工业网络控制技术 课件 项目1-3 引入工业网络、以太网通信应用、简单CPU通信应用

项目1引入工业网络本项目内容任务1.1网络的发展任务1.2信息类OA网络与控制类FA网络的区别任务1.3控制类网络通信基本原理任务1.4控制类网络发展趋势任务1.1认识网络的发展烽火台飞鸽传书鱼传尺素风筝传信驿站竹筒传信1.1.1无网络时代个人与个人的信息传递方式有会话、信件、电话、传真等。个人与集团的信息传递方式有演说、会议、布告牌、收音机、电视机等。1.1.2网络的出现与发展随着计算机的普及，公司的各种业务都开始用计算机来处理。业务信息量增加后，就需要与它计算机进行信息交换。最初信息交换是通过文件、软盘等来进行的。现今将多台计算机连接在一起的网络已经普及，各计算机之间可以自由地进行信息交换。任务1.2信息类OA网络与控制类FA网络区别信息类OA（OfficeAutomation，办公自动化）网络控制类FA（FactoryAutomation，工厂自动化）网络信息类OA网络控制类FA网络1.2.1信息类OA网络的信息传递过程信息类OA网络数据通信过程1.2.2信息类OA网络的特点一般为计算机之间的互相连接。网络规格采用世界普及的以太网。网络内处理的数据量比较庞大。通信时追求数据的正确性，但允许通信时间长短不一。1.2.2信息类OA网络的特点局域网（LAN，LocalAreaNetwork）工业网络所需的特性不同于一般的LAN。1.2.3控制类FA网络的信息传递过程1.2.3控制类FA网络的信息传递过程1.2.4控制类FA网络的特点网络的成员基本以工厂内生产系统各个可编程控制器为主。网络规格主要采用可编程控制器厂家提供的网络产品。控制网络内信息交换按一定周期反复进行，保证数据的定时性（同期）。1.2.5使用控制类FA网络的目的在控制器分散控制情况下实现信息共享远程I/O的分散控制使用远程I/O模块单纯延长接线1.2.6信息类OA网络和控制类FA网络的比较项目信息类OA网络控制类FA网络目的办公室业务的高效化、省力化生产系统的自动化、省力化连接的设备计算机、OA设备可编程控制器、各种控制器信息交换的时期必要时随时进行按照一定周期连续进行传送的数据量大容量小容量网络规格Ethernet各厂家可编程控制器的网络规格任务1.3了解控制类FA网络通信基本原理1.3.1控制类FA网络概览3台机械设备构成的可编程控制器网络1.3.1控制类FA网络概览既可由一组网络构成小型系统，也可是跨多个网络的大型系统。1.3.2控制类FA网络数据通信的基本原理1.3.2控制类FA网络数据通信的基本原理循环传送：各站按一定顺序轮流进行信号传送，具有时间间隔。1.3.3远距离设备与可编程控制器输入输出信号的接收与发送远程I/O网络的特点：可以将输入输出单元分散设置在机械设备的任意部分。仅需1根通信电缆即可将可编程控制器主站与多个远程I/O单元连接在一起，节省配线和空间。远程I/O单元与外部设备之间的输入输出信号传递按照可编程控制器主站的顺控程序进行。远程控制系统任务1.4了解控制类FA网络发展趋势驱动力：工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径，是第四次工业革命的重要基石，是经济增长和发展的关键驱动力。工业网络发展趋势有3个特征：IT（InformationTechnology，信息技术）和OT（OperationalTechnology，操作技术）正走向融合、工业现场总线向工业以太网演进、工业无线技术加速发展。1.4.1控制类FA网络与信息类OA网络的融合1.4.2网络协议加入CiA402规范CiA402规范（CiA指CANinAutomation，CAN总线自动化）目前有较多自动化协议都加入到了CiA402规范中，比如EtherCAT、Ethernet/IP、CC-LinkIETSN等。三菱电机CC-LinkIEFieldbasic网络协议控制总线型伺服时，也是基于CiA402协议标准。CiA402协议中规定了专门的属性序号，称为Object（对象），所有对象号的合集称为对象字典。对象中有规定固定含义的编号，也有分配给各个厂商自己定义的对象编号CiA402对象字典分配1.4.3网络协议基于以太网上运行串行协议更新为兼容以太网1.4.4MES接口模块与云平台的应用MES（ManufacturingExecutionSystem，制造执行系统）基于云的MES融合1.4.5三菱CC-Link网络产品基于以太网的“CC-LinkIE”家族工业网络三个层级本项目小结网络可以分为两种：信息类OA网络和控制类FA网络。控制类FA网络在控制器分散控制情况下实现信息共享、远程I/O的分散控制。控制类FA网络将原本由各台机械设备的可编程控制器处理的控制信息和生产信息集中起来，对整个生产系统进行集中控制。工业网络未来发展趋势：信息类OA网络和控制类FA网络正在不断融合。德技双馨项目2以太网通信应用本项目内容任务2.1认识以太网任务2.2网线制作任务2.3以太网与MELSOFT产品及GOT的连接通信任务2.4SLMP数据通信任务2.1认识以太网工业以太网已经超越了现场总线架构，成为全球工厂领先通信方法。工业以太网基本上使用封装在以太网协议中的特殊工业协议，以确保在需要执行特定操作的时间和地点发送和接收正确的信息。PCIP地址示例.192.168.0.12.1.1以太网在工业现场中的定位以太网在工业现场的应用正逐年增长（数据来源于瑞典HMS工业网络报告（2023年））。CC-LinkIE系列网络都基于以太网以太网在工业现场应用2.1.2以太网IP地址规范以太网使用最普遍的TCP/IP（TransmissionControlProtocol

/InternetProtocol，传输控制协议/互联网协议）协议2.1.2以太网IP地址规范通过IP地址（InternetProtocolAddress）来区分通信设备。IP地址分隔为4部分。IP地址每部分用8位二进制表示，共需要32位二进制数。IP地址二进制表示范围：00000000.00000000.00000000.00000000~11111111.11111111.11111111.11111111。IP地址十进制表示范围：0.0.0.0~255.255.255.255。注意：不能随便设置IP地址，要连接到现有网络时，需要与网络管理者协商。IP地址为32位。2.1.3端口号规范端口号范围：0～65535（0～FFFF）0～1023（0～3FF）为知名端口号工业网路使用1025～65534（401～FFFE）之间的端口号。注意：端口号一般用十进制来表示，端口号为16位。2.1.4网络拓扑结构拓扑是指设备相互连接的物理排列方式以太网中最普遍的网络拓扑结构是采用星形联结方式2.1.5分层体系结构和OSI参考模型OSI（OpenSystemInterconnection，开放系统互联）参考模型被称为开放系统架构第一层

物理层

光纤同轴电缆双绞线网络通信线缆类型第二层数据链路层第三层网络层第四层传输层第五层和第六层会话层和表示层第七层

应用层以太网OSI模型可以进行缩减2.1.6TCP和UDP通信协议TCP和UDP的区别2.1.7Open/CLOSE处理过程TCP/IP通信中，在与对象设备之间建立一个逻辑线路链接时，将开通线路称为Open处理，将切断线路称为Close处理。Open处理分为主动Open处理的ActiveOpen和被动等待Open处理的PassiveOpen。任务2.2以太网与MELSOFT产品及GOT的连接通信任务描述2.2.1以太网数据通信功能2.2.2连接通信设置连接类型2.2.2连接通信设置经由集线器（交换机）连接的设置方法1）FX5UPLC工程创建2.2.2连接通信设置经由集线器（交换机）连接的设置方法1）FX5UPLC工程创建2.2.2连接通信设置经由集线器（交换机）连接的设置方法1）FX5UPLC工程创建2.2.2连接通信设置2）熟悉软件工程界面2.2.2连接通信设置3）智能传感设备PLC模块配置2.2.2连接通信设置3）智能传感设备PLC模块配置2.2.2连接通信设置3）智能传感设备PLC模块配置2.2.2连接通信设置3）智能传感设备PLC模块配置2.2.2连接通信设置4）智能传感设备PLC参数设置：以太网端口参数设置2.2.2连接通信设置4）智能传感设备PLC参数设置：以太网端口IP地址设置2.2.2连接通信设置4）智能传感设备PLC参数设置：对象设备连接配置设置任务2.3SLMP数据通信任务描述2.3.1SLMP功能概述SLMP概念：SeamlessMessageProtocol，无缝消息协议，是使用以太网通过TCP及UDP从外部设备（计算机及GOT等）访问SLMP产品。2.3.1SLMP功能概述SLMP服务器功能和客户端功能

以太网搭载模块的以太网端口，可以作为SLMP服务器使用。CPU模块的以太网端口，可以作为SLMP客户端使用。SLMP的报文格式为3E/1E帧。1）服务器功能：以太网搭载模块基于来自外部设备的要求报文（命令），执行数据处理的收发。

2）客户端功能：可以使用专用命令向外部设备发送要求报文（命令），并从外部设备接收响应报文。仅CPU模块支持SLMP客户端功能，仅3E帧支持SLMP帧发送。2.3.1SLMP功能概述三菱PLC内置了标准的SLMP通信协议系列通信模块备注MELSECiQ-R系列内置以太网口的CPU

RJ71EN71EtherNetP2不支持MELSECiQ-F系列FX5U/5UCCPUVer1.014以上Q系列QJ71EN71-100“15042”以上L系列LJ71E71“15042”以上FR-A800系列内置以太网口的变频器

FR-F800系列内置以太网口的变频器

CNCM800/M80系列内置以太网口的CNC

CC-LinkIEField以太网适配器模块NZ2GF-ETB以太网部件内置以太网口2.3.2SLMP功能类型通过对象设备监视系统2.3.2SLMP功能类型连接使用MC协议的对象设备2.3.2SLMP功能类型经由SLMP产品进行跨网络访问2.3.2SLMP功能类型通过通信协议支持功能执行SLMP通信2.3.3通信步骤SLMP的数据通信采用半双工通信。访问以太网搭载模块时，先接收前一个指令发送的报文，接收到来自以太网搭载模块侧的响应报文后，发送下一个指令报文。在完成响应报文的接收前，不能发送下一个指令报文。2.3.4报文格式SLMP请求报文格式SLMP响应报文格式2.3.4报文格式SLMP报文构成要素2.3.5运行前设置和系统构建运行以太网模块之前的设置步骤模块构成和I/O分配2.3.5运行前设置和系统构建2.3.6模块参数的设置信息模块的配置2.3.6模块参数的设置请求端和响应端信息模块的基本设置2.3.7与对象设备的连接设置（SLMP请求端）SLMP请求端与对象设备的连接设置2.3.8与对象设备的连接设置（SLMP响应端）2.3.9通信协议编写在SLMP请求端添加通信协议1）新建通信协议。从MELSOFTGXWorks3的菜单中选择【工具】→【通信协议支持功能】→【以太网模块】，打开通信协议支持功能，单击【新建】→【添加】。2.3.9通信协议编写2）添加协议。协议添加界面如图所示。2.3.9通信协议编写3）协议设置。在协议中设置收发数据的内容。2.3.9通信协议编写4）软元件批量设置。执行通信协议支持功能的【编辑】→【软元件批量设置】，输入开头软元件表。2.3.9通信协议编写5）数据包设置。在数据包设置中，指定程序中要使用的“数据读出对象软元件”或“数据保存位置软元件”。使用通信协议支持功能中的“软元件批量设置”，可批量设置软元件。通过执行软元件批量设置，自动输入软元件设置值后的结果。2.3.9通信协议编写6）构建数据包要素。如图所示的正常接收数据包构成要素，可确认和变更数据包各构成要素中设置的内容。2.3.9通信协议编写7）协议保存和写入

2.3.10通信确认PING测试2.3.11程序编写通信协议的通信用指令1）GP.ECPRTCL执行协议的指令。控制数据是执行GP.ECPRTCL时所需的参数保存位置，或执行结果的保存位置，见表所示。2.3.11程序编写通信协议的通信用指令1）GP.CONOPEN连接建立的专用指令。2.3.11程序编写设置数据的保存和连接的Open处理PLC程序2.3.11程序编写任务2.4故障排除任务描述2.4.1处理步骤运行出现故障的处理步骤2.4.1处理步骤通过模块的LED显示确认异常2.4.1处理步骤通过模块诊断确认异常2.4.1处理步骤通过以太网诊断确认网络状态2.4.5常见故障的说明发生与下述内容相似的现象时，可参考该表。本项目小结TCP适合用于希望准确传送数据的情况。UDP适合用于需要实时监视的情况。TCP中虚拟的专用线路称为连接，建立连接的处理称为Open处理。UDP中则没有该连接。Open处理分为主动的ActiveOpen和被动的PassiveOpen。为建立连接，需要正确设置各设备的Open处理方式。SLMP的数据通信采用半双工通信。使用PING指令确认可否正常通信。通过LED显示进行网络运行异常时的临时诊断。德技双馨项目3简单CPU通信应用张葵葵长沙民政职业技术学院电子信息工程学院本单元内容任务3.1认识简单CPU通信任务3.2简单CPU通信案例任务3.1认识简单CPU通信简单CPU通信特点

搭载以太网的模块

PLC模块内置以太网卡+以太网端口；对通信对象进行设置（IP地址、指定软元件）；可经交换机或路由器进行访问；可以构建无程序的通信。多套装置的一条生产线上；一个FX5CPU模块；从各设备来收集数据；集线器（交换机）；对生产线的运转状态监视。

FX5UPLC简单CPU通信最大连接台数

1）FX5U/FX5UCCPU模块：16台；2）以太网模块：32台。经由路由器进行访问。FX5系列PLC简单CPU通信可连接的对象设备以太网连接方法

1）与工程工具的直接连接在GXWorks3的【连接目标设置Connection】界面中进行设置。【在线】→【当前连接目标】。2）经由集线器（交换机）的连接以太网搭载模块侧的设置—PLC（CPU模块）①设置CPU模块侧的IP地址192.168.3.250。③在可编程控制器侧I/F上选择“CPU模块”并双击。在“可编程控制器侧I/FCPU模块详细设置”画面中按以下画面内容输入CPU模块侧的IP地址或主机名。主机名设置为在Microsoft®Windows®的hosts文件中设置的名称②进行MELSOFT连接的连接设置。工程工具侧的设置在GXWorks3的“连接目标设置Connection”画面进行设置，在线【当前连接目标】。①在“简易连接目标设置Connection”画面中选择【其他连接方法】，点击【其他连接方法(打开连接目标指定画面)】按钮，见图所示。②在计算机侧I/F上选择“以太网插板”。③在可编程控制器侧I/F上选择“CPU模块”并双击。在“可编程控制器侧I/FCPU模块详细设置”画面中按以下画面内容输入CPU模块侧的IP地址或主机名。④在其他站指定中选择“无其他站指定”并双击。根据使用环境设置其他站指定。以太网模块侧①在“简易连接目标设置Connection”画面中选择【其他连接方法】，点击【其他连接方法(打开连接目标指定画面)】按钮。②在计算机侧I/F上选择“以太网插板”。③在可编程控制器侧I/F上选择“以太网模块”并双击。“可编程控制器侧I/F以太网模块详细设置”画面中按以下画面内容输入以太网模块侧的IP地址或主机名。④双击其他站指定中的“其他站(单一网络)”。根据使用环境设置其他站指定。3）搜索网络中的以太网搭载模块对使用集线器的GXWorks3，能对与计算机连接在同一集线器上的以太网搭载模块进行搜索