资源描述
,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,6,章 罗克韦尔,MicroLogix PLC,系统,6.1 MicroLogix,系列,PLC,分类,6.2 MicroLogix 1000,系列,PLC,6.3 MicroLogix 1100,系列,PLC,6.4 MicroLogix 1200,系列,PLC,6.5 MicroLogix 1400,系列,PLC,第6章 罗克韦尔MicroLogix PLC系统6.1 M,6.6 MicroLogix 1500,系列,PLC,6.7 MicroLogix PLC,的内存组织结构,6.8 MicroLogix PLC,的功能文件,6.9 MicroLogix PLC,的网络通信接口,6.10 MicroLogix,系列,PLC,的,MSG,网络通信机制,6.6 MicroLogix 1500系列PLC6.7,6.1 MicroLogix,系列,PLC,分类,1,MicroLogix,系列,PLC,的分类,MicroLogix 1000,体积小巧，是小型控制系统的理想选择；,MicroLogix 1100,可以通过,LCD,屏幕显示，为操作员与控制程序提供交互功能；,MicroLogix 1200,能够在有限的空间环境中，为用户提供强大的控制功能，满足不同应用项目的需要；,MicroLogix 1400,可以提供较快的,I/O,计算、高速计数和脉冲输出，并且改善了网络功能；,MicroLogix 1500,不仅功能完善，而且还能根据应用项目的需要进行灵活扩展，适用于要求较高的小型控制系统。,2,MicroLogix,系列,PLC,的型号分类及主要技术参数,MicroLogix,系列,PLC,的型号分类及,主要技术参数如表,6-1,所示。,6.1 MicroLogix系列PLC分类1MicroL,6.2 MicroLogix 1000,系列,PLC,1,MicroLogix 1000,系列,PLC,简介,MicroLogix 1000,系列,PLC,如图,6-1,所示。,6.2 MicroLogix 1000系列PLC1Mic,6.2 MicroLogix 1000,系列,PLC,2,MicroLogix 1000,系列,PLC,的主要特点,（,1,）配置灵活,（,2,）高速处理能力,（,3,）内存可靠,（,4,）信号可选,（,5,）通信方式丰富,（,6,）功能强大,3,MicroLogix 1000,系列,PLC,的主要技术参数,MicroLogix 1000,系列,PLC,的主要,技术参数如表,6-2,所示。,6.2 MicroLogix 1000系列PLC2Mic,6.2 MicroLogix 1000,系列,PLC,MicroLogix 1000,系列,PLC,的编号如图,6-2,所示。,6.2 MicroLogix 1000系列PLCMicro,6.2 MicroLogix 1000,系列,PLC,这里以,1761-L20AWA-5A,和,1761-L20BWA-5A,为例来介绍,I/O,端子的使用方法，外部接线分别如图,6-3,和图,6-4,所示。,6.2 MicroLogix 1000系列PLC这里以17,6.2 MicroLogix 1000,系列,PLC,6.2 MicroLogix 1000系列PLC,6.3 MicroLogix 1100,系列,PLC,1,MicroLogix 1100,系列,PLC,简介,MicroLogix 1100,系列,PLC,如图,6-5,所示。,6.3 MicroLogix 1100系列PLC1Mic,6.3 MicroLogix 1100,系列,PLC,2,MicroLogix 1100,系列,PLC,的主要特点,（,1,）配置灵活,（,2,）高速处理能力,（,3,）内存可靠,（,4,）信号可选,（,5,）通信方式丰富,（,6,）,LCD,显示功能,6.3 MicroLogix 1100系列PLC2Mic,6.3 MicroLogix 1100,系列,PLC,3,MicroLogix 1100,系列,PLC,的主要技术参数,MicroLogix 1100,系列,PLC,的主要技术参数如表,6-3,所示。,6.3 MicroLogix 1100系列PLC3Mic,6.3 MicroLogix 1100,系列,PLC,MicroLogix 1100,系列,PLC,的编号如图,6-6,所示。,6.3 MicroLogix 1100系列PLCMicro,6.4 MicroLogix 1200,系列,PLC,1,MicroLogix 1200,系列,PLC,简介,MicroLogix 1200,系列,PLC,如图,6-7,所示。,6.4 MicroLogix 1200系列PLC1Mic,6.4 MicroLogix 1200,系列,PLC,MicroLogix 1200,系列,PLC,外形结构如图,6-8,所示。,6.4 MicroLogix 1200系列PLCMicro,6.4 MicroLogix 1200,系列,PLC,2,MicroLogix 1200,系列,PLC,的主要特点,（,1,）配置灵活,（,2,）内存可靠,（,3,）信号可选,（,4,）通信方式丰富,3,MicroLogix 1200,系列,PLC,的主要技术参数,MicroLogix 1200,控制器电源和,I/O,主要配置如表,6-4,所示。,6.4 MicroLogix 1200系列PLC2Mic,3,MicroLogix 1200,系列,PLC,的主要技术参数,MicroLogix 1200,控制器电源的主要性能如表,6-5,所示。,3MicroLogix 1200系列PLC的主要技术参数M,3,MicroLogix 1200,系列,PLC,的主要技术参数,MicroLogix 1200,控制器继电器触点的主要技术参数如表,6-6,所示。,3MicroLogix 1200系列PLC的主要技术参数M,3,MicroLogix 1200,系列,PLC,的主要技术参数,以场效应晶体管控制器为例，每点的标准输出电流如图,6-9,所示。,3MicroLogix 1200系列PLC的主要技术参数以,3,MicroLogix 1200,系列,PLC,的主要技术参数,MicroLogix 1200,系列,PLC,的编号如图,6-10,所示。,3MicroLogix 1200系列PLC的主要技术参数M,4,MicroLogix 1200,系列,PLC,扩展,I/O,设置,扩展,I/O,模块连接如图,6-11,所示。,1762,扩展,I/O,模块的类型如表,6-7,所示。,4MicroLogix 1200系列PLC扩展I/O设置扩,4,MicroLogix 1200,系列,PLC,扩展,I/O,设置,（,1,）数字量,I/O,模块,1762,数字量扩展输入模块的主要,技术参数如表,6-8,所示。,1762,数字量扩展输出模块的主要,技术参数如表,6-9,所示。,1762,数字量扩展继电器输出模块的,主要技术参数如表,6-10,所示。,4MicroLogix 1200系列PLC扩展I/O设置（,4,MicroLogix 1200,系列,PLC,扩展,I/O,设置,以,1762-IQ8,为例，介绍数字量模块的接线方式，如图,6-12,所示。,4MicroLogix 1200系列PLC扩展I/O设置以,4,MicroLogix 1200,系列,PLC,扩展,I/O,设置,（,2,）模拟量,I/O,模块,1762,模拟量扩展输入,/,输出模块的主要技术参数见表,6-11,。,4MicroLogix 1200系列PLC扩展I/O设置（,4,MicroLogix 1200,系列,PLC,扩展,I/O,设置,1762-IF2OF2,模拟量扩展模块的端子接线如图,6-13,所示。,4MicroLogix 1200系列PLC扩展I/O设置1,6.5 MicroLogix 1400,系列,PLC,1,MicroLogix 1400,系列,PLC,简介,MicroLogix 1400,系列,PLC,如图,6-14,所示。,6.5 MicroLogix 1400系列PLC1Mic,6.5 MicroLogix 1400,系列,PLC,2,MicroLogix 1400,系列,PLC,的主要特点,（,1,）配置灵活,MicroLogix 1400,系列,PLC,的用户内存为,20KB,（用户程序,10KB,和用户数据,10KB,），可以满足不同应用的需求。,（,2,）高速处理能力,基于时间或事件触发的数据记录能力，能将控制器数据记录在一个单独的,128KB,内存中，可以用做以后趋势显示和报警时的输入,/,输出状态分析。,（,3,）信号可选,MicroLogix 1400,系列,PLC,有高性能输入,/,输出扩展能力（最多,7,个输入,/,输出模块）。,（,4,）通信方式丰富,MicroLogix 1400,系列,PLC,的通道,0,支持隔离的,RS-232,或,RS-485,电气特性。,6.5 MicroLogix 1400系列PLC2Mic,6.5 MicroLogix 1400,系列,PLC,3,MicroLogix 1400,系列,PLC,的主要技术参数,MicroLogix 1400,控制器电源和,I/O,主要配置如表,6-12,所示。,6.5 MicroLogix 1400系列PLC3Mic,6.5 MicroLogix 1400,系列,PLC,MicroLogix 1400,系列,PLC,的编号如图,6-15,所示。,6.5 MicroLogix 1400系列PLCMicro,6.5 MicroLogix 1400,系列,PLC,4,MicroLogix 1400,系列,PLC,扩展,I/O,设置,扩展,I/O,模块连接如图,6-16,所示。,6.5 MicroLogix 1400系列PLC4Mic,6.6 MicroLogix 1500,系列,PLC,1,MicroLogix 1500,系列,PLC,简介,在,MicroLogix 1500,系列,PLC,中，有两种处理器模块：,1764-LSP,和,1764-LRP,，提供逻辑处理、通信切换等功能，还为数据存取模块提供相应接口，如图,6-17,所示。,6.6 MicroLogix 1500系列PLC1Mic,6.6 MicroLogix 1500,系列,PLC,2,MicroLogix 1500,系列,PLC,的主要特点,（,1,）结构灵活,（,2,）更大的内存,（,3,）高速处理能力,（,4,）通信方式丰富,3,MicroLogix 1500,系列,PLC,的主要技术参数,MicroLogix 1500,控制器电源和,I/O,主要配置如表,6-13,所示。,6.6 MicroLogix 1500系列PLC2Mic,6.6 MicroLogix 1500,系列,PLC,MicroLogix 1500,控制器电源的主要性能如表,6-14,所示。,6.6 MicroLogix 1500系列PLCMicro,6.6 MicroLogix 1500,系列,PLC,MicroLogix 1500,系列,PLC,的编号如图,6-18,所示。,6.6 MicroLogix 1500系列PLCMicro,6.6 MicroLogix 1500,系列,PLC,4,MicroLogix 1500,系列,PLC,扩展,I/O,设置,扩展,I/O,模块连接如图,6-19,所示。,6.6 MicroLogix 1500系列PLC4Mic,6.7 MicroLogix PLC,的内存组织结构,1,程序文件,程序文件用来存储用户程序，主要包括控制器信息、梯形图主程序、中断子程序等。,MicroLogix,系列,PLC,通常可以有,256,个程序文件，用编号,0,255,表示。,2,数据文件,（,1,）数据文件的主要内容,与处理器相关的信息；,与指令相关的状态信息；,从输入模块接收的数据；,程序运行的中间数据；,发送到输出模块的数据；,预先装入的数据等。,6.7 MicroLogix PLC的内存组织结构1程序,2,数据文件,（,2,）数据文件的类型,数据文件有多种类型，为了便于编址，每个文件都由一个识别符和一个文件号来唯一标识。数据文件包括系统定义和用户定义两,部分，如表,6-15,所示,。,数据文件的构成如图,6-20,所示。,2数据文件（2）数据文件的类型,2,数据文件,输入文件,I,和输出文件,O,。,输入文件和输出文件表示物理框架中的,I/O,模块在,I/O,映像表中的存储位置，寻址输入,/,输出文件就是用逻辑地址表示物理地址。输入地址的格式如图,6-21,所示。,输出地址的格式如图,6-22,所示。,2数据文件 输入文件I和输出文件O。输出地址的格式如图6,2,数据文件,状态文件,S,。,寻址状态文件的位和字的格式是：,状态文件识别符：元素号：位号,位文件,B,。,位文件主要用于继电器逻辑指令、移位寄存器指令等。其中的每一个位都可以作为一个中间继电器使用。其格式是：,位文件识别符：文件号：元素号：位号,2数据文件 状态文件S。,2,数据文件,计时器文件,T,。,每个计时器地址都由一个,3,字元素组成，格式如图,6-23,所示。,2数据文件 计时器文件T。,2,数据文件,计数器文件,C,。,计数器文件用在计数器指令中，系统为计数器文件分配的文件号是,5,，用,C5,表示。计数器文件是,3,字元素，格式如图,6-24,所示。,2数据文件 计数器文件C。,2,数据文件,控制文件,R,。,控制文件也是,3,字元素，其格式是：,控制文件识别符：文件号：元素号：字号：位号,整数文件,N,。,整数文件格式是：,整数文件识别符：文件号：元素号：位号,浮点数文件,F,。,浮点数文件格式是：,浮点数文件识别符：文件号：元素号,2数据文件 控制文件R。,6.8 MicroLogix PLC,的功能文件,1,功能文件,MicroLogix 1200,和,1500,系列,PLC,的功能,文件如表,6-16,所示。,2,基本硬件信息功能文件（,BHI,）,BHI,是只读文件，包括,MicroLogix,系列,PLC,基本单元的说明信息。,BHI,的基本硬件信息功能文件如表,6-17,所示。,6.8 MicroLogix PLC的功能文件1功能文件,6.8 MicroLogix PLC,的功能文件,3,输入,/,输出模块的状态文件（,IOS,）,IOS,是一个只读文件，用来存储,I/O,或扩展,I/O,的状态信息。其状态文件如表,6-18,所示。,6.8 MicroLogix PLC的功能文件3输入/输,6.8 MicroLogix PLC,的功能文件,4,通信状态文件（,CS,）,CS,是一个只读文件，包括控制器的通信参数组态、通信激活状态等信息，共有,71,个元素。通信状态文件如表,6-19,所示。,6.8 MicroLogix PLC的功能文件4通信状态,6.8 MicroLogix PLC,的功能文件,5,以太网通信状态文件（,CS,）,CS,是一个只读文件，包括控制器以太网端口的通信参数组态、通信激活状态等信息，共有,178,个元素。以太网通信状态文件如表,6-20,所示。,6.8 MicroLogix PLC的功能文件5以太网通,6.8 MicroLogix PLC,的功能文件,6,高速计数器（,HSC,）,高速计数器文件是一个,18,个字的元素，包括,18,个子元素，每个子元素,的功能如表,6-21,所示。,7,脉冲串输出（,PTO,）,MicroLogix 1200,系列,PLC,支持,1,个脉冲串输出（,PTO:0,），,MicroLogix 1500,系列,PLC,支持,2,个脉冲串输出（,PTO:0,和,PTO:1,）。每个脉冲串输出,PTO,文件对应一个高速输出端，是一个,12,字元素，可用于配置,PTO,，也可用于控制程序读,/,写有关脉冲输出信息。,6.8 MicroLogix PLC的功能文件6高速计数,6.8 MicroLogix PLC,的功能文件,8,可选定时中断（,STI,）,可选定时中断（,STI,）功能文件是一个,4,字元素，每个子,元素的功能详见表,6-22,。,9,事件输入中断（,EII,）,事件输入中断（,EII,）功能文件是一个,4,字元素，每个子元素,的功能详见表,6-23,。,6.8 MicroLogix PLC的功能文件8可选定时,6.9 MicroLogix PLC,的网络通信接口,1,网络通信接口转换模块,AIC+,网络通信接口转换模块,AIC+,是一个带隔离的,RS-232,到,RS-485,的电气信号转换器，可以支持串行通信、半双工通信、多点通信协议。,AIC+,模块可以为多个端口之间的通信提供电气隔离，使网络更加稳固可靠。,2,DeviceNet,网络通信接口模块,DNI,当,MicroLogix,系列,PLC,需要与其他使用,DF1,全双工通信协议的设备实现对等通信连接时，可以使用,DNI,网络通信接口模块读,/,写数据，提高数据吞吐量。,3,EtherNet,网络通信接口模块,ENI,和嵌入网页服务功能的网络通信接口模块,ENIW,当,MicroLogix,系列,PLC,需要与其他使用,DF1,全双工通信协议的设备进行,EtherNet/IP,通信连接时，可以使用,ENI,或,ENIW,网络通信接口模块读,/,写数据。,6.9 MicroLogix PLC的网络通信接口1网络,6.9 MicroLogix PLC,的网络通信接口,4,3,种网络通信接口模块的主要技术性能参数,3,种网络通信接口模块的主要技术性能参数如表,6-24,所示。,6.9 MicroLogix PLC的网络通信接口43种,6.9 MicroLogix PLC,的网络通信接口,3,种网络通信接口模块如图,6-25,所示。,6.9 MicroLogix PLC的网络通信接口3种网络,6.10 MicroLogix,系列,PLC,的,MSG,网络通信机制,MSG,的控制位主要包括以下位。,超时位：在应用程序中设置该位，可从,PLC,中取消正在执行的通信指令。,无响应位：如果通信目标,PLC,的目标节点正忙，拒绝响应,MSG,时，置位该位。,使能等待位：置位使能位后，信息存储在缓冲区且等待发送时，置位该位。,连续操作位：如果想连续发送,MSG,，置位该位。,错误位：当信息发送失败时，置位该位。,完成位：当信息发送成功时，置位该位。,启动位：如果,PLC,接收到目标设备的确认，置位该位。,使能位：当条件为真，且,MSG,缓冲区或,MSG,队列存在有效空间时，置位该位。,等待队列空间位：当队列已满时，置位该位。,6.10 MicroLogix系列PLC的MSG网络通信机,第,7,章 罗克韦尔,PLC,通信技术及网络架构,7.1,罗克韦尔集成通信网络架构,7.2 NetLinx,开放网络体系,7.3,设备网（,DeviceNet,）,7.4,控制网（,ControlNet,）,7.5,工业以太网通信技术,第7章 罗克韦尔PLC通信技术及网络架构7.1 罗克韦尔集,7.6 DH+,网络,7.7 DH-485,网络,7.8 PROFIBUS,通信技术,7.9,网络体系结构的安全分析,7.6 DH+网络7.7 DH-485网络7.8 PR,7.1,罗克韦尔集成通信网络架构,罗克韦尔,PLC,自动化集成通信网络架构主要包括,Logix,控制平台、,NetLinx,开放网络体系、可视化平台、,FactoryTalk,企业级数据通信服务等。,Logix,控制平台提供种类丰富、各种功能的,PLC,控制器。可以根据实际应用系统的需要选择经济、实用的,PLC,控制器。,NetLinx,开放网络体系是整个系统数据传输的基础。,可视化平台便于系统使用，提供统一的可扩展解决方案，加快了系统开发，降低了使用成本。,FactoryTalk,是一系列嵌入集成架构各个组件中的企业级数据通信服务，可以简化数据生成、传输和使用过程。,7.1 罗克韦尔集成通信网络架构罗克韦尔PLC自动化集成通,7.1,罗克韦尔集成通信网络架构,例如，食品加工生产线自动化的传统解决方案中，独立的网络会受限制于传输性能、通信距离、网络节点数等。根据工艺的要求，通常使用一个集中的控制柜，铺设多条网络线路，如图,7-1,所示。,7.1 罗克韦尔集成通信网络架构例如，食品加工生产线自动化,7.1,罗克韦尔集成通信网络架构,配置多个,DeviceNet,网络，可以减少每个网络的节点数目，然后使用,ControlNet,将这些网络连接起来，不仅可以缩短数据采样周期，提高控制精度，而且可以有效节省工程投资，如图,7-2,所示。,7.1 罗克韦尔集成通信网络架构配置多个DeviceNet,7.2 NetLinx,开放网络体系,1,NetLinx,开放网络体系概述,罗克韦尔的,NetLinx,是一种以三层工业控制网络为平台的新型网络体系结构，是一个开放式的网络体系，包括信息管理层、数据控制层和现场设备层。它不是单一的网络，而是一种特定的、混合的网络体系结构，如图,7-3,所示。,7.2 NetLinx开放网络体系1NetLinx开放网,7.2 NetLinx,开放网络体系,NetLinx,是工业通信的枢纽，为所有的罗克韦尔软件提供完整的驱动程序。整个系统结构如图,7-4,所示。,7.2 NetLinx开放网络体系NetLinx是工业通信,7.2 NetLinx,开放网络体系,NetLinx,的三个核心元素是采集、组态、控制，通过生产者,/,消费者模式连接起来，主要用于信息采集、,I/O,数据交换、控制操作等，如图,7-5,所示。,7.2 NetLinx开放网络体系NetLinx的三个核心,7.2 NetLinx,开放网络体系,NetLink,网络体系就是实现这些应用的物理网络体系，如图,7-6,所示。,7.2 NetLinx开放网络体系NetLink网络体系就,7.2 NetLinx,开放网络体系,CIP,的网络功能与介质无关，主要包括对象建模、信息协议、通信对象、对象库、设备描述、设备配置方法、数据管理等。其中，控制协议主要适用于实时,I/O,的隐式报文传输，信息协议主要适用于组态、数据采集、诊断等显式报文传输。,CIP,为,NetLinx,开放式网络体系提供公共的应用层和设备描述，如图,7-7,所示。,7.2 NetLinx开放网络体系CIP的网络功能与介质无,7.2 NetLinx,开放网络体系,2,NetLink,的基本功能,（,1,）数据采集,用户可以根据实际控制系统的需要，以固定的时间间隔或在任何需要的时候实现数据采集，数据通过人机接口显示。,（,2,）实时控制,基于控制器或智能设备内存储的组态信息，进行数据交换，实现实时控制。可以对单独的设备选择,I/O,刷新频率，可以共享输入数据，可以实现控制器的互锁和对等报文通信等。,（,3,）网络组态,在,NetLink,网络体系，既可以对同层网络进行组态，也可以实现上层网络对下层网络的组态。,7.2 NetLinx开放网络体系2NetLink的基本,7.2 NetLinx,开放网络体系,3,网络中设备的连接形式,（,1,）点对点连接形式,（,2,）多点传输连接形式,（,3,）广播形式,4,分级形式,（,1,）一主多从,（,2,）多主多从,（,3,）同级对等,5,I/O,数据交换模式,（,1,）轮流检测模式（,Polling,模式）,（,2,）循环刷新模式（,Cyclic,模式）,（,3,）状态改变模式（,COS,模式）,7.2 NetLinx开放网络体系3网络中设备的连接形式,7.3,设备网（,DeviceNet,）,1,DeviceNet,的技术特点和应用范围,（,1,）,DeviceNet,的技术特点,系统安装、调试、接线简单；,可同时支持标准设备和智能设备；,可为系统提供重要的设备级诊断功能；,可以在计算机或设备上进行组态；,支持网络供电（传感器）和自身供电（执行器）的设备；,支持设备带电插拔或更换，可即插即用，而不会中断网络连接；,支持控制数据实时交换；,可兼容多厂商设备。,（,2,）,DeviceNet,的应用范围,需要大量硬接线的应用项目；,有大量设备连接到多点,I/O,模块（分布式或机架式）的应用项目；,要求快速启动的应用项目；,数据信息中使用多个短小简单数据包的应用项目；,需要大量设备级预测诊断功能的应用项目；,具有多个小型设备并且设备之间的距离都很远的应用项目。,7.3 设备网（DeviceNet）1DeviceNet,7.3,设备网（,DeviceNet,）,2,DeviceNet,的拓扑结构和传输介质,DeviceNet,网络是一种方便地连接现场设备的网络，它的拓扑结构是比较自由的，通常由主干线及分支线组成。其拓扑结构如图,7-8,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）2DeviceNet,7.3,设备网（,DeviceNet,）,DeviceNet,的电缆结构如图,7-9,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）DeviceNet的电,7.3,设备网（,DeviceNet,）,不同的电缆，在不同的网络速率下，干线、支线累积长度的最长距离是不同的，,分别如表,7-1,、表,7-2,和表,7-3,所示。,根据下列情况，计算,DeviceNet,主干线长度。,情况一，如图,7-10,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）不同的电缆，在不同的网,7.3,设备网（,DeviceNet,）,情况二，如图,7-11,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）情况二，如图7-11所,7.3,设备网（,DeviceNet,）,情况三，如图,7-12,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）情况三，如图7-12所,7.3,设备网（,DeviceNet,）,设备网上的典型设备（如传感器、接触器、开关、按钮、操作界面、变频器等）如图,7-13,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）设备网上的典型设备（如,7.3,设备网（,DeviceNet,）,3,DeviceNet,的网络系统设计,（,1,）网络电源设计,DeviceNet,的电源连接如图,7-14,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）3DeviceNet,7.3,设备网（,DeviceNet,）,当连接两个以上电源时，电源地线要连接在一起，且唯一接地，而电源的正极端子一定要断开，如图,7-15,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）当连接两个以上电源时，,7.3,设备网（,DeviceNet,）,（,2,）共模电压漂移,共模电压是同时加在电压两测量端和规定公共端之间的输入电压。从,DeviceNet,网络主干线的电源中取用的电流与网络主干线的长度直接影响共模电压的漂移。,（,3,）,DeviceNet,网络设计注意点,终端电阻分别连接在主干线的末端；,网络接地有唯一接地点；,主干线、支线的总长度不能超出波特率允许范围；,主干线为直线拓扑结构；,扫描器分配的站点编号为,0,号；,站点编号的使用不超过,61,号，,62,号预留给组态终端，,63,号预留给新设备；,支线长度不能超过,6m,；,满负荷时，网络末端的共模电压达到技术性能要求。,7.3 设备网（DeviceNet）（2）共模电压漂移,7.3,设备网（,DeviceNet,）,4,DeviceNet,网络的数据传输,（,1,）,DeviceNet,的,CAN,技术,电压与时间的波形如图,7-16,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）4DeviceNet,7.3,设备网（,DeviceNet,）,（,2,）网络的电压和负载电阻,CAN,网络信号在电压允许范围内，是信号正确的保证。网络的,CAN-H,（白线）和,CAN-L,（蓝线）的电压值是相对于,V-,（黑线）的，,CAN-H,的信号在,2.5V DC,（隐性状态）和,4.0V DC,（显性状态）之间波动；,CAN-L,的信号在,1.5V DC,（显性状态）和,2.5V DC,（隐性状态）之间波动。,（,3,）,DeviceNet,的电平和信号,DeviceNet,网络上,CAN,信号传输的物理状态为方波信号，并且有特定的电平范围，如图,7-17,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）（2）网络的电压和负载,7.3,设备网（,DeviceNet,）,（,4,）,DeviceNet,网络数据包结构,数据包的格式如图,7-18,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）（4）DeviceNe,7.3,设备网（,DeviceNet,）,（,5,）,DeviceNet,网络标识符结构,DeviceNet CAN,标识符是,11,位的结构，是信息类型的识别符。信息类型分为,4,个组，各有不同的信息来源和执行的优先级别。,DeviceNet CAN,标识符分组信息结构如表,7-4,所示。,DeviceNet CAN,标识符详细,信息内容如表,7-5,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）（5）DeviceNe,7.3,设备网（,DeviceNet,）,（,6,）,DeviceNet,报文仲裁机制,DeviceNet,每个数据包最多只能传送,8B,数据，如果请求传送的数据块多于,8B,，必须分包传送。分包传送的每个数据包的有效数据只有,7B,，开头的字节将作为分包的标识。例如，要传送的数据包为,01 02 03 04 05 06 07 08 09 11 22 33 44 55 08 09 11 22 33 44 55 66 77 88 99,，分包后的数据包如图,7-19,所示。,7.3 设备网（DeviceNet）（6）DeviceNe,7.4,控制网（,ControlNet,）,1,ControlNet,的技术特点,高速的,I/O,控制采集和对等通信网络；,高效的网络能力；,主干网上的设备无物理安装位置限制；,同一网络上可支持,99,个节点；,灵活的控制系统结构，网络可从任何一个节点接入；,简单的用户配置，用户可选控制和,I/O,更新速率，且节点的增减不影响更新速率；,开放的网络。,7.4 控制网（ControlNet）1ControlN,7.4,控制网（,ControlNet,）,2,ControlNet,的拓扑结构和传输介质,ControlNet,的拓扑结构如图,7-20,所示。,7.4 控制网（ControlNet）2ControlN,7.4,控制网（,ControlNet,）,ControlNet,网络介质如图,7-21,所示。,7.4 控制网（ControlNet）ControlNet,7.4,控制网（,ControlNet,）,分接器的外形如图,7-22,所示。,7.4 控制网（ControlNet）分接器的外形如图7-,7.4,控制网（,ControlNet,）,控制网上的典型设备，如逻辑控制器、,I/O,设备、运动控制、变频器、过程控制设备、网关等设备，如图,7-23,所示。,7.4 控制网（ControlNet）控制网上的典型设备，,7.4,控制网（,ControlNet,）,一个网段的主干线电缆长度最长可达,1000m,，此时限连接,2,个节点；一个网段最多可有,48,个节点，此时电缆长度限为,250m,，这是限量的两种极端情形。网段同轴电缆的长度随着节点个数的增加而缩短，每增加一个站点，电缆的长度大约缩短,16m,，其线性规律关系如图,7-24,所示。,7.4 控制网（ControlNet）一个网段的主干线电缆,7.4,控制网（,ControlNet,）,ControlNet,的主干电缆网段主要由同轴干线电缆、分接器隔离、终端电阻组成。网络限量的原因主要是信号衰减，这,3,部分都会出现信号衰减：,ControlNet,可允许的网络信号衰减；,电缆长度引起的信号衰减；,分接器引起的信号衰减。,如图,7-25,所示。,7.4 控制网（ControlNet）ControlNet,7.4,控制网（,ControlNet,）,ControlNet,可构建冗余网络，如图,7-26,所示。,7.4 控制网（ControlNet）ControlNet,7.4,控制网（,ControlNet,）,3,ControlNet,的网络信号交换机制,ControlNet,网络传递的是方波信号，其幅值为,0.51mV,8.2V,，脉宽为,80,120ns,。,信号从一个站点传输到另一个站点，物理传输所经历的介质会产生硬件延时，这个延时时间称为,Slot Time,。,任意两个站点之间总的延时时间不能超过最大传播延时时间,121s,。如果是冗余网络，不但需要分别计算通道,A,和通道,B,的延时时间，还要计算两个通道的时间差值，差值一般不能超过,6.4s,。,7.4 控制网（ControlNet）3ControlN,7.4,控制网（,ControlNet,）,4,ControlNet,的协议分层结构,ControlNet,的协议分层结构如图,7-27,所示。,7.4 控制网（ControlNet）4ControlN,7.4,控制网（,ControlNet,）,5,ControlNet,网络数据包结构,ControlNet,的网络数据包结构如图,7-28,所示。,7.4 控制网（ControlNet）5ControlN,7.4,控制网（,ControlNet,）,例如，在,ControlNet,网络上，有,1,个数据生产者和,3,个数据消费者，如图,7-29,所示。,7.4 控制网（ControlNet）例如，在Contro,7.4,控制网（,ControlNet,）,图,7-29,中，,3,个数据消费者过滤和丢弃数据包的过程如图,7-30,所示。,7.4 控制网（ControlNet）图7-29中，3个数,7.4,控制网（,ControlNet,）,6,网络刷新时间（,NUT,）,ControlNet,系统把每个,NUT,划分为,3,个主要组成部分：预定部分、非预定部分、网络维护部分，如图,7-31,所示。,7.4 控制网（ControlNet）6网络刷新时间（N,7.4,控制网（,ControlNet,）,（,1,）预定部分,预定部分的数据刷新机制如图,7-32,所示。,7.4 控制网（ControlNet）（1）预定部分,7.4,控制网（,ControlNet,）,（,2,）非预定部分,非预定部分的数据刷新机制如图,7-33,所示。,7.4 控制网（ControlNet）（2）非预定部分,7.4,控制网（,ControlNet,）,（,3,）网络维护部分,网络维护部分即网络操作时间。当维护时段到来时，所有节点停止发送数据。如果一个节点不能在维护时段开始前完成数据的发送，在该节点不能再发送数据。在维护时段内，具有最小,MAC ID,的节点，即协调节点（,Moderator,）发送一个维护数据报文（协调帧）完成网络上每个节点的,NUT,定时器的同步和网络维护数据参数等。,7.4 控制网（ControlNet）（3）网络维护部分,7.5,工业以太网通信技术,1,以太网简介,以太网是最早的局域网，也是当前最流行的局域网。以太网最初的原型来自夏威夷大学的,ALOHA,网络。,1973,年，,Xerox Palo Alto,研究中心的研究人员,Robert Metcalfe,和,David Boggs,等人在,ALOHA,网络的基础上，采用,CSMA/CD,算法，设计了通信速率达,2.94Mbps,的网络系统用做,Alto,工作站之间的互联网络，这个网络系统的成功设计引起了广泛关注。,7.5 工业以太网通信技术1以太网简介,7.5,工业以太网通信技术,2,工业以太网,工业网络必须反应灵活并能在短时间内满足控制要求，必须确保网络的容量和最大限度地使用其机器及设备，将停机时间减少到最小。所有的生产过程和管理进程必须互动。这就要求在自动化和信息技术领域中使用的工业网络必须满足以下前提条件：,从传感器,/,执行器层到工厂管理层传送连续的信息流；,整个网络每个站点的信息有效性；,在工厂部门间实现数据快速交换。,7.5 工业以太网通信技术2工业以太网,7.5,工业以太网通信技术,3,工业以太网应用机制,（,1,）交换技术（,Switch,）,（,2,）自适应功能（,Auto Sensing,）,（,3,）自动协商功能,（,4,）冗余技术（,Redundancy,）,4,工业以太网的发展趋势,随着工业以太网技术的高速发展，目前其市场占有率已高达,80%,。,7.5 工业以太网通信技术3工业以太网应用机制,7.5,工业以太网通信技术,5,工业以太网的常用拓扑结构,（,1,）总线型拓扑结构,总线结构的特点是：结构简单，实现容易，易于扩展，可靠性较好，总线不封闭，便于增加或减少节点。,总线网络结构通常会采用冗余总线技术来确保通信总线可靠工作。另外，总线型结构的故障诊断、隔离较为困难，接入节点数有限，通信的实时性较差。总线型结构如图,7-34,所示。,7.5 工业以太网通信技术5工业以太网的常用拓扑结构,7.5,工业以太网通信技术,为了提高可靠性，可采用双环或多环等冗余措施。环型结构如图,7-35,所示。,7.5 工业以太网通信技术为了提高可靠性，可采用双环或多环,7.5,工业以太网通信技术,6,通信物理介质,（,1,）双绞线（,Twisted Pair,）,双绞线常用于局域网的布线，当选择适当的材料、长度及传输技术时，短距离内数据传输率可以达到,10,100Mbps,。双绞线的优点是价格便宜、使用方面、易于安装，而其主要的缺点是抗高频干扰的能力较低。双绞线的示意图如图,7-36,所示。,7.5 工业以太网通信技术6通信物理介质,7.5,工业以太网通信技术,（,2,）同轴电缆（,Coaxial Cable,）,同轴电缆是由轴心的内导体芯线、绝缘层、网状外层导体屏蔽层和塑料外层护套组成的。,同轴电缆的示意图如图,7-37,所示。,7.5 工业以太网通信技术（2）同轴电缆（Coaxial,7.5,工业以太网通信技术,（,3,）光纤（,Fiber,）,光纤是以光脉冲的形式传输信号的一种通信介质，材质以石英玻璃或有机玻璃为主，它由纤芯、包层和护套组成。,光纤的示意图如图,7-38,所示。,7.5 工业以太网通信技术（3）光纤（Fiber）,7.6 DH+,网络,DH+,链的连接方式通常有两种：雏菊链和主干,/,支干方式。,不同通信速率下的网络长度如表,7-6,所示。,7.6 DH+网络DH+链的连接方式通常有两种：雏菊链和主,7.6 DH+,网络,在,ControlLogix PLC,系统中，可以使用,1756-DHRIO,模块实现,DH+,信息传输。不同网络之间的,DH+,信息传输如图,7-39,所示。,7.6 DH+网络在ControlLogix PLC系统中,7.7 DH-485,网络,DH-485,网络是一种高速确定性的工业局域网络（,LAN,），对信息传输有苛刻的时间要求，主要设计用于工厂级的应用。,DH-485,网络以电子工业协会（,EIA,）,RS-485,标准为基础，使用,RS-485,半双工作为物理接口，辅助,RS-232-C,（,DF1,协议）链路连接节点设备，使用,AIC+,高级接口转换器，将设备的,RS-232,通信口电信号转换为,RS-485,电信号，实现多台设备间的数据共享，从而构成,DH-485,网络。,7.7 DH-485网络DH-485网络是一种高速确定性的,7.8 PROFIBUS,通信技术,1,PROFIBUS,简介,IEC,对现场总线（,Field Bus,）的定义是：“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。”常用的现场总线主要有基金会现场总线,FF,（,Foundation Field Bus,）、过程现场总线,PROFIBUS,、控制器区域网络,CAN,（,Controller Area Network,）。,2001,年，批准成为中国的行业标准,JB/T 10308.3-2001,。,IEC 61158,最后容纳了,8,种互不兼容的协议，如下所示。,类型,1,：原,IEC 61158,技术报告，即现场总线基金会（,FF,）的,H1,。,类型,2,：,Control Net,（美国,Rockwell,公司支持）。,类型,3,：,PROFIBUS,（德国,SIEMENS,公司支持）。,类型,4,：,P-Net,（丹麦,Process Data,公司支持）。,类型,5,：,FF,的,HSE,（原,FF,的,H2,，高速以太网，美国,FisherRosemount,公司支持）。,类型,6,：,Swift Net,（美国波音公司支持）。,类型,7,：,WorldFIP,（法国,Alstom,公司支持）。,类型,8,：,Interbus,（德国,Phoenix contact,公司支持）。,7.8 PROFIBUS通信技术1PROFIBUS简介,7.8 PROFIBUS,通信技术,2,PROFIBUS,协议结构,PROFIBUS,协议以,ISO/OSI,参考模型为基础，协议结构如图,7-40,所示。,7.8 PROFIBUS通信技术2PROFIBUS协议结,7.8 PROFIBUS,通信技术,作为一种高效、快速的通信协议，,PROFIBUS,使用了第,1,层（物理层）、第,2,层（数据链路层）及第,7,层（应用层），而第,3,6,层没有使用。正是这种简化的结构确保了协议能够快速、高效地进行数据传输。,PROFIBUS,互连模型如图,7-41,所示。,7.8 PROFIBUS通信技术作为一种高效、快速的通信协,7.8 PROFIBUS,通信技术,典型的,PROFIBUS-DP,总线配置以此种总线存取程序为基础，一个主站轮询多个从站，如图,7-42,所示。,7.8 PROFIBUS通信技术典型的PROFIBUS-D,7.8 PROFIBUS,通信技术,3,PROFIBUS,介质存取协议,PROFIBUS,通信规程采用了统一的介质存取协议，此协议由,OSI,参考模型的第,2,层来实现。在进行,PROFIBUS,协议的设计时必须考虑满足介质存取控制的以下两个要求：,在主站间通信时，必须保证在正确的时间间隔内，每个主站都有足够的时间完成其通信任务。,在,PLC,与从站之间通信时，必须快速、简捷地完成循环，实时地进行数据传输。,7.8 PROFIBUS通信技术3PROFIBUS介质存,7.9,网络体系结构的安全分析,1,PLC,网络结构,当前,PLC,生产厂家已开发出多种网络拓扑结构、传输介质访问控制方式、通信介质的,PLC,网络，,PLC,及,PLC,构成的网络在工厂自动化系统的各个层面都发挥着作用。并且，自动化系统和企业管理经营系统相结合，形成如图,7-43,所示的金字塔结构。,7.9 网络体系结构的安全分析1PLC网络结构,
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