工业现场网络通信技术应用及实践 课件 傅仁轩 项目4、5 CC-Link总线控制系统构建、工业以太网控制系统构建

1项目4-CC-Link总线控制系统构建一、CC-Link现场总线认知二、CC-Link总线网络的配置三、

模块设置与连接四、创建主站程序五、FX2N-16CCL-M模块的应用

CC-Link是Control&CommunicationLink（控制与通信链路系统）的简称，可以同时高速处理控制和信息数据，是三菱电机于1996年推出的开放式现场总线，也是唯一起源于亚洲地区的总线系统。一、CC-Link现场总线概述1）组态简单

只需使用通用的PLC编程软件在主站程序中进行简单的参数设置，或者在具有组态功能的编程软件配置菜单中设置相应的参数。

2）接线简单

系统接线时，仅需使用3芯双绞线与设备的两根通信线DA、DB和接地线DG的接线端子对应连接，另外接好屏蔽线SLD和终端电阻即可完成一般系统的接线。1.总线特点3）设置简单

系统需要对每一个站的站号、传输速度及相关信息进行设置；通过接口模块上相应的开关就可进行相关内容的设置，操作方便直观。4）维护简单、运行可靠

由于接线、设置简单直观，含有丰富的RAS功能，使得CC-Link系统的维护更加方便，运行可靠性更高；其监视和自检测功能使CC-Link系统的维护和故障后恢复系统也变得方便和简单。1.总线特点

CC-Link的底层通讯协议遵循RS485，采用的是主从通讯方式，一个CC-Link系统必须有一个主站而且也只能有一个主站，主站负责控制整个网络的运行。但是为了防止主站出现故障而导致整个系统的瘫痪，CC-Link可以设置备用主站，当主站出故障时，系统可以自动切换到备用主站。3.通信协议和方式

CC-Link提供循环传输和瞬时传输两种通信方式。

CC-Link主要采用循环传输的方式进行通讯，即主站按照从站站号依次轮询从站，从站再给予响应，因而无论是主站访问从站还是从站响应主站，都是按照站号进行的，从而可以避免通讯冲突造成的系统瘫痪。对于整个网络而言，循环传输每次链接扫描的最大容量是2048位和512字，在循环传输数据量不够的情况下，CC-Link还能提供瞬时传输功能，将960字节的数据，用专用指令传送给智能设备站或本地站，并且瞬时传输不影响循环传输的进行。二、CC-Link总线网络的配置1.FX2NPLC最大连接的配置CC-Link主站模块FX2N-16CCL-M是特殊扩展模块，它将与之相连的FX1N/2N/2NC系列PLC作为CC-Link的主站，主站在整个网络中是控制数据链接系统的站。

FX2N-32CCL是将PLC连入CC-Link网络的接口模块，可连接FX系列的小型PLC，作为远程设备站，形成简单的分散系统。二、CC-Link总线网络的配置1.FX2N

PLC最大连接的配置1.FX2NPLC最大连接的配置

远程I/O站占用32个点，主站模块占用8个点，则PLC主站、FX2N-16CCL-M模块及远程I/O站所占有的总点数为：16+8+32×7=248个。由于FX2N扩展的总点数≤256点，因此还可以最大增加8个I/O点或相当于8点的特殊模块。如果是远程设备站，可以在不考虑远程I/O点的数量情况下最多连接8个站。1.FX2NPLC最大连接的配置

在传输线路两端的站上还需要连接终端电阻，以防止线路终端的信号反射。CC-Link提供了110欧姆和130欧姆两种终端电阻，当使用CC-Link专用电缆时，终端站选用110欧姆电阻，当使用CC-Link专用高性能电缆时，终端站选用130欧姆电阻。二、CC-Link总线网络的配置2.几个概念1)远程I/O

仅处理位信息2)远程设备站远程设备站可以处理位信息，也可以处理字信息3)本地站在A/QnA/Q系列的CC-Link系统中与CPU配置在一起的站，可以与主站和其他本地站进行通讯，但没有控制网络参数的功能。三、模块设置与连接1.模块的配置1)FX2N-16CCL-M模块—结构

1.模块的配置1)FX2N-16CCL-M模块—工作指示灯作用

1.模块的配置1)FX2N-16CCL-M模块—系统出错指示灯作用

1.模块的配置1)FX2N-16CCL-M模块—开关值与传输速率的对应关系

1)FX2N-16CCL-M模块-模块接线端子

三、模块设置与连接1.模块的配置1)FX2N-16CCL-M模块—模块参数设置示例1.模块的配置2)FX2N-32CCL模块-结构

三、模块设置与连接波特率设置旋转开关；0:156kbit/s1:625kbit/s2:2.5Mkbit/s3:5Mkbit/s4:10Mkbit/s5-9:错误设置

站号设置旋转开关占用站数旋转开关拨码开关设置含义：0：1个站。1：2个站。2：3个站。3：4个站。4-9不存在。2)FX2N-32CCL模块-模块端子

FX2N-32CCL接口模块的通信端通过双绞屏蔽电缆与其它站相连。1.模块的配置2)FX2N-32CCL模块-参数设置示例

表11号远程设备站参数的设置设定开关名称设定值说明站号设定开关0（×10）；1（×1）站号为1占用站数0（1st）占用1个站传输速率设定开关22.5Mbps

三、模块设置与连接1.模块的配置3)I/O从站-模块参数设置示例

表2AJ65SBTB1-8D模块参数的设置设定开关名称设定值说明STATIONNO1站号为1BRATE22.5Mbps表3AJ65SBTB1-8T模块参数的设置设定开关名称设定值说明STATIONNO2站号为2BRATE22.5Mbps三、模块设置与连接2.模块的连接-示例1三、模块设置与连接2.模块的连接-示例2三、模块设置与连接三、模块设置与连接3.几点说明设定要点CC-Link专用电缆与终端电阻连接电缆上的屏蔽线，连接至各模块的“SLD”.各模块上的“FG”为D种接地端，必须接地，此外，“SLD”和“FG”已在模块内部连接。3.几点说明三、模块设置与连接DC24V电源供给电缆的连接连接电缆时，各模块电源OFF3.几点说明四、创建主站程序1.流程图四、创建主站程序1.流程图1）初始化程序

其功能是将需要设定的通信参数预先写入EEPROM内的参数存储区域中，这些参数包括与主站连接的模块数量、通信出错时进行重新连接的次数、自动返回的模块数量等，启动数据链接，如果数据链接正常，就可以实现主从站之间的正常通信。如果是Q系列PLC网络，只需在编程软件的配置菜单中设置相应的参数即可。2）运行程序

是正常的通信程序和动作控制程序的综合。1.流程图3）缓冲存储器与EEPROM的关系

数据链接是通过使用存储在内部存储器中的参数信息来执行的，当主模块的电源关闭时，参数信息就会被擦除。

缓冲存储器是一个临时的存储空间，暂时存放将要写到EEPROM或者是内部存储器的一些参数信息。

存储在EEPROM中的参数信息可以被保存下来。将系统每次启动都需要装载的通信参数事先记录到EEPROM中，以取消在每一次主站启动时往缓冲存储器里面写入的一些必要参数。如果TO指令使BFM#AHb10设为ON，则参数被放入EEPROM中。四、创建程序2.读/写指令介绍FROM是FX系列的读特殊功能模块指令，TO是写特殊功能模块指令。ml为特殊功能模块的编号，ml=0～7；m2为该特殊功能模块中缓冲寄存器(BFM)的编号，m2=0～32767；n是待传送数据的字数，n=l～32（16位操作）或l～16（32位操作）当图中X0为ON时，将0#特殊功能模块内BFM#17、BFM#18两个缓冲寄存器的数据，读入PLC的D4、D5中。四、创建程序2.指令介绍当X1为ON时，将PLC中D0的数据写到1#特殊功能模块BFM#12缓冲寄存器中。四、创建主站程序3.程序设计要点1）主从站之间的数据通信四、创建主站程序3.程序设计要点2）通信指令FROM/TO

远程I/O站中X的输入状态会在每次链接扫描时自动保存到主站中的缓冲寄存器“远程输入（RX）”中去；PLC使用FROM指令来接收保存在缓冲寄存器“远程输入（RX）”中的输入状态。

PLC使用TO指令，把要传送给远程I/O站的ON/OFF信息写入到主站的缓冲存储器的“远程输出(RY)”中去；在主站中，缓冲存储器的“远程输出(RY)”的输出状态会在每次链接扫描时自动传送到远程I/O站的输出（Y）中去。四、创建主站程序3.程序设计要点3）初始化程序解读

参数设置—刷新—用缓冲区内参数进行数据链接—写参数EEPROM—刷新—用EEPROM内参数进行数据链接。

BFM#AH各位的含义BFM#AH各位的含义五、FX2N-16CCL-M模块的应用控制要求

某一控制系统由三个站组成，站地址分别为0号、1号和2号。0号站为PLC主站；1号站为远程输入模块；2号站为远程输出模块。系统控制要求如下：

①当1号远程输入站中的X0为ON时，PLC的Y0为ON并保持，当1号远程输入站中的X2为ON时，则PLC的Y0变为OFF；当1号远程输入站中的X3为ON时，PLC的Y3也为ON。

②当PLC中的X0为ON时，2号远程输出站中的Y0为ON并保持，当PLC中的X1为ON时，2号远程输出站中的Y0为OFF；PLC中的X2为ON时，2号远程输出站中的Y2也为ON。

③当1号远程输入站中的X4为ON时，2号远程输出站中的Y4为ON并保持，当1号远程输入站中的X5为ON时，2号远程输出站中的Y4为OFF。五、FX2N-16CCL-M模块的应用2)系统配置与参数设置

五、FX2N-16CCL-M模块的应用2)系统配置与参数设置

五、FX2N-16CCL-M模块的应用2)系统配置与参数设置

五、FX2N-16CCL-M模块的应用3)主从站之间的通信

五、FX2N-16CCL-M模块的应用3)主从站之间的通信

程序设计-控制功能设计

43项目5工业以太网

控制系统构建与运行任务5.1-工业以太网技术认知任务5.2-profinet网络的远程IO通信系统构建任务5.3-profinet网络的PLC之间的通信系统构建任务5.4-profinet的运动控制系统构建任务5.5-ModbusTCP网络的控制系统构建44任务5.1-工业以太网技术认知工业以太网简介5.1工业以太网概述5.2工业以太网的现状与发展前景项目5工业以太网

控制系统构建与运行5.1工业以太网概述CSMA/CD是有线信道的一种带有冲突检测的信道竞争机制，能有效地避免冲突。采用CSMA/CD协议。1.以太网采用什么协议？其核心思想是使用共享的公共传输信道，即遵循IEEE802.3标准可以在光缆和双绞线上传输的网络。2、以太网应用于工业现场的关键问题1）通信的实时性

以太网采用CSMA/CD的总线访问机制，遇到碰撞时无法保证信息及时发送出去，这种平等竞争的介质访问控制方式不能满足工业自动化领域对通信的实时性要求，因此需要有针对这一问题的切实可行的解决方案。2）对环境的适应性与可靠性

以太网是按办公环境设计的，将它用于工业控制环境，其环境适应能力、抗干扰能力等是许多从事自动化的专业人士所关注的问题。2、以太网应用于工业现场的关键问题：3）总线供电

在控制网络中，现场控制设备的位置分散性使得它们对总线有提供工作电源的要求。现有的许多控制网络技术都可以利用网线对现场设备供电。工业以太网目前没有对网络节点供电做出规定。4）本质安全

工业以太网如果要用在一些易燃易爆的危险工业场所，就必须考虑本安防爆问题，这是在总线供电解决之后要进一步解决的问题。3、实时以太网：

为了满足工业控制实时性能的要求，各大公司和标准组织纷纷提出各种提升工业以太网实时性的技术解决方案，这些方案建立在IEEE802.3标准的基础上，通过对其相关标准的实时扩展，提高实时性，并且做到与标准以太网的无缝连接，这就是实时以太网（RealTimeEthernet，简称RTE）。5.2工业以太网的现状及发展前景：所谓工业以太网，在技术上与商用以太网相兼容，在产品设计上，通过对材质、强度、标准协议等的考虑，以满足工业现场适用性、实时性、稳定性、安全性、可操作性等方面的需求的工业通信网络。1、工业以太网的现状5.2工业以太网的现状及发展前景：当前，随着工业自动化、智能化发展趋势的日渐显露，以PLC、工业软件、工业机器人等为代表的工业设备产业市场获得了迅速壮大，为了将这些设备构成一个完整的自动化、智能化解决方案，急需一个网络来对各组成部分进行联网。因此，在工厂设备、系统集成，以及工业物联网的需求驱动下，工业以太网迎来了发展和增长。1、工业以太网的现状

随着工业自动化、智能化需求的提出，工业以太网迎来了发展，从商业应用到工业自动化，以太网经历了技术的发展和突破，未来只要解决行业发展中的一些缺陷，就能为工业控制领域带来更多活力。5.2工业以太网的现状及发展前景：1、工业以太网的现状几种主要的工业以太网(2)PROFInetPROFInet是我国国家标准PROFINET由PROFIBUS国际组织推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。PROFINET囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并作为跨供应商的技术完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。5.2工业以太网的现状及发展前景：1、工业以太网的现状几种主要的工业以太网(3)EtherCATEtherCAT最初由德国倍福自动化有限公司研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议(SIL3)。5.2工业以太网的现状及发展前景：1、工业以太网的现状几种主要的工业以太网(4)Ethernet/IPEthernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议，是主推ControlNet现场总线的罗克韦尔自动化公司为以太网进入自动化领域所研究创造的以太网工业协议。它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。Ethernet/IP协议由IEEE802.3物理层、数据链路层标准协议和控制与信息协议CIP等3个部分组成。5.2工业以太网的现状及发展前景：1、工业以太网的现状几种主要的工业以太网（5)EthernetPowerlink奥地利贝加莱（B&R）公司开发的EthernetPowerlink（EPL）标准是一种可满足最苛刻实时要求（4级）、并已投入实际应用的工业以太网。EthernetPowerlink是一项在标准以太网介质上解决工业控制及数据采集领域数据传输实时性的技术。EthernetPowerlink拥有Ethernet的高速、开放性接口，以及CANopen在工业领域良好的SDO和PDO数据定义，在某种意义上说POWERLINK就是Ethernet上的CANopen，物理层、数据链路层使用了Ethernet介质，而应用层则保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构。5.2工业以太网的现状及发展前景：2、工业以太网的发展趋势与前景如今，凭借着应用广泛、价格低廉、通信速度快、软硬件产品丰富、支持技术较为成熟等优点，以太网已经在工业自动化系统中的资源管理层和执行制造层取得了广泛应用，且不断呈现出向工业控制现场延伸的趋势。在此趋势的实现过程中，一段时间内工业以太网将与现场总线相结合，通过两者的结合应用为工业控制现场提供安全、稳定、的网络，待到技术和市场更加成熟后，终将完全取代现场总线。5.2工业以太网的现状及发展前景：2、工业以太网的发展趋势与前景工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大势所趋，国际电工委员会等组织已经起草了相关以太网标准，意在推动以太网技术在工业控制领域的全面应用，而我国各大院校科研机构也已经取得了相应的技术突破，为以太网在工业现场设备间的通信应用扫除了主要障碍。未来，随着以太网技术的发展成熟，工业以太网的实时性、安全性、不确定性也将得到更多改善，高性能低成本的工业以太网将会渗透到越来越多工业控制领域之中，持续为工业通信行业注入力量。同时，随着工业以太网从管理层、制造层向控制现场不断发展，也将如人们赋予它的称号“一网到底”一样，对工业管理、生产、监控实现真正的全面掌控。

德国西门子公司1998年发布工业Ethernet白皮书，并于2001年发布其工业Ethernet的规范，称为Profinet。Profinet基于工业以太网技术，使用TCP/IP和IT标准，是一种实时以太网技术，同时它无缝地集成现有的现场总线系统，从而实现现有的现场总线技术与工业以太网的有机融合。5.3、

Profinet技术及应用

5.3.1、Profinet技术概述

12001500

12001500

67任务5.3-1200与1500的profinet通信系统构建项目5工业以太网

控制系统构建与运行68任务5.3-1200与1500的profinet通信系统构建

主站：1215

从站：1511主要任务：PLC1中看到PLC2发送的数据，PLC2中看到PLC1发送的数据，硬件连线：2个网线连接项目5工业以太网

控制系统构建与运行

一、ProfinetIO网络系统的组态1.切换到网络视图，从右边“硬件目录”中添加PLC_11215。

双击1215界面，添加新子网PN/IE_1，设置IP:192.168.1.120，定义设备名称

一、ProfinetIO网络系统的组态2.进入操作模式，勾选IO控制器

一、ProfinetIO网络系统的组态3. 新建项目，添加PLC_2

1511。选中“以太网地址”，添加新子网PN/IE_1，设置IP:192.168.1.151

一、ProfinetIO网络系统的组态4.PLC_2CPU，选中“操作模式”，勾选“IO设备”，在“已分配的IO控制器”中选择“PLC1.profinet接口_1”，如图

一、ProfinetIO网络系统的组态5.PLC_2CPU，选择“智能设备通信”，创建传输区

一、ProfinetIO网络系统的组态6.切换到网络视图

一、ProfinetIO网络系统的组态7.在“网络视图”中，从右边“硬件目录”中添加控制器1214，

2.将程序分别下载到PLC1、PLC2中，分别建立监控表，输入地址测试通信正常

二、ProfinetIO网络系统通信监测77任务5.4-profinet的运动控制系统构建项目5工业以太网

控制系统构建与运行78任务5.4-profinet的运动控制系统构建

主站：1215

从站：Maxsine_EP3E_PN（单轴滑台的伺服驱动器）硬件连线：2个网线连接项目5工业以太网

控制系统构建与运行79任务5.4-profinet的运动控制系统构建

主要任务：PLC控制单轴滑台：回零点

点动

绝对运动

相对运动项目5工业以太网

控制系统构建与运行80

PLC工艺对象“轴”组态“轴”工艺对象是用户程序与驱动的接口。工艺对象从用户程序中收到控制命令，在运行时执行并监视执行状态。“驱动”表示伺服电机加电源部分或者伺服驱动器加脉冲接口转换器的机电单元。驱动是由PLC产生脉冲来控制“轴”工艺对象的。运动控制指令块必须在轴对象组态完成后才能使用。

81工艺对象的组态步骤如