【正文】 54) Path： Connection Manager(class 0x06， instance 1) timeout， connection ID， update interval， ? Connection Path： Port1， Link0(back plane， PLC slot)， Message Router(class 0x02， instance 1) 回復信息中提供一個號碼。而缺點是，客戶端應用程序必須在建立更新連接時發(fā)送請求，或者更快。一周期內(nèi)每個 PLC 將處理所有讀寫請求。也可以在運行時改變記錄的 配置，這些是不需要重新起動輸入輸出控制器 (IOC)的，即所涉及的標簽名記錄能實時替換。因為持續(xù)傳輸，同樣的 PLC 數(shù)組被其它數(shù)據(jù)來源也修改了 (由 PanelView 顯示 )，輸入輸出控制器 (IOC)對這些變動。 數(shù)組元素進入數(shù)組時，驅(qū)動默認要求傳輸順序是從第一個元素到請求最高的元素。當使用單個數(shù)組元素或結(jié)構(gòu)體元素，以及并非數(shù)組或結(jié)構(gòu)體的全部時，標簽名就必須使用標量值。 ControlLogix 多請求服務 (0x0A)是用作合并 CIP_Read/Write_Data 請求，即當總請求或期望的請求值的大小到達 PLC 的緩沖極限（大約 500 字節(jié)）的時候使用。 4 設計的方案 因為 ControlNet 連接信息的優(yōu)勢不能在 EtherNet/IP 上體現(xiàn)，這時就可以使用無關(guān)聯(lián)信息：以太網(wǎng)不預留帶寬；通過 TCP 協(xié)議來保證傳輸。 與其它通信協(xié)議相比，它對梯形邏輯圖的要求并沒有改變！ CIP 讀寫服務能夠訪問所有控制器標簽而不需要預先在 PLC 編程的軟件標記他們?yōu)椤吧a(chǎn)”或“消費”類型，這包北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 31 括對 I/O模塊的接入：模擬輸入模塊可利用在槽 1上的第一通道，即“ Local:1:”。原因是沒有一個標準的 CIP 對象可以用來訪問 PLC 的標簽名稱。對于ControlNet 傳送層，協(xié)議區(qū)別“無關(guān)聯(lián)”和“關(guān)聯(lián)” CIP 信息。 2 ETHERNET/IP ControlNet 是一種確定性的串行通信系統(tǒng)，它的協(xié)議模型同七層的 ISO OSI 模型相似，采用了從物理層到應用層分層方 式。 1 引言 散裂中子源項目 (SNS)的幾個子系統(tǒng)使用了 AB公司的 ControlLogix 系列 PLC。 Large Experimental Physics Control Systems, San Jose, California, 20xx． 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 29 附 錄 附錄 1 基于 ETHERNET/IP 的 CONTROLLOGIX 系列 PLC 的接口 凱瑟米爾 ， ， 美國 摘要 由美國 AB公司生產(chǎn)的 ControlLogix系列可編程序邏輯控制器 (PLC)提供了多種接口類型：如以太網(wǎng)、 ControlNet、 DeviceNet、 RS232 等等。 在此我要向我的導師孫東輝副教授致以最衷心的感謝和深深的 敬意！ 在四年的大學學習期間，自動化教研室的每位老師對我的學習、生活和工作都給予了熱情的關(guān)心和幫助，使我的水平得到了很大的提高，取得了長足的進步。也決定了獨立控制在下位軟件中不可或缺的地位。 論文在分析 ControlNet 總線技術(shù)的基礎上，詳細闡述了其在環(huán)道控制系統(tǒng)下位軟件中的應用。這樣做的目的就是為了解決在工控中大量進行 PID 運算帶來的高負荷。系統(tǒng)在始建之初就充分考慮到這一點，從 CPU 到電源，全部的設備都使用的熱備的冗余結(jié)構(gòu)，最大程度上保證了系統(tǒng)的安全性。結(jié)合成功例子，使得 ControlNet 應用于環(huán)道控制系統(tǒng)有了強大的保障。 程序設計示例如 圖 412 所示 。在RSLogix5000 編程環(huán)境 中， 根據(jù)現(xiàn)場 的硬件基礎 編寫完成 下位 PLC 獨立控制部分的程序，其中 有一個主程序和 28 個子程序，分別用來調(diào)用或控制相應的功能模塊。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 22 圖 48 開關(guān)閥子程序流程圖 6．調(diào)節(jié)閥控制子程序流程 如 圖 49 所示。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 19 圖 44 主程序流程圖 2．初始化子程序流程 如 圖 45 所示。 圖 42 RSLogix5000（企業(yè)版）軟件界面 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 18 程序標簽設定 本設計使用了較多的標簽，命名皆以控制的對象或是作用為名，目的是增加程序的可讀性。典型的 ControlLogix 系統(tǒng)包括： 1． ControlLogix 控制器； 2． RSLogix5000 編程軟件； 3．安裝在 1756 框架上的 1756 ControlLogix I/O 模塊； 4．不同的通訊模塊，用于連接 EtherNet/IP、 ControlNet、 DeviceNet、 DH+以及通用北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 17 遠程 I/O 網(wǎng)絡； 5．通過第三方設備連接的其他網(wǎng)絡。只需要安裝一個 RSLogix5000 編程軟件包即可完成可編程序控制器、伺服控制器和伺服驅(qū)動器的編程和設置，而不像有些系統(tǒng)那樣需要 2 個甚至是 3 個單獨的軟件包。RsLogix5000 編程軟件除了為順序控制提供梯形圖編程外， 還可以為運動控制提供完整的編程及調(diào)試支持。使用這兩個軟件進行相關(guān)的配置和管理，就能正確的使用掛在 ControlNet網(wǎng)絡上的 PLC 單元。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 15 圖 33 冗余電源示意圖 冗余控制器 實現(xiàn) 如圖 34 所示。 RTD 模塊 RTD 模塊采用 ROCKWELL 的 1756IR6I 模塊，共 6 塊，插在 1 站的 A17 框架的第 10 槽中。 圖 32 電源模塊功率示意圖 CNET模塊 CNET 模塊采用 ROCKWELL 的 1756CNBR 模塊，共四塊，分別插在兩個 A4 框架的第 1 槽、 A7 框架的第 0 槽。 電源模塊 1756 機架上的 ControlLogix 電源模塊直接給機架背板提供 ， ， 5V 和 24V直流電源。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 13 SRM 熱備模塊 SRM 熱備模塊采用 ROCKWELL 的 1757SRM/B（最大電壓 30V，最大電流 100mA），共兩塊，分別插入兩個 A4 框架的第 3 槽， SRM 熱備模塊間采用專用光纖相互連接 。 表 31 PLC 配置清單表 序號 部件名稱 型號 數(shù)量（套） 1 CPU 處理器 1756L55M24 2 2 熱備通訊模塊 1757SRM 2 3 電源 1756PA75 4 4 4 槽熱備框架 1756A4 2 5 CNET 通訊模塊 1756CNBR 4 6 17 槽框架 1756A17 2 7 空槽蓋板 1756N2 9 8 16路模擬量輸入模塊 ,36 針 1756IF16 4 9 16路開關(guān)量輸入模塊 ,20 針 1756IB16 9 10 16路繼電器輸出模塊 ,36 針 1756OW16I 5 11 6路熱電阻輸入模塊 ,20 針 1756IR6I 6 12 8路模擬量輸出模塊 ,20 針 1756OF8 1 CPU 模塊 ControlLogix 控制器可提供系統(tǒng)規(guī)?？勺兓目刂破鹘鉀Q方案，可以訪問大量的 I/O點（數(shù)字量 I/O 最多為 128， 000 個，模擬量 I/O 最多為 4000 個）。 圖 31 系統(tǒng)設計方案圖 其中： 1． PLC 采用美國 ROCKWELL 公司先進的 ControlLogix 系列產(chǎn)品，可靠性高，具有雙機熱備功能，性能穩(wěn)定；同時采用了高速傳送、實時 I/O 的控制網(wǎng)絡（ ControlNet）通信技術(shù)，實現(xiàn)了過程數(shù)據(jù)采集、實時傳輸和過程控制，增強下位機的擴展性和數(shù)據(jù)采集的實時 性。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 11 第 3 章 系統(tǒng)硬件概況 系統(tǒng)概況 為了保證數(shù)據(jù)采集的準備性和安全性，系統(tǒng)采用雙機熱備，以避免由于特殊原因使數(shù)據(jù)丟失。它作為控制器和 I/O 設備之間的一條高速通信鏈路，綜合了現(xiàn)有的 RI/O 和 DH 鏈路的能力。RSView3 RSView SE 是基于 Windows 環(huán)境（ Windows 98， Windows NT）的工業(yè)監(jiān)控軟件，使用方便、直觀、可靠，同時允許用戶進行圖形觀察和組態(tài)整個網(wǎng)絡。 ControlNet 允許多個各自擁有獨立或共 享 I/O 的控制器之間相互通訊或以靈活的方式組織互鎖。在 實際應用中，通過網(wǎng)絡組態(tài)時選擇性設定有計劃的 I/O 分組或互鎖時間，這些要求能得到更進一步的保證。由此可知， ControlNet 網(wǎng)絡具有預見數(shù)據(jù)何時能夠可靠傳輸?shù)侥繕说哪芰?，并且?shù)據(jù)的傳輸時間不受網(wǎng)絡節(jié)點添加 /刪除或網(wǎng)絡繁忙等狀況的影響而保持恒定 [3]。 非預定信息傳送時間 傳送非預定節(jié)點（按順序進行循環(huán)傳送，一直到分配給非預定傳送的時間用完為止）沒有時間苛求的信息。在每一個網(wǎng)絡刷新時間（ Network Update Time NUT）內(nèi)自動調(diào)節(jié)網(wǎng)絡上各節(jié)點拿到隱性令牌傳送信息的機會。如果某個節(jié)點沒有要發(fā)的數(shù)據(jù)，則只須發(fā)一個空的數(shù)據(jù)幀（ Null Frame）。但是，網(wǎng)絡上并沒有真正的令牌在傳輸。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 7 表 21 幾種現(xiàn)場總線技術(shù)的性能比較 性能指標 ControlNet DeviceNet Profibus ASI FF 級別 現(xiàn)場級、設備 級 傳感器級、 設備級 現(xiàn)場級、設備級 傳感器級 現(xiàn)場級 發(fā)起組織 羅克韋爾－AB 羅克韋爾－ AB 西門子 ASi國際 FF 基金會 投入日期 1997 年 1994 年 DP:1994, PA:1995 1993 年 1995 年 拓撲結(jié)構(gòu) 星形、樹形、 總線形 線形、總線供電 總線、環(huán)形、 星形 總線、環(huán)形 星形、樹形 多降、 總線供電 通信速率 5Mb/s 125kb/s,300 kb/s,500kb/s －12Mb/s, kb/s,1 Mb/s, Mb/s 最多節(jié)點 99 64 127 31 個從站 每段 240 個最多 65000 個 最大無中繼距離 同軸： 5km 光纖： 30km 500m 電纜： 光纖： 100m ::500m 總線冗余 可 不能 可 不能 可 有關(guān)標準 IEC61158 子集 歐洲標準 EN50254 歐洲標準EN50252 IEC61158 子集 歐洲標準 EN50170 歐洲標準EN50295 IEC61158 基本子集 最大幀長 510 字節(jié) 8 字節(jié) 244 字節(jié) 31 從站： 4 入 /4 出 信息 對象 /設備 仲裁方法 時間片多路存取 CTDMA，生產(chǎn)者 /消費者 音頻載波多路存取，生產(chǎn)者 /消費者 令牌傳送 主 /從，周期查詢 調(diào)度 /周期， 非調(diào)度 /非周期，生產(chǎn)者 /消費者 通信方法 主 /從，多主， 對等 主 /從，多主 主 /從，對等 主 /從，周期查詢 服務器 /客戶機 網(wǎng)絡效率 高 高 不高 不高 高 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 8 相比可知， ControlNet 網(wǎng)絡具有吞吐量高、體系結(jié)構(gòu)靈活、組態(tài)和編程簡單、信息交換可靠等特點，是一種適合工業(yè)控制信息傳輸與控制的實時控制系統(tǒng)。 顯然，與典型的源 /目的地模式相比，生產(chǎn)者 /消費者模型是一種更為靈活高效的處理機制。因為數(shù)據(jù)是按內(nèi)容進行標識的，數(shù)據(jù)源只需將數(shù)據(jù)發(fā)送一次。 基于生 產(chǎn)者 /消費者的通訊模式 目前工業(yè) 自動化 控制網(wǎng) 絡采用 的網(wǎng)絡 模型主 要有兩 種：源 /目 的地模型北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 6 （ Source/Destination） 和生產(chǎn)者 /消費者 （ Producer/Consumer） 模型，絕大多數(shù)網(wǎng)絡通訊都是采用源 /目的地的通訊模式如 FF、 Lonworks、 Profibus 等。同時，它還具備如下特點： ControlNet 在單根電纜上支持兩種類型的信息傳輸，即有實時性的控制信息和 I/O 數(shù)據(jù)傳輸 ，無時間苛求的信息發(fā)送和程序上 /下載；另外， ControlNet 技術(shù)采取了一種新的通信模式，以生產(chǎn)者 /消費者模式取代了傳統(tǒng)的源舊的模式它不僅支持傳統(tǒng)的點對點通訊，而且允許同時向多個設備傳遞信息。在 RSLinx 軟件中組態(tài)適當?shù)耐ㄓ嶒?qū)動程序，選擇ABPCIC driver，設置 NODE 站點。在 PLC 編程軟件中為本地框架來組態(tài) ControlNet網(wǎng)通訊，模塊 1756CNB 負責處理控制器主框架與本地框架和遠程框架之間的通訊。它為對等通信提供實時控制和報文傳送服務?？刂凭W(wǎng)（ ControlNet）以其高速（ 5Mb/s）的通信速度、先進的網(wǎng)絡模型、高效率的網(wǎng)絡