GE Fanuc PLC 通讯介绍

1、 GE PLC通讯介绍 2 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 3 / GE Title or job number / 7/11/2021 典型的PLC控制方案 VersaMaxVersaPoint Fieldbus Series 90-30 Genius Series 90-70 VersaMax IP PAC PLC通过各种现场总线现场总线控制分散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

2、 现场总线 I/O RF Tag VFD Ethernet 典型的典型的PLC控制控制 4 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 硬件产品 做实验，掌握GE PLC的通信应用 5 / GE Title or job number / 7/11/2021 GE Fanuc PLC工业以太网通讯 以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据之间高速交换数据）： EGD (Ethernet Global Data) SRTP TCP/IP (GE 专有，Service

3、Request Transport Protocol) Modbus TCP/IP (非专有协议，与设备厂商无关) 6 / GE Title or job number / 7/11/2021 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用于设备级控制系统和分散I/O）： Genuis Profibus DeviceNet 7 / GE Title or job number / 7/11/2021 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，点对点，连接其他设备上的串口， 如扫码器等如扫码器等)： Serial I/O 8

4、 / GE Title or job number / 7/11/2021 OSI模型七层简介 9 / GE Title or job number / 7/11/2021 GE Fanuc PLC工业以太网通讯 以太以太网模块网模块IC695ETM001 10/100Mbits Half/Full duplex Supports SRTP, EGD (Producer and Consumer)， Modbus TCP 2个个网口，内置交换机，节省硬件成本网口，内置交换机，节省硬件成本 以太网以太网口凹陷，保护网线端子口凹陷，保护网线端子 10 / GE Title or job numbe

5、r / 7/11/2021 GE Fanuc PLC工业以太网通讯 以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据之间高速交换数据）： EGD SRTP Modbus TCP/IP 11 / GE Title or job number / 7/11/2021 设备间高速高速，简便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,consumer的参数 几个重要的概念几个重要的概念 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

6、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。通信报告。 12 / GE Title or job number / 7/11/2021 以太网通讯模型 网络介质访问层网络介质访问层 802.3 / 802.11x 网际层网际层(IP) TCP / UDP Modbus/SRTP/EGD TCP/IP 应用层协议应

7、用层协议 以太网以太网 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 以太网模块以太网模块 协议栈模型协议栈模型 13 / GE Title or job number / 7/11/2021 EGD典型应用 PLC A PLC BPLC C 指定接收方指定接收方IP地址的地址的EGD数据，一台数据，一台PLC发送，另一台接收发送，另一台接收 使用单播技术使用单播技术

8、-Unicast 指定接收方组号的指定接收方组号的EGD数据，一个数据，一个PLC发送，多台发送，多台PLC同时接收同时接收 使用多目广播技术使用多目广播技术-Multicast 14 / GE Title or job number / 7/11/2021 EGD 配置Local 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

9、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而言的。 15 / GE Title or job number / 7/11/2021 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

10、 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 16 / GE Title or job number / 7/11/2021 EGD 配置Produced Exchange 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

11、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 17 / GE Title or job number / 7/11/2021 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组的编号 Adapter Name：用于接收数据的以太网

12、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 18 / GE Title or job number / 7/11/2021 EGD 多播的分组概念 19 / GE Title or job number / 7/11/2021 EGD Exchange状态字的含义 20 / GE Title or job number / 7/11/2021 GE Fanuc PLC工业

13、以太网通讯 以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据之间高速交换数据）： EGD SRTP Modbus TCP/IP 21 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 网络介质访问网络介质访问 (IEEE 802.3) 网际层网际层(IP) 主机到主机主机到主机 传输层传输层 (TCP) 应用层应用层 (SRTP) 22 / GE Title or job number / 7/1

14、1/2021 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。 23 / GE Title or job number / 7/11/2021 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) S

15、YS ID：客户端以太网模块的机架号，槽号 TASK：任务号, 对以太网通讯，写0 24 / GE Title or job number / 7/11/2021 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) 25 / GE Title or job number / 7/11/2021 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） 26 / GE Title or

16、 job number / 7/11/2021 诊断排错工具 以太网状态字80bit, 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 27 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 28 / GE Title or job number / 7/11/2021 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

17、查表诊断。 29 / GE Title or job number / 7/11/2021 GE Fanuc PLC工业以太网通讯 以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据之间高速交换数据）： EGD SRTP Modbus TCP/IP 30 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 31 / G

18、E Title or job number / 7/11/2021 ModbusTCP在设备之间的通讯 32 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 33 / GE Title or job number / 7/11/2021 ModbusTCP通讯试验 2.在Client端编辑打开端口的指令。 34 / GE Title or job number / 7/11/2021 ModbusTC

19、P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: 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

20、 (远方PLC的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 35 / GE Title or job number / 7/11/2021 36 / GE Title or job number / 7/11/2021 工业以太网通讯复习 以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据之间高速交换数据）： 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

21、/IP（公开协议，要写COMM REQ程序， CPU中使能modbus和GE PLC的地址映射） 37 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 38 / GE Title or job number / 7/11/2021 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。 39 / GE Title or job number / 7/11/2021 GE Fanuc PLC现场

22、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用于设备级控制系统和分散I/O）： Profibus DeviceNet Genuis 40 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 接线端子排接线端子排 去现场设备去现场设备 G B C 集中I/O分散I/O 41 / GE Title or job number / 7/11/2021 Profibus 的网络结构 42 / GE Title or job

23、 number / 7/11/2021 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 43 / GE Title or job number / 7/11/2021 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/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 44 / GE Title or job number / 7/11/2021 Profibu

24、s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 45 / GE Title or job number / 7/11/2021 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

25、层. 46 / GE Title or job number / 7/11/2021 Profibus 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 47 / GE Title or job number / 7/11/2021 Profibus 的物理层. 电缆的测量 网络的检测 48 / GE Title or job number / 7/11/2021 分散分散I/O - VersaMax I/O

26、电源模块电源模块 I/O I/O 模块模块 网络接口单元网络接口单元 NIUNIU I/OI/O底座底座 DINDIN导轨导轨 每个每个NIUNIU最多可带最多可带8 8个模块个模块 49 / GE Title or job number / 7/11/2021 分散分散I/O - VersaMax I/O VersaMax的的Profibus NIU的的LED 指示灯：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/O单元有强制(将来) VersaMax的的Profibus NIU的的DIP: M

27、ode 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 50 / GE Title or job number / 7/11/2021 VersaMax I/O典型配置清单典型配置清单 序号序号模块型号模块型号说明说明数量数量 1IC200PBI001Profibus接口单元1 2IC200PWR00224V电源模块1 3IC200MDL65032点输入模块3 4IC200MDL75032点输出模块2 5IC200PWB001附加电源底座1 6IC200PWR00224V电源模块1 7IC200MDL940

28、16点继电器输出3 8IC200CHS022I/O模块底座8 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 51 / GE Title or job number / 7/11/2021 分散分散I/O - VersaMax I/O VersaMax送往送往PLC的数据格式的数据格式 PLC送往送往VersaMax的数据格式的数据格式 52 / GE Title or job number / 7/11/2021 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, Pin 3

29、-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 53 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 54 /

30、GE Title or job number / 7/11/2021 在硬件配置中添加PBM200 模块 1 2 1 用鼠标右击空槽， 选择 “Add Module” 2在 “Bus Controller”中， 选择 “IC693PBM200” 55 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 2Slave diagnostics/Firm

31、ware 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 / Freeze 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 56 / GE Title or job number / 7/11/2021 配置网络参数 General Tab: Network Tab: Parameters Tab: 1

32、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 57 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 搜寻一个新的 GSD (设备 数据)文件 58 / GE Title or job number / 7/11/2021 GSD_Revision = 1 Vendor_Name =

33、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 Max_Output_Len = 130 ; Max length = max length o

34、f 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 Module = IC670PBI001 Profibus BIU Slot0 0 x31

35、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类型编码 典型典型GSD文件分文件分 析析 59 / GE Title or job numb

36、er / 7/11/2021 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 60 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 61 / GE Title or job number / 7/11/2021 分配从站的 I/O 地 址 12 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

37、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 62 / GE Title or job number / 7/11/2021 从站的 Sync/Freeze 操作 Sync 命令被用来控制一个从站的输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

38、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） bit16bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit5bit6bit7bit8bit1bit2bit3bit4 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 63 / GE Title or job number / 7/11/2021 PBM200 的LED

39、指 灯 在PBM200及其从站被组态之前的LED状态 LED指示灯状态指示灯状态含义含义 SYS暗，COM绿闪PBM200模块没有在PLC硬件配置中被添加 SYS红，COM绿PBM200模块及其从站都被配置完成 SYS及COM按如下顺序闪烁: (1). SYS暗，COM绿闪 (2). SYS暗，COM红闪 (3). SYS红，COM暗 PBM200模块在PLC硬件配置中被添加，但没有从站 被添加 在PBM200及其从站被组态之后的LED状态 LED指示灯状态指示灯状态含义含义 SYS绿，COM绿正常工作，无故障 SYS和COM交替闪烁下载Firmware的模式 SYS红至少有一个从站通讯故障

40、SYS淡黄CPU处于Stop状态 SYS绿闪PLC系统处于启动过程中 COM红闪，频率为1Hz网络通讯错误发生 64 / GE Title or job number / 7/11/2021 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用于设备级控制系统和分散I/O）： Profibus DeviceNet Genuis 65 / GE Title or job number / 7/11/2021 DeviceNet现场总线现场总线 四芯传输电缆 所有站的收发电路由总线电缆统一供电 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

41、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 Data Rate Trunk Distance (thick cable) Drop Length 125K 250K 500K 500m (1640 ft) 250m (820 ft) 100m (328 ft) 6m (20 ft) 6m (20 ft) 6m (20 ft) 156m (512 ft) 78m (25

42、6 ft) 39m (128 ft) Cumulative Max drop 66 / GE Title or job number / 7/11/2021 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。

43、67 / GE Title or job number / 7/11/2021 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 68 / GE Title or job number / 7/11/2021 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用于设备级控制系统和分散I/O）： Profibus DeviceNet Genuis 69 / GE Title or job number / 7/11/2021 Genius网络基本组成网络基本组成 最多32个站 P S