【正文】 在本課題研究設(shè)計(jì)過程中，還得到了殷華文老師、劉叔軍老師、劉忠超老師和其他老師和同學(xué)的幫助，在此一并致以誠摯的謝意!最后感謝各位專家、老師對我論文之悉心審閱與認(rèn)真指導(dǎo)。蓋老師淵博的理論知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)的治學(xué)態(tài)度，將使我終生受益。參考文獻(xiàn)[1] 宮淑貞、王冬青、徐世許編著. 可編程序控制器原理及應(yīng)用 . 人民郵電出版社，.[2] 殷華文主編. 可編程序控制器及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò). 西安地圖出版社 ，.[3] 邱公偉主編. 可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用. 清華大學(xué)出版社， .[4] 郭宗仁等編著. 可編程序控制器及其通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù). 人民郵電出版社， .[5] 仁波、喬莉、李環(huán)編著. 現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用. 航空工業(yè)出版社， .[6] . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程第二版 . 高等教育出版社，.[7] OMRON SYSMAC/CQM1 Cat No：OMPZCI97102A 可編程序控制器安裝手冊，.[8] OMRON SYSMAC/CQM1 Cat No：OMPZCP97102A 可編程序控制器編程手冊，.[9] OMRON SYSMAC/CQM1 Cat No:OMPZCP97102A 可編程序控制器專用 I/O 單元操作手冊，. [10] OMRON SYSMAC CS1 系列 Cat No:OMPZDP99201A 可編程序控制器編程手冊，.[11] OMRON SYSMAC CS1 系列 Cat No:OMPZDO99202A 可編程序控制器操作手冊，. [12] OMRON SYSMAC/CQM1 Cat No：OMPZCI97102A 可編程序控制器安裝手冊，.[13] OMRON CXProgrammer 用戶手冊，2022.[14] CompoBus/D(DeviceNet) Cat No:OMPZCO98105A Operation Manual, OMRON , . [15] SYSMAC CS1 Series DeviceNet Units Cat: No W380E105 Operation Manual, OMRON, .附錄致謝本課題是在導(dǎo)師蓋曉華老師的精心指導(dǎo)下完成的，畢業(yè)論文設(shè)計(jì)期間，蓋老師為我提供了許多前沿的資料和大量實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)意見，為我的論文傾注了大量的心血和精力，在此我表示深深的謝意。(3) 由于系統(tǒng)比較龐大，不可能面面俱到，對于系統(tǒng)中存在的細(xì)節(jié)問題還有待進(jìn)一步改善。經(jīng)過三個(gè)多月的設(shè)計(jì)，本次課題的設(shè)計(jì)任務(wù)已基本完成，但也有許多需要進(jìn)一步研究設(shè)計(jì)的內(nèi)容：(1) 目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的通訊，但由于時(shí)間原因，只實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中簡單的數(shù)據(jù)通訊，要發(fā)揮 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)的作用，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控更多的現(xiàn)場設(shè)備（比如，遠(yuǎn)程 I/O 終端等未利用），怎樣編程實(shí)現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理，就成為下一步需解決的問題。最終通過調(diào)試運(yùn)行，已實(shí)現(xiàn)整體網(wǎng)絡(luò)的正常監(jiān)控運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期效果。本文設(shè)計(jì)基于 CQM1 型 PLC 火車模型控制系統(tǒng)，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有控制設(shè)備，結(jié)合被控對象的特性，去模擬一個(gè)復(fù)雜的工業(yè)控制現(xiàn)場。 結(jié)束語現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用水平是反映一個(gè)國家的工業(yè)綜合實(shí)力的風(fēng)向標(biāo)，它不但反映了企業(yè)的綜合實(shí)力、管理水平、技術(shù)力量；同時(shí)與國民經(jīng)濟(jì)直接相聯(lián)系，其運(yùn)轉(zhuǎn)情況直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和國家的財(cái)政收入，意義十分重要。圖 29 從站 CQM1 編程圖 30 主站 CS1G 編程 火車模型運(yùn)行控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控測試在設(shè)計(jì)完硬件和軟件的基礎(chǔ)上，利用上位機(jī) A 通過 CS1G 型 PLC 對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)從單元進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，利用上位機(jī) B 通過 CQM1 型 PLC 對火車模型運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行采樣監(jiān)控。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸及其主從單元內(nèi)部 I/O 映射關(guān)系如圖 28 所示。因此大量的數(shù)據(jù)怎樣能夠通過一個(gè)字的通道，進(jìn)行實(shí)時(shí)無誤的傳輸，便成為本次上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)這里仍然采用力控軟件組態(tài)，組態(tài)過程已在前邊詳細(xì)的介紹，這里不再闡述，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，遠(yuǎn)程上位機(jī)監(jiān)控主界面和系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控界面分別如圖 2圖 27 所示圖 26 火車模型控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控主界面圖 27 火車運(yùn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控界面 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)該網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程監(jiān)控所需數(shù)據(jù)，都是通過 I/O 映射傳送，即在主單元 PC 內(nèi)存區(qū)直接讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)區(qū)，便可以實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備的監(jiān)控。在 CS1G 下給 CIO 0053 通道的送 0003 數(shù)據(jù)，通過基于 CQM1 的上位機(jī) PC 監(jiān)控，在 CQM1 的內(nèi)存區(qū)監(jiān)控到 IR002 通道收到數(shù)據(jù) 0003，可以證明系統(tǒng)通訊正常。圖 25 系統(tǒng)通訊檢測主單元狀態(tài)區(qū) 1 通道= CIO 2022 登記從單元數(shù)據(jù)通道= CIO 2022正常從單元數(shù)據(jù)通道= CIO 2022 編程測試經(jīng)過驗(yàn)證，確認(rèn)系統(tǒng)通訊正常，即可在 CS1G 下編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸測試。主站狀態(tài)區(qū)標(biāo)志指示了主單元和網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。 檢測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立掃描表后，查看主從站的MS和NS 指示燈，若都為綠色則為通訊正常，若不正常，查看相關(guān)手冊，進(jìn)行故障排除。在本次設(shè)計(jì)過程中，由于以前創(chuàng)建的掃描便與現(xiàn)行的硬件不匹配，通訊過程中，一直提示“D5”錯(cuò)誤，后通過軟件開關(guān)重新建立掃描表，問題解決。圖 24 主單元I/O表創(chuàng)建注意該處如無特殊情況，盡量使用軟件自動(dòng)創(chuàng)建I/O表，否則容易出現(xiàn)I/O檢驗(yàn)等錯(cuò)誤。 網(wǎng)絡(luò)測試通過前邊的網(wǎng)絡(luò)配置安裝，在對其測試之前，先按照參考手冊中的應(yīng)用步驟，對其再進(jìn)行一次系統(tǒng)的檢查，然后，編寫軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測試。軟件開關(guān)的位置如表9所示。? 每個(gè)從單元的I/O分配，多少I/O點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)地址是什么；? 提供有關(guān)遠(yuǎn)程I/O通信狀態(tài)和通信循環(huán)時(shí)間的通信參數(shù)；當(dāng)用戶缺省遠(yuǎn)程I/O分配時(shí)，掃描表可置為使能或無效，但對于用戶設(shè)定分配時(shí)必須使其使能。 掃描表要想使網(wǎng)絡(luò)能夠正常進(jìn)行通訊，必須在主單元中創(chuàng)建掃描表。使用缺省遠(yuǎn)程I/O分配時(shí)，PLC存儲(chǔ)區(qū)中的字地址是根據(jù)從單元的節(jié)點(diǎn)地址進(jìn)行分配的，分配的字地址分成輸入?yún)^(qū)和輸出區(qū)，PLC由輸入?yún)^(qū)接收從單元的輸入，由輸出區(qū)輸出數(shù)據(jù)到從單元，每個(gè)節(jié)點(diǎn)地址分配一個(gè)輸入字和一個(gè)輸出字。 遠(yuǎn)程I/O通信遠(yuǎn)程I/O 通訊時(shí)，安裝在主單元PLC的I/O存儲(chǔ)區(qū)為每個(gè)從單元分配字地址，以實(shí)現(xiàn)與從單元I/O 數(shù)據(jù)的自動(dòng)交換。表 8 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)置機(jī)架 模塊 主/從站 單元號(hào) 波特率 節(jié)點(diǎn)號(hào) 通信電源CS1G C200HWDRM21V1 主站 01 50OKbps 00 24V DCCQM1 CQM1DRT21 從站 50OKbps 03 24V DC遠(yuǎn)程 I/O DRT1OD16 從站 50OKbps 01 24V DC遠(yuǎn)程 I/O DRT1ID16 從站 50OKbps 02 24V DC注意，如果相同的節(jié)點(diǎn)號(hào)用于主單元和另一個(gè)節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)號(hào)重疊） ，從單元將不能夠參與通信。表 7 五芯電纜指標(biāo)顏色 信號(hào)棕色 電源線，負(fù)電壓（V）藍(lán)色 通信線，低（CAN低）… 屏蔽線黃色 通信線，高（CAN高）紅色 電源線，正電壓（+V）選用DCN13C接頭，將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)連接在一起，同時(shí)一定要注意電源和終端電阻的連接方法，注意事項(xiàng)參考相關(guān)參考手冊。2) 通信連接通信連接需注意通訊電纜、通訊電纜接頭、終端電阻、電源等問題。從單元安裝：I/O Link單元能和標(biāo)準(zhǔn)I/O單元一樣安裝到CQM1 PLC上，I/O字的分配取決于單元裝在PLC 上的順序。主單元是一個(gè)特殊的I/O單元，只要單元號(hào)不與另一個(gè)特殊的I/O單元號(hào)沖突就可安裝在CPU機(jī)架或者擴(kuò)展I/O機(jī)架底板的任何槽中。節(jié)點(diǎn)：連接在網(wǎng)絡(luò)中的主從單元為了能夠進(jìn)行通信，必須給其編號(hào)，就像局域網(wǎng)中的IP 地址，同一網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)號(hào)不能重復(fù)。主站：包括電源在內(nèi)的所有一般I/O模塊（包括主單元模塊在內(nèi)）的整機(jī)。總支線長度:最大156m通信電源 24V DC，外部供給最大節(jié)點(diǎn)數(shù) 64節(jié)點(diǎn)(包括配置器在內(nèi))最大主單元數(shù) 沒有配置器:l帶有配置器:63最大從單元數(shù) 63個(gè)從單元出錯(cuò)控制 CRC出錯(cuò)檢查 網(wǎng)絡(luò)配置 網(wǎng)絡(luò)硬件配置在配置網(wǎng)絡(luò)前先闡述一下幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)中常用到的概念：主單元：支持在PC和從單元之間， OMRON PC與OMRON PC 之間，以及OMRON PC與其他公司主從單元之間的遠(yuǎn)程I/O通信，主單元相當(dāng)于INTERNET 網(wǎng)絡(luò)中的SERVER?？傊Ь€長度:最大78m通信距離(125Kbps)網(wǎng)絡(luò)長度:粗線500m，細(xì)線100m?？傊Ь€長度:最大39m(250Kbps)網(wǎng)絡(luò)長度:粗線250m，細(xì)線100m。 DeviceNet通信的主要技術(shù)指標(biāo)表 6 DeviceNet通信的主要技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目 規(guī)格通信協(xié)議 DeviceNet支持的連接 主一從:遠(yuǎn)程I/O和Explicit信息點(diǎn)對點(diǎn):FINS 信息以上兩種都遵守DeviceNet規(guī)格連接形式 M多分支和T型分支組合連接(干線和支線)通信波特率 500Kbps，250Kbps，或125Kbps(可選擇)通信介質(zhì) 專用5芯電纜(50OKbps)網(wǎng)絡(luò)長度 :最大100m。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 23 DeviceNet典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凡是支持DeviceNet開放現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的主單元和從單元，都可以按照該網(wǎng)絡(luò)類型接入?，F(xiàn)場總線是新型自動(dòng)化系統(tǒng)，又是低帶寬的底層控制網(wǎng)絡(luò)（Infra）。 現(xiàn)場總線技術(shù)概述現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機(jī)化測量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通訊的底層網(wǎng)絡(luò)，它在各個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。隨著各種新器件或單元的不斷推出，CompoBus/D的功能越來越強(qiáng)。圖 22 火車運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)4 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)CompoBus/D是OMRON 公司的一種開放式的網(wǎng)絡(luò)，它遵循DeviceNet 開放現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，非MORNO公司生產(chǎn)的設(shè)備，如主從單元，都可以連接到該網(wǎng)絡(luò)上。在運(yùn)行系統(tǒng)中選擇“文件\打開”命令，從“選擇窗口”選擇“基于CQM1的火車運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)”。圖 21 動(dòng)畫連接—變量選擇6) 系統(tǒng)運(yùn)行力控組態(tài)下新建工程初步完成，進(jìn)入運(yùn)行階段，首先保存所有組態(tài)內(nèi)容，關(guān)閉DBManager(如果沒關(guān)閉 )。下面以所建的工程為例說明建立動(dòng)畫連接的部分步驟：雙擊“系統(tǒng)啟動(dòng)”對象，出現(xiàn)動(dòng)畫連接對話框如圖20所示。5) 創(chuàng)建動(dòng)畫連接前面已經(jīng)完成了很多工作，包括：制作顯示畫面、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫點(diǎn)，與I/O設(shè)備“PLC中的過程數(shù)據(jù)一一連接。雙擊數(shù)據(jù)庫中點(diǎn)LEVEL的單元格，選擇“數(shù)據(jù)連接”選項(xiàng)或雙擊LEVEL所對的“IOLINK[I/O連接]”單