1、第6章 工业以太网第第6 6章章 工业以太网工业以太网6.1 工业以太网概述工业以太网概述6.2 M580 PLC与与ATV930变频器以太网通信实验变频器以太网通信实验6.3 西门子西门子1200 PLC与施耐德与施耐德ATV340变频器的变频器的Profinet通信通信小结小结思考与习题思考与习题第6章 工业以太网知识目标知识目标(1)了解目前已有的各种工业以太网。(2)理解工业以太网的结构。(3)理解Modbus TCP/IP的结构、报文和常见参数。能力目标能力目标(1)掌握三种不同的工业以太网通信的建立方法。(2)掌握每种工业以太网通信中不同的通信方式。(3)理解I/O Scanner
2、的使用。第6章 工业以太网6.1 工业以太网概述工业以太网概述6.1.1 工业以太网简介工业以太网简介商业以太网主要应用于办公和娱乐上的信息交换，相对来说使用环境比较干净、稳定，对数据交换的速度要求较高而且数据的类型非常多样化，主要应对的是各个终端用户的实时需求。商业以太网和OSI模型的对应关系如表6-1所示。第6章 工业以太网表6-1 商业以太网和OSI模型的对应关系第6章 工业以太网商业以太网的物理层和数据链路层采用的是IEEE 802.3的规范，物理连接分成两个类别：基带与宽带。工业以太网中采用的是基带类技术，它的传输速度有10 Mb/s、100 Mb/s、1000 Mb/s等，采用RJ
3、45连接器最多可连接4对双绞线。网络层和传输层采用的是TCP/IP协议组，应用层则牵涉到诸如HTTP超文本链接、DNS域名服务、FTP文件传输协议等耳熟能详的应用协议。第6章 工业以太网相较于成熟的商业以太网，工业以太网其实到目前为止还没有严格的定义。由于涉及各个公司甚至各个国家的利益，工业以太网暂时处于一个百花齐放的时代，各个不同的工业以太网之间甚至连基本的结构都有很大的区别。但总体来说，各个公司的工业以太网都还是以以太网为基础，只是在报文格式、通信方式、整体架构上有所区别。例如，Modbus TCP/IP是基于Modbus，Profinet是基于Profibus，但是它们的通信介质、寻址方
4、式、地址分配等都是基于以太网的。第6章 工业以太网6.1.2 Modbus TCP/IP通信协议通信协议1.Modbus TCP/IP概述概述Modbus TCP/IP通信协议整体结构如表6-2所示。第6章 工业以太网其结构内容中很多都是属于TCP/IP协议组的部分：地址解析协议ARP、硬件接口、反向地址解析协议RARP属于链路层；网际控制报文协议ICMP、IP，网际组管理协议IGMP属于网络层；传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP属于传输层；简单邮件传输协议SMTP、域名服务DNS、简单网络管理协议SNMP、简单网络定时协议SNTP、超文本传输协议HTTP属于应用层。第6章 工业以太网传
5、输控制协议TCP是一个可靠的、面向连接的端到端协议，它通过创建连接，在发送者和接收者之间建立了一条“虚电路”。TCP在即将有数据到来时通知接收者开始一次传输，再通过连接的中断来结束连接，从而使接收者知道这是一次完整的传输过程。用户数据报协议UDP是一个没有连接的端到端协议，它为来自上层的数据增加了端口地址、校验、长度信息等。UDP仅仅提供端到端传输过程中必需的功能，并不提供任何顺序或者重新排序。所以，当发生一个错误的时候，它并不能指出是哪里损坏了。第6章 工业以太网TCP负责可靠的传输，可靠性是通过提供差错检测和重传被破坏的帧来实现，只有传输被确认，“虚电路”才会被放弃。UDP把一次传输的多个
6、数据报看作是完全独立的，对目标而言，每个数据报的到来也是一个独立的事件，是接收者无法预判的。这两种传输层协议相比较而言，TCP建立连接、确认的过程都需要花费时间，通过牺牲时间来换取通信的可靠性；UDP则由于没有连接的过程、帧短，比TCP更快，但可靠性较差。第6章 工业以太网Modbus TCP消息则包含了例如Modbus服务器和客户机之间的请求、指示、证实、响应等消息，请求是指客户机在网络上发送用来启动事务处理的报文，指示是指服务器接收的请求报文，证实是指客户端接收的响应信息，响应是指服务器发送的响应信息。I/O扫描器则应用于服务器和客户机之间的数据映射。在通信结构上，Modbus TCP/I
7、P的通信系统可以包含很多不同类型的设备：连接至Modbus TCP/IP的服务器和客户机设备，互联设备如网桥、路由器、网关等。第6章 工业以太网2.Modbus TCP/IP报文报文在前面的章节我们了解到，Modbus协议定义了一个和基础通信层无关的简单协议数据单元PDU，它包含了功能码和数据。Modbus TCP/IP的请求/响应应用数据单元ADU则在PDU的前面加上了一个MBAP报文头，如图6-1所示。图6-1 ADU结构第6章 工业以太网MBAP报文头又叫Modbus协议报文头，它是在TCP/IP上使用的专用于识别Modbus应用数据单元的报文头。它包含的内容如表6-3所示。第6章 工业
8、以太网3.Modbus TCP/IP设备参数设备参数后面实验中，我们采用的通信的子站是施耐德ATV930和ATV340，参数的介绍我们也将以这两类设备为例。需要注意的是，参数本身的特性在其他以太网设备上具有通用性，但参数之间的关联性不一定适用于所有的以太网设备。第6章 工业以太网1)ATV930和和ATV340设备参数设备参数(1)MAC地址。MAC(Medium/Media Access Control)地址是用来表示互联网上每一个站点的标识符，采用十六进制数表示，共6个字节(48位)。其中，前3个字节是由IEEE的注册管理机构RA负责给不同厂家分配的代码(高位24位)，也称为“编制上唯一的
9、标识符”(Organizationally Unique Identifier)，后3个字节(低位24位)由各厂家自行指派给生产的适配器接口，称为扩展标识符(唯一性)。MAC地址实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48，全球所有的以太网设备都具有自己唯一的MAC地址，它在设备出厂时就已经被指定，并不可被更改。第6章 工业以太网(2)IP地址及分配模式。IP地址用于在互联网上表示源地址和目标地址的一种逻辑编号，它由网络号和主机号构成。如果局域网不与Internet连接，可以自定义IP地址；如果局域网需要与Internet连接，则需要向相关部门申请来获得唯一的IP地址。IP地址是一个32位的
10、二进制字符串，以8位为一个字节，每个字节分别用十进制表示，取值范围为0255，用点分隔，如192.168.1.9。每个IP地址都由网络标识号和主机标识号组成，不同类型的IP地址中它们的长度各不相同，所以它们允许的网络数目和主机数目都是有很大区别的。第6章 工业以太网A类地址首位为0，网络标识号占7位(最多27个网络)，主机标识号占24位(最多224个主机)，所以A类地址范围为0.0.0.0至127.255.255.255；B类地址首2位为10，网络标识号占14位(最多214个网络)，主机标识号占16位(最多216个主机)，所以B类地址范围为128.0.0.0至191.255.255.255；C
11、类地址首3位为110，网络标识号占21位(最多221个网络)，主机标识号占8位(最多28个主机)，所以C类地址范围为192.0.0.0至223.255.255.255。第6章 工业以太网施耐德的Modbus TCP/IP设备的IP分配通常有三种方式：固定模式、BOOTP模式和DHCP模式。固定模式又称手动模式，就是人为手动地输入一个固定的IP地址；BOOTP模式是在MAC地址和IP地址之间对应，包含6位十六进制数的以太网设备的MAC地址(MM-MM-MM-XX-XX-XX)，而且必须输入到BOOTP服务器中，再由BOOTP服务器来给以太网设备分配IP地址；DHCP模式是在设备名称和IP地址及F
12、DR配置文件路径之间对应，设备名称在DHCP服务器和设备上都要输入，再由DHCP服务器来给以太网设备分配IP地址。第6章 工业以太网在上电之后，施耐德的Modbus TCP/IP设备会按照以下顺序来检测设备的IP地址：如果有输入固定的IP地址，则使用固定模式；如果没有输入固定的IP地址，则检测FDR是否被配置，如果FDR没有被配置或FDR被配置但没有设置设备名称则使用BOOTP模式；如果没有输入固定的IP地址，而FDR被配置，而且设备名称已经被输入，则使用DHCP模式。第6章 工业以太网(3)子网掩码。A类地址或B类地址的单位可以把它们的网络划分成几个部分，成为子网。子网掩码则用于判别某一个I
13、P地址属于哪个子网；它也是一个32位的数字，把IP地址中的网络地址域和子网域都写成1，把IP地址中的主机地址域都写成0，便形成该子网的子网掩码。第6章 工业以太网(4)网关。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。应用在不同的通信协议、数据格式或语言中，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关就是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。在如今很多局域网中采用的都是路由器接入网络，因此通常指的网关就是路由器的IP。一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包，一般填写192.168.x.1。第6章 工业以
14、太网(5)设备名称。设备名称是人为给设备指定的名称，在当前的网络上必须是唯一的，被用于DHCP模式下识别设备并给设备分配IP地址。它还有一个很重要的作用就是增强可读性，无论是MAC地址还是IP地址，都是数字组成的不便于记忆，但是设备名称可以由字母、字符及数字组成，我们可以把它命名为简单易读的名称，如ATV930_motor01、ATV340_pump99等。第6章 工业以太网2)ATV930和和ATV340的以太网功能的以太网功能除了以上以太网设备通用参数以外，ATV930和ATV340还有一些特殊的以太网功能。(1)FDR。FDR即故障设备更换(Faultly Device Replacem
15、ent)，IP地址的分配可通过网页服务器或者SoMove设置，基于DHCP模式，用于从设备名称分配IP地址。第6章 工业以太网IP地址的分配可设置为自动分配和动态分配：自动分配模式下，一旦DHCP客户端第一次成功地从DHCP服务器端租用到IP地址之后，就永远使用这个地址；动态分配模式下，当DHCP第一次从HDCP服务器端租用到IP地址之后，并非永久的使用该地址，只要租约到期，客户端就得释放这个 IP 地址，以给其他工作站使用。在实际应用中，通过FDR功能，可以将以太网设备的配置储存在有DHCP和FDR功能的服务器上。第6章 工业以太网(2)嵌入式网页服务器。施耐德御程系列变频器都内置了一个嵌入
16、式网页服务器(Web Server)，在IE浏览器中输入以太网设备的IP地址，就可以打开网页服务器。在网页服务器的界面上，可以快捷地实现对变频器的设置、监视、控制(出于安全考虑，最新版本已取消控制面板功能)，如图6-2所示。第6章 工业以太网图6-2 网页服务器界面第6章 工业以太网(3)RSTP。RSTP即快速测量树协议(Rapid Spanning Tree Protocol)，它被用于环网，在每一次网络拓扑发生变化时，RSTP功能会快速地计算出最优的网络路径。RSTP功能会管理当前网络中所有设备的端口，它能够在50150 ms内为1632台设备解决通信丢失的问题。通信重建的速度则取决于P
17、LC、使用的服务及IP地址模式。第6章 工业以太网6.2 M580 PLC与与ATV930变频器以太网通信实验变频器以太网通信实验本实验中使用的PLC型号为BME H58 2040，它本身自带的以太网端口是Modbus TCP/IP和Ethernet IP都支持的；使用的变频器为ATV930系列，它本身自带的以太网端口也是Modbus TCP/IP和Ethernet IP都支持的。所以，我们使用BME H58 2040和ATV930通信时，两种通信协议都可以实现。第6章 工业以太网BME H58 2040和Modbus TCP/IP通信协议都隶属于施耐德电气公司，所以相对而言Modbus TC
18、P/IP的通信实现更为简单，而且方法更多。我们可以直接使用功能块对变频器进行读写，或者使用DTM浏览器将变频器添加为一个Modbus Device，或者使用DTM浏览器直接将ATV930的DTM添加进去。在编程和组态过程中，我们也可以选择使用变频器的I/O Scanner或者直接对寄存器进行读写。第6章 工业以太网6.2.1 硬件连接硬件连接本实验需要使用的硬件如表6-4所示。第6章 工业以太网BME H58 2040的正面和背面如图6-3所示。图6-3 BME H58 2040的正面和背面第6章 工业以太网BME H58 2040各个部位的功能如表6-5所示。第6章 工业以太网ATV930的
19、控制模块如图6-4所示。图6-4 ATV930的控制模块第6章 工业以太网图6-4中，是控制电源类型选择拨码开关，和是扩展模块的插槽。需要注意的是，、都是RJ45端口，但是是用于控制面板连接的，的两个端口才是以太网通信端口，是用于Modbus RTU通信的。在我们的实验中，网线一头插入BME H58 2040的3或4中的任意一个端口，另一头插入ATV930的中的任意一个端口，即可实现以太网硬件连接。PC和PLC直接使用Mini USB电缆连接即可。需要注意的是，如果是使用添加DTM的方式来连接PLC和变频器，而且想在PLC在线修改变频器的DTM，PC和PLC必须通过网线连接。第6章 工业以太网
20、6.2.2 变频器配置变频器配置本实验需要使用以太网通信对变频器实现控制和监视，变频器参数的设置主要在控制通道和以太网通信上。在SoMove界面的“参数列表”中，选择“完整设置”中的“命令和参考”，将“参考频率通道1”设置为“嵌入式以太网”，将“控制模式配置”设置为“组合通道模式”，如图6-5所示。第6章 工业以太网图6-5 通道设置界面第6章 工业以太网在SoMove界面的“参数列表”中，选择“通信”中“端口-Modbus TCP/以太网 IP”里的“常规设置”，将“IP分配模式”设置为“固定地址”，将“IP地址”、“子网掩码”、“网关地址”分别设置为“192.168.1.99”、“255.
21、255.255.0”、“192.168.1.1”，如图6-6所示。第6章 工业以太网图6-6 IP等设置界面第6章 工业以太网在SoMove界面的“协议和变频器配置文件”中，选择对应的通信协议即可，如图6-7所示。图6-7 通信协议选择界面第6章 工业以太网6.2.3 M580 PLC与与ATV930变频器变频器Modbus TCP/IP通信实验通信实验如前文所述，M580 PLC与ATV930变频器Modbus TCP/IP通信可以通过很多种不同的方法来实现，我们将一一介绍。首先我们要在菜单“工具”“项目设置”“变量”中勾选“直接以数组变量表示”、“允许动态数组(ANY_ARRAY_XXX)
22、”、“禁用数组大小兼容性检查”并点击“确定”按钮确认，如图6-8所示。图6-8 变量设置界面第6章 工业以太网第6章 工业以太网图6-8 变量设置界面第6章 工业以太网(1)使用READ_VAR和WRITE_VAR功能块。新建项目，选择CPU型号BME H58 2040，点击“确定”按钮，如图6-9所示。第6章 工业以太网图6-9 新建项目界面第6章 工业以太网双击“项目浏览器”中的“项目”，打开硬件组态界面，如图6-10所示。图6-10 硬件组态界面第6章 工业以太网双击CPU上的以太网端口，打开以太网端口配置界面，如图6-11所示。图6-11 以太网端口配置界面第6章 工业以太网点击“安全
23、”标签里的“解锁安全”，解锁服务和访问控制，如图6-12所示。图6-12 安全解锁界面第6章 工业以太网在“IP配置”标签，将“IP主地址”、“子网掩码”、“网关地址”分别设置为“192.168.1.9”、“255.255.255.0”、“192.168.1.1”，“IP地址A”、“IP地址B”分别设置为“192.168.1.11”、“192.168.1.12”，配置完成后点击图标确认，如图6-13所示。第6章 工业以太网图6-13 PLC的IP等设置界面第6章 工业以太网在项目浏览器中，在“程序”“任务”“MAST”“段”上点击鼠标右键，新建一个名称为“ModbusTCP”、语言为“LD”的
24、程序，如图6-14所示。第6章 工业以太网图6-14 新建程序界面第6章 工业以太网在弹出的编程界面中，点击“FFB输入助手”图标，在弹出的“函数输入助手”对话框的“FFB类型”里分别输入“READ_VAR”和“WRITE_VAR”并确认，且在程序中添加对应的功能块，分别如图6-15图6-18所示。第6章 工业以太网图6-15 添加READ_VAR功能块的界面第6章 工业以太网图6-16 放置READ_VAR功能块第6章 工业以太网图6-17 添加WRITE_VAR功能块的界面第6章 工业以太网图6-18 放置WRITE_VAR功能块第6章 工业以太网点击图标，添加一个“%S6”的秒脉冲，连接
25、至“READ_VAR”和“WRITE_VAR”的“EN”脚，如图6-19所示。第6章 工业以太网图6-19 添加秒脉冲第6章 工业以太网输入“READ_VAR”和“WRITE_VAR”各个引脚的值，如图6-20所示。第6章 工业以太网图6-20 READ_VAR和WRITE_VAR引脚赋值第6章 工业以太网ADR：读或写的子站地址。两个功能块都是输入的ADDM(0.0.3192.168.1.99)，ADDM是寻址命令，0.0.3指定的是M580上自带的以太网口，192.168.1.99是子站的IP地址。需要注意的是，M580上自带的以太网口是0.0.3，而不是按机架号+位置号+通道号的0.0.
26、0，这一点比较特殊。OBJ：对象类型。两个功能块都是使用的%MW。NUM：起始地址。这里是直接对I/O Scanner所对应的寄存器进行读写，两个功能块都是写0。第6章 工业以太网NB：读写数量。I/O Scanner默认的输入寄存器有状态字和输出转速，输出寄存器有控制字和给定转速，如图6-20所示。数量都是两个，两个功能块都是写0。RECP：接收地址，只需要两个即可。读取块使用%MW0：2，即使用%MW0和%MW1来存放状态字和输出转速的值。第6章 工业以太网EMIS：发送地址，只需要两个即可。写入块使用%MW10：2，即使用%MW10和%MW11来存放控制字和给定转速的值。GEST：交换数
27、据管理取，必须定义4个字。“READ_VAR”使用的是%MW100：4，即从%MW100开始的连续4个字，“WRITE_VAR”使用的是%MW104：4，即从%MW104开始的连续4个字。第6章 工业以太网程序编写完毕后，点击菜单“生成”中的“重新生成所有项目”，于是项目生成。生成完毕后，点击菜单“PLC”中的“连接”，再点击“将项目传输到PLC”，将程序下载到PLC中，如图6-21所示。第6章 工业以太网图6-21 下载程序界面第6章 工业以太网下载完毕后，点击菜单“PLC”中的“运行”，开始运行PLC中的程序。在项目浏览器中，右键点击“动态数据表”，选择“新建动态数据表”，如图6-22所示
28、。第6章 工业以太网图6-22 新建动态表界面第6章 工业以太网点击“确定”按钮后，打开新建的数据表，添加%MW、0%MW1、%MW10和%MW11，如图6-23所示。图6-23 添加变量界面第6章 工业以太网如前面所述，这4个变量和变频器的寄存器的对应关系如表6-6所示。第6章 工业以太网点击右键选择%MW0和%MW10，将显示格式修改为十六进制。点击“修改”按钮，将%MW11的值修改为1500，对应1500 r/m转速，然后将%MW10的值按顺序修改为6、7、F。可以看到，%MW0的十六进制值的尾数依次由50变为31、33、37，%MW1的值也从0逐渐上升到1500，表明变频器运行成功，如
29、图6-24所示。第6章 工业以太网图6-24 变量监视界面第6章 工业以太网如果想通过通信进行其他的控制和监视，可以通过SoMove来编辑I/O Scanner内的地址，如图6-25所示；再将程序中的NB、RECP和EMIS做对应的修改即可。第6章 工业以太网图6-25 I/O Scanner编辑界面第6章 工业以太网当然，在使用“READ_VAR”和“WRITE_VAR”功能块时，也可以不和变频器的I/O Scanner做映射，而是直接对变频器的寄存器做读和写的操作。这里需要做两个改动：第一，变频器需要设置Modbus通信的格式，如图6-26所示。第6章 工业以太网图6-26 Modbus通
30、信的格式界面第6章 工业以太网这里将变频器的Modbus地址设置为“3”，波特率设置为“19200 b/s”，格式设置为“8E1”。第二，程序需要做相应的修改，如图6-27所示。第6章 工业以太网图6-27 程序修改第6章 工业以太网ADR需要修改为“ADDM(0.0.3192.168.1.993)”，即把变频器的Modbus地址添加进去。“READ_VAR”的NUM修改为“3201”，NB修改为“1”，RECP修改为“%MW0：1”，即将变频器3201状态字的值存放到%MW0里。“WRITE_VAR”的NUM修改为“8501”，NB依然为“2”，EMIS依然为“%MW10：2”，即将变频器8
31、501控制字、8502频率给定的值存放到%MW10、%MW11里。通过数据表内数值的修改，一样可以实现变频器的控制和监视。第6章 工业以太网(2)使用DTM浏览器中的Modbus Device。新建项目，选择CPU型号BME H58 2040。双击“项目浏览器”中的“项目”，打开硬件组态界面，然后双击CPU上的以太网端口，打开以太网端口配置界面，再点击“安全”标签里的“解锁安全”，解锁服务和访问控制。在“IP配置”标签，将“IP主地址”、“子网掩码”、“网关地址”分别设置为“192.168.1.9”、“255.255.255.0”、“192.168.1.1”，“IP地址A”、“IP地址B”分别
32、设置为“192.168.1.11”、“192.168.1.12”，配置完成后点击图标确认。第6章 工业以太网点击菜单栏“工具”，在下拉菜单中选择“DTM浏览器”，如图6-28所示。图6-28 DTM浏览器界面第6章 工业以太网在“DTM浏览器”中，右键点击CPU，即“BMEP58_ECPU_EXT”选择“添加”，在弹出的添加对话框中选择“Modbus Device”，点击“添加DTM”，如图6-29所示。第6章 工业以太网图6-29 添加DTM界面第6章 工业以太网在弹出的“设备属性”对话框中，将“名称”修改为“ATV930”，点击OK按钮确认，如图6-30所示。图6-30 修改名称界面第6章
33、 工业以太网双击“DTM浏览器”中CPU即“BMEP58_ECPU_EXT”，在CPU配置页选择“设备列表”“515ATV930”，如图6-31所示。第6章 工业以太网图6-31 配置ATV930属性界面第6章 工业以太网选择“地址设置”标签，将IP地址修改为变频器的IP地址即192.168.1.99，“此设备的DHCP”选择为“已禁用”，点击“应用”按钮，如图6-32所示。第6章 工业以太网图6-32 IP设置界面第6章 工业以太网选择“请求设置”标签，点击“添加请求”，然后将新添加的请求中的“读取长度”和“写入长度”都修改为“2”，其他保持默认值，点击“应用”按钮，如图6-33所示。第6章
34、 工业以太网图6-33 修改读取和写入长度的界面第6章 工业以太网点击“请求001：项目”，在“输入”标签选择第0个和第1个字节，点击“定义项目”，在弹出的对话框中将“新项目数据类型”修改为“Word”，“项目名称”修改为“ETA”，点击“应用”按钮，如图6-34所示。第6章 工业以太网图6-34 定义ETA界面第6章 工业以太网使用同样的方法，将第2个和第3个字节定义为“RFRD”，点击“应用”按钮，如图6-35所示。第6章 工业以太网图6-35 定义RFRD界面第6章 工业以太网使用同样的方法，将“输出”标签里的第0个和第1个字节定义为“CMD”，第2个和第3个字节定义为“LFRD”，点击
35、“确定”按钮，如图6-36所示。第6章 工业以太网图6-36 定义CMD和LFRD界面第6章 工业以太网通过以上操作，就可以把输入和输出的空间以4个字为单位映射到ETA、RFRD、CMD和LFRD这4个变量中，也就是我们需要使用的状态字、输出转速、控制字和给定转速。在“项目浏览器”的“动态数据表”中新建一个数据表，在新建的数据表中不要手动输入变量，点击“选择”按钮，在弹出的对话框中选择“ATV930”，如图6-37所示。第6章 工业以太网图6-37 变量选择界面第6章 工业以太网这样，ATV930的相关变量就直接全部添加，如图6-38所示。图6-38 变量添加界面第6章 工业以太网重新生成所有
36、项目，连接PLC，将程序下载到PLC中，运行PLC程序后，可以发现状态字ETA的值已经通过通信刷新过来了，如图6-39所示。第6章 工业以太网图6-39 监视ETA界面第6章 工业以太网同样的操作方式，通过修改CMD控制字和LFRD给定转速的值，可以让变频器运行起来，如图6-40所示。图6-40 控制CMD和LFRD的界面第6章 工业以太网这种通信方式也是映射的变频器I/O Scanner里的值，如果想对其他的值做读写，可以直接修改I/O Scanner内输入和输出的地址及数量，并在组态时做相应的修改即可。当然，也可以不直接映射变频器I/O Scanner里的值，而是对变频器内的任意寄存器进行
37、直接的读写操作。有几个地方需要改动：第6章 工业以太网第一，要打开变频器的Modbus，设置Modbus地址(3)、波特率(19200 b/s)、Modbus格式(8E1)等。第二，在“请求设置”里要做出相应的改动，“单元ID”修改为子站的Modbus地址即“3”，“读取地址”修改为“3201”，“读取长度”修改为“1”，“写入地址”修改为“8501”，“写入长度”修改为“2”，点击“应用”按钮，如图6-41所示。第6章 工业以太网图6-41 请求设置修改的界面第6章 工业以太网第三，在“请求001：项目”的“输入”和“输出”标签重新定义项目ETA、CMD和LFR。需要注意，现在变量的总量是3
38、个，而且LFR是给定频率而不是给定转速。在离线模式下点击“生成更改”，再将程序下载到PLC中。可以看到，虽然变量的数量发生了更改而且给定变为按频率给定，但控制和监视依然是可行的，如图6-42所示。第6章 工业以太网图6-42 控制和监视界面第6章 工业以太网(3)使用DTM浏览器中的ATV930 DTM。这种方法的实现步骤和Ethernet IP通信实验类似，只是在添加ATV930的DTM时选择的通信协议不同，需要选择Modbus TCP。第6章 工业以太网6.2.4 M580 PLC与与ATV930变频器变频器Ethernet IP通信实验通信实验新建项目，选择CPU型号BME H58 20
39、40。双击“项目浏览器”中的“项目”，打开硬件组态界面，然后双击CPU上的以太网端口，打开以太网端口配置界面，再点击“安全”标签里的“解锁安全”，解锁服务和访问控制。在“IP配置”标签，将“IP主地址”、“子网掩码”、“网关地址”分别设置为“192.168.1.9”、“255.255.255.0”、“192.168.1.1”，“IP地址A”、“IP地址B”分别设置为“192.168.1.11”、“192.168.1.12”，配置完成后点击图标确认。第6章 工业以太网点击菜单栏“工具”，在下拉菜单中选择“DTM浏览器”，如图6-43所示。图6-43 选择DTM浏览器的界面第6章 工业以太网在“D
40、TM浏览器”中，右键点击CPU，即“BMEP58_ECPU_EXT”选择“添加”，在弹出的添加对话框中选择“ATV 9xx”，点击“添加DTM”，如图6-44所示。第6章 工业以太网图6-44 添加DTM界面第6章 工业以太网在弹出的对话框中选择“EtherNet IP”(如果是使用Modbus TCP则选择Modbus over TCP)，点击“确定”按钮，如图6-45所示。第6章 工业以太网图6-45 通信协议选择界面第6章 工业以太网在弹出的“设备属性”对话框中将“名称”修改为“ATV930”，点击OK按钮，如图6-46所示。图6-46 修改设备名称的界面第6章 工业以太网双击“DTM浏
41、览器”中CPU，即“BMEP58_ECPU_EXT”，在CPU配置页选择“设备列表”“513ATV930”，如图6-47所示。第6章 工业以太网图6-47 选中ATV930的界面第6章 工业以太网选择“地址设置”标签，将“IP地址”修改为变频器的IP地址即“192.168.1.99”，“子网掩码”修改为“255.255.255.0”，“网关”修改为“192.168.1.1”，“此设备的DHCP”选择为“已禁用”，点击“应用”按钮，如图6-48所示。第6章 工业以太网图6-48 IP地址等修改的界面第6章 工业以太网重新生成所有项目，将程序下载到PLC中，拔掉PC和CPU之间的Mini USB通
42、信电缆。将PC的IP地址修改为“192.168.1.3”，其他格式设置为与CPU、变频器一致，如图6-49所示。第6章 工业以太网图6-49 PC的IP地址等修改的界面第6章 工业以太网使用网线连接PC和CPU，点击菜单“PLC”中的“设置地址”，将“地址”修改为CPU的IP地址即“192.168.1.9”，“介质”修改为“TCPIP”，点击“确定”按钮，如图6-50所示。第6章 工业以太网图6-50 PLC的IP地址等修改的界面第6章 工业以太网点击“PLC”“连接”，双击“DTM浏览器”里的CPU，可以看到“通道属性”里的“IP源地址”已经自动变更为PC的IP地址，如图6-51所示。第6章
43、 工业以太网图6-51 IP源地址变更的界面第6章 工业以太网在“DTM浏览器”里的CPU即“BMEP58_ECPU_EXT”上点击右键选择“连接”，然后再在ATV930即“ATV930”上点击右键选择“连接”，如果成功连接，那么CPU和ATV930的名称都会变成加粗显示，如图6-52所示。第6章 工业以太网图6-52 连接成功界面第6章 工业以太网双击“ATV930”打开ATV930变频器的DTM，选择“参数列表”标签内的“协议和变频器配置”，点击“确定”按钮，如图6-53所示。第6章 工业以太网图6-53 协议和变频器配置界面第6章 工业以太网新建动态数据表，将ATV930的变量组添加，如
44、图6-54所示。图6-54 添加变量组界面第6章 工业以太网断开PLC切换到离线模式，点击“生成”“生成更改”后将程序下载到PLC并运行，可以看到变频器的状态字ETA已经刷新上来了。通过修改控制字CMD和给定转速LFRD的值可以使变频器运行起来，如图6-55所示。第6章 工业以太网图6-55 控制和监视界面第6章 工业以太网这种通信中也是访问的变频器中I/O Scanner里的值，如果想对其他的寄存器进行读或写的操作，可以在连接的状态下进入ATV930的DTM，在“设备列表”“通信”“端口-Modbus TCP/以太网”“协议和变频器配置”里的“变频器I/O配置文件”内修改即可，如图6-56所
45、示。第6章 工业以太网图6-56 修改变频器I/O配置文件的界面第6章 工业以太网6.3 西门子西门子1200 PLC与施耐德与施耐德ATV340变频器的变频器的Profinet通信通信6.3.1 硬件连接硬件连接本实验需要使用的硬件如表6-7所示。第6章 工业以太网CPU 1214C 的下方有一个自带的profinet接口，如图6-57所示。图6-57 CPU自带端口第6章 工业以太网ATV340则需要在右边最下面插槽添加一个型号为VW3A3627的Profinet通信卡，如图6-58所示。图6-58 ATV340添加通信卡第6章 工业以太网6.3.2 变频器配置变频器配置在SoMove的配
46、置页面，“参数列表”“完整设置”“命令和参考”，将“参考频率通道1”设置为“通信模块频率给定”，“控制模式配置”设置为“组合通道模式”，如图6-59所示。第6章 工业以太网图6-59 通道配置界面第6章 工业以太网通信的配置则要简单得多，只需要在“参数列表”“通信”“插槽A-profinet”里将“IP模式(IPM)”设置为“DCP”即可，由CPU组态配置来决定变频器的IP地址，如图6-60所示。第6章 工业以太网图6-60 通信配置界面第6章 工业以太网6.3.3 Profinet通信实验通信实验打开博图软件，点击“在线与诊断”“可访问设备”，“PG/PC接口的类型”选择“PN/IE”，“P
47、G/PC接口”选择当前电脑的有线网卡(有线网卡的型号可以在“我的电脑”右键菜单“属性”里的“设备管理器”里找到)，然后点击“开始搜索”，可以看到当前连接的PLC的地址为“192.168.0.6”，如图6-61所示。第6章 工业以太网图6-61 搜索PLC的界面第6章 工业以太网我们需要将PC的IP地址和PLC设置在同一个网段，点击PC任务栏上的网络连接图标，再点击“打开网络和共享中心”“更改适配器设置”。在有线网络的属性界面将TCP/Ipv4的“IP地址”修改为“192.168.0.9”，“子网掩码”修改为“255.255.255.0”，“默认网关”修改为“192.168.0.1”，点击“确定
48、”按钮，如图6-62所示。第6章 工业以太网图6-62 IP等设置的界面第6章 工业以太网返回到博图软件，点击“启动”“创建新项目”，“项目名称”修改为“1200-ATV340”，点击“创建”按钮，如图6-63所示。第6章 工业以太网图6-63 创建项目界面第6章 工业以太网在新建的“项目视图”中点击“组态设备”，再选择“添加新设备”，在“控制器”的列表中找到本实验使用的CPU型号“6ES7 214-1AG31-0XB0”，如图6-64所示。第6章 工业以太网图6-64 添加CPU界面第6章 工业以太网双击CPU将其添加到设备组态中，软件会自动进入到项目视图，如图6-65所示。图6-65 项目
49、视图界面第6章 工业以太网由于博图是西门子公司的软件，它的“硬件目录”里并没有施耐德的变频器，我们需要手动将ATV340的GSDML文件添加进去。点击“选项”“管理通用站描述文件(GSD)”，在打开的窗口中选择从施耐德官网下载的ATV340的GSDML文件夹，并在下方勾选“GSDML文件”，点击“安装”按钮，如图6-66所示。第6章 工业以太网图6-66 安装GSDML文件的界面第6章 工业以太网安装完毕之后，我们就可以在“硬件目录”中找到ATV340变频器了，如图6-67所示。图6-67 硬件目录界面第6章 工业以太网点击“拓扑视图”，将“硬件目录”下ATV340文件夹里的“前端模块”中的“
50、ATV340”拖放到CPU的后面，如图6-68所示。第6章 工业以太网图6-68 添加ATV340的界面第6章 工业以太网点击“网络视图”，在CPU的以太网端口上按住鼠标左键拉至ATV340的以太网端口，建立Profinet连接，可以看到ATV340的下方已经显示了“PLC_1”，表示其在网络的从属关系，如图6-69所示。第6章 工业以太网图6-69 建立Profinet连接的界面第6章 工业以太网点击“ATV340”，再选择“设备视图”标签，将“硬件目录”下ATV340文件夹里的“Telegram100(4PKW/2PZD)”拖放到“插槽1”中，如图6-70所示。第6章 工业以太网图6-70
