第5章 远程IO连接及PLC通信网络组态
掌握PLC的远程监控和远程控制功能
PLC可以与家庭安防系统相连，实现 对门窗、烟雾报警器、摄像头等设备 的远程监控和控制，确保家庭安全。
能源管理系统案例
能源数据采集
通过PLC的远程监控功能，能源管理系统可以实时采集各 种能源设备（如电表、水表、燃气表等）的数据，为能源 分析和优化提供支持。
能源设备控制
通过PLC的远程控制功能，能源管理系统可以对能源设备 进行远程操控，实现能源设备的自动化和智能化管理，提 高能源利用效率。
数据加密
对传输的数据进行加密处理，防止数 据在传输过程中被窃取或篡改。
防火墙保护
在远程监控和控制系统中设置防火墙 ，防止未经授权的访问和攻击。
日志记录
记录所有用户的操作日志，以便在出 现问题时进行追溯和排查。
04
CATALOGUE
实际应用案例分析
工业自动化生产线案例
01
远程监控
通过PLC的远程监控功能，生产线管理人员可以实时查看生产设备的运
实时状态块，实时监 测现场设备的运行状态，如电机启停 、阀门开度等。
参数实时监测
实时监测PLC内部的各种参数，如 CPU负载率、内存占用率、网络通信 状态等，确保PLC稳定运行。
故障诊断与报警机制
故障诊断
通过PLC的故障诊断功能，对现场设备出现的故障进行快速定位和诊断，提高 维修效率。
能源数据分析与优化
PLC采集的能源数据可以通过数据分析工具进行处理和分 析，帮助管理人员了解能源消耗情况，发现潜在的节能措 施和优化方案，降低企业运营成本。
05
CATALOGUE
挑战与解决方案
网络通信延迟问题
延迟原因
网络通信延迟主要由网络带宽限制、 数据传输量过大、网络拥堵等因素引 起。
《S7-1200PLC编程及应用》第三版习题答案V2.0
《S7-1200PLC编程及应用》第三版习题答案V2.0《S7-1200 PLC 编程及应用》第3 版习题答案V2.0 习题答案V2.0 由本文件和14 个项目文件组成，几乎包含全部习题的答案。
第 1 章1. 填空1）CPU 1214C 最多可以扩展_8_个信号模块、_3 个通信模块。
信号模块安装在CPU 的右边，通信模块安装在CPU 的左边。
2）CPU 1214C 有集成的14 点数字量输入、10 点数字量输出、2 点模拟量输入， 6 点高速输出、 4 点高速输入。
3）模拟量输入模块输入的-10～+10V 电压转换后对应的数字为-27648 ～27648 。
2.S7-1200 的硬件主要由哪些部件组成？答：主要由CPU 模块、信号板、信号模块和通信模块组成。
3.信号模块是哪些模块的总称？答：信号模块包括数字量输入模块和数字量输出模块，模拟量输入模块和模拟量输出模块。
4.怎样设置才能在打开博途时用项目视图打开最近的项目？答：执行菜单命令“选项”→“设置”，选中工作区左边浏览窗口的“常规”，勾选复选框“打开最近的项目”（见图1-15）。
5．硬件组态有什么任务？答：设备组态的任务就是在设备视图和网络视图中，生成一个与实际的硬件系统对应的虚拟系统，PLC、HMI 和PLC 各模块的型号、订货号和版本号，模块的安装位置和设备之间的通信连接，都应与实际的硬件系统完全相同。
此外还应设置模块的参数，即给参数赋值。
6.怎样设置保存项目的默认的文件夹？答：执行菜单命令“选项”→“设置”，选中工作区左边浏览窗口的“常规”。
选中“存储设置”区中的“默认存储位置”。
用“浏览”按钮设置保存项目和库的文件夹（见图1-15）。
7.怎样设置数字量输入点的上升沿中断功能？答：选中设备视图或设备概览中的CPU 或有数字量输入的信号板，然后选中巡视窗口的“属性 > 常规 > 数字量输入”文件夹中的某个通道（见图1-17）。
《PLC及其组态技术应用》课程标准
《PLC及其组态技术应用》课程标准课程代码：B0705410 课程类别：专业核心课程授课系（部）：智能制造学院学分学时：5学分74学时一、课程定位1、课程性质《PLC及其组态技术应用》是机电一体化技术专业的一门核心专业课程，可编程序控制器（PLC）作为现代化的自动控制装置已普遍应用于工业企业的各个领域，是生产过程自动化必不可少的智能控制设备，结合组态技术实现实时监控，使PLC的仿真与优化具有实际意义。
它综合了计算机技术、电气控制技术、自动控制技术和通信技术，具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、抗干扰性强的特点。
2、课程作用学生毕业后从事机电一体化方面的工作时，需要掌握PLC的基本工作原理，具有硬件接线能力、利用梯形图或语句表进行编程的能力、能进行PLC与组态软件的联机调试和故障诊断。
通过理论和实践教学，使学生在学习PLC的原理、结构的基础上，系统学习常用PLC的硬件安装、接线，编程软件的使用方法，组态与PLC的联机方法，组态的动画界面绘制和变量匹配方法，组态的仿真运行操作，典型PLC项目的实施方法。
系统训练学生在PLC及其组态控制系统的设计、安装、调试、维护等方面的技能，为今后从事机电控制领域的工作打下基础。
二、课程目标本课程以西门子S7—300系列PLC为学习载体，结合Wincc Flexible组态软件，重点掌握梯形图编程方法和Wincc Flexible的动画制作方法，将控制系统常用到的各种输入元件、输出元件、与被控对象一起构成应用项目，进行工学结合式的学习，从而使学生掌握梯形图语言编程的基本规则与方法，Wincc Flexible与PLC联机运行程序的方法。
掌握可编程控制系统的应用开发方法，能利用PLC的资源实现一些基本的数据处理与控制。
进一步掌握一些基本的信号检测、处理、变送方法。
为专业课程打下学习基础和能力训练基础。
（一）知识目标：1．根据PLC的性能、特点及控制功能正确选用PLC、懂得PLC的组成及基本工作原理。
欧姆龙PLC教学PPT第5章
LED
128M FLASH +64M DDR2 RAM USB/串口 COM2:RS-232C/422A/485 7W DC24V DC20.4～27.6(DC24V -15%～+15%)
外壳颜色
外形尺寸 屏重量 184(W)142(H)46(D )mm 620g
黑色
202(W)148(H)46(D)mm 710g
5.5 NB触摸屏与PLC 控制交通灯的组态制作
数值显示元件属性图
修改数字信息
5.5 NB触摸屏与PLC 控制交通灯的组态制作
放置数字显示元件
5.5 NB触摸屏与PLC 控制交通灯的组态制作
5.5.5放置文本文件
1.点击工具栏上的文字图标 ，弹出【文本属 性】窗口。在“内容”中输入“东”，调整大小 为32即可。点击“确定”。 2.将文字放置到适当的位置，用同样的方法放置 其他文本信息。
5.5 NB触摸屏与PLC 控制交通灯的组态制作
位状态指示灯元件属性
5.5 NB触摸屏与PLC 控制交通灯的组态制作
5.5.3放置按钮
1.将【元件库窗口】中【PLC元件】→【位状态切换开关】 拖拽至组态编辑窗口，弹出【位状态切换开关元件属性】 窗口。在“地址类型”中选中“CIO_bit”，“地址”则 根据实际编程填写。 2.选择“位状态切换开关”，“开关类型”选择为“复位 开关”。 3.选择“标签”，选中“使用标签”，在“标签内容”中 输入“启动”，点击“复制标签内容到所有状态”。点击 “确定”。 4.将启动按键放到适当的位置，然后再用同样的方法放入 “停止”按钮。
5.2.6 NB触摸屏的基本数据
型号 NB5Q-TWOOB NB7W-TWOOB
显示尺寸
分辨率 显示色彩
基于华太远程IO实现PLC与机器人之间的通信
现代制造技术与装备2042020第7期 总第284期基于华太远程I/O实现PLC与机器人之间的通信冯韶霞（山西机电职业技术学院，长治 046000）摘 要：以ABB工业机器人IRB120与西门子PLC S7-1200为例，研究西门子PLC与工业机器人的华太远程I/O模块配置过程，通过在博途软件中进行PLC硬件组态和利用ABB示教器进行机器人I/O模块配置，实现了PLC与机器人的通信。
该技术可应用在智能制造、工业生产等各个领域。
关键词：PLC；工业机器人；华太远程IOCommunication Between PLC and Robot Based on Huatai Remote I/OFENG Shaoxia(Shanxi Institute of Mechanical and Electrical Engineering, Changzhi 046000)Abstract: This paper introduced the configuration process of remote I/O module of HuaTai between Siemens PLC and industrial robot，by taking the ABB industrial robot IRB120 and Siemens PLC s7-1200 as examples. Through PLC hardware configuration in the TIA portal software and configuration of robot I/O module with ABB teaching Pendant，the communication between PLC and robot is realized，This technology can be used in various fields such as intelligent manufacturing and industrial production.Key words: Programmable Logic Controller(PLC); industrial robot; HuaTai remote I/O伴随着科技创新的迅速发展壮大，工业机器人在各个生产领域发挥着越来越重要的作用。
组态王与PLC软件通信方法
组态王与PLC软件通信方法1、软件环境：（1）操作系统（winxp、win7等）（2）三菱编程软件GX DEVELOPER、三菱仿真软件GX_Simulator（3）三菱OPC服务软件MX OPC Server（4）组态王kingview6.5以上（5）Microsoft Office Access 应用程序2、软件安装：（1）安装三菱编程软件GX DEVELOPER，再安装三菱仿真软件GX_Simulator（2）安装三菱OPC服务软件MX OPC Server，系列码：DEMO（3）安装组态王kingview6.52破解版后将两个破解文件复制，粘贴到组态王安装目录下替换原两个文件，注意可能会被杀毒软件杀掉，把它恢复3、三菱OPC服务软件MX OPC Server配置（1）先启动三菱编程软件GX DEVELOPER和仿真软件GX_Simulator。
（2）打开“开始\程序\MELSOFT Application\MX OPC Server4.20－MXConfig－urator.exe”打开MX Configurator，图1所示。
图1 图2（3）单击“file/new”，弹出新建Access文件窗口，输入文件名，保存，图3。
（4）点击“Address/New Device”，弹出新建设备窗口，图4。
图3 图4图5（5）点击“PC side I/F”选择按钮，选择GX Simulator(仿真软件),图5、6。
图6 图7（6）“CPU type”选择“FX2N(C)”，图7（7）点击“finsh”完成新建设备，图8。
图8 图9（8）可修改设备名，保存，完成新建设备，图9。
图10（9）在新建设备下，新建“New Group”或“New DataTag”,也可将建好的数据加入某数据群，图10。
图11（10）新建数据，将“Name”改成某变量名，如“x0”等，点击I/O Address右侧选择钮，双击选择相应变量类型，如“x0”（此为三菱PLC中I/O变量），设置相应数据类型，如图11。
三菱PLC模块QJ61BT11N和远程IO站的通信功能
三菱PLC模块QJ61BT11N和远程I/O站的通信功能
三菱PLC模块QJ61BT11N和远程I/O站的通信功能(QJ61BT11N通信功能) CC-Link 系统有两种通信模式:远程网络模式和远程I/O网络模式。
1、远程网络模式
在该模式中，可以和所有站(远程I/O站、远程设备站、本地站、智能设备站和备用主站)通信。
因此，可以根据使用情况配置不同的系统。
2、远程I/O网络模式
在本模式中，仅包括主站和远程I/O站的系统才执行高速循环传送。
因此和远程网络模式相比，可以缩短链接扫描时间。
后文概述在远程I/O 网络模式中主站和远程I/O 站的通信方法。
在和远程I/O 站通信的时候，开关和指示灯的开/关数据通过远程输入RX和远程输出RY进行通信。
[数据链接启动]
1)、PLC系统电源接通时，PLC CPU中的网络参数传送到主站，CC-Link系统自动启动。
[远程输入]
2)、远程I/O 站的输入状态自动存储(每次链接扫描时)在主站的“远程输入RX”缓冲存储器中。
3)、存储在“远程输入RX”缓冲存储器中的输入状态存储在用自动刷新参数设定的CPU软元件中。
[远程输出]
4)、用自动刷新参数设置的CPU软元件开/关数据存储在“远程输出RY”缓冲存储器中。
5)、存储在“远程输出RY” 缓冲存储器中的输出状态自动输出(每次链接扫描的时候)到远程I/O站。
欧姆龙网络组态
欧姆龙网络组态一、本地PLC组态1.1.1、PLC硬件连接（上料工位）1.1.2、将编程器与PLC（MCPWR-BUSY）用通信电缆连接。
1.1.3、打开CX软件1.1.4、新建一个项目1、选CJ1M3、选CPU 2、按设定1.1.5、按连机 1.1.6、创建IO 表¾ PLC 状态变为编程状态¾ 双击IO 表和单元设置，点击创建IO 图标，创建IO 表4、选网络类型PLC本地I/O 地址，输入0-1通道；输出2-3通道。
本地PLC设定完成。
1.2.1 PLC硬件连接（压边工位）二、远程PLC组态2.1.1硬件连接在完成本地PLC组态的基础上将鼠标放在DEVICENET上按右键，继承设定启动。
双击主站单元CJ1W-DRM21，弹出如下对话框，可以查看远程IO 对应PLC 地址。
按传送节点号映射的地址2.2.1硬件连接(压边工位)节点号映射的地址三、路由表设置3.1.1、设单元号PLC1：以太网单元号拨到1；DEVICE NET 拨到3；CONTROL NET拨到5。
PLC2：以太网单元号拨到0；DEVICE NET 拨到2；CONTROL NET拨到5。
PLC3：以太网单元号拨到1；DEVICE NET 拨到3；CONTROL NET拨到5。
PLC4：以太网单元号拨到0；DEVICE NET 拨到3；CONTROL NET拨到5。
3.1.2、规划网络3.1.3、启动路由表将编程器与PLC1连接按表查看第一槽单元号1第二槽单元号3 第三槽单元号5第一槽以太网1号网络第二槽DEVICE NET 3号网络第三槽CONTROL NET2号网络按确定按下载到PLC13.2.1、启动路由表将编程器与PLC2连接按表查看第一槽单元号0第二槽单元号2 第三槽单元号5第一槽以太网1号网络第二槽DEVICE NET 3号网络第三槽CONTROL NET2号网络按确定Unit No. 单元号，设定范围0-15（0-F），决定网络模块在本PLC的地址，地址为：1500+ Unit No.*25，所以PLC机架上的网络模块的节点号不能重复。
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DeviceNet网络的优势
较低的采购和安装成本
减少现场接线 （避免了 I/O硬接线） 更少的安装、启动和系统维护时间
网络特性
数据流的控制按照 Producer/Consumer 模型进行 连接工厂现场智能设备，并向高层网络提供桥接 可提供设备级诊断 设备即插即用——网络运行中的节点添加/删除 面向少量数据传输进行的优化
DNet 细缆 T-型端口分接器
DeviceBox
DNet 主干 (细缆)连接线 或者插接线
连接线或者接插线 （Cordset or Patchcord）
（Cordset or Patchcord）
PowerTap DevicePort
终端电阻 DeviceNet分支细缆连接线或接插线
辅助供电 主 干/分支线
• CAN 的数据帧格式（Data Frame）：
起始 确认
报文 标识符
控制字段
数据
CRC
带有11位标识符（ identifier ） 的0-8字节数据
非破坏仲裁（Non-Destructive Arbitration）
• 类似于以太网，每个节点在总线空闲的时候都尝试发送数 据
• 但总线上不存在冲突，仲裁中的“获胜方” (“winning” node) 继续发送直至完成为止
DeviceNet介质元件–扁平电缆系统
辅助供电 扁平电缆
扁平电缆 安装支架
标准 (非DeviceNet) 连接线或接插电缆
扁平电缆导线适配器
KwikLink 微型连接器 （Micro Connector）
KwikLink 终端电阻
KwikLink 终端电阻
KwikLink 一类分支线
扁平电缆 接合件
DNet 主干线 (粗缆) 连接线或接插线
（Cordset/Patchcord）
终端电阻
电源接线盒 PowerTap
DNet 分支 (细缆)连接线或者插接线 （Cordset or Patchcord）
设备分线盒 DevicePort
辅助电源干线/分支线
DeviceNet介质元件–细缆系统 标准 (非DeviceNet)
充分利用现有“商用”技术
采用开放市场上易于采购的芯片、线缆和元件，减少或者避免 定制设计
充分利用商用或者消费类应用的经验来尽可能降低系统的成本 全厂范围的设计和故障排查工具尽可能一致，避免每种不同应
用都要准备特殊的工具
减少网络层次，使系统结构更为合理
减少实施过程中所采用的不同的网络数量，打造从底层到顶层 全部无缝集成的系统
适用于高性能的数据采集、实时控
制和设备组态
厂商开发新的产 品将更加迅速
TCP/UDP/IPTCP/UDP/IP CTDMA
CAN
CSMA/CD
CSMA/CD
Physical Layer
EtherNet/IP
ControlNet
DeviceNet
Controller
传统控制平台
Computer
Information Network
响 生产者/消费者网络模式（Producer/consumer Model）：
支持多主（ Multi-master），多点传送（ Multicast）输入 以及端到端（Peer-to-peer）通讯
2. ControlNet 控制网网络技术规格
数据率 5 M bps
在系统调试和运行过程中，对非关键系统和设 备进行组态（Configuration ）
按照固定的时间间隔，或者根据人机接口或者 过程趋势和/或分析的要求进行数据的采集（ Collection）
——通常单一网络很难同时实现3C要求
2. 工控网络技术发展的趋势
开放网络
多家厂商供应处理器、网络部件等 无需特别的授权，即可使用相关的技术规格 不同的产品之间可以互操作，而不受制于个别厂商
“现在时间八点整”
生产者/消费者模式 （Producer/Consumer）
又称之为出版者/订户模式 “Publisher/Subscriber”
兼容了所有“源/目的地”模式所具备 的通讯能力，同时具备更高的数据传输 效率
CIP体系结构的优点
共同的通讯服务 – 控制与信息协议 (CIP) 为开放网络体系 结构中的所有三层网络提供一套标准的网络服务
1 2 3 4
1 2 4
有预约的 非预约的
网络时间段1
1 2 3 4
2 3 4 5 2
1 2
3 5
3 4
有预约的 非预约的
网络时间段3
有预约 非预约
网络时间段 2
有预约的（ scheduled ）时间段会在既定的每个时间间隔内为组态过的有预约的
本地框架
通讯 模块
远程框架
优点
数 字 量
•1 个连接就可以满足 完整框架中所有的数 字量输入和输出模块
输 缺点
入 •所有模块以相同的
速率发送数据(可能
数 字 量
比需要的速率要快) •在不通使讯用的槽位仍然
输 •模拟量和诊断数据 出 仍然需要直接连接
•仅限于远程框架
5.2 DeviceNet 及其应用
Philips、NEC, Hitachi、Siemens、Texas Instruments、 Mitsubishi等
多种行业大量应用使芯片成本的不断下降
目前广泛应用于汽车、铁路、机器控制（如纺 织、印刷和包装、注塑机器等），以及海上应 用和工厂自动化
4. CAN 的报文协议（Message Protocol）
每个报文（message）8字节长度 支持对大的数据报进行报文分组（message fragmentation）
介质选择
被动式总线介质，节点加入/退出网络不影响系统的运行 密封型(IP67)和非密封型(IP65)介质，扁平电缆介质
1756-DNB DeviceNet扫描器
5.3 ControlNet及其应用
• 时间片算法保证网络上所有节点的同步
网络刷新时间 （Network Update Time） 网络时间段
#1
网络时间段 #2
网络时间段 #3
网络时间段 #4
网络时间段 #5
时间
• 有预约的（Scheduled）数据传输
有预约的带宽
无预约的带宽 *
–数据的发送是确定性的，可重复的
–时间关键（Time-Critical）的 I/O 以及控制器到控制器 之间的互锁（Controller-to-Controller Interlocking）
3. DeviceNet 介质存取控制 (MAC) 采用 CAN (Controller Area Network) 技术
CAN ：开放技术，支持多种应用
最初为汽车车身电子系统而设计的低成本芯片
目前有超过 50余种不同的CAN 芯片供应市场 超过15家芯片生产厂商，包括Intel、 Motorola、
Proxy
Controller
Controller
Peer-to-Peer Network
Control / Device Network Control / Device Network Control / Device Network
Dev
Dev
Dev
CIP体系结构
CIP
CIP
B
B
CIP
B
B
DeviceNet ControlNet
单段网络节点数
99 节点/单网段
物理介质 RG-6 同轴电缆 光缆
距离
500米典型距离 30 km 带中继器
ControlNet
ALLEN- BRADLEY
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
பைடு நூலகம்F8
F9
F1 0
Panel Vi ew 550
7
8
9
4
5
6
1
2
3
.
0
-
<
-
<- -- --- -- --- -- --- -'
降低不同网络技术所带来的培训、支持和库存方面的成本
3. CIP
一个由开放网络系统和开放接口组成的体系结 构，实现控制、组态、采集信息和数据
多种应用的网络 完全集成，变成 一个系统
减少工厂培训
控制与信息协议 (CIP)
网页浏览
&
“办公室应用”
相同的对象库 相同的设备描述（行规）
相同的控制服务 相同的路由实现方式
• 无预约的数据传输（Unscheduled Data Transfers）
–时间允许就可以发送数据
–非时间关键的端到端（ Peer-to-Peer）报文发送和编程
ControlNet 介质访问控制(MAC)实例 网络刷新时间 网络时间段 #1 网络时间段#2 网络时间段#3 网络时间段#4 网络时间段#5 时间
第5章 远程I/O连接及PLC通信网络
5.1 CIP与工控网络 5.2 DeviceNet及其应用 5.3 ControlNet及其应用 5.4 EtherNet/IP工业以太网 5.5 网络选择及编程实现
5.1 NetLinx与工控网络
1. 工业控制网络的基本要求—3C
一种通过数据交换，实现快速准确的实时控制 （Control ）的有效的方式
DNet 扁平 主干线电缆
DevicePort
KwikLink 开放式连接器
KwikLink 分支 连接线或接插电缆
DeviceNet扫描器
ControlLogix，CompactLogix，FlexLogix， PLC ，SLC，MicrolLogix 1500均可选配