1、GE PLC通讯介绍,GE PLC通讯介绍课程内容,第一天：工业以太网 第二天：现场总线第三天：串行通信,典型的PLC控制方案,VersaMax,VersaPoint,Fieldbus,Series 90-30,Genius,Series 90-70,VersaMax IP,PAC,PLC通过各种现场总线控制分散I/O（传感器/执行机构）PLC之间通过以太网或其他数据吞吐率高的网络互联PLC联网编程和实现数据采集,PLC,现场总线,I/ORF TagVFD,Ethernet,典型的PLC控制,通信的目的是什么？每种通信需掌握的要点：通信介质，模块，速率，距离，应用场合，GE的相关硬件产品做实验
2、，掌握GE PLC的通信应用,GE Fanuc PLC工业以太网通讯,以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据）：EGD (Ethernet Global Data)SRTP TCP/IP (GE 专有，Service Request Transport Protocol)Modbus TCP/IP (非专有协议，与设备厂商无关),GE Fanuc PLC总线通讯,总线通讯的三种类型（用于设备级控制系统和分散I/O）：GenuisProfibusDeviceNet,GE Fanuc PLC串口通讯,串口通讯的类型(点对点，连接其他设备上的串口，如扫码器等)：Serial I/O,OSI模
3、型七层简介,GE Fanuc PLC工业以太网通讯,以太网模块IC695ETM00110/100Mbits Half/Full duplexSupports SRTP, EGD (Producer and Consumer)， Modbus TCP2个网口，内置交换机，节省硬件成本以太网口凹陷，保护网线端子,GE Fanuc PLC工业以太网通讯,以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据）：EGD SRTP Modbus TCP/IP,设备间高速，简便的数据通讯协议EDG协议基于UDP/IP协议用户无需编程，只要组态producer,consumer的参数几个重要的概念Producer
4、在设定的时间周期将数据单播或多播到设定的单个consumer或consumer group中，由唯一的producer ID指代Consumer 按照设定的时间周期读取收到的数据，由IP地址（单播时）或组号（多播时）指代Exchange 数据交换包，最多255个，每个数据包最长1400字节，由 Exchange ID和Producer ID组合起来指代设备间简单，高速，定周期的数据通信，不能用在突发事件的 通信报告。,以太网通讯模型,网络介质访问层802.3 / 802.11x,网际层(IP),TCP / UDP,Modbus/SRTP/EGD,TCP/IP,应用层协议,以太网,IP地址：32
5、-bit，在IP层之上，如应用层软件中使用MAC地址：48-bit，全球唯一ARP协议：IPMAC转换协议多目(Class D)IP：224.0.0.0 239.255.255.255，由应用层软件动态设定，一个设备可同时拥有多个Class D IP,以太网模块协议栈模型,EGD典型应用,PLC A,PLC B,PLC C,指定接收方IP地址的EGD数据，一台PLC发送，另一台接收使用单播技术-Unicast,指定接收方组号的EGD数据，一个PLC发送，多台PLC同时接收使用多目广播技术-Multicast,EGD 配置Local Producer ID,右击Target，选择Add Comp
6、onent Ethernet Global Data添加EGD配置内容右击“Ethernet Global Data”，在属性窗口中设置“Local Producer ID”,Producer ID型如IP，但并不是IP，它是网络上一个PLC的身份代表(相当于网络上的身份证)，因为一个PLC可以有多块以太网卡，每个以太网卡有唯一的IP 地址。拥有多块以太网的控制器只具有一个Producer ID，使用Producer ID能更好地支持冗余系统,IP地址是对于每块以太网而言的，Producer ID 是对于网络上的每个PLC而言的。,EGD 配置Produced Exchange,右击Produ
7、ced Exchanges，选择New，配置发送数据,Exchange ID：一个控制器内被发送的每组数据的编号，取值“1-255”，每个exchange数据最长1400 bytesAdapter Name：用于发送这组数据的以太网模块的机架号/槽号Destination Type：定义发送数据是使用单播、多播或广播Destination：如单播，则为接收方IP；如多播，则为Multicast IP (1 224.0.7.1)Produced Period：数据重复发送的间隔,EGD 配置Produced Exchange,双击,双击ProdExch1，打开配置发送数据的窗口，点击“Add”添
8、加被发送的数据,每个Produced Exchange包含一个状态字(Status)，用来表明该Exchange是否被成功发送。当Status字为“1”时，发送成功，1时发送不成功Status字只是表明发送是否成功，该字并不被以太网模块发送给接收方,共发送11个字,EGD 配置Consumed Exchange,Producer ID：发送方的Local Producer IDGroup ID：如果发送方是多播，则填写多目IP(1224.0.7.1)；如单播，则填写0Exchange ID：发送方的被发送数据组的编号Adapter Name：用于接收数据的以太网模块的机架号/槽号Update
9、Timeout：数据接收超时(ms)每个Consumed Exchange还包含,Status字：表明接收EGD数据是否正常TimeStamp：接收到的数据的时间戳(距离 1970-1-1 00:00:00的时间),接收11个字,EGD 多播的分组概念,EGD Exchange状态字的含义,GE Fanuc PLC工业以太网通讯,以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据）：EGD SRTP Modbus TCP/IP,SRTP通讯协议概述,SRTP是基于OSI模型的第七层的一种通讯协议,底层基于TCP/IP协议。SRTP 快速、高效的主/从通讯 功能，可实现与PLC的数据交换和编程,SR
10、TP的通讯方式,SRTP是通过在Client端的逻辑控制中编辑COMMREQ指令来实现Server与Client之间的通讯的。SRTP中不同的通讯目的是通过不同的指令代码来实现的。,COMMREQ指令PLC执行到此条指令，作用是CPU把命令块的参数写入以太网卡,Enable：使能端一定是脉冲信号，否则死机IN：命令块的起始地址 （总长23个字，有2两部分组成，通用部分包括状态字的地址，数据参数是关于信道命令） (%R, %AI, %AQ, %P, %L, or %W)SYS ID：客户端以太网模块的机架号，槽号TASK：任务号, 对以太网通讯，写0,SRTP的通讯方式,写操作命令 (2004,
11、十进制)读操作命令 (2003,十进制)取消通道命令 (2001,十进制),SRTP通讯试验,1.首先对硬件进行配置。对以太网模块进行配置，分配对应的IP地址。,SRTP通讯试验,2.选择一个作为Client，另外一台作为Server。3. 在Client端编辑COMMREQ指令。,SRTP通讯试验,4.命令块中的数据编辑。本地PLC每7秒读取远方PLC的数据，读取10次后，通讯结束，通道关闭Word 1: 17 (通讯参数块的长度，第7-23字)Word 2: 0 (无等待程序执行方式)Word 3: 8 (通讯状态字CRS的内存类型，8代表%R)Word 4: 9 (通讯状态字CRS的内存
12、偏移地址，9代表%R10)Word 5: 0 (必须填 0)Word 6: 0 (必须填 0)Word 7: 2003 (建立读通道命令)Word 8: 6 (通道号，取值范围1-32)Word 9: 10 (读操作执行的次数，填0代表不间断读)Word 10: 3 (相邻两次读操作的间隔时间单位，3代表秒)Word 11: 7 (相邻两次读操作的间隔时间，7代表7秒),SRTP通讯试验,本地PLC读取远方PLC的%R50-%R54五个字寄存器，读得的数据存放在本地PLC的%R100-%R104 Word 12: 50 (通讯超时限制值，以10ms为单位，50代表500msWord 13: 8
13、 (本地PLC的操作数内存类型，8代表%R)Word 14: 100 (本地PLC的操作数的地址，%R100)Word 15: 8 (远方PLC的操作数内存类型，8代表%R)Word 16: 50 (远方PLC的操作数的地址，%R50)Word 17: 5 (操作数的个数，5个字),SRTP通讯试验,远方PLC（服务器）的IP地址是：10.0.0.7Word 18: 1 (远方PLC的网络地址使用IP地址)Word 19: 4 (远方PLC的网络地址的长度是四位)Word 20: 10 (远方PLC的IP地址的第一位)Word 21: 0 (远方PLC的IP地址的第二位)Word 22: 0
14、(远方PLC的IP地址的第三位)Word 23: 7 (远方PLC的IP地址的第四位),SRTP通讯试验,5.验证实验结果。修改R00050上的数据，在R00100上查看，如果相同则证明实验成功。,诊断排错工具,以太网80比特的状态字（地址在硬件组态中定义）程序中Comm REQ功能块的fault输出查看COMM REQ的状态字（地址在程序中COMM REQ的数据参数word3,4中定义）,诊断排错工具,以太网状态字80bit,在硬件组态以太网模块时设定的地址Bit13:局域网通信正常Bit16:以太网卡和CPU 通信正常,诊断排错工具,FT输出置1，表示COMM REQ的语法有错，例如以太网
15、模块机架槽号与实际不符，数据块长度不对，任务号写错。对以太网，任务号都写0,诊断排错工具,状态字为1表示通信成功，不为1时，低字节表示大错误，高字节表示小错误，错误代码查表诊断。,GE Fanuc PLC工业以太网通讯,以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据）：EGD SRTP Modbus TCP/IP,课程内容,ModbusTCP通讯协议概述ModbusTCP在设备之间的通讯ModbusTCP通讯协议的报文格式ModbusTCP通讯实验,ModbusTCP通讯协议概述,ModbusTCP是一种底层基于TCP/IP的应用层的通信协议，使网络上的设备以服务器或客户端的形式来进行通讯，。
16、ModbusTCP协议在所有的网络架构中都能实现简单便捷的通讯。非专有协议，协议文本公开，与设备厂商无关,ModbusTCP在设备之间的通讯,ModbusTCP通讯试验,1.对硬件进行配置，为以太网模块分配IP地址。,CPU组态中要把Modbus address mapping 设成standard,地址映射,ModbusTCP通讯试验,2.在Client端编辑打开端口的指令。,ModbusTCP通讯试验,Word 1: 8 (通讯参数块的长度)Word 2: 0 (无等待程序执行方式)Word 3: 8 (通讯状态字CRS的内存类型，8代表%R)Word 4: 20 (通讯状态字CRS的内存
17、偏移地址，20代表%R21)Word 5: 0 (预留位，必须填 0)Word 6: 0 (预留位，必须填 0)Word 7: 3000 (打开Modbus连接命令)Word 8: 5 (通道号，取值范围1-32)Word 9: 1 (远方PLC地址类型)Word 10: 4 (远方PLC地址长度)Word 11: 10 (远方PLC的IP地址的第一位)Word 12: 0 (远方PLC的IP地址的第二位)Word 13: 0 (远方PLC的IP地址的第三位)Word 14: 7 (远方PLC的IP地址的第四位)综合 Word 10-13，远方PLC（服务器）的IP地址是：10.0.0.7,M
18、odbusTCP通讯试验,3.在Client端编辑读操作的指令。,ModbusTCP通讯试验,Word 1: 8 (通讯参数块的长度)Word 2: 0 (无等待程序执行方式)Word 3: 8 (通讯状态字CRS的内存类型，8代表%R)Word 4: 50 (通讯状态字CRS的内存偏移地址，9代表%R51)Word 5: 0 (预留位，必须填 0)Word 6: 0 (预留位，必须填 0)Word 7: 3003 (从一个Modbus/TCP设备读入)Word 8: 5 (通道号，取值范围1-32)Word 9: 2 (Modbus功能码，读入离散量DI)功能码列表见下页Word 10: 7
19、4(本地PLC寄存器类型)Word 11:300 (本地PLC起始地址)Word 12: 200 (远方PLC地址)Word 13: 9 (读入的离散量DI的个数)Word 14: 1 (单位标示符),ModbusTCP通讯试验,4.验证实验是否成功。修改Server上离散地址200开始的值，查看T300中的值是否有相应的变化，若有则证明实验成功。,工业以太网通讯复习,以太网通讯的三种类型 （PLC之间高速交换数据）：EGD （只有硬件组态，不需编程，简单，定周期）SRTP （GE专有协议，要写COMM REQ程序）Modbus TCP/IP（公开协议，要写COMM REQ程序，CPU中使能m
20、odbus和GE PLC的地址映射）,GE Fanuc PLC通讯介绍课程内容,第一天：工业以太网 第二天：现场总线第三天：串行通信,现场总线（Fieldbus）概述,全世界目前大概有40多种现场总线现场总线简单、可靠、经济实用，已成为当今自动化领域发展的热点之。,GE Fanuc PLC现场总线通讯,总线通讯的三种类型（用于设备级控制系统和分散I/O）：ProfibusDeviceNetGenuis,Profibus 与 传统集中型I/O,传统的集中型I/O控制方案如左图所示以 Profibus DP 为代表的分散型I/O控制方案如右图所示,接线端子排,去现场设备,集中I/O,分散I/O,P
21、rofibus 的网络结构,Profibus的三个子集,Profibus 的三个子集：FMS, DP 和 PA在物理层的定义有所不同, DP与FMS均采用RS485技术， PA采用IEC 1158-2技术均采用符合 IEEE802.4 标准的逻 辑令牌环协议,三个子集的不同任务,FMS主要用于PLC与PLC之间的通讯DP主要用于远程I/O之间的通讯PA主要用于主控制器对传感器供电并读取反馈信息,Profibus的网络构成,Profibus DP/FMS按分段方式构成网络每段可有32台设备，整个网络可有 127台设备每段的电缆长度与总线的波特率有一定的关系，见下表段与段之间可通过中继器相连，网上
22、中继器最大个数在 3 和 10 之间,主站,从站,从站,+ - / + -TX RX,从站,双绞线,Profibus在网络物理层采用RS-485或者星型光纤传输技术Profibus在网络传输层采用令牌+主从协议Profibus的三个协议子集：DP / FMS / PA的MAC帧兼容,Profibus 的物理层.,Profibus 的物理层.,DP与FMS均采用RS485传输技术每个网站应提供9针D型连接器作为总线接口，实际有用的只有4根针每个网站9针D型连接器中3号针串连在一起，8号针也串连在一起总线电缆的两端须安装有源终端电阻来保证总线通讯的可靠,Profibus 的物理层.,电缆的测量网络
23、的检测,分散I/O - VersaMax I/O,每个NIU最多可带8个模块,分散I/O - VersaMax I/O,VersaMax的Profibus NIU的LED指示灯：PWR - 电源OK - 自检通过FAULT - 分散I/O单元有故障NETWORK - 总线通讯正常FORCE - 分散I/O单元有强制(将来),VersaMax的Profibus NIU的DIP:Mode Address / X100 - U：Firmware升级，X100：站号的百位数X10 - 站号的十位数X1 - 站号的个位数,VersaMax I/O典型配置清单,3块32点输入、2块32点输出、3块继电器输
24、出，须计算电源容量,分散I/O - VersaMax I/O,VersaMax送往PLC的数据格式,PLC送往VersaMax的数据格式,Profibus Master - PBM300,P,S,S,C,A,N,N,E,R,系统和通讯指示灯,Profibus 9针总线接口 Pin 8-A, Pin 3-BPin 6 5V, Pin 5 0V总线在两端必须以如下方式接入终端电阻：,1,2,PBM300 技术规范,支持所有Profibus总线的波特率 (9.6K, 19.2K, 93.75K, 187.5K, 500K, 1M, 3M, 6M 和 12M) 支持 Profibus DP -V1通讯
25、协议 最多支持 125 个DP从站 支持每个从站最多接收 244 个字节的输出数据和每个从站发送 244 个字节的输入数据 支持 Sync 和 Freeze 模式 每个PLC最多支持4块 PBM200,在硬件配置中添加PBM200模块,1,2,1,用鼠标右击空槽，选择 “Add Module”,2,在 “Bus Controller”中，选择 “IC693PBM200”,配置 PBM200 的基本参数,1,1,2,3,4,Slave status bits address/length: 总线上每个从站的通讯状态位，第一位代表从站站号为0的设备的通讯状态位，第二位代表从站站号为1的设备,2,S
26、lave diagnostics/Firmware ver: 第一个字包含了需要上传故障信息的从站的站号，如果为零，代表当前没有从站含有故障信息。第二个字包含了模块的Firmware版本。该参数的长度可设置为1，则模块Firmware版本就不汇报给CPU了,3,Sync / Freeze Control Bits: 定义用于Sync/Freeze命令的数据地址,4,Network settings: 双击此处设置总线的网络参数，见下页,配置网络参数,General Tab:,Network Tab:,Parameters Tab:,1,1,主站 (PBM200) 的站号: 0-125, 站号1
27、26被保留为测试设备,2,3,2,总线的波特率: 9.6K 12M,3,定义总线上是否安装有中继器,在硬件配置内容中添加从站,1,2,3,1,用鼠标右击 PBM200 模块并选择 “Add slave”,2,从列表中选择从站设备的类型,3,或者单击 “Have Disk” 来搜寻一个新的 GSD (设备数据)文件,GSD_Revision = 1Vendor_Name = GE FanucModel_Name = Field Control BIURevision = 3.20Ident_Number = 0x0534,Modular_Station = 1Max_Module = 17 ;
28、Max Number of I/O modules connected to the slaveMax_Input_Len = 130 ; Max length = max length of Input Buffers transmitted to modulesMax_Output_Len = 130 ; Max length = max length of Output Buffers transmitted to modulesMax_Data_Len = 260 ; The sum of Input and Output bufferMax_Diag_Data_Len = 9Slav
29、e_Family = 3User_Prm_Data_Len = 2User_Prm_Data = 0x00,0x01 ;Motorola Mode , to switch to Intel change last entry 0x01 to 0x00,Module = IC670PBI001 Profibus BIU Slot0 0x31EndModuleModule = IC670MDL643,5/12VDC,In,16pt 0x50EndModuleModule = IC670MDL640,24VDC,In,16pt 0x50EndModule,从站的识别码(ID),从站设备制造商定义的参
30、数,Bit 7,Bit 6,Bit 5,Bit 4,Bit 3,Bit 2,Bit 1,Bit 0,Byte/word,01: input10: output11: input/output,00 - 16, 数据长度,模块I/O类型编码,典型GSD文件分析,添加从站 ,1,2,3,1,选择从站站号 (0-125),2,从列表中选择该从站的模块配置,3,定义该模块加入哪个组、参与Sync/Freeze操作，总线上共有8个组，每个从站可加入其中的多个组,为每个从站的I/O模块分配地址,从站设备,每个从站设备的I/O模块,为从站设备的每个I/O模块分配地址,分配从站的 I/O 地址,1,2,1,定
31、义每个从站设备的I/O模块的数据长度和地址,2,定义I/O模块的数据是否进行高低字节交换， 如果模块类型是Digital且模块的字节数是奇数，则该功能被禁止,从站的 Sync/Freeze 操作,Sync 命令被用来控制一个从站的输出与另一个从站的输出保持同步。当一个从站收到一个Sync命令后，它暂时保留(不向模块输出)最后收到的输出数据，直到收到第二个Sync命令后，输出数据才被用于刷新模块 Freeze 命令被用来控制一个从站的输入与另一个从站的输入保持同步。当一个从站收到Freeze命令后，该从站不接收新的输入信号，直到收到第二个Freeze命令后，输入信号才被输入模块接受并汇报给主站,
32、1,定义从站加入哪个Sync/Freeze组，见Page 8,2,使用 Sync/Freeze 数据命令 （参见Page 5）,bit16,bit15,bit14,bit13,bit12,bit11,bit10,bit9,bit5,bit6,bit7,bit8,bit1,bit2,bit3,bit4,组号,0x04: Unfreeze0x08: Freeze0x10: Unsync0x20: Sync,翻转该位(0-1或1-0)以触发 Sync/Freeze 命令被发送给从站,PBM200 的LED指灯,在PBM200及其从站被组态之前的LED状态,在PBM200及其从站被组态之后的LED状态
33、,GE Fanuc PLC现场总线通讯,总线通讯的三种类型（用于设备级控制系统和分散I/O）：ProfibusDeviceNetGenuis,DeviceNet现场总线,四芯传输电缆所有站的收发电路由总线电缆统一供电,主从模式和对等模式采用冲突检测、总线仲裁技术实现介质访问控制每个数据帧的起始位之后是一个11位的仲裁数据仲裁数据由数据帧类型、站号等组成,DeviceNet协议内容,建立I/O数据交换的连接(connection)主站轮循从站 - Polling主站触发访问从站-Strobe从站逢变则报 Change of State,DeviceNet通讯概述,DeviceNet是由Allen
34、-Bradley公司(Rockwell自动化)开发的一种基于CAN (Controller Area Network)的开放的现场总线标准。 DeviceNet具有低成本、高性能的通讯特点，目前已成为底层现场总线标准之一。 在DeviceNet现场总线体系中属于设备级的总线协议，在协议的分层结构中，它只包括ISO开放系统七层模型结构中三层，即物理层、数据链路层和应用层。,DeviceNet的Master模块,DeviceNet Master模块通过DeviceNet网络最多可以连接63个Slave模块。通过9针的串口来对模块进行硬件升级,GE Fanuc PLC现场总线通讯,总线通讯的三种类型
35、（用于设备级控制系统和分散I/O）：ProfibusDeviceNetGenuis,Genius网络基本组成,最多32个站,P,S,S,C,A,N,N,E,R,分散,I/O,网上设备： PLC，通过GBC/GCM模块接入总线 PC，通过PCIM接口卡接入 远程I/O：Genius I/O和Field ControlBIU, VersaMax I/ONIU,S90-70 PLC,S90-30 PLC,Field Control I/O,计算机,Genius网络的物理接口,双绞线,站耦合总线信号,网上设备： 站设备通过双绞线多点连接 站设备通过电磁耦合获取总线信号,Genius网络总线技术规范,采
36、用逻辑令牌环协议控制通讯介质的分配使用 每个站设备有唯一的站地址(SBA)：从0到31 每个站获得令牌后，可发送128个字节的数据 可实现PLC与PLC之间，PLC与分散I/O之间的通讯,Genius网络总线技术规范,120VAC,O5A,光纤,光纤适配器,使用双绞线，不加中继器，总线最长可达2.3公里 可使用光纤增强抗干扰能力和增加传输距离 总线上最多可有32个站设备 使用调频信号调制方式(FSK) 常用波特率为153.6K，78.6K，38.4K,GE Fanuc PLC通讯介绍课程内容,第一天：工业以太网 第二天：现场总线第三天：串行通信,GE Fanuc PLC串行通信,串行通信模块I
37、C695CMM002,提供两个独立，隔离的串口 串行通信模块IC695CMM004,提供四个独立，隔离的串口 主机架上最多可以插6块串行通信模块 每个串口可以组态成 MODBUS Master, MODBUS Slave, CCM Slave, DNP3 Master, DNP3 Slave, or Serial I/O protocol 串口之间隔离，串口和底部隔离 软件可选 RS-232, RS-485/422 communication 通信速率: 1200, 2400, 4800, 9600, 19.2K, 38.4K,57.6K, 115.2K,串口的状态字和控制字,每个口有224比特的状态位 （模块向CPU汇报状态）每个口有128比特的控制位 （CPU向模块输出命令）,Serial I/O协议,CMM002上的串口和CPU模块上的串口都支持serial IO协议CPU上的串口通信需要写程序（COMM REQ指令）CMM002的串口通过硬件组态就可以通信，比较简单CMM002模块内有2048个字节，作为接收缓存区 ，发送没有缓存区，立即发送,
