯以及为高层商业系统提供信息。

位于非洲、欧洲、拉丁美洲、北美洲和中东的60多家GM工厂的供应商在2007年1月1日前也要保证其产品与EtherNet/IP兼容。

二、系统总体方案设计

2.1实训目的

1．掌握EtherNet/IP网络的原理及其组成；

2.学习用RSNetWorxforEtherNet/IP软件配置EtherNet/IP网络；

3．了解ControlLogix如何与EtherNet/IP接口设备通信；

4.掌握分布在EtherNet/IP网络上的远程FlexI/O的使用方法。

2.2实训设备和仪器

本实验系统采用了目前自动化领域最先进的NetLinx网络架构，在NetLinx架构中，计算机通过EtherNet对其它网络进行访问的接入成本是最低的。

利用EtherNet可以实现远程操作、远程编程、远程网络配置等功能。

计算机通过以太网连接1756-ENBT模块，通过ControlLogix框架访问控制系统本地及远程的输入输出模块。

本实验中每台计算机都可以通过EtherNet直接与1756-ENBT模块通信，进而通过ControlLogix框架与相应的CPU模块通信，进行网络配置及程序下载。

1.实验系统所用硬件：

（1）计算机——配置EtherNet网络，编制控制程序；

（2）ControlLogix控制系统－—在本实验中用到的模块：

①1756-PA75电源模块——电源模块将外部的交流或直流电源转换成控制器内部可用的电源，并防止电压脉冲对可编程序控制器内部部件的干扰。

②1756-L61ControlLogix处理器（对应Slot0）——控制EtherNet网络演示系统的运行。

③1756-ENET/1756-ENBT/1756-EWEB以太网通信模块（对应Slot1）——与计算机或其它控制系统通信，本实验中计算机对EtherNet网络的配置及控制程序的下载都是通过该模块实现的。

④1756-IB32/OB32数字量输入输出――与外部被控对象连接的接口。

（3）CompactLogix控制系统－—在本实验中用到的模块：

①1769—ECL左侧终端－—左侧阻抗匹配，防止信号衰减。

②CompactLogixL32E/CompactLogixL43（对应Slot0）——控制EtherNet网络演示系统的运行。

③1769-PA2电源模块——电源模块将外部的的交流或直流电源转换成控制器内部可用的电源，并防止电压脉冲对可编程序控制器内部部件的干扰。

④1756-IB32/OB32数字量输入输出――与外部被控对象连接的接口。

⑤1769—ECL右侧终端－—右侧阻抗匹配，防止信号衰减

（3）FlexLogix控制系统－—在本实验中用到的模块：

①1794—PS13电源模块－—将外部的的交流电源转换成通信适配器和输入输出模块内部可用的电源。

②1794—AENT以太网通信适配器－—与计算机或其它控制系统通信。

③1794—IB32/OB32数字量输入输出――与外部被控对象连接的接口。

（4）集线式交换机、连接电缆及其他附件。

实验中所用Logix系统的组成如下表格所示：

（次序与展示墙上安装的实际位置依次对应）

槽号

0

1

2

3

4

5

名称

机架

电源

处理器

以太网

控制网

设备网

数字输入

数字输出

型号

1756—A10B

1756—PA75

1756—L61

1756—

ENBT

1756—

CNB/E

1756—

DNB

1756—

IB32B

1756—

OB32A

槽号

0

1

2

3

名称

机架

电源

处理器

以太网

控制网

数字输出

型号

1756—A7B

1756—PA75

1756—L61

1756—

ENBT

1756—

CNB

1756—

OB16D

名称

左侧终端

处理器

电源

数字输入

数字输出

右侧终端

型号

1769—ECL

CompactLogixL32E

1769—PA2

1769—

IQ32

1769—

OB32

1769—

ECR

名称

电源

以太网

处理器

数字输入

数字输出

数字输出

右侧终端

型号

1768—

PA—3

1768—

ENBT

CompactLogixL43

1769—

IQ32

1769—

OB32

1769—

OB32

1769—

ECR

名称

电源

以太网适配器

数字输入

数字输出

模拟输入

模拟输出

型号

1794—

PS13

1794—

AENT

1794—

IB32

1794—

OB16

1794—

IE12

1794—

OE12

槽号

0

1

2

3

4

5

6

名称

机架

电源

处理器

以太网

控制网

设备网

数字输入

数字输出

伺服接口

型号

1756—

A10B

1756—

PA75

1756—

L61

1756—

ENBT

1756—

CNB

1756—

DNB

1756—

IB32B

1756—

OB32A

1756—

M08SE

槽号

0

1

2

3

名称

机架

电源

处理器

以太网

控制网

数字输出

型号

1756—A7B

1756—PA75

1756—L61

1756—

ENBT

1756—

CNB

1756—

OB32A

名称

左侧终端

处理器

电源

数字输入

数字输出

右侧终端

型号

1769—ECL

CompactLogixL32E

1769—PA2

1769—

IQ32

1769—

OB32

1769—

ECR

名称

电源

以太网

处理器

数字输入

数字输出

数字输出

右侧终端

型号

1768—

PA—3

1768—

ENBT

CompactLogixL43

1769—

IQ32

1769—

OB32

1769—

OB32

1769—

ECR

2.实验中所用软件：

（1）操作系统——WindowsXPServerPack2操作系统，自动登陆，无需密码；

（2）RSLinx通信软件——RockwellSoftware的RSLinx（以下称RSLinx）是在MicrosoftWindows各操作系统下建立工厂所有通信方案的工具。

它为罗克韦尔设备、软件及第三方软件提供网络通信驱动程序，如为A-B的可编程控制器和RockwellSoftware的RSLogix500/5000、RSView32、PLC-5系列之间建立起通信联系。

RSLinx的AdvanceDDETM接口支持处理器与MMI（Man-MachineInterface）和组件软件之间进行通信，也可与如MicrosoftExcel、Access及其它用户定制的DDE应用软件通信。

它的C应用程序编程接口（API）支持用户使用RSLinxCSDK开发的应用软件。

作为开发出的真32位应用程序，RSLinx充分利用了Windows操作系统的多处理性能。

通过各种通信接口，RSLinx可以同时为所支持的应用程序组合运行服务，RSLinx的功能如图2.1是RSLinx功能示意图（图中只标出了部分软件和硬件）。

图2.1RSLinx功能示意图

（3）RSNetWorx——RSNetWorx网络组态软件，是32位图形网络组态工具软件。

RSNetWorx提供了一个图形化的网络视图，并具有在线和离线组态的功能。

RSNetWorxforEtherNet/IP提供了信息网组态所需要的信息和工具。

（4）RSLogix5000编程软件——RSLogix5000软件包，是一个32位的基于Windows软件。

能工作于MicrosoftWindows2000/NT™/XP。

RSLogix5000编程软件可以用于顺序、过程和运动控制编程。

RSLogix5000提供易用的编程环境，遵照IEC61131-3标准，可用结构体或数组进行符号化编程，指令集丰富。

该软件环境通用于罗克韦尔自动化的Logix平台，该平台包括:

ControlLogix,FlexLogix,CompactLogix,SoftLogix,DriveLogix。

RSLogix5000软件的主要特点包括：

①容易组态，RSLogix5000编程软件包括一个图形化的控制器文件管理器；I/O配置对话框和运动控制组态工具，可以用简单的鼠标点击方法来组态系统。

②复杂的数据处理能力，既可以使用数组数据，也支持用户自定义的结构体，与由控制器来定义特定的数据内存结构相比更能灵活地适应各种不同的应用需求。

③自由形态的梯形图编辑器，使编程人员集中于应用逻辑，而不必考虑太多的程序语法要求。

④灵活的编程方法，可以用梯形图、功能块图、顺序功能图、和结构文本等形式编程，使用户编辑应用程序更容易。

⑤拖放编辑功能可以方便的将指令、逻辑梯级、功能块、例程、程序和任务在RSLogix5000软件的单个项目或多个项目之间应用或拷贝。

⑥直观的编程环境，遵从IEC61131-3标准，一个Logix控制器的多任务操作系统在一个图形化的目录树中显示，目录树由用户应用程序的任务、程序和例程组成。

⑦在线帮助，通过全面的在线帮助功能，指令集参考或与软件集成的在线应用指南可以获得编程所需的任何帮助。

2.3实训配置步骤

１．配置RSLinx驱动程序

为了将计算机与控制系统建立连接，进行各种配置及程序上下载，需要为计算机建立通信驱动程序。

请按实验一中方法为计算机配置RSLinx驱动程序。

RSLinx的RSWho功能可以实时监控网络上的设备，通过RSWho界面能看到所连接设备的站点号、连接状态等信息。

在Communications菜单中点击RSWho或直接点击常用工具栏中的RSWho快捷图标，在随即出现的界面中选择AB_ETH-1,Ethernet驱动程序。

从界面中看到1756-ENBT模块，双击该模块图标或点击左侧该模块旁边的+符号，出现如图2.2所示的监控界面，可见计算机已经通过1756-ENET（或其它的Ethernet）模块与其所在的ControlLogix背板上的设备进行通信。

完成浏览后请将以下窗口关闭，否则会影响后续实验速度。

图2.2网络设备访问、监控界面

说明：

不同实验台上IP及模块不同，显示可能不同。

2．配置EtherNet/IP网络

1）在开始菜单中选择“程序”－“RockwellSoftware”－“RSNetWorx”－“RSNetWorxforEtherNet/IP”并左键点击，如图所示。

图2.3启动EtherNet/IP网络

2）在弹出的界面下，点击

图标。

图2.4RSNetWorxForDeviceNet软件界面

3）在弹出的“BrowseforNetwork”窗口中，从通信路径中选择“AB_ETH-1，Ethernet”。

单击“OK”按钮开始在线扫描网络。

也可点击其前面的“＋”号，浏览网络。

图2.5选择要扫描的网络

图2.6浏览网络界面

4）扫描结束之后可看到连接到EtherNet/IP网络上的设备数量及其组成。

图2.7EtherNet/IP网络上的设备

至此，可通过软件在线或离线编辑网络参数，查看并设置网络上相应模块的参数等。

5）利用互联网远程通过ENBT模块访问EtherNet/IP网络的诊断、组态和框架信息。

这些信息跟RSLinx看到的相似，但在此不需要专业软件就可以看到信息，且可以是远程异地查看。

使用IE软件连接，在地址栏中键入IP地址，回车即可，如图所示。

图2.8通过IE查看EtherNet/IP网络

在ENBT页面下可查看设备信息及诊断信息。

（设备信息与在RSLinx上看到的是一样的。

）

此外，可通过EWEB模块远程监视数据库中的数据。

2.创建一个新项目。

1）启动RSLogix5000。

2）创建一个新项目，如图所示。

图2.9创建一个新工程

3.添加远程1794FLEXI/O以太网适配器及I/O模块

1）组态1756-ENBT/A以太网适配器模块。

右键单击I/0Configuration,在弹出的菜单中选择NewModule…,然后在弹出的菜单中选择1756-ENBT/A以太网适配器模块，如图所示。

图2.10选择以太网适配器

2）在弹出的菜单中设置1756-ENBT/A以太网适配器模块的IP地址，注意槽号和IP地址一定要设置正确，Electronic选择DisableKeying，选择完毕后点击Finish，完成对1756-ENBT/A以太网适配器模块的组态。

图2.11配置以太网适配器

3）组态1794-FLEXI/OEtherNet/IP适配器模块。

右键单击I/0Configuration中的1756-ENBT，在弹出的菜单中选择NewModule…，然后在弹出的菜单中选择1794-AENT/A以太网适配器模块，如图所示。

图2.12选择FLEXI/O以太网适配器

4）在弹出的菜单中设置1794-FLEXI/OEtherNet/IP适配器的IP地址，本例中的适配器所对应的IP地址已经预先分配为192.168.1.9，如需另外分配IP地址，可参见下图。

具体设置IP地址如图所示，Electronic选择DisableKeying，完成对1794-FLEXI/OEtherNet/IP适配器的组态。

图2.13FLEXI/OIP地址设置方法

图2.14配置FLEXI/O以太网适配器

5）组态1794-FLEXI/O输入输出模块，右键单击步骤3）中组态好的1794-AENT/ASubenet，在弹出的菜单中选择NewModule…，然后在弹出的菜单中选择1794-FLEXI/O输入输出模块1794-IB16/A和1794OB16/A，如图所示。

图2.15选择FLEXI/O输入输出

6）在弹出的菜单中分别设置1794-IB16/A和1794OB16/A的属性，注意在FLEXI/O框架中，1794-FLEXI/OEtherNet/IP适配器不占槽号，因此输入输出模块的槽号从0开始计数，Electronic选择DisableKeying，完成对1794-FLEXI/O输入输出模块的组态。

7）完成上述模块组态后，项目树如图所示。

图2.16完成配置

8）观察RSLogix5000自动创建的结构体数据标签。

在控制器资源管理器中，双击ControllerTags，如图所示。

图2.17查看控制器标签

三、控制内容及程序设计

3.1控制要求及内容

按下PLC实验框架上的DI10按纽，对应的DO10指示灯将被点亮；按下PLC实验框架中的DI11按纽，对应的DO11指示灯将被点亮。

3.2实验任务及预期结果

1.熟练用RSNetWorxforEtherNet/IP软件配置EtherNet/IP网络，能查看并修改相应模块属性。

2.选择展示墙上四个ControlLogix系统中的一个，创建一个ControlLogix项目并完成相应的通信组态。

要求控制器编译无错误，项目能正常下载到控制器。

3.在所建立的项目下用网络上的远程I/O创建一简单例程，要求程序编译无错误，程序执行后接在输出模块上相应的指示灯被点亮。

3.3控制程序设计步骤

1）从资源管理器中，双击MainRoutine，启动梯形图编辑器，如图所示

图2.18启动梯形图编辑器

2）添加以下梯形逻辑，如图所示。

图2.19梯形图例程

3．下载程序。

点击控制栏中的

图标，找到对应的1756-L61LOGIX5561处理器，点击Download。

4．下载完毕后，按下PLC实验框架上的DI10按纽，对应的DO10指示灯将被点亮；按下PLC实验框架中的DI11按纽，对应的DO11指示灯将被点亮。

四、结束语

现场总线技术综合实训是自动化课程当中一个重要环节通过了这段时间的实训设计，使我对实训设计过程有进一步了解，对自动化产品的有关的控制知识有了深刻的认识。

通过此次设计，一方面让我认识到自己的不足，发现了学习中的错误之处；另一方面又积累丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决能力，摸索出一套解决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。

再一方面也加强了我和老师的交流，认识到老师知识的渊博度。

因为理论知识学的不牢固，在设计遇到了不少问题，如：

遗忘以前学过的专业基础知识。

通过理论与实际的结合，进一步提高观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。

运用学习成果，把理论运用于实际，使理论得以提升，形成创新思想。

通过此次设计过程，巩固了专业基础知识，培养了我综合应用现场总线设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，为今后的学习和工作过程打下基础。

经过这次的努力，使我顺利的完成了此次实训设计。

这份实训设计既是对这学期所学知识的总结，又是自己知识的积累，也大大加深了对现场总线技术的了解。

实训设计中既动脑又动手，是一个理论与实际结合的过程。

仅仅有理论是不够的，更重要的是实际的，是我们所设计的实物，具有设计合理，经济实用的优点。

这就需要我们设计者考虑问题是要仔细、周密，不能有丝毫的大意。

对设计方案的优越化，也需要我们综合各方面的因素考虑，尤其是实际。

再次向教育指导我的老师及同学表示诚挚的感谢！

鉴于本人所学知识有限，经验不足，又是初次研究这种复杂的设计，在此过程中难免存在一些错误和不足之处，恳请张老师给予批评和指正。

参考文献

[1]张士磊，现场总线技术实验指导书.河南机电高等专科学校讲义，2012.

[2]汪晋宽，马淑华，吴宇川.工业网络技术.北京邮电大学出版社.2007.

[3]李大中.计算机控制技术与系统.中国电力出版社，2009.

[4]王常力.集散控制系统的设计与应用.清华大学出版社，2007.