测控技术与系统实验指导书.doc

新能源专业计算机测控技术课程实验指导书撰写人：徐顺清 审定人：何坚强58目录第一部分 绪论1第二部分 基本实验指导3第一章 iCAN 教学实验开发平台实验指导3实验一 CAN 基本通信实验3实验二 iCAN-4050 模块iCAN 通信实验13实验三 基于组态软件的开关量输入、输出应用实验26第二章 工业以太网开发平台实验指导37实验四 NDAM-4055 模块通信实验37实验五 基于组态软件的模拟量输入控制48第一部分 绪论本指导书是根据计算机测控技术课程实验教学大纲编写的，适用于新能源专业。一、 本课程实验的作用与任务通过计算机测控技术实验使学生能够综合自己所学的理论知识，在实际中得以运用和练习，从而巩固了所学的知识，培养了学生的动手能力，同时也使学生基本了解计算机测控系统的硬件和软件组成部分的概况，为以后工作起到一定的过渡作用。计算机测控技术从系统工程的观点全面介绍了典型的计算机测控系统，测控系统设计和组态软件应用技术。内容包括测控系统基本组成、开关量输入/输出、A/D、D/A与信号调理，工业控制软件、工业数据通信现场总线，分布式控制系统的设计等内容。二、 本课程实验的基础知识课程的先修课程是微机原理与接口、传感器与检测技术、自动控制原理、计算机控制技术。三、 本课程实验教学项目及其教学要求序号实验项目名称学时教学目标、要求1iCAN-4050 模块iCAN 通信实验2掌握CAN测控系统的应用。通过现场总线iCAN实验平台理解CAN-bus网络通讯、iCAN协议；2基于组态软件的开关量输入、输出应用实验2目的：使学生掌握工业控制计算机模拟量A/D、D/A模板的硬件组成与使用。内容：1、了解控制机的组成、特点；2、了解模拟量A/D、D/A模板的硬件组成； 3、完成模拟量输入/输出软件设计。3NDAM-4055 模块通信实验2利用TCP&UDP 测试工具、ModbusProj 测试工具等软件工具测试NDAM-4055 模块的功能；测试Modubs/TCP 通信协议，该实验部分只进行部分Modubs/TCP 协议的通信，请用户根据Modubs/TCP 协议测试其他功能。4基于组态软件的模拟量输入控制2目的：使学生掌握MCGS软件基本使用方法。内容：1、了解MCGS软件特点与使用；2、MCGS软件基本操作。方法：MCGS软件应用。合计8第二部分 基本实验指导第一章 iCAN 教学实验开发平台实验指导实验一 CAN 基本通信实验一 实验目的了解CAN-bus 通信原理，实现基本的CAN-bus 双节点通信。掌握USBCAN-接口卡和CANalyst-分析仪的基本使用方法。二 实验设备及器件PC 机 一台iCAN 教学实验开发平台 一台三 实验内容利用实验平台上的USBCAN 及CANalyst 分析仪构成两个CAN 节点，实现单节点自发自收，双方数据的收发。四 实验要求实现CAN-bus 网络上两个节点的双向对发实验。五 实验预习要求了解CAN-bus 通信原理，CAN-bus 网络拓扑结构，CAN-bus 传输介质等相关内容。六 实验步骤图1.1 简单CAN 网络如图1.1 所示为两个CAN 节点的连接示意图，两个CAN 节点要进行正常的CAN 通信，必需保证两节点的通信波特率一致。该实验中的CAN-bus 通信波特率为500kbps。在实验开始之前，首先将USBCAN-接口卡通过USB 线缆连接到PC 机的USB 端口上，此时不连接CANalyst-分析仪到PC 机。1 USBCAN-接口卡的自接收实验 USBCAN-接口卡选择及配置打开ZLGCANTest 软件，并在设备类型中选择USBCAN-接口卡如图1.2 所示：图 1.2 选择设备打开ZLGCANTest 测试软件，设置定时器0：0x00，定时器1：0x1C，其余项为默认值。此时USBCAN-接口卡的波特率即为500kbps，点击如图 1.3 所示确定按钮。图 1.3 节点配置注：如上图点击完确定按钮后，并没有对USBCAN 进行初始化。只有启动CAN 才可以进行CAN 报文的收发测试，如图 1.4 为启动CAN 示意图。点击“启动CAN”按钮即可以启动CAN 通道。图 1.4 启动CAN 卡自发收测试在完成以上步骤后，就可以对一个节点进行自发自收了。按图 1.4 点击发送，将看到如图 1.5 所示的自发自收示意图。图 1.5 自发自收注：由于USBCAN 内部连接有终端电阻120，才可以自收发成功，否则自收发失败。2 CANalyst-分析仪的自接收实验CANalyst-分析仪的设置将CANalyst 分析仪通过USB 线缆连接到PC 机的USB 端口。打开CANalyst 分析工具软件，如图 1.6 所示：图 1.6 打开CANalyst注意：此时可能会弹出下面的对话框，点击确定，重新打开CANalyst 软件即可。图 1.7 设置CANalyst在“File”菜单中选择“New”项，如上图所示，弹出如下图 1.8所示对话框：图 1.8 设置CANalyst 板卡点击下一步按钮，出现下图 1.9的对话框。图 1.9 波特率设置设置CANalyst分析仪的CAN-bus通讯速率为500kbps，其他选择默认值。并点击下一步，如下图 1.10所示。图 1.10 客户端配置点击“Selecte All”按钮，并点击下一步完成对于CAN1通道的设置。并按照上述的步骤完成对于CAN2通道的设置。设置完成后的CANalyst的主界面如下图 1.11所示：图 1.11 CANalyst 运行主界面注：CANalyst 分析仪内部在CAN_H 和CAN_L 之间也接了一个120 的终端电阻。当然您也可以对该节点进行自收发操作。在实验平台上USBCAN-接口卡的CAN1 通道连接到CANalyst-分析仪的CAN2 通道，因此在CANalyst 软件的主界面中选择CAN2 通道，选择ReceiveClient，并双击打开CANalyst 分析仪的CAN2 通道的接收窗口。如图 1.12 所示：图 1.12 ReceiveClient 主界面在CAN2 通道，选择TransmitClient，并双击打开CANalyst 分析仪的CAN2 通道的发送窗口。弹出如下图 1.13 对话框：图 1.13 发送窗口属性配置上图用于设置发送的数据报文，默认设置为发送报文为：报文ID 为0，报文数据为00 00，发送次数为10 次间隔为10ms。点击0K 按钮，发送窗口界面如下图 1.14 所示：图 1.14 发送窗口自发收测试在发送窗口中，选择设定的报文数据，并双击报文数据，观察接收窗口，如下图 1.15所示：图 1.15 接收窗口接收窗口中显示接收了10 帧报文，报文ID 为0，报文数据为00 00。CAN-bus 通讯波形的观察如果有示波器和逻辑分析仪，可以进一步的对CAN 总线的CAN 报文的波形进行一定的分析。利用示波器捕获波形图 1.16 示波器捕获波形连接将示波器的探头分别与通讯线CAN_H，CAN_L 分别相连。按照ISO11898-2 标准其逻辑电平定义，如图 1.17 所示：图 1.17 双绞线电平特性CAN 总线上用“显性”（Dominant）和“隐性”（Recessive）两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。每个CAN 节点是通过线“与”的作用与总线相连，因此当总线同时发送显性和隐性位时，其总线数值为显性（即逻辑“0”和逻辑“1”与的结果为“0”）。如图 1.17 所示双绞线电平特性，信号是以两线之间的“差分”电压形式出现。在隐性状态，VCAN-H 和VCAN-L 被固定在2.5V 附近，Vdiff 近似于0。在显性状态，VCAN-H 近似于3.5V，VCAN-L 近似于1.5V，Vdiff 近似于2V。可以将示波器捕捉下来的波形与上图进行比较。注：此时示波器检测的是收发器CAN_H 或CAN_L 上的信号。 利用逻辑分析仪观察CAN 报文的组成图 1.18 逻辑分析仪捕获波形图为了使您进一步了解CAN 报文的结构组成，您可以利用我们的开发工具逻辑分析仪来观察CAN 报文，如图 1.19 所示为标准帧结构组成。图 1.19 CAN 报文组成注：此时逻辑分析仪检测的收发器的TXD 或RXD 上的信号。3 双节点通信在设置好USBCAN-接口卡接口卡和CANalyst-分析仪分析仪后，即可进行双方的对发实验。请确保双方的波特率一致。在CANalyst 分析仪的发送窗口中，选择设定的报文数据，并双击报文数据。图 1.20 发送窗口观察ZLGCANTest 软件窗口中，接收到10 帧报文，报文类型为扩展帧，帧ID 为0x00，帧数据长度为2 个字节，帧数据为00 00，与CANalyst 分析仪所发送的数据是一致的，如下图 1.21 所示。图 1.21 ZLGCANTest 发送窗口在ZLGCANTest 软件中修改发送次数为10，并点击发送按钮，然后观察CANalyst 软件的接收窗口。图 1.22 CANalyst 接收窗口如上图所示，可以观察到CANalyst 软件接收窗口中接收到了10 帧报文，报文ID 为0x00，报文数据为：00 01 02 03 04 05 06 07，如USBCAN-接口卡发送的数据是一致的。七 思考如何计算CAN-bus 的最大传输距离如何安排CAN-bus 网络步线，一般采哪种拓扑结构通信网络终端为什么要加一个120 终端电阻实验二 iCAN-4050 模块iCAN 通信实验一 实验目的掌握数字量输入、输出原理及应用；掌握基本的iCAN 网络通信，读DI，DO 协议格式。二 实验设备及器件PC 机 一台iCAN 教学实验平台 一台三 实验内容利用iCANTest 软件或ZLGCANTest 软件测试iCAN-4050 模块的功能；测试iCAN 通信协议，该实验部分只进行部分iCAN 协议的通信，请用户根据iCAN 协议测试其他功能。能够利用iCAN4050 模块控制发光二极管亮、灭。四 实验要求能够了解从站（iCAN-4050）与主站（PC 机）的通信过程及iCAN 通信协议。五 实验预习要求了解iCAN-4050 输出功能有哪几种功能。了解主站与从站（iCAN-4050 模块）通信报文格式。六 实验测试示例1 系统连接在此实验中，用到的模块是iCAN-4050，具体连接如下图 2.1 所示。图 2.1 iCAN-4050 模块与CAN 卡连接示意图2 ZLGCANTest 测试示例利用ZLGCANTest 软件测试主站与从站模块的iCAN 通讯。 系统配置图 2.2 ZLGCANTest 配置示意图首先需选择您所用的CAN 接口卡，在iCAN 实验教学平台上用的是USBCAN 接口卡，因此选择USBCAN2；点击ZLGCANTest 软件的系统配置按纽，设置定时器0：00，定时器1：1C，此时的波特率被设置为500k。 系统启动点击启动CAN 按纽，并按图2.3 所示设置帧类型、帧格式、帧ID、数据。该命令为主站与从站建立连接命令。图 2.3 启动CAN建立连接主站通讯定时参数设置为0x00。表 2.1 建立连接协议格式根据表 2.1建立连接协议格式，设置好帧ID：44f7，数据为三个字节00 00 00，第一个字节表示分段码，第二个字节为主站ID，第三个字节为设置的定时参数，当第三个字节为00 时，从站的状态一直处于连接状态，点击发送按钮。在正常的情况下，会返回一帧数据如图2.4 所示：图 2.4 建立连接 写输出端口测试表 2.2 写输出端口协议格式数字量输出数据格式如下：根据写命令操作时候的iCAN 协议格式，用户可以算得填入ZLGCANTest 软件中的帧ID 为4120，数据为00 05。其中数据的第一个字节为分段码，第二个字节为输出控制值。图 2.5 写输出端口 安全值设置安全输出为模块初始输出值或者当模块通讯连接丢失时开关量输出值。通过写命令操作资源节点0xF9 实现。表 2.3 安全值协议格式数字量输出数据格式如下：根据iCAN 协议中设置安全值的格式，用户计算出帧ID：41f9,数据为00 20 01，其中数据的第二个字节为资源子节点地址，第三个字节为安全输出值。具体设置如图2.6所示：图2.6 设置安全输出值以上是利用ZLGCANTest 简单测试iCAN-4050 模块的功能，当然用户可以在深入了解iCAN 协议的基础上，测试其他功能。 删除连接当操作删除连接后，模块的输出将以安全值输出。删除连接操作见图 2.7 所示：图2.7 删除连接提示：请用户参考iCAN 协议测试该模块的其余功能，以进一步对iCAN 协议的理解。3 CANalyst 测试示例打开CANalyst 软件，如下图 2.8所示。图 2.8 CANalyst 软件点击菜单File，选择Open 项，选择文件路径到CANalyst 配置文件夹下，打开文件“CANalyst.cfg”。如下图 2.9 所示。图 2.9 配置文件2.10 配置界面在CANalyst 软件的主界面中选择CAN2 通道，选择ReceiveClient，并双击打开CANalyst的CAN2 通道的接收窗口。如下图 2.11 所示：图 2.11 接收窗口在CAN2 通道，选择TransmitClient，并双击打开CANalyst 的CAN2 通道的发送窗口。弹出如下图 2.12 对话框：图 2.12发送属性窗口在上图中，点击Cancle 按钮，出现发送窗口如图 2.13 所示：图 2.13 发送窗口点击菜单File，选择Open 项，选择文件路径到CANalyst 配置文件夹下4050 文件目录，打开文件“4050”。如下图 2.14 所示。图 2.14 导入4050 配置文件打开文件后，界面如下图 2.15所示：图2.15发送属性窗口分别点击不同的帧报文，观察接收窗口中的报文数据，与前面所列出的协议格式表格进行对照。4. 数字量输出控制(1)输出控制连接线该实验主要利用iCAN4050 模块控制4 路LED 亮、灭，其中LED 分布于PCB 上，PCB板为内嵌在iCAN 实验平台表面上，PCB 板全局图如图 2.16 所示：图 2.16 PCB 板正面俯视图在iCAN 实验平台上我们已经将iCAN4050 输出控制信号线与PCB 板上DO0DO3 连接，用户也可以尝试控制LED5LED7 的亮、灭。表 2.4信号连接线标记号定义提示：iCAN 实验平台连接线已经标准化，无需用户自行连接；若由于其他外界因素导致实验平台的连接线脱离或断开，用户可以根据以上表格提供的信息连线；若用户需要根据实际需要在此实验平台上开发可以根据端子排端口号定义重新连线，此时不一定利用原来标准化的模块来控制对象。（2） 系统连线正面俯视图如图 2.17 所示为iCAN4050 控制LED 亮，灭的简单框图，该图是为iCAN 实验教学平台的正面俯视图，其中蓝色线为CAN 通信线，绿色线为控制LED 亮，灭，红色线为电源线；其连线布置于线槽内。图 2.17 系统连接框图（3） 模块上线iCAN 测试软件是一个专门iCAN 功能模块进行测试的软件工具。该软件操作简单，运用该软件可以方便的对iCAN 功能模块进行测试，从而熟悉模块的性能。其主界面如图 2.18所示：图2.18 iCANTest 主界面 系统配置在进行操作之前，首先从“操作”菜单中，选择“系统参数设置”，如下图 2.19 所示：图 2.19 设备配置当点击“系统参数设置”项后，会出现如下图 2.20 的界面：图2.20 系统配置这时需要根据所使用的CAN 卡，选择合适的设备类型，并设定通讯参数。 从站设置根据iCAN 模块的类型和MACID 进行从站的设置，可以采用两种方法： 搜索从站从“操作”菜单中，选择“搜索从站”项，如下图 2.21 所示：图 2.21 搜索从站 添加从站从“操作”菜单中，选择“添加从站”，选择合适的从站类型，如下图 2.22 所示：图2.22 添加从站 系统运行进行以上的设置后，点击“启动”按钮，使系统启动。图 2.23 启动系统并点击“全部上线”按钮，连接模块运行。图 2.24 模块上线系统运行后的主界面如下图 2.25 所示：图 2.25 iCAN4050 上线示意图其中输出按纽03 分别控制PCB 板上的LED1LED4；当按纽颜色为红色时输出0，LED 灭，反之LED 亮。表 2.5 iCAN4050 输出逻辑控制如表 2.5 用户可以控制iCAN4050 模块输出信号即可控制LED 亮、灭。七 实验思考题请用户思考一下，在什么状态下，iCAN-4050 模块输出以安全值输出？实验三 基于组态软件的开关量输入、输出应用实验一 实验目的了解组态环境下的iCAN 模块应用二 实验设备及器件PC 机 一台iCAN-4050 一台三 实验内容在组态环境下，实现4 路数字开关量输入、4 路数字量输出控制。四 实验要求能够了解组态环境的应用。要求在组态环境下完成基本的开关量输入输出控制。五 实验预习要求 了解什么是组态软件 了解ZOPC 服务器软件六 实验步骤1 系统连接在此实验中，用到的模块是iCAN-4050，具体连接如图 3.1 所示。图3.1 iCAN-4050 模块与CAN 卡连接示意图iCAN4050 模块的4 路输入、输出控制已经和iCANTEST 实验板上连接。2 设置ZOPC 服务器安装并运行ZOPC_Server 2.50 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，如图 3.2 所示。图 3.2 ZOPC 设备属性对话框按表 3.1 参数输入主站配置。表 3.1 ZOPC 设备属性的配置单击“添加设备”按钮，这时在“iCAN”面板上将会显示主站设备。图 3.3 ZOPC 添加设备对话框在“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”对话框中按照表 3.1 参数添加从站设备。图 3.4 ZOPC 从站设备属性对话框点击“关闭”按钮，在ZOPC_Server 的iCAN 面板上将会出现如所示的从设备及其输入输出数据项。图 3.5 ZOPC 从设备及其数据状态窗口点击“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。3 建立MCGS 工程可以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：MCGSWORK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“iCAN4050”，点击“保存”按钮，工程创建完毕。图 3.6 MCGS 启动窗口4 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。这一操作步骤如图 8.28 所示。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。图 3.7 MCGS 中设置启动窗口对话框5 制作4 路数字量输入显示框图 选择“工具箱”内的“常用符号”按钮。在常用符号工具栏上选择“凸平面”。在窗口上放置2 个“凸平面”；然后再从符号工具栏选取“凹平面”，在窗口上放置一个“凹平面”。 选择“工具箱”内的“标签”按钮，添加一个标签，在光标闪烁位置输入文字“8 路数字量输入”，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，文字输入完毕。 选择“工具箱”内的“插入元件”按钮，弹出对象元件管理对话框，从“指示灯”类中选取指示灯10，在窗口上放置4 个指示灯。图 3.8 MCGS 对象元件管理对话框中指示灯类参照效果图，将前述添加的构件调整为适当大小，放到适当位置，并将他们合成为1个单元。图 3.9 数字量输入界面6 制作4 路数字量输出显示框图 选择“工具箱”内的“常用符号”按钮。在常用符号工具栏上选择“凸平面”。在窗口上放置2 个“凸平面”；然后再从符号工具栏选取“凹平面”，在窗口上放置一个“凹平面”。 选择“工具箱”内的“标签”按钮，添加一个标签，在光标闪烁位置输入文字“4 路数字量输出”，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，文字输入完毕。 选择“工具箱”内的“动画按钮”按钮，在窗口上放置4 个按钮。分别双击这些按钮，在“动画组态属性设置”对话框中把这些按钮的分段点2 和3 删除参照效果图，将前述添加的构件调整为适当大小，放到适当位置，并将他们合成为1个单元。7 定义数据对象下面以数据对象“开关量输入”为例，介绍一下定义数据对象的步骤： 单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。单击“新增对象” 按钮，在窗口的数据对象列表中，增加新的数据对象，系统缺省定义的名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等（多次点击该按钮，则可增加多个数据对象）。 选中对象，按“对象属性”按钮，或双击选中对象，则打开“数据对象属性设置” 窗口。 将对象名称改为：开关量输入0；对象类型选择：开关型；单击“确认”。按照此步骤，设置其他数据对象。8 动画连接 4 路数字量输入显示框图双击1 路数字量输入显示框图，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。点击按钮进入动画组态属性设置窗口，按照指示灯的顺序设置各个参数：图 3.10 开关量输入的动画组态属性设置窗口按以上步骤完成其余几路开关量输入设置。9 4 路数字量输出显示框图双击1 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，如图 3.11 所示图 3.11 数字量输出的单元属性设置对话框按以上步骤设置其余几路开关量输出设置。10 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 3.12 所示窗口：图 3.12 MCGS 设备管理对话框图双击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。如图 3.13所示：图 3.13 MCGS OPC 设备添加宣窗口 双击“设备0-OPC 设备”，进入OPC 设备属性设置窗口，如图 3.14所示：图3.14 MCGS 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。图3.15 MCGS 浏览可用的OPC 服务器窗口 选中ZLGCAN OPC SERVER V2.10，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。如图 3.16 所示：图 3.16 MCGS 通道连接设置对话框选中序号1-16 对开关量进行设置。按下表设置每个通道。进入“设备调试”属性页，即可看到通道值中数据在变化。 按“确认”按钮，完成设备属性设置。图 3.17 组态下运行界面组态运行环境如图 3.17所示。可以在组态软件对4 路数字量输出控制，观察输出是否与实际操作一致。七 思考在iCAN 教学实验平台上，自行构建一组态软件检测传感器输入。第二章 工业以太网开发平台实验指导实验四 NDAM-4055 模块通信实验一 实验目的掌握数字量输入、输出原理及应用；掌握基本的Modubs/TCP 网络通信，读DI、DO 协议格式。二 实验设备及器件PC 机 一台工业以太网教学实验开发平台 一台三 实验内容利用TCP&UDP 测试工具、ModbusProj 测试工具等软件工具测试NDAM-4055 模块的功能；测试Modubs/TCP 通信协议，该实验部分只进行部分Modubs/TCP 协议的通信，请用户根据Modubs/TCP 协议测试其他功能。四 实验要求能够了解从站（NDAM-4055）与主站（PC 机）的通信过程及Modubs/TCP 通信协议。五 实验预习要求了解主站与从站（NDAM-4055 模块）通信报文格式。六 实验步骤1 系统连接做此实验，请将模块NDAM-4055 的设备地址设置为0x01。此外，断开其它模块与交换机的连接，系统连接如下图4.1所示图 4.1 NDAM-4055 模块与PC 机通讯连接示意图2 TCP&UDP 测试示例工业以太网教学实验开发平台上电，利用TCP&UDP 测试工具测试PC 机与模块的通讯。创建连接前，请将PC 机IP 地址设置成与以太网设备IP 处于同一网段。 建立连接图 4.2 NDAM-4055 创建连接对话框首先需创建与NDAM-4055 的连接，如图 2.20 所示。在实验教学平台上所用的NDAM-4055 模块默认IP 地址是192.168.0.206，端口为502，设置好后点击“创建”按钮创建连接。连接测试点击“连接”按钮进行TCP 连接，如图4.3所示。此外，在发送区和接收区选上“按16 进制”。图 4.3NDAM-4055 连接界面图 4.4 创建连接失败若目标IP 地址不正确或目标设备IP 地址与PC 机地址不处于同一网段，将会出现如图4.4所示的错误，修改PC 机IP 地址及正确填写目标IP 后再连接。TCP&UDP 写输出端口测试NDAM-4055 共有8 路数字量输出，对这8 路数字量输出数据的控制可通过Modbus/TCP命令的写线圈命令或写寄存器命令来实现。当采用写寄存器命令进行输出操作控制时，8 路输出通道同占用一个地址（0x20），数字量输出长度为1 字节，数字量输出数据格式如表4.1；当采用离散量指令进行输出控制时，NDAM-4055 离散量地址映射表如表 4.2 所示，每一路输出通道都有其唯一的地址；表 4.1 数字量输出数据格式表4.2NDAM-4055 离散量地址映射表在此采用写单个线圈命令进行写操作（实验时确认将模块ID 设置为1），报文格式如表4.3。表 4.3 写数字量输出通讯报文格式如下：根据Modbus/TCP 协议，现在要使数字量输出通道0 输出为“1”，发送的数据应该为：00,00 ,00,00,00,06,01,05,02,00,ff,00。在发送区填写要发送的数据，点击“发送”按钮。在正常的情况下，会返回一帧响应帧数据，如图 4.5 所示。图 4.5 NDAM-4055 数据通讯界面3 ModbusProj 测试示例在本实验中，PC 机与网关MPort 通过串口相连，而模块与网关MPort 使用双绞线再经过交换机建立连接。本测试前请使用ZNetCom 配置软件配置网关，将网关MPort 做如图 4.6的配置并提交生效对更改网关MPort 配置。图 4.6Modbus 网关MPort 连接前的配置配置好网关MPort 后，在连线正常情况下，就可以使用ModbusProj 软件做Modbus 协议通信测试了，首先参考图 4.7 建立主机连接。图 4.7 建立主机连接使用ModbusProj 软件控制模块数字量通道0 输出，先点击工具栏上的“设置”按钮，按图 4.8 设置参数，软件窗口可直观地反应端口输出值；再点击工具栏上的“连接”按钮建立连接，ModbusProj 软件界面如图4.9所示。图 4.8 ModbusProj 软件窗口显示配置图4.9 建立连接后的ModbusProj 软件界面连接建立成功后，点击工具栏上的“”按钮进入写单线圈输出界面（如图4.10），在“Slave ID”输入框中填写模块ID 号“1”，再在“Address”输入框填数字量输出通道0的的通道号“513”，而后在“Value”栏选择“ON”项，点击“Set All”按钮，最点击发送按钮“send”，即可实现数字输出通道0 输出“1”的操作。图 4.10 写单线图输出配置界面数字量输入检测示例1 输入检测连接线该实验主要利用NDAM-4055 模块检测1 路开关量输入信号，其中开关（SW0）分布于实验板上，实验板内嵌在工业以太网教学实验开发平台表面上，实验板全局图如图 4.11 所示。图 4.11 实验板正面图在工业以太网教学实验开发平台上，NDAM-4055 输入控制信号线与实验板上的SW0已经连接，用户也可以尝试检测SW1SW7 的开关输入信号。注意：NDAM-4055 模块的IGND 端与实验板上GND 相连接。表4.4信号连接线记号定义提示：工业以太网教学实验开发平台连接线已经标准化，用户可无需自行连接：若由于其他外界因素导致实验平台连接线脱离或断开，用户可以根据以上表格提供的信息连线；若用户需要根据实际需求在此实验平台上开发可以根据端子排端口号定义重新连线，此时不一定利用原来标准化的模块来控制对象。2 系统连线俯视图图 4.12 为工业以太网教学实验开发平台上的NDAM-4055 模块检测开关量输入的正面俯视示意图。图 4.12 系统连接框图备注：交换机具备冗余电源技术，故用到二路电源线。3 搜索设备将PC 机IP 地址设置成与以太网设备IP 地址同处一个网段，以太网设备出厂IP 地址为：192.168.0.206。打开NDAMUtility 配置软件，点击左上角工具栏上的“搜索设备”，如图4.13所示；当系统正确连接时，将会出现图 4.14 的界面，在搜索到设备后可按“停止”按钮结束设备搜索，此时窗口界面如图4.15。若PC 机IP 地址与以太网主设备IP地址不在同一网段，搜索不到以太网主设备所带的从设备，请重设PC 机IP 地址后，重新搜索。图4.13NDAM 系列配置软件界面图4.14 NDAM 系列设备搜索图4.15 搜索到设备后界面4 开关量输入检测该实验中以NDAMUtility 配置软件演示模块输入检测实验。选择主设备鼠标单击选择与NDAM-4055 相连的以太网主设备，其默认IP 为192.168.0.206，即红色线圈标注的设备。图 4.16 选择设备登入设备鼠标单击主设备后，会出现如图 4.17 界面，请凭密码登入设备后，出厂密码为8 个“8”。图 4.17 设备登录界面 选择子设备按图 4.18 所示展开设备的子设备，选取操作子设备NDAM-4055，此时界面如图 4.19。图 4.18 选择子设备图 4.19 模块操作界面 获取信息点击配置软件工具栏上的“获取信息”，配置信息区中将会显示NDAM-4055 数字输出配置；数据采集区中显示NDAM-4055 数字输入与数字输出的状态，其中数字输入0（图 4.2 0矩形框标注处）检测当前实验板上SW0 开关量信号，信号灯为绿色时时检测到高电平信号，反之为低电平信号。若此时开关拨到下方，SW0 开关输出数字量为低电平，点击刷新按钮后，数字输入0 信号灯成红色。若需实时监测输入信号状态，可选上动态刷新项。图 4.20 获取信息表 4.5 NDAM-4055 输入逻辑状态如表 4.5 所示，用户可以尝试开关SW0 拨动，通过配置软件NDAMUtility 观察输入通道0 的状态。七 实验思考题利用组态软件检测数字量输入信号；利用NDAM-9000 库函数编写上位机软件检测数字量输入信号。 请用户完成用ModbusProj 测试软件测试TCP/IP 上的Modbus 协议通信。请用户思考一下，写多个通道数字量输出应该怎样操作？实验五 基于组态软件的模拟量输入控制一 实验目的了解组态环境下的NDAM-3800 模块应用。二 实验设备及器件PC 机 一台工业以太网教学实验开发平台 一台三 实验内容在组态环境下，实现一路模拟量输入检测，一路湿度检测。四 实验要求能够了解组态环境的应用，要求在组态环境下完成模拟量输入检测。五实验步骤1 系统连接在此实验中，用到的模块是NDAM-3800，具体连接如图 5.1 所示。图 5.1 NDAM-3800 模块的主设备与PC 机连接示意图假定NDAM-3800 输入通道4 连接一模拟量开关输入，通道1 接一湿度传感器器输入，接线在工业以太网教学实验开发平台上已经接好，其中输入通道4 对应工业以太网教学实验开发平台上的AI0。做组态实验前，使用NDAMUtility 配置软件， 将NDAM-3800 按表5.1进行配置（关闭未使用的通道）。表 5.1 NDAM-3800 配置单2 设置ZOPC 服务器安装并运行ZOPC_Server 软件，把服务器的工作区切换到Modbus 工作区。单击菜单“设备操作ModbusAdd Device”，弹出“Device Properties”对话框，如图5.2所示。图5.2添加设备操作流程图 5.3 ZOPC 设备属性对话框按表 5.2 参数输入主站配置。表 5.2 ZOPC 设备属性的配置单击“OK”按钮，这时在“Modbus”面板上将会显示主站设备。图5.4ZOPC 添加子设备对话框如图5.4，在“Modbus”面板上单击选中“192.168.0.207”节点，然后点击鼠标右键，单击菜单“Add Slave”，在弹出的“Add Slave”对话框中如图 5.5 所示。图5.5 添加从站按表 5.3 参数输入从站配置，输入完成后点击“Add”按钮。表 5.3 ZOPC 从设备属性的配置展开面板中的列表，点击“SlaveStatus”在ZOPC_Server 的Modbus 面板上将会出现如图 5.6 所示的从设备及其输入输出数据项。图 5.6 ZOPC 从设备及其数据状态窗口点击“服务器操作启动服务器”，然后在Modbus 面板上点选“192.168.0.207”节点的子节点“NDAM-3800_1”，单击右键，在弹出菜单选择“Go Online”。如果设备连接无误，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数据。3 建立MCGS 工程可以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：MCGSWORK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“NDAM-3800”，点击“保存”按钮，工程创建完毕。图 5.7 MCGS 启动窗口4 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。这一操作步骤如图5.8所示；图5.8MCGS 中设置启动窗口对话框 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； 选择“工具箱”内的“常用符号”按钮。在常用符号工具栏上选择“凸平面”。在窗口上放置1 个“凸平面”；然后再从符号工具栏选取“凹平面”，在窗口上放置1 个“凹平面”； 选择“工具箱”内的“标签”按钮，在光标闪烁位置输入文字“模拟开关输入值”，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，文字输入完毕，双击标签，在弹出的对话框中设定填充颜色为：填充黄色；边线颜色为：无边线颜色； 再添加1 个标签，双击这个标签选中显示输出，在弹出的对话框中设定边线颜色为：无边线颜色；在多出的“显示输出”标签下把输出值类型改为：数值量输出，把小数位数改为2； 将前述添加的构件调整为适当大小，放到适当位置，参照效果图；框选构件，单击“排列”菜单下的“合成单元”选项，将它们合成为1 个单元。图 5.9 模拟开关输入值效果图5 环境湿度曲线图 选择“工具箱”内的“常用符号”按钮。在常用符号工具栏上选择“凸平面”。在窗口上放置4 个“凸平面”；然后再从符号工具栏选取“凹平面”，在窗口上放置2 个“凹平面”； 参考前述步骤，添加3 个标签标签： “环境湿度曲线图”：填充黄色；边线颜色为：无边线颜色； “当前湿度：”：填充黄色；边线颜色为：无边线颜色； “%”：边线颜色为：无边线颜色。 再添加1 个标签，双击这个标签选中显示输出，在弹出的对话框中设定边线颜色为：无边线颜色；在多出的“显示输出”标签下把输出值类型改为：数值量输出，把小数位数改为2，将这个标签放在标签“当前湿度：”和“%”之间； 选择“工具箱”内的“实时曲线”按钮，在窗口里放置一个实时曲线构件。双击该构件，打开“实时曲线构件属性设置”对话框。在“基本属性”标签下修改X主划线数目为3，颜色为黄色；X 次划线数目为1；Y 主划线数目为2，颜色为黄色；Y 次划线数目为2，颜色为黄色；背景色为黑色；在“标注属性”标签下修改把X轴和Y 轴的标注字体修改为宋体粗体5 号；在“画笔属性”标签下修改曲线1 和曲线2 的颜色设为红色。参照效果图 5.10，将前述添加的构件调整为适当大小，放到适当位置，并将他们合成为1 个单元。6 定义数据对象 单击工具条中的“工作台”按钮，则弹出“工作台”对话框； 单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页； 单击“新增对象” 按钮，在窗口的数据对象列表中，增加新的数据对象，系统缺省定义的名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等（多次点击该按钮，则可增加多个数据对象）； 选中对象，按“对象属性”按钮，或双击选中对象，则打开“数据对象属性设置”窗口； 将对象名称改为：模拟量输入4；对象类型选择：数值型；单击“确认”； 重复上步为湿度传感器添加二个对象：分别为模拟量输入1、模拟量输入3、湿度输入。对象类型选择：数值型；单击“确认”。7 动画连接 在用户窗口，双击模拟开关输入显示框图，打开单元属性设置对话框，在对话框的“动画连接”标签页下，点击列出图元，将弹出按钮，点击按钮进入动画组态属性设置窗口，其中“表