北京信息科技大学现场总线课设报告2.docx

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北京信息科技大学现场总线课设报告2

北京信息科技大学

自动化学院

课程设计报告

课程名称现场总线

实验仪器iCAN教学实验开发平台

专业

班级/学号

学生姓名

成绩

指导教师

一：

课程设计要求

1．掌握iCAN总线的原理

2．掌握iCAN总线模块的功能及用法

3．掌握iCAN总线组网技术

4．掌握iCAN网络及模块的测试软件使用方法

5．掌握ZOPC服务器的使用方法

6．掌握ZOPC服务器与组态软件的互联方法

7．了解组态软件操作iCAN模块的方法。

8．实现MCGS与ICAN模块的综合应用。

二：

实践内容：

1．了解iCAN实验台的布局及功能

2．使用iCANtest软件测试模块功能

3．使用ZOPC服务器测试模块功能

4．运行MCGS软件控制步进电机的运行

5．MCGS软件的数据通路剖析

三:

基础内容：

1．简要说明iCAN各模块的功能。

iCAN-2404功能模块提供继电器输出通道，模块具有4路具有自保持功能的继电器输出通道。

为防止继电器切换引起的干扰，iCAN-2404模块的继电器输出通道与控制部分采用了光电隔离措施。

iCAN-4017AI功能模块用于采集模拟量输入信号。

iCAN-4017模块具有8路模拟量输入通道，内部具有信号调理电路，模拟量信号的分辨率为16位。

iCAN-4050DI/DO功能模块为数字量输入输出模块，用来检测外界状态，采集数字量输入信号，并可以输出数字量信号，控制开关。

iCAN-4050模块具有8路开关量输入通道，8路开关量输出通道。

iCAN-4400AO功能模块是提供电流或者电压输出信号。

iCAN-4400模块具有4路模拟量输出通道，可输出1～5V电压或者4～20mA电流信号，模块的输出信号类型可以通过跳线器选择电压输出或者电流输出。

iCAN-5303热电阻输入模块采集热电阻输入信号，用于工业控制现场的温度信号测量。

iCAN-5303模块具有3路热电阻输入通道，3路数字量输出通道。

iCAN-6202热电偶模块用于温度采集。

iCAN-6202模块具有2路热电偶输入通道，iCAN-6202模块还提供2路数字量输出，这2路数字量输出既可用于指示模块工作状态也可由用户自行控制。

iCAN-7202计数器/测频模块用于外部脉冲计数或测频。

iCAN-7202模块具有2路32位正脉冲计数器，可编程数字滤波器，有效滤出高频脉冲干扰；工作在测频模式时最大输入频率为100kHz，自由设定的测频时间使用户可以在测频速度与精度之间任意选择。

iCAN-7202模块支持隔离和非隔离输入，非隔离输入通道可编程设定门限电压，支持计数值定时循环传送及计数器溢出/频率值超限报警。

iCAN-7202模块还提供的2路数字量输出，既可用于指示模块状态也可由用户自行控制。

iCAN-7408计数器模块用于外部脉冲计数。

iCAN-7408模块具有4路32位正脉冲计数器，计数脉冲最小宽度为50us，可自定义有效脉冲宽度，有效滤出高频脉冲干扰。

支持计数值定时循环传送及计数器溢出报警。

iCAN-7408模块还提供的8路数字量输出，其中4路可用于指示计数器溢出标志、4路由用户自行控制。

2．iCAN模块是如何设置模块地址?

如何设定波特率的？

他与ZOPC服务器是如何对应的？

在使用iCAN系列功能模块时，首先需要设置模块的CAN波特率以及模块的MACID地址。

模块的CAN波特率和MACID是通过拨码开关SW1进行设定。

拨码开关SW1在模块内部，需要打开模块外壳以后才能够进行设定（iCAN实验开发平台的MACID及波特率在出厂时候已经固定好，一般情况下，用户不需要修改）。

图2.1CAN波特率和MACID设定开关

拨码开关的各位拨向“ON“位置时，该位为“0”，如果拨向“OFF”位置，则该位为“1”。

拨码开关的1－6位用于设定模块的MACID，第一位为最低位，第六位为最高位，模块的MACID是各位对应的十进制值之和，通过拨码开关设定模块的MACID的有效范围为0～63。

拨码开关的7－8位用于设定模块的波特率，第七位为低位，第八位为高位。

波特率与开关设置对应值如下表所示：

图2.2波特率开关设定

周立功公司推出的ZOPC_Server是一个OPC服务器软件，目前2.50版支持操作所有的ZLGCAN系列接口卡、iCAN系列功能模块和ZLGDeviceNet系列板卡及模块。

只要在PC机上插上这些板卡中的任何一种或几种，再运行本服务器软件，在服务器软件中进行一些相关配置以后，就可以使用任何一种支持OPC协议的客户端软件（比如组态软件：

组态王KingView、昆仑通态MCGS、西门子WinCC、INTOUCH等）来连接到此服务器，通过此服务器来跟CAN网络、iCAN网络或DeviceNet网络进行数据的传输。

3．设计一个方法测试7408、4017模块的功能。

（写出详细的设计思路、实现方法硬件设计、软件设置步骤），给出系统电气连线图（图纸格式应符合国家标准）。

7408

测试连接示意图：

系统配置：

模块搜索：

启动CAN卡，模块上线：

模块上线，观察输入端口，并可进行输出测试：

配置模块参数

4017

测试连接示意图：

系统配置：

模块搜索：

启动CAN卡，模块上线：

模块上线，观察输入信号的幅值：

配置模块参数：

4．OPC是什么意思？

它怎样将数据传递给组态软件的？

举例说明

周立功公司推出的ZOPC_Server是一个OPC服务器软件，目前2.50版支持操作所有的

ZLGCAN系列接口卡、iCAN系列功能模块和ZLGDeviceNet系列板卡及模块。

只要在PC机上插上这些板卡中的任何一种或几种，再运行本服务器软件，在服务器软件中进行一些相关配置以后，就可以使用任何一种支持OPC协议的客户端软件（比如组态软件：

组态王KingView、昆仑通态MCGS、西门子WinCC、INTOUCH等）来连接到此服务器，通过此服务器来跟CAN网络、iCAN网络或DeviceNet网络进行数据的传输。

支持所有PC-CAN接口卡，可以在通常应用的组态软件环境，比如组态王KingView、昆仑通态MCGS、三维力控或iFix、WinCC、Intouch软件中，方便地开发CAN-bus应用项目。

ZOPC_Server主界面：

1.添加新设备

在使用ZOPC_Server服务器时，需要在相应的“设备操作”中选择添加新的设备选项，

比如在iCAN教学实验平台上想使用ZOPC_Server服务器则因选择的“设备操作”为iCAN，

点击添加新设备为USBCAN2，出现如图所示窗口。

按表所示设置设备属性。

2.添加从站

添加地址为1的iCAN4017模块。

点击图中的关闭按纽出现如下图所示窗口。

点击“服务器操作→启动服务器”，然后在iCAN面板上点选USBCAN2_0节点的子节点

iCAN0，单击右键，在弹出菜单选择“上线”。

如果设备连接无误，“iCAN0”节点的子节点，

即该网络中的从站设备的图标会由

变为

。

此时OPC服务器的设置已经完成，OPC的客户端可以从服务器中读写数据。

如下图所示为服务器运行界面。

5．MCGS软件如何将数据与ZOPC连接上的？

MCGS组态软件提供了大量的工控领域常用的设备驱动程序，同时也提供了OPC服务器的数据接口。

通常情况下，在启动MCGS组态软件时，模拟设备都会自动装载到设备工具箱中。

如果未被装载，可按照以下步骤将其选入：

在工作台“设备窗口”中双击“设备窗口”图标进入。

点击工具条中的“工具箱”图标，打开“设备工具箱”。

单击“设备工具箱”中的“设备管理”按钮，弹出如图所示窗口：

双击OPC设备图标，即可将“OPC设备”添加到右测选定设备列表中。

选中选定设备列表中的“OPC设备”，单击“确认”，“OPC设备”即被添加到“设备工具箱”中。

OPC设备被装载完成后，可以在MCGS软件环境中按以下步骤添加OPC设备，并对其属性进行设置：

双击“设备工具箱”中的“OPC设备”，OPC设备被添加到设备组态窗口中。

双击“设备0-[OPC设备]”，进入OPC设备属性设置窗口

点击基本属性页中的“OPC服务器”选项，该项右侧会出现…图标，单击此按钮浏览计算机中可用的OPC服务器。

选中ZLGCANOPCSERVERV2.10，单击“确认”，完成“OPC服务器”设置。

从“数据采集方式”选项的下拉列表中选择“0－同步采集”。

从“初始工作状态”选项的下拉列表中选择“1－启动”。

将最小采集周期改为100。

点击通道连接标签，进入通道连接设置。

选中序号1对应数据对象输入框，输入“继电器输出通道0”。

6．设计一个界面将7408、4017的数据传递给ＭＣＧＳ，并显示出来，给出系统电气连线图（图纸格式应符合国家标准）。

4017

7408

四：

综合题目

1.设计开环电机转速控制系统，以ｉＣＡＮ实验平台模块为对象，主要说明各个模块的选择、作用、参数设定及连接方法，简要说明如何实现速度控制通路。

（难度：

容易）

开环电机转速控制系统设计

实验目的

进一步熟悉并掌握组态环境下iCAN-2404、4400、4050及7408模块的应用。

实验设备

PC机一台

iCAN教学实验开发平台一台

实验内容

能够掌握组态环境下控制iCAN-2404、2404、4400、4050、7408模块运行。

制作一开关，点击开关即可控制电机的运行，并在组态环境下用以图行显示电机的起、停状态。

设置调速开关，可以实现速度控制。

实验步骤

系统CAN通信连接

组态环境下控制iCAN2404、2404、4400、4050、7408模块

实验测试

1、系统连接

DATA1模块4050

继电器输出模块2404

输入电压数值模块4400

脉冲模块7408

2、设置ZOPC服务器

安装并运行ZOPC_Server2.50软件。

单击菜单“设备操作→iCAN→添加新设备→USBCAN2”，弹出“属性-USBCAN2”对话框。

单击“添加设备”按钮，这时在“iCAN”面板上将会显示主站设备。

在“iCAN”面板上单击选中“iCAN0”节点，然后单击菜单“设备操作→iCAN→添加新从

站”，在弹出的“Slave属性”对话框中，添加iCAN2404模块，地址为0x05，定时循环参数为100ms。

点击“关闭”按钮，在ZOPC_Server的iCAN面板上将会出现下图所示的从设备及其输入输出数据项。

按照上面规律，依次添加其他模块。

点击“服务器操作→启动服务器”，然后在iCAN面板上点选USBCAN2_0节点的子节点

iCAN0，单击右键，在弹出菜单选择“上线”。

如果设备连接无误，“iCAN0”节点的子节点，即该网络中的从站设备的图标会

由变

为。

此时OPC服务器的设置已经完成，OPC的客户端可以从服务器中读写数据。

3、建立MCGS工程

按如下步骤建立样例工程：

鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，如果MCGS安装在D：

盘根目录下，则会在D：

\MCGS\WORK\下自动生成新建工程，默认的工程名为：

“新建工程X.MCG”（X表示新建工程的顺序号，如：

0、1、2等）。

选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。

在文件名一栏内输入“工程名称”，点击“保存”按钮，工程创建完毕。

制作工程画面

制作工程画面的步骤如下：

在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”。

选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。

将窗口名称改为：

主控窗口；窗口位置选中“在屏幕中间显示”，其它不变，单击“确

认”。

在“用户窗口”中，选中“主控窗口”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”

选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。

选中“主控窗口”窗口图标，单击“动画组态”，进入动画组态窗口，开始编辑画面。

4、组态下的界面图

5、定义数据对象

6、动画连接

双击4路数字量输出显示框图，打开单元属性设置对话框，在对话框的动画连接标签页下列出了可用的连接。

双击“搅拌器”图标，将数据对象连接改为：

电机运转状态。

7、设备连接

MCGS组态软件提供了大量的工控领域常用的设备驱动程序，同时也提供了OPC服务器的数据接口。

通常情况下，在启动MCGS组态软件时，模拟设备都会自动装载到设备工具箱中。

如

果未被装载，可按照以下步骤将其选入：

在工作台“设备窗口”中双击“设备窗口”图标进入。

点击工具条中的“工具箱”图标，打开“设备工具箱”。

单击“设备工具箱”中的“设备管理”按钮，弹出如图所示窗口：

双击OPC设备图标，即可将“OPC设备”添加到右测选定设备列表中。

选中选定设备列表中的“OPC设备”，单击“确认”，“OPC设备”即被添加到“设备工

具箱”中。

OPC设备被装载完成后，可以在MCGS软件环境中按以下步骤添加OPC设备，并对其属性进行设置：

双击“设备工具箱”中的“OPC设备”，OPC设备被添加到设备组态窗口中。

双击“设备0-[OPC设备]”，进入OPC设备属性设置窗口。

点击基本属性页中的“OPC服务器”选项，该项右侧会出现…图标，单击此按钮浏览计

算机中可用的OPC服务器。

选中ZLGCANOPCSERVERV2.10，单击“确认”，完成“OPC服务器”设置。

从“数据采集方式”选项的下拉列表中选择“0－同步采集”。

从“初始工作状态”选项的下拉列表中选择“1－启动”。

将最小采集周期改为100。

点击通道连接标签，进入通道连接设置。

8、编写控制流程

组态环境下运行界面

调试过程中出现开关失灵，输入电压与转速不对应等现象。

经过仔细调试，耐心研究之后，顺利完成。

体现了团队的力量。