现场总线技术与实训电子教案第5章

1、第5章 INTERBUS现场总线的自动化控制系统5.1 自动化系统概述5.2 控制技术5.3 软件介绍5.4 INTERBUS控制系统实例5.1 自动化系统概述5.1.1自动化控制系统组成提高生产效率是制造企业提升企业竞争力的关键，如何提高生产率，对自动控制系统有何要求一直是制造业考虑的关键问题，Phonix Contact公司针对这一现象，提出了一种基于开放性通信平台的模块化自动控制系统，并且该系统已经在生产实际中得到了广泛的应用，其先进性、经济性和可靠性已经得到了实践的证明。事实表明将这种技术应用于汽车制造业，可减少25%的厂房面积、70%系统部件的库存量和90%的安装调试时间，使生产率和

2、经济效益得到显著的提高。下一页返回5.1 自动化系统概述模块化自动控制系统将现代通信技术和计算机技术与工业控制技术有机地结合起来，实现了开放性、模块化和基于国际标准的全方位控制系统。它包含了具有IEC61158国际标准的现场总线技术INTERBUS，基于PC技术的控制系统，控制系统与工业以太网连成一体，通过开放的OPC技术，实现了控制系统与企业管理之间的数据传输接口。该系统提供了一个开放式的通信平台，可满足自动控制系统所需要的所有通信要求，同时模块化自动控制系统具有强大的继承能力，除了INTERBUS现场总线以外，其他的总线系统也能和以太网进行数据交换，各种不同生产厂生产的模块也可以通过开放的

3、接口、智能化的软件工具集成为无缝的一体。上一页下一页返回5.1 自动化系统概述模块化自动控制系统实现了二维(垂直和横向)的数据通信，提供了具有国际标准的高效率开放式模块化自动控制解决方案。模块化自动控制系统由6部分组成:I/O系统控制系统;驱动;网络;操作与监控(HMI ) ;控制软件。5. 1. 2 INTERBUS的命名规则对INTERBUS总线系统而言，存在一整套的命名规则，其结构为IBS表示INTERBUS(远程总线设备);IB表示INTERBUS(本地总线设备)上一页返回5.2 控制技术5. 2. 1控制系统控制系统是以PC与Windows为基础的控制器平台，包括嵌入式PLC ,插槽

4、式PLC以及软PLC，采用以太网的接口以及IEC61131的编程语言。Phpenix Contact公司提供了200系列、300系列以及400系列的控制器，以适应低、中、高档控制要求。控制器产品系列见表5-1。所有的控制系统均采用PC WORX软件进行编程，ILC 200 IB是一种智能式小型主/从式控制器，它既可以独立工作，也可以作为INTERBUS总线的一个从站工作。这样构成的控制系统是一个现代化分散型控制系统，通过与不同的总线藕合器(INTERBUS , Profibus , Devi-ceNet, Ethernet, CANopen)相连接，ILC 200 UNI的性能等同于ILC 2

5、00 IB，能应用于相应的现场总线中，同时也将Inline站应用于标准的现场总线中。下一页返回5.2 控制技术FC板可插入PC中，直接与INTERBUS现场总线连接，并按照所编写的应用程序来执行控制任务，这样PC就可以将监控和控制任务分开了，减轻了PC中的CPU的负担，也提高了可靠性。FC板可用在带有ISA或PCI的PC上，如FC200 PC-IB和FC350 PCI-ETH。ILC350ETH的控制性能介于ILC200IB和RFC430ETH-IB之间，它是独立的INTERBUS主站。ILC350PN是Phoenix Contact公司推出的Profinet I/O控制器。它不仅可以作为IN

6、TE R-BUS的主站，也可以作为Profinet I/0控制器被连接至Profinet网络中，如图5-1所示。上一页下一页返回5.2 控制技术ILC370ETH 2TX-IB是一款高性能的Inline控制器，比ILC350ETH控制器具有更高的数据处理速度、更多的程序及数据存储空间，可满足不断提高的控制性能需求，ILC370ETH2TX-IB是INTERBUS主/从站，通过集成的以太网接口，控制器可使用符合IEC61131指令的开发工具PC WORX进行设置和编程，数据可通过OPC标准接口进行交换，并可实现控制器之间的通信。开放的TCP/IP通信模块可用于与任何支持TCP/IP协议的设备或系

7、统进行数据交换，该Inline控制器还可以通过INTERBUS总线接口实现与其他控制系统的实时同步RFC控制器是一种高性能的独立式控制器，可安装在标准导轨上，通过以太网接口，它可以在任何地方完成编程、调试、诊断、监控等工作，采用OPC-SERVER的技术，使得RFC控制器可以方便地与任何监控软件相连接。RFC 430 /450ETH-IB可作为ILC200IB以及ILC370ETH2TX-IB的主站，实现控制的分散化。上一页下一页返回5.2 控制技术控制面板CP3XXETH将控制系统、操作面板以及INTERBUS和Ethernet有机地结合在一个设备中，控制面板带触摸屏和软键盘，其防护等级为I

8、P65 ,特别适用于有可视化和操作界血需求的设备。目前，AX中能提供CP 306ETH , CP 310ETH , CP 312ETH型号产品。CP3 XXETH操作系统为WindowsCE ,控制软件采用PC WORX，可视化软件采用ProVisITS-MAX406 CE是较新的一体化控制器，它可以将工业PC , PLC和INTERBUS主站集成为一体，是集控制、操作、监控以及通信为一体的高端控制系统。S-MAX406 CE操作系统为WindowsCE. NET, PLC运行系统为ProConOS3. 3(CE/RT)，可视化运行系统为ProVisIT2. 0 ,采用的OPC-Server，

9、通过TCP/IP与OPC客户端进行数据交换，计划推出运动控制器，可将其作为一个配置选项提供给用户。上一页下一页返回5.2 控制技术5. 2. 2网络工程现代的分散型控制技术不仅对通信提出了更高的要求，如传输介质简单、安装调试方便以及能够保证实时性的采样时间等，而且对实现工业网络的硬件接口也有了新的要求，各个组成工业网络的功能模块必须具有自动分频率、按实际需要进行数据传输的功能以及连接Internet的接口。而与Internet进行通信的最好力、法就是应用Ethernet TCP/IP，目前Ethernet技术已经在自动化领域得到了广泛的应用。Phoenix Contact公司提供了一整套安装在

10、控制柜中的Factory Lin。工业以太网模块，这些工业以太网模块具有操作方便的特点，并且具有良好的诊断功能、强大的抗电磁场干扰的性能，并能方便地安装在工业导轨上。上一页下一页返回5.2 控制技术同时，以Web技术为基础的网络管理软件Factory Management可方便地为每个网络模块分配IP地址。并监控模块的运行情况。工业以太网模块系列见表5-2。在工业以太网中，需要有一个网络管理软件来对工业网络的模块进行组态和监控，Fac-tory Inlin。提供的是Factory Manageer，它通过BootP可对以太网模块进行地址设置，通过TFTP可将固化软件下载。系统的管理采用SNMP

11、技术，这样无须任何的附加软件工具就能对模块和网络模块进行诊断和管理。上一页返回5.3 软件介绍5.3. 1 PC WORX软件PC WORX软件是控制软件的一个先进的开发工具，采用PC WORX可实现按IEC61131-3和IEC61131-5进行编程的自动化控制以及INTERBUS总线的组态、诊断、监控的任务。最新的PC WORX版本是5. 0，它集成了IEC61131编程、现场总线组态和系统诊断功能，如图5-2所示。PC WORX支持多种IEC61131语言，包括指令表（IL）、功能块图（FBD）、梯形图(LD )、结构文本(ST )、顺序功能图(SFC)以及可选用的机器顺序功能图(MSF

12、C )等IEC61131的基本语言IL , FBD和LD可以直接而自由地进行交叉编译，同时，交叉编译表为编程人员显示了在应用程序中所用到的变量和功能块的情况。下一页返回5.3 软件介绍集成的总线组态器可以完成系统的整个总线结构的设计，并且还可以对连接到INTER-BUS上的所有设备进行组态。它防止了数据被多次生成，所有信号数据，例如设备名称、类型等都可以在编程环境中获得，此外，所有设备数据都符合XML格式(IS015745 )，这有利于设备库的更新。由于允许执行联机的更改，因此用户也能实时地向控制系统下载更多的更改，甚至在系统运行期间向控制系统下载程序，而不用在更新程序时停止控制系统。集成在P

13、C WORX中的OPC接口提供与图形化系统连接的标准接口，如WinCC , Intouch、组态工监控软件等。上一页下一页返回5.3 软件介绍5. 3. 2 CMD组态软件INTERBUS CMD是INTERBUS系统中的一套完整的软件工具，借助于CMD软件，用户可以方便地实现INTERBUS总线系统全部的设计、方案制定、现场调试和维修诊断的任务。在项目设计过程中，它可以作为总线组态软件，设置输入/输出信号的物理地址与逻辑地址的对应表。在现场调试过程中借助于其监控功能，通过设备的参数设定可以对各种功能进行测试。当系统运行时，又可以提供总线运行状况的全部信息。值得一提的是，CMD软件中还包含了过

14、程数据预处理功能，即微型PLC功能，其特点为可以对一些实时性要求很高的输入/输出信号进行及时的处理，其采样周期在1 ms以下。上一页下一页返回5.3 软件介绍 CMD应用于所有的基于PLC的总线控制板的控制，一般是采用RS232接口来与总线控制板连接，对于带以太网接口的控制板，也可以应用以太网接口。它运行于普通的PC和Windows操作系统中，另外CMD还可以与EPLAN电气线路设计软件相连。CMD可产生ASCII码的数据文本，以提供给其他的编程程序。CMD除了将现场的输入/输出数据通过总线控制板送给上级PLC外，也可以通过OPC的接口来将其传送给监控软件或高级编程语言。上一页下一页返回5.3

15、 软件介绍5. 3. 3 Factory ManagerFactory Manage:是可视化的网络管理工具，用于控制环境中的工业以太网的组态和诊断。在对工业以太网进行组态时，Factory Manage:可以集中地对设备进行配置，对设备IP地址和其他组态参数进行管理，同时网络中的以太网设备可以清晰地表达出来。在网络组态过程中，系统同时也建立了网络数据库，可用于网络管理中的后续工作，如组态、操作和诊断，这样既节省了时间，又杜绝了数据不一致所产生的错误。上一页下一页返回5.3 软件介绍Factory Manage:提供了基于SNMP的网络管理和诊断功能，应用简单方便。其诊断功能支持所有的Fact

16、ory Inline产品，同时也支持对设备单个端口的诊断，能随时检查网络连接是否完好，设备操作模式以及数据传输速度，特别是对FL Switch工业以太网模块，系统能够对SNMP诊断数据进行详细地评价，能精确地测出数据包的发送数量和错误类型以及错误数据包的数量和类型，并反映出它们的分布。由此，关键的设备状态可以在设备中出现故障前就能检测出来。Factory Manage:能检测出含有冗余选项的任务(冗余管理器或者备用模式)的设备，并标识成冗余功能，系统能检查出该冗余选项(如电源或数据传输)是否有效。此外，Factory Manage:软件与诊断软件Diag+有机地集成在一起，实现了对整个控制网络

17、进行有效地诊断，同时它也能集成I/ O配置器(I/OConfigurator )，用于启动FL24BK(-B)总线藕合器Factory Manage:能有效地对工业以太网Factory Line进行管理，其功能见表5-3。上一页下一页返回5.3 软件介绍5. 3. 4通用诊断软件IBS Diag +IBS Diag+是一个通用型的INTERBUS总线诊断软件，是加速INTERBUS现场调试、快速诊断的有效工具。所有INTERBUS总线系统及其运行信息都可以通过Diag+得到。Diag +可以作为独立的诊断集成在设备或系统的可视化软件中。由于图形设计时的Diag+可以在低分辨率下运行，因此Dia

18、g+也可以应用于小型手持诊断设备中。IBS Diag+的诊断可以通过INTERBUS主站上的任意接口(即以太网，V. 24或 ISA/PCI总线)来完成，这样，通过使用一个INTERBUS主站，就可以在任何点对控制系统网络中的任意控制系统实现诊断。当然，这是在相关安全程序的前提下实现的，如图5-3所示。上一页下一页返回5.3 软件介绍5. 3. 5 IBS OPC ServerINTERBUS OPC服务器IBS OPC Serve:用于分布式INTERBUS网络和应用程序之间的数据交换，采用OPC技术，INTERBUS提供了自动化标准数据接口，控制软件与应用程序之间不需要专用的软件来实现连接

19、。OPC服务器为PC应用程序(如SCADA/MES系统)的读写访问提供控制系统过程数据IBS OPC Serve:应用于Windows NT, Windows 2000和Windows XP操作系统中，INTER-BUS数据可以通过直接内存访问(MPM ) ,串口(V2. 4)或以太网(TCP/IP)进行交换。上一页下一页返回5.3 软件介绍IBS OPC Serve:软件界面见图5-4。IBS OPC Serve:具有以下特征:遵循OPC DA规范2. 04和1. 0 a版本，支持OPC标准功能以及所有可选的接口;同时支持多个控制板;网络兼容性(远程服务器);自动地从组态工具中接收数据;数据刷新时间可定义;集成了OPC测试客户端。上一页返回5.4 INTERBU