工業(yè)網絡控制技術 課件 項目1-3 引入工業(yè)網絡、以太網通信應用、簡單CPU通信應用

項目1引入工業(yè)網絡本項目內容任務1.1網絡的發(fā)展任務1.2信息類OA網絡與控制類FA網絡的區(qū)別任務1.3控制類網絡通信基本原理任務1.4控制類網絡發(fā)展趨勢任務1.1認識網絡的發(fā)展烽火臺飛鴿傳書魚傳尺素風箏傳信驛站竹筒傳信1.1.1無網絡時代個人與個人的信息傳遞方式有會話、信件、電話、傳真等。個人與集團的信息傳遞方式有演說、會議、布告牌、收音機、電視機等。1.1.2網絡的出現(xiàn)與發(fā)展隨著計算機的普及，公司的各種業(yè)務都開始用計算機來處理。業(yè)務信息量增加后，就需要與它計算機進行信息交換。最初信息交換是通過文件、軟盤等來進行的。現(xiàn)今將多臺計算機連接在一起的網絡已經普及，各計算機之間可以自由地進行信息交換。任務1.2信息類OA網絡與控制類FA網絡區(qū)別信息類OA（OfficeAutomation，辦公自動化）網絡控制類FA（FactoryAutomation，工廠自動化）網絡信息類OA網絡控制類FA網絡1.2.1信息類OA網絡的信息傳遞過程信息類OA網絡數據通信過程1.2.2信息類OA網絡的特點一般為計算機之間的互相連接。網絡規(guī)格采用世界普及的以太網。網絡內處理的數據量比較龐大。通信時追求數據的正確性，但允許通信時間長短不一。1.2.2信息類OA網絡的特點局域網（LAN，LocalAreaNetwork）工業(yè)網絡所需的特性不同于一般的LAN。1.2.3控制類FA網絡的信息傳遞過程1.2.3控制類FA網絡的信息傳遞過程1.2.4控制類FA網絡的特點網絡的成員基本以工廠內生產系統(tǒng)各個可編程控制器為主。網絡規(guī)格主要采用可編程控制器廠家提供的網絡產品?？刂凭W絡內信息交換按一定周期反復進行，保證數據的定時性（同期）。1.2.5使用控制類FA網絡的目的在控制器分散控制情況下實現(xiàn)信息共享遠程I/O的分散控制使用遠程I/O模塊單純延長接線1.2.6信息類OA網絡和控制類FA網絡的比較項目信息類OA網絡控制類FA網絡目的辦公室業(yè)務的高效化、省力化生產系統(tǒng)的自動化、省力化連接的設備計算機、OA設備可編程控制器、各種控制器信息交換的時期必要時隨時進行按照一定周期連續(xù)進行傳送的數據量大容量小容量網絡規(guī)格Ethernet各廠家可編程控制器的網絡規(guī)格任務1.3了解控制類FA網絡通信基本原理1.3.1控制類FA網絡概覽3臺機械設備構成的可編程控制器網絡1.3.1控制類FA網絡概覽既可由一組網絡構成小型系統(tǒng)，也可是跨多個網絡的大型系統(tǒng)。1.3.2控制類FA網絡數據通信的基本原理1.3.2控制類FA網絡數據通信的基本原理循環(huán)傳送：各站按一定順序輪流進行信號傳送，具有時間間隔。1.3.3遠距離設備與可編程控制器輸入輸出信號的接收與發(fā)送遠程I/O網絡的特點：可以將輸入輸出單元分散設置在機械設備的任意部分。僅需1根通信電纜即可將可編程控制器主站與多個遠程I/O單元連接在一起，節(jié)省配線和空間。遠程I/O單元與外部設備之間的輸入輸出信號傳遞按照可編程控制器主站的順控程序進行。遠程控制系統(tǒng)任務1.4了解控制類FA網絡發(fā)展趨勢驅動力：工業(yè)互聯(lián)網是新一代信息通信技術與工業(yè)經濟深度融合的新型基礎設施、應用模式和工業(yè)生態(tài)，通過對人、機、物、系統(tǒng)等的全面連接，構建起覆蓋全產業(yè)鏈、全價值鏈的全新制造和服務體系，為工業(yè)乃至產業(yè)數字化、網絡化、智能化發(fā)展提供了實現(xiàn)途徑，是第四次工業(yè)革命的重要基石，是經濟增長和發(fā)展的關鍵驅動力。工業(yè)網絡發(fā)展趨勢有3個特征：IT（InformationTechnology，信息技術）和OT（OperationalTechnology，操作技術）正走向融合、工業(yè)現(xiàn)場總線向工業(yè)以太網演進、工業(yè)無線技術加速發(fā)展。1.4.1控制類FA網絡與信息類OA網絡的融合1.4.2網絡協(xié)議加入CiA402規(guī)范CiA402規(guī)范（CiA指CANinAutomation，CAN總線自動化）目前有較多自動化協(xié)議都加入到了CiA402規(guī)范中，比如EtherCAT、Ethernet/IP、CC-LinkIETSN等。三菱電機CC-LinkIEFieldbasic網絡協(xié)議控制總線型伺服時，也是基于CiA402協(xié)議標準。CiA402協(xié)議中規(guī)定了專門的屬性序號，稱為Object（對象），所有對象號的合集稱為對象字典。對象中有規(guī)定固定含義的編號，也有分配給各個廠商自己定義的對象編號CiA402對象字典分配1.4.3網絡協(xié)議基于以太網上運行串行協(xié)議更新為兼容以太網1.4.4MES接口模塊與云平臺的應用MES（ManufacturingExecutionSystem，制造執(zhí)行系統(tǒng)）基于云的MES融合1.4.5三菱CC-Link網絡產品基于以太網的“CC-LinkIE”家族工業(yè)網絡三個層級本項目小結網絡可以分為兩種：信息類OA網絡和控制類FA網絡。控制類FA網絡在控制器分散控制情況下實現(xiàn)信息共享、遠程I/O的分散控制。控制類FA網絡將原本由各臺機械設備的可編程控制器處理的控制信息和生產信息集中起來，對整個生產系統(tǒng)進行集中控制。工業(yè)網絡未來發(fā)展趨勢：信息類OA網絡和控制類FA網絡正在不斷融合。德技雙馨項目2以太網通信應用本項目內容任務2.1認識以太網任務2.2網線制作任務2.3以太網與MELSOFT產品及GOT的連接通信任務2.4SLMP數據通信任務2.1認識以太網工業(yè)以太網已經超越了現(xiàn)場總線架構，成為全球工廠領先通信方法。工業(yè)以太網基本上使用封裝在以太網協(xié)議中的特殊工業(yè)協(xié)議，以確保在需要執(zhí)行特定操作的時間和地點發(fā)送和接收正確的信息。PCIP地址示例.192.168.0.12.1.1以太網在工業(yè)現(xiàn)場中的定位以太網在工業(yè)現(xiàn)場的應用正逐年增長（數據來源于瑞典HMS工業(yè)網絡報告（2023年））。CC-LinkIE系列網絡都基于以太網以太網在工業(yè)現(xiàn)場應用2.1.2以太網IP地址規(guī)范以太網使用最普遍的TCP/IP（TransmissionControlProtocol

/InternetProtocol，傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網協(xié)議）協(xié)議2.1.2以太網IP地址規(guī)范通過IP地址（InternetProtocolAddress）來區(qū)分通信設備。IP地址分隔為4部分。IP地址每部分用8位二進制表示，共需要32位二進制數。IP地址二進制表示范圍：00000000.00000000.00000000.00000000~11111111.11111111.11111111.11111111。IP地址十進制表示范圍：0.0.0.0~255.255.255.255。注意：不能隨便設置IP地址，要連接到現(xiàn)有網絡時，需要與網絡管理者協(xié)商。IP地址為32位。2.1.3端口號規(guī)范端口號范圍：0～65535（0～FFFF）0～1023（0～3FF）為知名端口號工業(yè)網路使用1025～65534（401～FFFE）之間的端口號。注意：端口號一般用十進制來表示，端口號為16位。2.1.4網絡拓撲結構拓撲是指設備相互連接的物理排列方式以太網中最普遍的網絡拓撲結構是采用星形聯(lián)結方式2.1.5分層體系結構和OSI參考模型OSI（OpenSystemInterconnection，開放系統(tǒng)互聯(lián)）參考模型被稱為開放系統(tǒng)架構第一層

物理層

光纖同軸電纜雙絞線網絡通信線纜類型第二層數據鏈路層第三層網絡層第四層傳輸層第五層和第六層會話層和表示層第七層

應用層以太網OSI模型可以進行縮減2.1.6TCP和UDP通信協(xié)議TCP和UDP的區(qū)別2.1.7Open/CLOSE處理過程TCP/IP通信中，在與對象設備之間建立一個邏輯線路鏈接時，將開通線路稱為Open處理，將切斷線路稱為Close處理。Open處理分為主動Open處理的ActiveOpen和被動等待Open處理的PassiveOpen。任務2.2以太網與MELSOFT產品及GOT的連接通信任務描述2.2.1以太網數據通信功能2.2.2連接通信設置連接類型2.2.2連接通信設置經由集線器（交換機）連接的設置方法1）FX5UPLC工程創(chuàng)建2.2.2連接通信設置經由集線器（交換機）連接的設置方法1）FX5UPLC工程創(chuàng)建2.2.2連接通信設置經由集線器（交換機）連接的設置方法1）FX5UPLC工程創(chuàng)建2.2.2連接通信設置2）熟悉軟件工程界面2.2.2連接通信設置3）智能傳感設備PLC模塊配置2.2.2連接通信設置3）智能傳感設備PLC模塊配置2.2.2連接通信設置3）智能傳感設備PLC模塊配置2.2.2連接通信設置3）智能傳感設備PLC模塊配置2.2.2連接通信設置4）智能傳感設備PLC參數設置：以太網端口參數設置2.2.2連接通信設置4）智能傳感設備PLC參數設置：以太網端口IP地址設置2.2.2連接通信設置4）智能傳感設備PLC參數設置：對象設備連接配置設置任務2.3SLMP數據通信任務描述2.3.1SLMP功能概述SLMP概念：SeamlessMessageProtocol，無縫消息協(xié)議，是使用以太網通過TCP及UDP從外部設備（計算機及GOT等）訪問SLMP產品。2.3.1SLMP功能概述SLMP服務器功能和客戶端功能

以太網搭載模塊的以太網端口，可以作為SLMP服務器使用。CPU模塊的以太網端口，可以作為SLMP客戶端使用。SLMP的報文格式為3E/1E幀。1）服務器功能：以太網搭載模塊基于來自外部設備的要求報文（命令），執(zhí)行數據處理的收發(fā)。

2）客戶端功能：可以使用專用命令向外部設備發(fā)送要求報文（命令），并從外部設備接收響應報文。僅CPU模塊支持SLMP客戶端功能，僅3E幀支持SLMP幀發(fā)送。2.3.1SLMP功能概述三菱PLC內置了標準的SLMP通信協(xié)議系列通信模塊備注MELSECiQ-R系列內置以太網口的CPU

RJ71EN71EtherNetP2不支持MELSECiQ-F系列FX5U/5UCCPUVer1.014以上Q系列QJ71EN71-100“15042”以上L系列LJ71E71“15042”以上FR-A800系列內置以太網口的變頻器

FR-F800系列內置以太網口的變頻器

CNCM800/M80系列內置以太網口的CNC

CC-LinkIEField以太網適配器模塊NZ2GF-ETB以太網部件內置以太網口2.3.2SLMP功能類型通過對象設備監(jiān)視系統(tǒng)2.3.2SLMP功能類型連接使用MC協(xié)議的對象設備2.3.2SLMP功能類型經由SLMP產品進行跨網絡訪問2.3.2SLMP功能類型通過通信協(xié)議支持功能執(zhí)行SLMP通信2.3.3通信步驟SLMP的數據通信采用半雙工通信。訪問以太網搭載模塊時，先接收前一個指令發(fā)送的報文，接收到來自以太網搭載模塊側的響應報文后，發(fā)送下一個指令報文。在完成響應報文的接收前，不能發(fā)送下一個指令報文。2.3.4報文格式SLMP請求報文格式SLMP響應報文格式2.3.4報文格式SLMP報文構成要素2.3.5運行前設置和系統(tǒng)構建運行以太網模塊之前的設置步驟模塊構成和I/O分配2.3.5運行前設置和系統(tǒng)構建2.3.6模塊參數的設置信息模塊的配置2.3.6模塊參數的設置請求端和響應端信息模塊的基本設置2.3.7與對象設備的連接設置（SLMP請求端）SLMP請求端與對象設備的連接設置2.3.8與對象設備的連接設置（SLMP響應端）2.3.9通信協(xié)議編寫在SLMP請求端添加通信協(xié)議1）新建通信協(xié)議。從MELSOFTGXWorks3的菜單中選擇【工具】→【通信協(xié)議支持功能】→【以太網模塊】，打開通信協(xié)議支持功能，單擊【新建】→【添加】。2.3.9通信協(xié)議編寫2）添加協(xié)議。協(xié)議添加界面如圖所示。2.3.9通信協(xié)議編寫3）協(xié)議設置。在協(xié)議中設置收發(fā)數據的內容。2.3.9通信協(xié)議編寫4）軟元件批量設置。執(zhí)行通信協(xié)議支持功能的【編輯】→【軟元件批量設置】，輸入開頭軟元件表。2.3.9通信協(xié)議編寫5）數據包設置。在數據包設置中，指定程序中要使用的“數據讀出對象軟元件”或“數據保存位置軟元件”。使用通信協(xié)議支持功能中的“軟元件批量設置”，可批量設置軟元件。通過執(zhí)行軟元件批量設置，自動輸入軟元件設置值后的結果。2.3.9通信協(xié)議編寫6）構建數據包要素。如圖所示的正常接收數據包構成要素，可確認和變更數據包各構成要素中設置的內容。2.3.9通信協(xié)議編寫7）協(xié)議保存和寫入

2.3.10通信確認PING測試2.3.11程序編寫通信協(xié)議的通信用指令1）GP.ECPRTCL執(zhí)行協(xié)議的指令?？刂茢祿菆?zhí)行GP.ECPRTCL時所需的參數保存位置，或執(zhí)行結果的保存位置，見表所示。2.3.11程序編寫通信協(xié)議的通信用指令1）GP.CONOPEN連接建立的專用指令。2.3.11程序編寫設置數據的保存和連接的Open處理PLC程序2.3.11程序編寫任務2.4故障排除任務描述2.4.1處理步驟運行出現(xiàn)故障的處理步驟2.4.1處理步驟通過模塊的LED顯示確認異常2.4.1處理步驟通過模塊診斷確認異常2.4.1處理步驟通過以太網診斷確認網絡狀態(tài)2.4.5常見故障的說明發(fā)生與下述內容相似的現(xiàn)象時，可參考該表。本項目小結TCP適合用于希望準確傳送數據的情況。UDP適合用于需要實時監(jiān)視的情況。TCP中虛擬的專用線路稱為連接，建立連接的處理稱為Open處理。UDP中則沒有該連接。Open處理分為主動的ActiveOpen和被動的PassiveOpen。為建立連接，需要正確設置各設備的Open處理方式。SLMP的數據通信采用半雙工通信。使用PING指令確認可否正常通信。通過LED顯示進行網絡運行異常時的臨時診斷。德技雙馨項目3簡單CPU通信應用張葵葵長沙民政職業(yè)技術學院電子信息工程學院本單元內容任務3.1認識簡單CPU通信任務3.2簡單CPU通信案例任務3.1認識簡單CPU通信簡單CPU通信特點

搭載以太網的模塊

PLC模塊內置以太網卡+以太網端口；對通信對象進行設置（IP地址、指定軟元件）；可經交換機或路由器進行訪問；可以構建無程序的通信。多套裝置的一條生產線上；一個FX5CPU模塊；從各設備來收集數據；集線器（交換機）；對生產線的運轉狀態(tài)監(jiān)視。

FX5UPLC簡單CPU通信最大連接臺數

1）FX5U/FX5UCCPU模塊：16臺；2）以太網模塊：32臺。經由路由器進行訪問。FX5系列PLC簡單CPU通信可連接的對象設備以太網連接方法

1）與工程工具的直接連接在GXWorks3的【連接目標設置Connection】界面中進行設置。【在線】→【當前連接目標】。2）經由集線器（交換機）的連接以太網搭載模塊側的設置—PLC（CPU模塊）①設置CPU模塊側的IP地址192.168.3.250。③在可編程控制器側I/F上選擇“CPU模塊”并雙擊。在“可編程控制器側I/FCPU模塊詳細設置”畫面中按以下畫面內容輸入CPU模塊側的IP地址或主機名。主機名設置為在Microsoft?Windows?的hosts文件中設置的名稱②進行MELSOFT連接的連接設置。工程工具側的設置在GXWorks3的“連接目標設置Connection”畫面進行設置，在線【當前連接目標】。①在“簡易連接目標設置Connection”畫面中選擇【其他連接方法】，點擊【其他連接方法(打開連接目標指定畫面)】按鈕，見圖所示。②在計算機側I/F上選擇“以太網插板”。③在可編程控制器側I/F上選擇“CPU模塊”并雙擊。在“可編程控制器側I/FCPU模塊詳細設置”畫面中按以下畫面內容輸入CPU模塊側的IP地址或主機名。④在其他站指定中選擇“無其他站指定”并雙擊。根據使用環(huán)境設置其他站指定。以太網模塊側①在“簡易連接目標設置Connection”畫面中選擇【其他連接方法】，點擊【其他連接方法(打開連接目標指定畫面)】按鈕。②在計算機側I/F上選擇“以太網插板”。③在可編程控制器側I/F上選擇“以太網模塊”并雙擊?！翱删幊炭刂破鱾菼/F以太網模塊詳細設置”畫面中按以下畫面內容輸入以太網模塊側的IP地址或主機名。④雙擊其他站指定中的“其他站(單一網絡)”。根據使用環(huán)境設置其他站指定。3）搜索網絡中的以太網搭載模塊對使用集線器的GXWorks3，能對與計算機連接在同一集線器上的以太網搭載模塊進行搜索