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1、GE PLC通讯介绍,GE PLC通讯介绍课程内容,第一天：工业以太网 第二天：现场总线 第三天：串行通信,典型的PLC控制方案,VersaMax,VersaPoint,Fieldbus,Series 90-30,Genius,Series 90-70,VersaMax IP,PAC,PLC通过各种现场总线控制分散I/O（传感器/执行机构） PLC之间通过以太网或其他数据吞吐率高的网络互联 PLC联网编程和实现数据采集,PLC,现场总线,I/O RF Tag VFD,Ethernet,典型的PLC控制,通信的目的是什么？ 每种通信需掌握的要点：通信介质，模块，速率，距离，应用场合，GE的相关硬
2、件产品 做实验，掌握GE PLC的通信应用,GE Fanuc PLC工业以太网通讯,以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据）： EGD (Ethernet Global Data) SRTP TCP/IP (GE 专有，Service Request Transport Protocol) Modbus TCP/IP (非专有协议，与设备厂商无关),GE Fanuc PLC总线通讯,总线通讯的三种类型（用于设备级控制系统和分散I/O）： Genuis Profibus DeviceNet,GE Fanuc PLC串口通讯,串口通讯的类型(点对点，连接其他设备上的串口，如扫码器等)： S
3、erial I/O,OSI模型七层简介,GE Fanuc PLC工业以太网通讯,以太网模块IC695ETM001 10/100Mbits Half/Full duplex Supports SRTP, EGD (Producer and Consumer)， Modbus TCP 2个网口，内置交换机，节省硬件成本 以太网口凹陷，保护网线端子,GE Fanuc PLC工业以太网通讯,以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据）： EGD SRTP Modbus TCP/IP,设备间高速，简便的数据通讯协议 EDG协议基于UDP/IP协议 用户无需编程，只要组态producer,consum
4、er的参数 几个重要的概念 Producer 在设定的时间周期将数据单播或多播到设定的单个consumer或consumer group中，由唯一的producer ID指代 Consumer 按照设定的时间周期读取收到的数据，由IP地址（单播时）或组号（多播时）指代 Exchange 数据交换包，最多255个，每个数据包最长1400字节，由 Exchange ID和Producer ID组合起来指代 设备间简单，高速，定周期的数据通信，不能用在突发事件的 通信报告。,以太网通讯模型,网络介质访问层 802.3 / 802.11x,网际层(IP),TCP / UDP,Modbus/SRTP/E
5、GD,TCP/IP,应用层协议,以太网,IP地址：32-bit，在IP层之上，如应用层软件中使用 MAC地址：48-bit，全球唯一 ARP协议：IPMAC转换协议 多目(Class D)IP：224.0.0.0 239.255.255.255，由应用层软件动态设定，一个设备可同时拥有多个Class D IP,以太网模块 协议栈模型,EGD典型应用,PLC A,PLC B,PLC C,指定接收方IP地址的EGD数据，一台PLC发送，另一台接收 使用单播技术-Unicast,指定接收方组号的EGD数据，一个PLC发送，多台PLC同时接收 使用多目广播技术-Multicast,EGD 配置Loca
6、l Producer ID,右击Target，选择Add Component Ethernet Global Data添加EGD配置内容 右击“Ethernet Global Data”，在属性窗口中设置“Local Producer ID”,Producer ID型如IP，但并不是IP，它是网络上一个PLC的身份代表(相当于网络上的身份证)，因为一个PLC可以有多块以太网卡，每个以太网卡有唯一的IP 地址。 拥有多块以太网的控制器只具有一个Producer ID，使用Producer ID能更好地支持冗余系统,IP地址是对于每块以太网而言的， Producer ID 是对于网络上的每个PLC
7、而言的。,EGD 配置Produced Exchange,右击Produced Exchanges，选择New，配置发送数据,Exchange ID：一个控制器内被发送的每组数据的编号，取值“1-255”，每个exchange数据最长1400 bytes Adapter Name：用于发送这组数据的以太网模块的机架号/槽号 Destination Type：定义发送数据是使用单播、多播或广播 Destination：如单播，则为接收方IP；如多播，则为Multicast IP (1 224.0.7.1) Produced Period：数据重复发送的间隔,EGD 配置Produced Exch
8、ange,双击,双击ProdExch1，打开配置发送数据的窗口，点击“Add”添加被发送的数据,每个Produced Exchange包含一个状态字(Status)，用来表明该Exchange是否被成功发送。当Status字为“1”时，发送成功，1时发送不成功 Status字只是表明发送是否成功，该字并不被以太网模块发送给接收方,共发送11个字,EGD 配置Consumed Exchange,Producer ID：发送方的Local Producer ID Group ID：如果发送方是多播，则填写多目IP(1224.0.7.1)；如单播，则填写0 Exchange ID：发送方的被发送数据
9、组的编号 Adapter Name：用于接收数据的以太网模块的机架号/槽号 Update Timeout：数据接收超时(ms) 每个Consumed Exchange还包含,Status字：表明接收EGD数据是否正常 TimeStamp：接收到的数据的时间戳(距离 1970-1-1 00:00:00的时间),接收11个字,EGD 多播的分组概念,EGD Exchange状态字的含义,GE Fanuc PLC工业以太网通讯,以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据）： EGD SRTP Modbus TCP/IP,SRTP通讯协议概述,SRTP是基于OSI模型的第七层的一种通讯协议,底层基
10、于TCP/IP协议。 SRTP 快速、高效的主/从通讯 功能，可实现与PLC的数据交换和编程,SRTP的通讯方式,SRTP是通过在Client端的逻辑控制中编辑COMMREQ指令来实现Server与Client之间的通讯的。 SRTP中不同的通讯目的是通过不同的指令代码来实现的。,COMMREQ指令PLC执行到此条指令，作用是CPU把命令块的参数写入以太网卡,Enable：使能端一定是脉冲信号，否则死机 IN：命令块的起始地址 （总长23个字，有2两部分组成，通用部分包括状态字的地址，数据参数是关于信道命令） (%R, %AI, %AQ, %P, %L, or %W) SYS ID：客户端以太
11、网模块的机架号，槽号 TASK：任务号, 对以太网通讯，写0,SRTP的通讯方式,写操作命令 (2004,十进制) 读操作命令 (2003,十进制) 取消通道命令 (2001,十进制),SRTP通讯试验,1.首先对硬件进行配置。对以太网模块进行配置，分配对应的IP地址。,SRTP通讯试验,2.选择一个作为Client，另外一台作为Server。 3. 在Client端编辑COMMREQ指令。,SRTP通讯试验,4.命令块中的数据编辑。本地PLC每7 秒读取远方PLC的数据，读取10次后， 通讯结束，通道关闭 Word 1: 17 (通讯参数块的长度，第7-23字) Word 2: 0 (无等待
12、程序执行方式) Word 3: 8 (通讯状态字CRS的内存类型，8代表%R) Word 4: 9 (通讯状态字CRS的内存偏移地址，9代表%R10) Word 5: 0 (必须填 0) Word 6: 0 (必须填 0) Word 7: 2003 (建立读通道命令) Word 8: 6 (通道号，取值范围1-32) Word 9: 10 (读操作执行的次数，填0代表不间断读) Word 10: 3 (相邻两次读操作的间隔时间单位，3代表秒) Word 11: 7 (相邻两次读操作的间隔时间，7代表7秒),SRTP通讯试验,本地PLC读取远方PLC的%R50-%R54五 个字寄存器，读得的数据
13、存放在本地PLC 的%R100-%R104 Word 12: 50 (通讯超时限制值，以10ms为单位，50代表500ms Word 13: 8 (本地PLC的操作数内存类型，8代表%R) Word 14: 100 (本地PLC的操作数的地址，%R100) Word 15: 8 (远方PLC的操作数内存类型，8代表%R) Word 16: 50 (远方PLC的操作数的地址，%R50) Word 17: 5 (操作数的个数，5个字),SRTP通讯试验,远方PLC（服务器）的IP地址是： 10.0.0.7 Word 18: 1 (远方PLC的网络地址使用IP地址) Word 19: 4 (远方PL
14、C的网络地址的长度是四位) Word 20: 10 (远方PLC的IP地址的第一位) Word 21: 0 (远方PLC的IP地址的第二位) Word 22: 0 (远方PLC的IP地址的第三位) Word 23: 7 (远方PLC的IP地址的第四位),SRTP通讯试验,5.验证实验结果。修改R00050上的数据，在R00100上查看，如果相同则证明实验成功。,诊断排错工具,以太网80比特的状态字（地址在硬件组态中定义） 程序中Comm REQ功能块的fault输出 查看COMM REQ的状态字（地址在程序中COMM REQ的数据参数word3,4中定义）,诊断排错工具,以太网状态字80bit
15、,在硬件组态以太网模块时设定的地址 Bit13:局域网通信正常 Bit16:以太网卡和CPU 通信正常,诊断排错工具,FT输出置1，表示COMM REQ的语法有错，例如以太网模块机架槽号与实际不符，数据块长度不对，任务号写错。对以太网，任务号都写0,诊断排错工具,状态字为1表示通信成功，不为1时，低字节表示大错误，高字节表示小错误，错误代码查表诊断。,GE Fanuc PLC工业以太网通讯,以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据）： EGD SRTP Modbus TCP/IP,课程内容,ModbusTCP通讯协议概述 ModbusTCP在设备之间的通讯 ModbusTCP通讯协议的报
16、文格式 ModbusTCP通讯实验,ModbusTCP通讯协议概述,ModbusTCP是一种底层基于TCP/IP的应用层的通信协议，使网络上的设备以服务器或客户端的形式来进行通讯，。 ModbusTCP协议在所有的网络架构中都能实现简单便捷的通讯。 非专有协议，协议文本公开，与设备厂商无关,ModbusTCP在设备之间的通讯,ModbusTCP通讯试验,1.对硬件进行配置，为以太网模块分配IP地址。,CPU组态中要把Modbus address mapping 设成standard,地址映射,ModbusTCP通讯试验,2.在Client端编辑打开端口的指令。,ModbusTCP通讯试验,Wo
17、rd 1: 8 (通讯参数块的长度) Word 2: 0 (无等待程序执行方式) Word 3: 8 (通讯状态字CRS的内存类型，8代表%R) Word 4: 20 (通讯状态字CRS的内存偏移地址，20代表%R21) Word 5: 0 (预留位，必须填 0) Word 6: 0 (预留位，必须填 0) Word 7: 3000 (打开Modbus连接命令) Word 8: 5 (通道号，取值范围1-32) Word 9: 1 (远方PLC地址类型) Word 10: 4 (远方PLC地址长度) Word 11: 10 (远方PLC的IP地址的第一位) Word 12: 0 (远方PLC的
18、IP地址的第二位) Word 13: 0 (远方PLC的IP地址的第三位) Word 14: 7 (远方PLC的IP地址的第四位) 综合 Word 10-13，远方PLC（服务器）的IP地址是：10.0.0.7,ModbusTCP通讯试验,3.在Client端编辑读操作的指令。,ModbusTCP通讯试验,Word 1: 8 (通讯参数块的长度) Word 2: 0 (无等待程序执行方式) Word 3: 8 (通讯状态字CRS的内存类型，8代表%R) Word 4: 50 (通讯状态字CRS的内存偏移地址，9代表%R51) Word 5: 0 (预留位，必须填 0) Word 6: 0 (预
19、留位，必须填 0) Word 7: 3003 (从一个Modbus/TCP设备读入) Word 8: 5 (通道号，取值范围1-32) Word 9: 2 (Modbus功能码，读入离散量DI)功能码列表见下页 Word 10: 74(本地PLC寄存器类型) Word 11:300 (本地PLC起始地址) Word 12: 200 (远方PLC地址) Word 13: 9 (读入的离散量DI的个数) Word 14: 1 (单位标示符),ModbusTCP通讯试验,4.验证实验是否成功。修改Server上离散地址200开始的值，查看T300中的值是否有相应的变化，若有则证明实验成功。,工业以太
20、网通讯复习,以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据）： EGD （只有硬件组态，不需编程，简单，定周期） SRTP （GE专有协议，要写COMM REQ程序） Modbus TCP/IP（公开协议，要写COMM REQ程序，CPU中使能modbus和GE PLC的地址映射）,GE Fanuc PLC通讯介绍课程内容,第一天：工业以太网 第二天：现场总线 第三天：串行通信,现场总线（Fieldbus）概述,全世界目前大概有40多种现场总线 现场总线简单、可靠、经济实用，已成为当今自动化领域发展的热点之。,GE Fanuc PLC现场总线通讯,总线通讯的三种类型（用于设备级控制系统和分散I
21、/O）： Profibus DeviceNet Genuis,Profibus 与 传统集中型I/O,传统的集中型I/O控制方案如左图所示 以 Profibus DP 为代表的分散型I/O控制方案如右图所示,接线端子排,去现场设备,集中I/O,分散I/O,Profibus 的网络结构,Profibus的三个子集,Profibus 的三个子集：FMS, DP 和 PA 在物理层的定义有所不同, DP与FMS均采用RS485技术， PA采用IEC 1158-2技术 均采用符合 IEEE802.4 标准的逻 辑令牌环协议,三个子集的不同任务,FMS主要用于PLC与PLC之间的通讯 DP主要用于远程I
22、/O之间的通讯 PA主要用于主控制器对传感器供电并读取反馈信息,Profibus的网络构成,Profibus DP/FMS按分段方式构成网络 每段可有32台设备，整个网络可有 127台设备 每段的电缆长度与总线的波特率有一定的关系，见下表 段与段之间可通过中继器相连，网上中继器最大个数在 3 和 10 之间,主站,从 站,从站,+ - / + - TX RX,从站,双绞线,Profibus在网络物理层采用RS-485或者星型光纤传输技术 Profibus在网络传输层采用令牌+主从协议 Profibus的三个协议子集：DP / FMS / PA的MAC帧兼容,Profibus 的物理层.,Pro
23、fibus 的物理层.,DP与FMS均采用RS485传输技术 每个网站应提供9针D型连接器作为总线接口，实际有用的只有4根针 每个网站9针D型连接器中3号针串连在一起，8号针也串连在一起 总线电缆的两端须安装有源终端电阻来保证总线通讯的可靠,Profibus 的物理层.,电缆的测量 网络的检测,分散I/O - VersaMax I/O,每个NIU最多可带8个模块,分散I/O - VersaMax I/O,VersaMax的Profibus NIU的LED指示灯： PWR - 电源 OK - 自检通过 FAULT - 分散I/O单元有故障 NETWORK - 总线通讯正常 FORCE - 分散I
24、/O单元有强制(将来),VersaMax的Profibus NIU的DIP: Mode Address / X100 - U：Firmware升级，X100：站号的百位数 X10 - 站号的十位数 X1 - 站号的个位数,VersaMax I/O典型配置清单,3块32点输入、2块32点输出、3块继电器输出，须计算电源容量,分散I/O - VersaMax I/O,VersaMax送往PLC的数据格式,PLC送往VersaMax的数据格式,Profibus Master - PBM300,P,S,S,C,A,N,N,E,R,系统和通讯指示灯,Profibus 9针总线接口 Pin 8-A, Pi
25、n 3-B Pin 6 5V, Pin 5 0V 总线在两端必须以如下方式接入 终端电阻：,1,2,PBM300 技术规范,支持所有Profibus总线的波特率 (9.6K, 19.2K, 93.75K, 187.5K, 500K, 1M, 3M, 6M 和 12M) 支持 Profibus DP -V1通讯协议 最多支持 125 个DP从站 支持每个从站最多接收 244 个字节的输出数据和每个从站发送 244 个字节的输入数据 支持 Sync 和 Freeze 模式 每个PLC最多支持4块 PBM200,在硬件配置中添加PBM200模块,1,2,1,用鼠标右击空槽， 选择 “Add Modu
26、le”,2,在 “Bus Controller”中， 选择 “IC693PBM200”,配置 PBM200 的基本参数,1,1,2,3,4,Slave status bits address/length: 总线上每个从站的通讯状态位，第一位代表从站站号为0的设备的通讯状态位，第二位代表从站站号为1的设备,2,Slave diagnostics/Firmware ver: 第一个字包含了需要上传故障信息的从站的站号，如果为零，代表当前没有从站含有故障信息。第二个字包含了模块的Firmware版本。该参数的长度可设置为1，则模块Firmware版本就不汇报给CPU了,3,Sync / Freez
27、e Control Bits: 定义用于Sync/Freeze命令的数据地址,4,Network settings: 双击此处设置总线的网络参数，见下页,配置网络参数,General Tab:,Network Tab:,Parameters Tab:,1,1,主站 (PBM200) 的站号: 0-125, 站号126被保留为测试设备,2,3,2,总线的波特率: 9.6K 12M,3,定义总线上是否安装有中继器,在硬件配置内容中添加从站,1,2,3,1,用鼠标右击 PBM200 模块并选择 “Add slave”,2,从列表中选择从站设备的类型,3,或者单击 “Have Disk” 来搜寻一个新
28、的 GSD (设备数据)文件,GSD_Revision = 1 Vendor_Name = GE Fanuc Model_Name = Field Control BIU Revision = 3.20 Ident_Number = 0 x0534,Modular_Station = 1 Max_Module = 17 ; Max Number of I/O modules connected to the slave Max_Input_Len = 130 ; Max length = max length of Input Buffers transmitted to modules Ma
29、x_Output_Len = 130 ; Max length = max length of Output Buffers transmitted to modules Max_Data_Len = 260 ; The sum of Input and Output buffer Max_Diag_Data_Len = 9 Slave_Family = 3 User_Prm_Data_Len = 2 User_Prm_Data = 0 x00,0 x01 ;Motorola Mode , to switch to Intel change last entry 0 x01 to 0 x00,
30、Module = IC670PBI001 Profibus BIU Slot0 0 x31 EndModule Module = IC670MDL643,5/12VDC,In,16pt 0 x50 EndModule Module = IC670MDL640,24VDC,In,16pt 0 x50 EndModule,从站的识别码(ID),从站设备制造商定义的参数,Bit 7,Bit 6,Bit 5,Bit 4,Bit 3,Bit 2,Bit 1,Bit 0,Byte/word,01: input 10: output 11: input/output,00 - 16, 数据长度,模块I/O类
31、型编码,典型GSD文件分析,添加从站 ,1,2,3,1,选择从站站号 (0-125),2,从列表中选择该从站的模块配置,3,定义该模块加入哪个组、参与Sync/Freeze操作，总线上共有8个组，每个从站可加入其中的多个组,为每个从站的I/O模块分配地址,从站设备,每个从站设备的I/O模块,为从站设备的每个I/O模块分配地址,分配从站的 I/O 地址,1,2,1,定义每个从站设备的I/O模块的数据长度和地址,2,定义I/O模块的数据是否进行高低字节交换， 如果模块类型是Digital且模块的字节数是奇数，则该功能被禁止,从站的 Sync/Freeze 操作,Sync 命令被用来控制一个从站的输
32、出与另一个从站的输出保持同步。当一个从站收到一个Sync命令后，它暂时保留(不向模块输出)最后收到的输出数据，直到收到第二个Sync命令后，输出数据才被用于刷新模块 Freeze 命令被用来控制一个从站的输入与另一个从站的输入保持同步。当一个从站收到Freeze命令后，该从站不接收新的输入信号，直到收到第二个Freeze命令后，输入信号才被输入模块接受并汇报给主站,1,定义从站加入哪个Sync/Freeze组，见Page 8,2,使用 Sync/Freeze 数据命令 （参见Page 5）,bit16,bit15,bit14,bit13,bit12,bit11,bit10,bit9,bit5,
33、bit6,bit7,bit8,bit1,bit2,bit3,bit4,组号,0 x04: Unfreeze 0 x08: Freeze 0 x10: Unsync 0 x20: Sync,翻转该位(0-1或1-0)以触发 Sync/Freeze 命令被发送给从站,PBM200 的LED指灯,在PBM200及其从站被组态之前的LED状态,在PBM200及其从站被组态之后的LED状态,GE Fanuc PLC现场总线通讯,总线通讯的三种类型（用于设备级控制系统和分散I/O）： Profibus DeviceNet Genuis,DeviceNet现场总线,四芯传输电缆 所有站的收发电路由总线电缆统
34、一供电,主从模式和对等模式 采用冲突检测、总线仲裁技术实现介质访问控制 每个数据帧的起始位之后是一个11位的仲裁数据 仲裁数据由数据帧类型、站号等组成,DeviceNet协议内容,建立I/O数据交换的连接(connection) 主站轮循从站 - Polling 主站触发访问从站-Strobe 从站逢变则报 Change of State,DeviceNet通讯概述,DeviceNet是由Allen-Bradley公司(Rockwell自动化)开发的一种基于CAN (Controller Area Network)的开放的现场总线标准。 DeviceNet具有低成本、高性能的通讯特点，目前已成
35、为底层现场总线标准之一。 在DeviceNet现场总线体系中属于设备级的总线协议，在协议的分层结构中，它只包括ISO开放系统七层模型结构中三层，即物理层、数据链路层和应用层。,DeviceNet的Master模块,DeviceNet Master模块通过DeviceNet网络最多可以连接63个Slave模块。 通过9针的串口来对模块进行硬件升级,GE Fanuc PLC现场总线通讯,总线通讯的三种类型（用于设备级控制系统和分散I/O）： Profibus DeviceNet Genuis,Genius网络基本组成,最多32个站,P,S,S,C,A,N,N,E,R,分散,I/O,网上设备： PL
36、C，通过GBC/GCM模块接入总线 PC，通过PCIM接口卡接入 远程I/O：Genius I/O和Field ControlBIU, VersaMax I/ONIU,S90-70 PLC,S90-30 PLC,Field Control I/O,计算机,Genius网络的物理接口,双绞线,站耦合总线信号,网上设备： 站设备通过双绞线多点连接 站设备通过电磁耦合获取总线信号,Genius网络总线技术规范,采用逻辑令牌环协议控制通讯介质的分配使用 每个站设备有唯一的站地址(SBA)：从0到31 每个站获得令牌后，可发送128个字节的数据 可实现PLC与PLC之间，PLC与分散I/O之间的通讯,G
37、enius网络总线技术规范,120VAC,O5A,光纤,光纤适配器,使用双绞线，不加中继器，总线最长可达2.3公里 可使用光纤增强抗干扰能力和增加传输距离 总线上最多可有32个站设备 使用调频信号调制方式(FSK) 常用波特率为153.6K，78.6K，38.4K,GE Fanuc PLC通讯介绍课程内容,第一天：工业以太网 第二天：现场总线 第三天：串行通信,GE Fanuc PLC串行通信,串行通信模块IC695CMM002,提供两个独立，隔离的串口 串行通信模块IC695CMM004,提供四个独立，隔离的串口 主机架上最多可以插6块串行通信模块 每个串口可以组态成 MODBUS Mast
38、er, MODBUS Slave, CCM Slave, DNP3 Master, DNP3 Slave, or Serial I/O protocol 串口之间隔离，串口和底部隔离 软件可选 RS-232, RS-485/422 communication 通信速率: 1200, 2400, 4800, 9600, 19.2K, 38.4K,57.6K, 115.2K,串口的状态字和控制字,每个口有224比特的状态位 （模块向CPU汇报状态） 每个口有128比特的控制位 （CPU向模块输出命令）,Serial I/O协议,CMM002上的串口和CPU模块上的串口都支持serial IO协议 CPU上的串口通信需要写程序（COMM REQ指令） CMM002的串口通过硬件组态就可以通信，比较简单 CMM002模块内有2048个字节，作为接收缓存区 ，发送没有缓存区，立即发送,