现场总线课程设计.docx

1、现场总线技术综合实训目录引言- 2 -一 系统总体方案设计- 3 -1.1系统硬件配置及组成原理- 3 -1.2系统变量定义及分配表- 4 -1.3系统接线图设计- 5 -二 控制系统设计- 5 -2.1实验步骤- 5 -2.2控制程序流程图设计- 11 -2.3控制程序设计思路- 11 -三 上位监控系统设计- 12 -3.1 PLC与上位监控软件通讯- 12 -3.2 上位监控系统组态设计- 12 -四 系统调试及结果分析- 12 -4.1 系统调试及解决的问题- 12 -4.2 结果分析- 13 -结束语- 14 -参考文献- 14 -附录：- 15 -引言工业网络与现场总线技术是目前国

2、内外工程领域应用非常广泛而有效的计算机控制技术，作为自动化类专科学生应当具备和掌握与此相关的基础知识、概念和基本设计及应用方法。EtherNet/IP（Ethernet/Industrial Protocol）是一种适用于工业环境的通信系统。EtherNet/IP使用控制与信息协议CIP协议（Control and Information Protocol），其公共的网络层、传输层和应用层亦为ControlNet和DeviceNet共享。CIP协议是位于开放的、高度流行的EtherNet和TCP/IP协议顶层的一个公共的、开放的应用层。DeviceNet 是一种低端的开放网络，它将工业现场的智

3、能设备，如：传感器、光电开关、操作员终端、电动机保护器、变频器和软起动器等与控制器直接连接。是使分布式控制系统减少现场I/O 接口和布线数量，将控制功能直接下放到现场设备的理想解决方案。本实训是在现场总线技术课程及PLC技术与工程应用等课程结束之后进行的一个综合性实践环节，主要目的是使学生在课程内容学习的基础上，运用所学的基础理论知识和设计应用方法，针对工程应用问题能够进行有关计算机监控系统等内容的综合分析设计以及仿真，通过该教学环节使学生进一步加深对工业网络与现场总线技术的认识和理解。一 系统总体方案设计1.1 系统硬件配置及组成原理1. 系统硬件组成硬件系统由编程计算机(上位机)、罗克韦尔

4、大型PLC控制器(下位机、数字量输入/输出点为12入/12出)和五层电梯监控系统等组成，编程计算机(RS232通讯口)和PLC控制器(RS232通讯口)之间通讯采用DF1通讯模块。实验系统所用硬件：计算机配置EtherNet网络，编制控制程序; ControlLogix 控制系统; CompactLogix 控制系统; FlexLogix 控制系统集线式交换机、连接电缆及其他附件。2. 硬件系统配置组成图本实验系统采用了目前自动化领域最先进的NetLinx 网络架构，利用EtherNet 实现远程操作、远程编程、远程网络配置等功能。计算机通过以太网连接1756-ENBT 模块，通过Contro

5、lLogix 框架访问控制系统的所有模块。本实验通过以太网模块访问ControlLogix框架上的设备网络扫描器模块和ControlLogix 处理器。实验室中的台计算机都可以通过EtherNet 直接与1756-ENBT 模块通信，进而通过ControlLogix 框架与1756-DNB 模块通信，进行网络配置及程序下载。实验系统结构如图1.1所示； 图1.1 实验系统结构图材料分拣装置实验设备如图1.2所示图1.2 模拟材料分拣装置实验设备1.2 系统变量定义及分配表定义输入点地址分配表如表1所示：表1、输入点地址分配输入点描述Local：3：I.Data0.0物料有无检测（光电传感器）L

6、ocal：3：I.Data0.1电感传感器Local：3：I.Data0.2颜色传感器Local：3：I.Data0.3出仓限位开关Local：3：I.Data0.4铁块驱动杆限位开关Local：3：I.Data0.5塑料驱动杆限位开关Local：3：I.Data0.6启动开关 定义输入点地址分配表如表2所示：表1、输出点地址分配 输出点 描述Local：3：O.Data0.0 传送带电机Local：3：O.Data0.1 出仓电机Local：3：O.Data0.2 铁块驱动杆电机Local：3：O.Data0.3 塑料驱动杆电机1.3系统接线图设计系统接线图如图1.3图1.3 系统接线图二

7、控制系统设计2.1实验步骤1. 建立通信（配置RSLinx 通信驱动程序）图2.1 配置RSLinx 通信驱动程序2. 配置DeviceNet扫描器模块1、启动 RSNetWorx For DeviceNet在开始菜单的程序栏选择Rockwell SoftwareRSNetWorx启动RSNetWorx For DeviceNet软件，启动界面如图4.3所示。2、与DeviceNet网络通信起动RSNetWorx For DeviceNet后，在图4.3所示的软件界面中打开Network菜单，点击Online或直接点击常用工具栏中的 图标。在随即弹出的浏览网络（Browse for netwo

8、rk）对话框中选择AB_ETH-1, Ethernet驱动程序(如图4.4所示)，依次点击1756-ENBT和backplane(背板)前面的+号，在backplane下拉列表中打开1756-DNB扫描器模块前的+符号，选中DeviceNet，然后点击OK按钮。图2.2 RSNetWorx For DeviceNet 网络浏览界面浏览结束后即可看到如图4.5所示的DeviceNet网的设备信息。图2.3实验系统DeviceNet网络上的设备3. 配置设备网络扫描器（Scanner）的I/O数据表（1）配置1756-DNB设备网络扫描器模块双击图1756-DNB网络扫描器图标，出现图2.4所示的

9、1756-DNB扫描器模块属性对话框。通用属性对话框（General）显示模块的名称、节点地址、生产厂家、版本号等信息。 模块对话框（Module ）设置模块的槽号(Slot)，置，本实验中模块在框架的3号槽，因此设置为3，然后点及“应用”和“确定”。完成模块节点和槽号的配置点击扫描列表（Scanlist）对话框弹出如图2.5所示Scanner Configuration Applet 对话框。点击上载（Upload） 按钮，上载设备配置信息。图2.4 1756-DNB设备网络扫描器属性设置界面图2.5 1756-DNB设备网络扫描器属性设置界面上载后的扫描器列表对话框如图2.6所示，在Sca

10、nlint右侧的有效设备（Available Device）列表中按设备节点号的顺序，列出了与1756-DNB设备网络扫描器模块连接的所有设备，与图4.5是一致的。由图2.6可见其左侧的Scanlist是空的，这说明此时设备的I/O数据并已经配置到扫描器的I/O数据表中，这时，分别点击输入列表（Input）和输出列表（Output），可见都有数据。 若图2.6左侧是空的，则可点击图中的 按钮，软件自动将设备的I/O数据配置到扫描器的I/O数据表中。此时，左侧的设备都移到右侧的Scanlist中，再分别点击Input和Output可见设备的I/O数据在相应的列表中。说明设备的I/O数据已经配置到

11、1756-DNB扫描器的I/O数据表中。点击Summary可以在一个对话框总揽I/O的全部信息图2.6 1756-DNB扫描器I/O列表对话框（2）配置DeviceNet节点上设备的I/O参数在图2.6中点击按钮后，选择Scanlist中的00号节点的DeviceNet适配器，双击，弹出图2.7所示I/O参数配置对话框。按照图2.7来配置11号节点的参数，配置完成后点击OK按钮，如果改变了原来的参数，依次点击“是”即完成了该节点的参数配置。按照同样方法，依次选择50、51、62号节点，图中输入(Input)和输出(Output)数据以字节为单位，配置时要注意数据的大小。（注意：如设备参数与图示

12、相同，就不用修改。）图2.7 1794-AND适配器I/O参数配置（3）配置扫描器I/O数据表 网络上所有节点设备的参数都配置完成后，回到图2.6界面，点击Input，弹出图2.8所示对话框，可见50、51、11、62号节点的输入数据依次在扫描器的0、1、2、4号字输入数据表中。图2.8 扫描器中输入数据分配由上图可见，11号和62号节点的输入数据被分配在两个不同的字节中，为了编程方便，我们重新配置扫描器的输入数据表，步骤如下： 选中11号节点； 点击UnMap按钮； 将数据字起始号(Start)设置为11(与节点号一致)。 点击AutoMap按钮。可见，该节点的设备自动排在3:I.Data1

13、1的一行里(这里3表示3号槽的1756-DNB设备网络扫描器，I表示输入数据，11是数据序号)。按照同样的步骤，可重新配置其它节点的数据。点击Output按钮，用同样的方法可以重新配置各节点的数据，如图2.9所示。图2.9 扫描器中输出数据分配在编程时程序的信息应与扫描器I/O 数据表相对应，否则无法实现数据传输和控制功能。4. 编制控制程编写程序见后附录2.2控制程序流程图设计图2.10 控制程序流程图2.3控制程序设计思路物料分拣系统是通过各种传感器利用各物料的不同属性来分辨各种物料的，例如本物料分拣系统中有三种物料一种金属两种塑料，金属可以用电磁传感器来识别，而两种塑料可以根据其颜色的不

14、同来分辨，可用颜料传感器来分辨，这样可以很好的区分物料。物料的传送需要传送带所以开启启动开关时就需启动传送带电机，但当物料仓无物料时需传送带电机在一定时间内停止工作起到节约作用，其时间设为20s。当物料仓有物料时物料仓内的传感器给出仓电机一个信号3s后出仓电机工作，将物料推至传送带去进行下一个工序，出仓电机推出物料时间间隔为3s。当传送带上的物料运至电感传感器时，铁块被推出推进铁块储物仓；运至颜料传感器时，黄块被推出推至黄块储物仓；令外的蓝块将随传送带至蓝块储物仓。三 上位监控系统设计3.1 PLC与上位监控软件通讯本次有关物料分拣系统控制综合实训的设计是用罗克韦尔公司生产的RS Logix5

15、000软件进行编程，硬件上用AB大型PLC实现与上位机的监控软件通讯。PLC与上位机之间用双绞线实现PLC与上位机的硬件连接。本次所设计的系统可在校罗克韦尔实验室中模拟进行，实验室中上位机通过屏蔽双绞线与前端的集线式交换机连接，而后再通过双绞线与展示墙后边的交换机连接可以实现远程的终端控制，此交换机与展示墙上的中型、小型，大型PLC的CPU连接，再通过通信模块和I/O模块与设备层的控制器件进行连接，在上位机中载入程序下载并调试，观看实验效果。由于本次综合实训的内容是关于物料分拣系统控制的，可以利用远程控制系统，也可利用本地通信模块和I/O模块进行演示控制。3.2 上位监控系统组态设计上位机监控

16、系统组态设计是通过上位机上的RS Logix5000软件中的online来对程序运行状态进行监控,形如下图四 系统调试及结果分析4.1 系统调试及解决的问题1. DeviceNet网络的主要软硬件配置有那些？硬件：（1）计算机用来配置EtherNet/IP和DeviceNet网络，同时用于物料分拣控制程序的编写。（2）ControlLogix控制系统在这个系统中我们会用到四个模块它们分别是1756-PA75 电源模块、1756-L61 ControlLogix 处理器、1756-ENBT 以太网通信模块、1756-DNB DeviceNet网络模块、I/O模块。（3）物料分拣设备一台用来实现设

17、计表达的功能和效果。（4）MicroLogix1500系统为参与DeviceNet网络及EtherNet/IP网络的通信，MicroLogix1500系统需配置1769扫描器接入网络 软件： （1）操作系统Windows XP Server Pack 2 操作系统（2）RSLinx V2.53 版本强大的通信软件，包含了A-B 所有硬件设备的驱动程序，并提供了与第三方应用软件的通用接口，本实验用其实现计算机与控制系统的连接；（3）RSLogix5000 V15/V16 版本ControlLogix 控制系统编程软件；（4）RSNetworx For DeviceNet V5.00 版本Cont

18、rolNet 组态工具软件。RSNetWorx软件，是32 位图形网络组态工具支持软件。RSNetWorx 的网络定位视图，提供了网络组态所需要的信息和工具。RSNetWorx 提供了一个图形化的网络视图，改善带宽利用率的调度，并具有在线和离线组态的功能。（5）用RSNetWorx for EtherNet/IP软件配置EtherNet/IP网络；2DeveviceNet网络实现那种功能？DeviceNet 是一种低端的开放网络，它应用于工业现场的智能设备，如传感器、光电开关、操作员终端、电动机保护器、变频器等，该网络可与它们直接相连使分布式控制系统减少现场I/O 接口和布线数量，将控制功能直

19、接下放到现场设备 。4.2 结果分析通过本次物料分拣系统控制设计，我们了解到了通过网络来控制远程设备，来操作远程设备工作，在设计操作过程中我们也遇到了许多的问题，例如网络系统的设置，上位机与远程PLC之间的连接即硬件与软件之间的连接，EtherNet/IP系统参数配置和DeviceNet参数配置，DeviceNet中输入输出参数的配置等问题，但我们在课程设计的过程中在张老师的指导下都一一解决。本次设计只是物料分拣的基础系统，但这是高级物料分拣系统的基础。高级物料分拣系统有许多情况本次设计还无法涉及到，只有继续深刻的去学习PLC及工业网络有关的知识才能更好地去理解网络系统远程控制，才能更好地为社

20、会建设做出更大的贡献。结束语在张士磊老师耐心的指导下，经历反复查阅资料，询问同学，我终于完成了这次专业综合设计。本次的设计使我从中学到了很多东西，不管是将我所学到的知识运用到我以后的工作中去，还是通过一些学习手段更好的完善知识，总的来说，我受益匪浅通过这次专业综合实训设计实践，我对罗克韦尔PLC的工作原理和使用方法也有了更深层次的理解。在理论的运用中，提高了我的工程素质，特别是通过解决一个个在调试中出现的问题，使我们对罗克韦尔PLC的理解得到了进一步的加强，同时也看到了实践和理论的差距。通过合作，使我们的合作意识得到加强，合作能力得到提高。大家各尽其力，提出自己的见解，为解决一个个设计中遇到的

21、问题而努力着。在设计过程中，我们也得到了老师的帮助和大力指导，才使设计能够按时完成。在这要特别感谢张士磊老师的辛苦帮助，您辛苦啦。在学习的过程中，不是每一个问题都能自行解决的，和老师或同学讨论也是一个很好的办法。所以在以后的学习中，我要更加的努力学习知识，不断完善和补充自己的不足参考文献1、现场总线技术实验指导书 河南机电高等专科学校讲义 张士磊编写2、工业网络技术 北京邮电大学出版社 汪晋宽主编3、现代电气控制及PLC应用技术北京航空航天大学出版社 王永华编著3、工业控制网络与现场总线技术机械工业出版社 陈在平主编4、深入浅出NetLinx网络架构 机械工业出版社 黄允凯主编5、工业控制组态及现场总线技术北京理工大学出版社 赵文兵主编6、计算机控制技术 机械工业出版社 李江全编著附录：- 14 -