工业网络讲义

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1、工 业 网 络 讲义一 历史发展1 RS-232：15m2 RS-485：1200m 1:N 取决于RS485驱动芯片的带载能力3 DH-485：9.6kb/s或19.2kb/s，可连接32节点，整个网络长度可达1200m，利用AIC+模块可延长至2438m4 DH+：最大64个节点；57.6kb/s速度下可传输1524m，230.4kb/s速度下可传输762m。5 R I/O：在57.6kb/s速度下，链路长度可达3048m，115kb/s速度下1524m，230kb/s速度下762m。6 CONTROLNET：在5Mb/s速度下，链路长度可达3048m7 DEVICENET8 ETHERN

2、ET9 DDE、OPC10 SCADA二 现场总线1 定义：是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字式、多点通信的底层控制网络。、2 发展：1984年 美国仪表协会（ISA）下属ISA/SP50开始制定现场总线标准 1985年 国际电工委员会决定由Proway Working Group负责制定 1986年 德国开始制定Process Fieldbus标准，简称PROFIBUS 1992年 由Siemens,Rocemount,ABB,Foxboro,Yokogawa等80家公司联合，成立了ISP（Interoperable System

3、 Protocol）组织，以PROFIBUS为基础制定现场总线标准。 1993年 以Honeywell,Bailey等公司为首，成立了World FIP（Factory Instrumentation Protocol）组织，有120多家公司加盟，并以法国标准FIP为基础制定现场总线标准。1994年 ISP和World FIP北美部分合并，成立了现场总线基金会（Fieldbus Foundation，简称FF），推动了现场总线标准的制定和产品开发，于1996年颁布了低速总线H1的标准。三 组态软件的产生及推动1 概念：是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设

4、置，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的。2 监控组态软件：面向监控与数据采集的软件平台工具，主要解决人机图形界面问题，随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通信及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持，已经成为它的主要内容。3 发展：几乎所有的PLC和一半以上的DCS厂家都使用PC作为操作站，他们主动公开协议，加入组态软件的监控阵营。组态软件越来越成为工业自动化的灵魂。4 标准化：国际电工委员会IEC1131-3开放型国际编程标准，提供用于规范DCS和PLC中的控制用4种编程语言，梯形图、结构化高级语言、方框图、指令助记符。OLE（目标的连接与嵌入）、OPC（过程控制用O

5、LE）是微软公司的编程技术标准，目前被广泛使用。TCP/IP是网络通信的标准协议，被广泛应用于现场测控设备之间及测控设备与操作站之间的通信。四 网络通信协议OSI参考模型OSI（Open System Interconnection）参考模型提供了概念性和功能性结构，该模型将开放系统的通信功能划分为七个层次。1 物理层：提供用于建立、保持和断开物理连接的机械的、电气的、功能的和过程的 条件，它连接两个物理设备，为链路层提供透明位流传输所必须遵循的规则，典型协议有EIA-232-D。2 数据链路层：采用高级数据链控制HDLC（High-level Data Link Control）协议 HDL

6、C：帧结构、帧类型与动作规程。3 网络层：主机与通信网络的接口。4 传输层：在源主机与目的主机进程之间提供可靠的端-端通信。协议软件只在主机上 运行。5 会话层：当两个应用进程进行相互通信时，会话层协调它们之间的数据流，以便使应用进程专注于信息交互。6 表示层：保证所传输的数据经传送后其意义不改变。7 应用层：实现应用进程之间的信息交换。用户应用进程和系统应用管理进程。五 通讯的机制1 令牌（token）访问方式为了解决网络上各站点发报的随机性而产生的冲突，采用有控制的发报方式，即按一定顺序在各站点传递令牌（token）的方法，谁得到令牌（token），谁才有发报权。2 生产/消费者模式该模式

7、要求对信息打包，使它具有数据标识区，控制器发出的一个报文，通过报文识别符过滤方式使多个消费者节点从单个生产者节点那里同时获得相同的数据，其它需要数据的设备对总线上的报文进行监听，当它识别到相应的标识符后，便开始接受整个报文，即“消费”。同时标识符还提供解决多级优先权（仲裁中使用）的手段，以便更高效传送I/O数据，并供多个消费者使用。目前DeviceNet、ControlNet、FIP和基金会现场总线等都采用了这一通讯模式。六 DDE/OPC第三方通讯1 DDE标准（Dynamic Data Exchange）：动态数据交换DDE是最早的Windows操作系统面向非编程程序用户的程序间通信标准。

8、两个同时运行的程序之间通过DDE方式交换数据时是Client/Server关系，当DDE Client程序向DDE Server程序请求数据时，它必须首先知道DDE Server 程序的名称（即DDE Server 的名）、DDE主题名称（Topic名），请求哪一个数据项（Item名）。2 DDE的缺点是通信效率低下，当通信数据量大时数据刷新速度慢。当DDE连接数据项超过2000点时，数据刷新周期小于1s，因此在数据量较少时DDE比较实用。3 OPC是OLE for Process Control的缩写，即把OLE应用于工业控制领域。OLE原意是对象链接和嵌入，随着OLE 2的发行，其范围已远

9、远超出了这个概念。现在的OLE包含了许多新的特征，如统一数据传输、结构化存储和自动化，已经成为独立于计算机语言、操作系统甚至硬件平台的一种规范，是面向对象程序设计概念的进一步推广。OPC建立OLE规范之上，它为工业控制领域提供了一种标准的数据访问机制。4 背景：在OPC出现以前，软件开发商需要开发大量的驱动程序来连接现场设备。因此很难同时对这些设备进行访问以优化操作。硬件供应商也在尝试解决这个问题。自OPC提出以后，这个问题终于得到解决。OPC规范包括OPC服务器和OPC客户两个部分，其实质是在硬件供应商和软件开发商之间建立了一套完整的“规则”，只要遵循这套规则，数据交互对两者来说都是透明的，

10、硬件供应商无需考虑应用程序的多种需求和传输协议，软件开发商也无需了解硬件的实质和操作过程。5 OPC的优越性 硬件供应商只需提供一套符合OPC Server规范的程序组，无需考虑工程人员需求。 软件开发商无需重写大量的设备驱动程序。 工程人员在设备选型上有了更多的选择。 OPC扩展了设备的概念。只要符合OPC服务器的规范，OPC客户都可与之进行数据交互，而无需了解设备究竟是PLC还是仪表，甚至在数据库系统上建立了OPC规范，OPC客户也可与之方便地实现数据交互。 6OPC的适用范围OPC设计者们最终目标是在工业领域建立一套数据传输规范，并为之制定了一系列的发展计划。现有的OPC规范涉及如下领域

11、： 在线数据监测。实现了应用程序和工业控制设备之间高效、灵活的数据读写。 报警和事件处理。提供了OPC服务器发生异常时，以及OPC服务器设定事件到来时向OPC客户发送通知的一种机制。 历史数据访问。实现了读取、操作、编辑历史数据库的方法。 远程数据访问。借助Microsoft的DCOM技术，OPC实现了高性能的远程数据访问能力。 组态软件RSView32 通信组态一、通道的设置1节点的设置：数据源为直接驱动的节点设置（1）节点名（Name）输入自定义的可编程控制器、网络服务器或 Windows 程序名。节点名可有多达 40 个大小写字母、数字和下划线，但不允许有空格。 （2）通道（Channe

12、l）选择一个通道序号。该通道一定要经“通道”编辑器设置过才有效。如果该通道未经设置，在下拉列表中会有标志。（3）站（Station）输入通信通道内可编程控制器的物理站地址。地址格式取决于该节点所用通道和网络类型。详细说明请参照可编程控制器的有关文件，或是安装程序所带的帮助文件和用户手册。 如果计算机已经安装并运行了 RSLinx，请单击RSWho窗口，该窗口里将显示选定通道所连接的全部活动的 PLC站。当用户从 RSWho 窗口里选定一个站时，“站”和“类型”框将被自动填写。另外，RSView32 用 PLC-5 (增强型) 替换所有 PLC-5 系列设备类型。如果您使用 PLC-5/10、5

13、/12、5/15 或 5/25，请在“类型”框里选择 PLC-5。（4）类型（Type）选择正在使用的可编程控制器的类型。（5）超时（Timeout）输入在报告通信错误之前 RSView32 等待的秒数 (0 65535)。通常情况下三秒钟足够了。对于大多数本机和远程设备之间的通信，RSView32采用OPC或DDE连接。OPC（OLE for Process Control）使RSView32可以作为一个客户端或服务器，允许在不同的RSView32站以及其他OPC服务器之间进行点对点通信。RSView32使用标准或高级Advance DDE(动态数据交换)数据格式与DDE服务器（例如：Roc

14、kwell Software RSServer产品或其他第三方的服务器）和DDE客户端（例如：Microsoft Excel）通信。ControlLogix培训1PLC的历史发展PLC-2、PLC-3、 PLC-5SLC-5/01、SLC-5/02、SLC-5/03、SLC-5/04、SLC-5/05MicroLogix1000、MicroLogix1500、MicroLogix1200ControlLogix2.I/O模块的特点逻辑量:27种模拟量:9 种 13-16 bit resolution 继电器：高速计数运动控制温度通讯3处理器的特点ControlLogix 5550： 160K

15、（96K系统、64K内存）NUT：2ms-100msControlLogix 5555：1.5M 3.5M7.5M热备1756-L11756-M1：512K1756-M1：1M1756-M1：2M4电源ACDC1. 通用特性：CPU、SCANNER、I/O、电源、接口电缆2. 服务A.System specificationsB.Electrical power requirementsC.Application considerationsD.Assembly and installation proceduresE.Power up proceduresF.Troubleshooting

16、proceduresG.Programming proceduresH.Explanation of internal fault diagnosticsI.Shut down proceduresJ.Recommended spare parts list3. 装配系统4. 设计描述I/O：128000Analog：4000250 connections(i.e. 250 connections * 16 channels per module = 4000 analog points)(i.e. 250 connections * 16 slots * 32 points per modu

17、le = 128,000 digital points)ControlNet, DeviceNet, EtherNet and “RIO”CPU：RPI (Requested Packet Interval)I/O： Change Of State (COS)The fiber：6500 cable feet on “RIO”12 KM on ControlNetLogix5550处理器对每千个程序指令扫描时间可以达到0.08ms（布尔型）5. 控制器硬件ControlLogix 5550： 160K （96K系统、64K内存）NUT：2ms-100msControlLogix 5555：1.

18、5M 3.5M 7.5M 热备1756-L11756-M1：512K1756-M1：1M1756-M1：2M 故障指示灯A. Program or Run mode of the controllerB. The fault status of the controller.C. I/O statusD. RS-232 activityE. Battery statusF. Force LED (5555 and later Controllers only)6. 电源85 to 132 VAC or 120 to 220 VAC6-32 VDC or 19.2 to 32 VDC7. 程序创

19、建与存储3 种数据类型1. Predefined（数据结构）2. User-defined3. Module-defined8. 接口和外设Windows NT or Windows 2000DH+ at 57.6 K-Baud ：10,000 cable feet (3048 meters)ControlNet：3280 cable feet (1000 cable meters)RS-232-C compatible (up to 19200 baud)9. 通讯 Standard TCP/IP communications Standard Ethernet media ( 10base

20、2, 10base5, 10baseT, fiber) CSMA/CD access method Subnet masking Standard repeaters, bridges, routers, host computers, peer PLCs. RJ-45 and AUI ports Bootp client Manual configuration using RSLogix5000, RSLinx, or 1756-GTWY software Programmable controller messaging to peer controllers and workstati

21、ons I/O Control10. 编程技术数据类型：别名标签：aliased by another tag记录I/O专业标签查看程序扫描时间：程序控制器-Configuration-Scan-time：最大/最长查看控制器内存使用：控制器控制器-Advanced-System Overhead使用系统协调时间（CST）：内含2个DINT元素的数组比较同一框架内不同模块之间的CST时钟以达到计时的目的COS：状态改变时立刻传递数据（On-Off Off-On）数字量RPI：循环数据交换 模拟量（PID）RTS：模拟量输入模块采用实时采样，只广播有变化的通道数据。禁止模块运行状态数据（GSV/

22、SSV）梯形图和功能块（1）控制器故障处理程序（2）上电处理程序（3）任务Rate：1ms- 2000 s(10ms)：组态、状态、看门狗:1ms- 2000 s（500ms）、程序（4）控制器标签（5）I/O数据（6）系统共享数据周期性任务（STI）：Rate：1ms- 2000 s(10ms)32 个任务，其中一个是连续性任务，优先级别1-15，相同优先级间隔1ms 每个任务有32个单独的程序：主程序、故障子程序、其它子程序、程序作用域标签一个任务内的标签作用域：Controller Scoped一个程序内的标签作用域：Program Scoped输入分支：无限嵌套支路：6层11. 状态和

23、诊断信息A.A fault log for all stations on the networkB.Operator guidance facilitiesC.A maintenance diaryD.Message queueE.System menuF.Machine/process-specific graphicsG.Production information such as cycle timesH.The ability to zoom in on a specific stationDiagnostic messagesA.Status messagesB.Error mes

24、sagesC.Time-out messagesD.One valid exit messageE.Mismatch message12. 系统冗余状态控制：可见性：表达式处于真状态（不可见、可见）颜色： 线色 填充色 16种颜色： 当数值达到或穿越限值时，颜色将改变。A） 黑 红 数值（ ） 线条（实心）（闪烁）B） 黑 绿 填充（实心）（闪烁）C）没有值闪烁速率（ ）触摸：按下操作 用命令或宏重复操作释放操作用户可设定当操作员用鼠标或触摸屏触摸一个对象时，引发按、重复、释放等动作。动作的范围：水平位置：水平偏移位置（像素）到最大值 到最小值指定（最大值 最小值）垂直位置：垂直偏移位置（像素

25、）到最大值 到最小值指定（最大值 最小值）水平滑移：水平偏移位置（像素）到最大值 到最小值指定（最大值 最小值）垂直滑移：垂直偏移位置（像素）到最大值 到最小值指定（最大值 最小值）拖放动作的位置旋转：旋转（度）到最大值 到最小值 旋转中心指定（最大值 最小值）宽度：水平变化（百分比）到最大值 到最小值 定位（左 中 右）指定（最大值 最小值）高度：垂直变化（百分比）到最大值 到最小值 定位（顶 中 底）指定（最大值 最小值）填充：填充（百分比）到最大值 到最小值 填充方向（左 右） 指定（最大值 最小值） （上 下）OLE动词用户可使一个OLE对象进行某种动作。当控制表达式为真时，OLE动作

26、被激活。进入命题数值2数值1退出真假表达式IF systemusers= “foreman”then 1Else 0主菜单图形显示系统状态过程全貌管理汇总全过程报警汇总连接到历史趋势过程监视1过程监视2过程监视3区域2趋势图区域1趋势图区域3趋势图1.1 组态软件RSView32 通信组态1.1.1 通道的设置1.1.2 节点的设置1 数据源为直接驱动的节点设置2 数据源选择OPC 服务器（OPC Server）的节点设置3数据源选用DDE服务器的节点设置1.2 创建系统的标签数据库1.2.1 标签数据库简介1Tags和Tag库2Tag的类型3数据来源4Tag库编辑器1.2.2 创建系统标签数

27、据库1创建文件夹2添加Tag3组态Tag4其他创建Tag的方法5给Tag添加报警1.3 编辑系统图形显示主界面1.3.1 图形编辑工具简介1工具栏（Toolbar）2绘图工具箱（Drawing Toolbox）3对齐方式工具栏（Alignment Toolbar）4填充风格工具栏（Fill Style Toolbar）5颜色面板6动画（Animation）工具箱1.3.2 创建系统起动画面(1.7.1 设置用户账号和安全代码)1设置用户账号2设置安全码1.7.2 创建系统登录画面1.3.3 创建系统主界面1界面显示设置2创建图形对象3关于图形编辑的其他功能1.4 组态报警1建立报警Tag2建立

28、报警汇总1.5 组态数据记录1设置数据记录模式2数据记录设置（Setup）3路径设置（Paths）4文件管理（File Management）5记录触发（Log Trigger）6数据记录设置 （Tag in Model）7保存数据记录模式8运行数据记录9使用Excel 查看数据记录1.6 组态趋势曲线1趋势设置2趋势组态（Trend Configuration）的选项3系统的笔迹配置4系统趋势图1.7 组态系统安全1.7.1 设置用户账号和安全代码1设置用户账号2设置安全码1.7.2 创建系统登录画面1.8 其它功能1创建ActiveX对象2ActiveX 对象简介3ActiveX“属性面板”4ActiveX事件5ActiveX方法6Invoke命令7ActiveX的应用举例12