GEIPPLC通讯介绍课件

1、 GE PLC通讯介绍 第1页，共67页。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：串行通信第2页，共67页。典型的PLC控制方案VersaMaxVersaPointFieldbusSeries 90-30GeniusSeries 90-70VersaMax IPPACPLC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/ORF TagVFDEthernet典型的PLC控制第3页，共67页。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，G

2、E的相关硬件产品做实验，掌握GE PLC的通信应用第4页，共67页。GEIP PLC工业以太网通讯以太网通讯的四种类型 （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)Profinet (开放协议)第5页，共67页。GE Fanuc PLC总线通讯总线通讯的两种类型（用于设备级控制系统和分散I/O）：Profibus (只有1,2,7层)DeviceNet第6页，共67页。ISO的OSI 七层模型第

3、7页，共67页。GE Fanuc PLC工业以太网通讯 以太网模块IC695ETM00110/100Mbits Half/Full duplexSupports SRTP, EGD (Producer and Consumer)， Modbus TCP2个网口，内置交换机，节省硬件成本以太网口凹陷，保护网线端子第8页，共67页。GE Fanuc PLC工业以太网通讯以太网通讯的四种类型 （PLC之间高速交换数据）：EGD SRTP TCP/IPModbus TCP/IPProfinet第9页，共67页。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produ

4、cer,consumer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。第10页，共67页。以太网通讯模型网络介质访问层802.3 / 802.11x网际层(IP)TCP / UDPModb

5、us/SRTP/EGDTCP/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第11页，共67页。EGD典型应用PLC APLC BPLC 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第12页，共67页

6、。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

7、每个PLC而言的。第13页，共67页。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 bytesAdapter 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第14页，共67页。EG

8、D 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个字第15页，共67页。EGD 配置Consumed ExchangeProducer ID：发送方的Local Producer IDGroup 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0Exc

9、hange 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个字第16页，共67页。EGD 多播的分组概念第17页，共67页。EGD Exchange状态字的含义第18页，共67页。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

10、实现与PLC的数据交换和编程网络介质访问(IEEE 802.3)网际层(IP)主机到主机 传输层(TCP)应用层(SRTP)第19页，共67页。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。第20页，共67页。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, %A

11、Q, %P, %L, or %W)SYS 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第21页，共67页。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)第22页，共67页。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）第23页，共67页。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

12、CPU 通信正常第24页，共67页。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第25页，共67页。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。第26页，共67页。ModbusTCP通讯协议概述Modbus TCP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，与设备厂商无关第27页，共67页。Modbus

13、TCP在设备之间的通讯第28页，共67页。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,地址映射第29页，共67页。ModbusTCP通讯试验2.在Client端编辑打开端口的指令。第30页，共67页。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: 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)

14、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第31页，共67页。第32页，共67页。GE Fanuc PLC通讯介绍课

15、程内容第一天：工业以太网 第二天：现场总线第三天：串行通信第33页，共67页。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。第34页，共67页。GEIP PLC现场总线通讯总线通讯的两种类型（用于设备级控制系统和分散I/O）：ProfibusDeviceNet第35页，共67页。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GBC集中I/O分散I/O第36页，共67页。 Profibus 的网络结构第

16、37页，共67页。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 辑令牌环协议第38页，共67页。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第39页，共67页。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

17、通过中继器相连，网上中继器最大个数在 3 和 10 之间第40页，共67页。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.第41页，共67页。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第42

18、页，共67页。Profibus 的物理层.电缆的测量网络的检测第43页，共67页。分散I/O VersaMax I/O电源模块I/O 模块网络接口单元NIUI/O底座DIN导轨每个NIU最多可带8个模块第44页，共67页。分散I/O VersaMax I/OVersaMax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/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

19、数X1 站号的个位数第45页，共67页。分散I/O VersaMax I/OVersaMax送往PLC的数据格式PLC送往VersaMax的数据格式第46页，共67页。Profibus Master PBM300PSSCANNER系统和通讯指示灯Profibus 9针总线接口 Pin 8-A, Pin 3-BPin 6 5V, Pin 5 0V总线在两端必须以如下方式接入终端电阻：12第47页，共67页。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

20、 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 PBM300第48页，共67页。在硬件配置中添加PBM300模块121用鼠标右击空槽，选择 “Add Module”2在 “Bus Controller”中，选择 “IC693PBM300”第49页，共67页。配置 PBM300 的基本参数11234Slave 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

21、代表从站站号为1的设备2Slave 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3Sync / Freeze Control Bits: 定义用于Sync/Freeze命令的数据地址4Network settings: 双击此处设置总线的网络参数，见下页第50页，共67页。配置网络参数General Tab:Network Tab:Parameters Tab:11主站 (PBM200) 的站号

22、: 0-125, 站号126被保留为测试设备232总线的波特率: 9.6K 12M3定义总线上是否安装有中继器第51页，共67页。在硬件配置内容中添加从站1231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)文件第52页，共67页。53PROFIBUS的GSD文件(设备描述文件)为何需要一个这样的文件？现代化的现场总线设备和传统电气设备的最大区别就是其智能化的程度极高。为了完成高性能和高可靠性的通信要求，这些设备必须向控制器提供所必须的各种参数，从另外一个方面讲，这些参数也为现代化

23、的设备管理提供了必要的基础和依据。GSD文件PROFIBUS中的主站和所有从站在进行系统组态时，必须知道它们的设备特征和性能，如制造商的名字、该设备支持的波特率、I/O模块情况以及其他必须和可选的特性数据，而这些数据都是写在一个ASCII格式的文件中的，这个文件就是GSD文件。功能: 标准的设备描述，它是用许多关键字表示的文本文件。GSD文件是一个可读的，包括该PROFIBUS设备一般的和制造商指定的通信参数的文本文件。如何使用GSD文件？已固化设备中. 不能对其进行修改。组态软件必须能处理GSD文件，因为在进行系统组态时，对各个设备的认识都是通过GSD文件完成的GSD文件的名字由8个符号组成

24、，前4个是制造商的名字，后4位符号是该设备的ID号第53页，共67页。GSD_Revision = 1Vendor_Name = GE FanucModel_Name = Field Control BIURevision = 3.20Ident_Number = 0 x0534Modular_Station = 1Max_Module = 17 ; Max Number of I/O modules connected to the slaveMax_Input_Len = 130 ; Max length = max length of Input Buffers transmitted

25、to modulesMax_Output_Len = 130 ; Max length = max length of Output Buffers transmitted to modulesMax_Data_Len = 260 ; The sum of Input and Output bufferMax_Diag_Data_Len = 9Slave_Family = 3User_Prm_Data_Len = 2User_Prm_Data = 0 x00,0 x01 ;Motorola Mode , to switch to Intel change last entry 0 x01 to

26、 0 x00Module = IC670PBI001 Profibus BIU Slot0 0 x31EndModuleModule = IC670MDL643,5/12VDC,In,16pt 0 x50EndModuleModule = IC670MDL640,24VDC,In,16pt 0 x50EndModule从站的识别码(ID)从站设备制造商定义的参数Bit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit 3Bit 2Bit 1Bit 0Byte/word01: input10: output11: input/output00 - 16, 数据长度模块I/O类型编码典型GSD文件分析第54

27、页，共67页。添加从站 1231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第55页，共67页。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模块分配地址第56页，共67页。分配从站的 I/O 地址121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，则该功能被禁止第57页，共67页。从站的 Sync/Freeze 操作 Sync 命令被用来控制一个从站

28、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 82使用 Sync/Freeze 数据命令 （参见Page 5）bit16bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit5bit6bit7bit8

29、bit1bit2bit3bit4组号0 x04: Unfreeze0 x08: Freeze0 x10: Unsync0 x20: Sync翻转该位(0-1或1-0)以触发 Sync/Freeze 命令被发送给从站第58页，共67页。PBM300 的LED指灯 在PBM300及其从站被组态之前的LED状态 在PBM300及其从站被组态之后的LED状态第59页，共67页。GE Fanuc PLC现场总线通讯总线通讯的两种类型（用于设备级控制系统和分散I/O）：ProfibusDeviceNet第60页，共67页。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 StateDataRateTrunk Distance(thick cable)Drop Length125K250K500K500m (1640 ft)250m (820 ft)100m (328 ft)6m (20