工业控制网络与现场总线技术实验指导书

河南机电高等专科学校《现场总线技术》实验指导书专业：计算机控制技术张士磊编河南机电高等专科学校罗克韦尔自动化实验室2009年06月2实验要求1、按指定实验台进行实验，与实验无关的仪器，请不要乱动。2、不得将水杯、零食等带入实验室。3、接好线路，指导教师检查后，方可给电，不得私自拆接线路。4、出现事故，立即切断电源，报告指导教师。5、使用设备和软件不会就问，不要盲目操作，损坏设备或元器件要保持原状，如实报告指导教师。6、实验结束，经指导教师检查数据，同意后方可拆线或关闭软件，整理好仪器、实验台等再离开实验室。7、拆线前要先断电源。8、正常关闭系统，待显示可以关闭电源后，按下电源按钮关闭显示器，严禁非正常关机。9、不得删除计算机中文件，设置、更改保护密码。10、保持实验室干净整洁，不得在实验室乱仍纸屑，不得随地吐痰等。严肃认真，遵守纪律独立思考，细心操作爱护仪器，注意安全保持整洁，不要喧哗3目录实验一工业控制网络上机实验.........................................................................4实验二EtherNet/IP网络配置与通信实验......................................................21实验三ControlNet网络配置与通信实验........................................................34实验四DeviceNet网络配置与通信实验.......................................................44实验五基于DeviceNet的变频器控制实验...................................................554实验一工业控制网络上机实验工业控制网络也称为现场总线，现场总线与PLC控制系统的完美结合产生了当前最热门的FCS现场总线控制系统。PLC控制系统是现场总线典型的应用场合，要深入了解现场总线的应用及其原理首先应当掌握PLC网络及其控制技术。可编程逻辑控制器——PLC——是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算数运算等操作的指令，并通过数字式，模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充功能的原则设计。可编程逻辑控制器综合了计算机技术，自动控制技术和通讯技术，用面向控制过程，面向用户的“自然语言”编程，适应工业环境，简单易懂，操作方便，可靠性高，是新一代通用工业控制装置。PLC广泛应用于能源、矿业、加工制造业、化工、纺织、汽车、酿酒、制药、电子制造、木材加工印刷业、交通运输、城市供水、污水处理、农产品加工畜牧业等行业。一、实验目的1．了解PLC的工作原理；2.熟悉PLC编程软件的编程环境；3．掌握PLC编程的基本思想；4.理解并掌握现场总线控制系统的构成。二、实验系统硬件及软件本实验利用展示墙上安装的ControlLogix系统作对象，熟悉RSLogix5000软件的编程环境，创建项目并学习本地I/O及通信模块的组态方法，练习梯形图程序的编写方法，掌握建立计算机与PLC通信，进行程序上下载，监视的方法。本实验所用硬件：ControlLogix系统和计算机等。本实验所用软件：1）WindowsXPServerPack2操作系统，自动登陆，无需密码；2）RSLogix5000V15.00/16.00编程软件——用于ControlLogix控制器编程及程序监视；3）RSLinxV2.53通信工具软件——用于建立计算机与罗克韦尔硬件的通信驱动，以及软件之间的接口。1号ControlLogix系统的模块组成如下表所示：5槽号012345名称机架电源处理器以太网控制网设备网数字输入数字输出型号1756—A10B1756—PA751756—L611756—ENBT1756—CNB/E1756—DNB1756—IB32B1756—OB32A三、实验内容及要求1.熟悉RSLinx软件的功能及使用方法，配置RSLinx通信。2.熟悉RSLogix5000编程环境，用该软件创建一个项目，建立相应的I/O组态和通信组态。3.掌握梯形图编程方法及控制逻辑实现方法4.编写梯形图程序，下载并监控程序的运行。四、实验步骤１．配置RSLinx通信RSLinx通信软件——RockwellSoftware的RSLinx(以下称RSLinx)是在MicrosoftWindows各操作系统下建立设备及软件通信方案的工具。它为罗克韦尔设备、软件及第三方软件提供网络通信驱动程序。与硬件设备相连时，通过计算机串行口－232通信接口与PLC控制器相连，或通过计算机以太网卡与PLC的EtherNet（EtherNet/IP）相连，在RSLinx中配置相应的驱动程序，建立计算机与控制器的通信，对控制器进行编程及程序状态监控、数据采集、以及信息采集等功能。本实验中利用RSLinx建立编程软件和控制系统之间的通信。首先，要运行RSLinx程序（一般在系统启动时已经将RSLinx作为默认的服务加载），如果RSLinx已经启动，则在屏幕右下角的任务栏中会有的图标）。如果RSLinx没有启动，在Windows开始菜单的程序栏中选择RockwellSoftware的RSLinx。1）打开RSLinx,点击Configuredrivers按钮。图1.1RSLinx软件启动界面62）在图1.1所示的RSLinx软件界面中打开Communications菜单，选择ConfigureDrivers或直接点击常用工具栏中的ConfigureDrivers快捷方式图标，弹出图1.2所示通信驱动程序配置界面。在“ConfigureDrives”窗口中，从驱动类型中选择“Ethernet/IPDriver”。单击“AddNew”按钮。图1.2RSLinx软件通信驱动程序配置界面注：在“ConfgureDrivers”菜单中列出了RSLinx软件支持的所有通信方式。如果原来已有配置好的驱动程序，则选中该驱动程序，然后按“Stop”、“Delete”按钮将其去掉，重新配置。本实验中使用EtherNet（EtherNet/IP）方式建立软硬件之间的通信，因此需要配置一个“AB_ETHIP-1”通信程序与PLC控制器进行通信。其它方式的通信只需选择不同的通信程序即可。3)在弹出的“AddNewRSLinxDrivers”对话框上单击“OK”。图1.3添加新的驱动程序对话框中4）在弹出的对话框中点击“确定”按钮即完成了通信程序配置（如果选择默认的驱动程序名称）。7图1.4通信驱动组态对话框5)关闭ConfigureDrive对话框，点击RSWho按钮，即可查看对应站点的设备状况。图1.5RSWho窗口查看连接设备及其状态注意：注意不要关闭RSLinx软件，请最小化软件。2.用RSLogix5000软件创建一个项目，建立相应的I/O组态和通信组态。RSLogix5000编程软件——RSLogix5000软件包，是一个32位的基于Windows软件。能工作于MicrosoftWindows2000/NT™/XP。RSLogix5000编程软件可以用于顺序、过程和运动控制编程。RSLogix5000提供易用的编程环境，遵照IEC61131-3标准，可用结构体或数组进行符号化编程，8指令集丰富。该软件环境通用于罗克韦尔自动化的Logix平台，该平台包括:ControlLogix,FlexLogix,CompactLogix,SoftLogix和DriveLogix。1）双击桌面上的RSLogix5000图标，或从启动程序中找到RSLogix5000编程软件，打开编程软件，出现下图所示画面。图1.6RSLogix5000软件界面2）打开文件（file）菜单，选择New或点击快捷图标，在RSLogix5000软件内创建一个新的工程项目，如图1.7所示。由于RSLogix5000支持多种控制器的编程，而每一种控制器的资源和属性都是不同的，因此需要为新建的项目指定一种控制器类型，点击New后随即弹出的图1.8所示的新建控制器（NewController）对话框。点击可选框后面的向下箭头，列出所有支持的控制器类型，选择“1756-L61ControlLogix5561Controller”。图1.7创建一个新的工程9图1.8新建项目并配置说明：Type后一定要选择ControlLogix5561；Logix平台产品支持硬件Firmware进行升级，因此对于控制器还应选择其版本号(Revision)。实验室中的ControlLogix硬件版本为16.01版本，为保持软硬件版本一至，在此Revision选择16；Name即控制器名称，项目以控制器为核心，控制器名称即为项目名称，在名称(Name)中填入控制器的名称，可以自定义，但为了程序的可读性，一般根据功能命名，且不要用汉语和数字，最好用能描述工程的英文，不能重名；Description可以不写，但对于一个完整工程来说，最好写明；Classis必须选择1756-A10，因为本实验采用的是10槽框架；并且因为ControlLogix系列控制器允许在一个框架内插入多个控制器，所以还应选择控制器所在的槽号(Slot)，该槽号由处理器在框架中的实际位置决定，在此Slot选择0，因为处理器位于0槽，实际应用中控制器一般都插在“0”号槽中；Createin设置存储程序的路径。注：PLCCPU模块上的钥匙开关可用来选定控制器启动时的工作状态，它又称为本地工作状态，一共有三个选择档位，即Program（编程）、Remote（远程）和RUN（运行）三种状态。在Program状态时不允许通过RSLogix5000编程软件将控制器切换到运行状态，此时程序不会运行，控制逻辑不会起作用。同理，在RUN状态时不允许通过RSLogix5000编程软件将控制器切换到编程状态，此时控制器处于运行状态，不可以改变程序也不可以下载程序。在Remote状态下，允许通过RSLogix5000编程软件切换控制器的状态为RemoteProgram或RemoteRUN状态。实际应用中，一般将钥匙放到Remote状态，方便编程软件进行状态切换，以进行程序调试，调试成功后，将钥匙切换到RUN状态，然后拔出，防止对程序误操作。只有掌握控制器状态的作用才能更好进行PLC编程。103）进行正确的设置之后，点击OK，进入下图所示画面。此时，一个项目即被创建。其左侧为RSLogix5000软件的项目树目录。通过该项目目录树可以对项目进行管理，包括改变控制器类型，创建控制器域标签，进行故障程序处理，上电初始化程序处理，以及控制器任务规划，分配连续性任务和周期性任务，在任务中建立程序等，以及进行Motion控制配置，建立趋势图查看，定义数据结构，配置控制器所属输入/输出模块(I/OConfiguration)等。图1.9RSLogix5000项目编程界面中除了项目目录树、标准工具栏外，还有“在线工具栏”用于进行程序上载、下载及在线、离线以及控制器远程编程、远程运行状态切换（状态切换要求控制器钥匙处于Remote状态）。从梯形图元件区选择元件拖拽到梯形图程序区即可进行编程操作，如图1.10所示。图1.10RSLogix5000编程界面11RSLogix5000编程环境支持MicroSoft环境中的这种拖拽功能，以及各种复制、粘贴、插入、删除等快捷方式，实现简单快捷的图形化编程。对于简单的控制，只需要按照默认的控制器配置，点击项目管理栏中的Tasks菜单前的“+”号，打开Task菜单，点击MainTask菜单前的“+”号，打开MainTask菜单，一直点击“+”至MainProgram、MainRouti