EtherNet/IP協(xié)議在施耐德M580 PLC上的應(yīng)用

郭 星

（揚(yáng)力集團(tuán)股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000）

法國(guó)施耐德電氣的低壓產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)的占有率一直很高，但其可編程控制器PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用則較為少見。我司最近交付了兩條全自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線核心電控部分應(yīng)客戶的要求使用了施耐德目前主推的M580系列PLC。本文將以施耐德M580、Kubler多圈絕對(duì)值編碼器組成的通信系統(tǒng)為例，詳細(xì)剖析，研究他們通過EtherNet/IP總線實(shí)現(xiàn)通信的具體方法，為實(shí)現(xiàn)沖壓智能化提供一種技術(shù)上的參考。

1 EtherNet／IP 總線

EtherNet/IP是由ODVA規(guī)范管理并公開的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。ODVA是一家國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)組織，由世界領(lǐng)先的自動(dòng)化供應(yīng)商成員組成，EtherNet/IP正是這個(gè)組織的代表作。EtherNet/IP通過將CIP協(xié)議、TCP/IP、以太網(wǎng)這三者組合之后得以實(shí)現(xiàn)，由此可知，連接途徑仍是網(wǎng)線，傳送方式是CIP協(xié)議及組合。CIP提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)，提供“隱式”和“顯示”方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問和控制。CIP數(shù)據(jù)包必須在通過以太網(wǎng)發(fā)送前經(jīng)過封裝，并根據(jù)請(qǐng)求服務(wù)類型而賦予一個(gè)報(bào)文頭。這個(gè)報(bào)文頭指示了發(fā)送數(shù)據(jù)到響應(yīng)服務(wù)的重要性。通過以太網(wǎng)傳輸?shù)腃IP數(shù)據(jù)包具有特殊的以太網(wǎng)報(bào)文頭，一個(gè)IP頭、一個(gè)TCP頭和封裝頭。封裝頭包括了控制命令、格式和狀態(tài)信息、同步信息等。這允許CIP數(shù)據(jù)包通過TCP或UDP傳輸并能夠由接收方解包。Ether-Net/IP具有定時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)的周期通信（Implicit信息）和不定時(shí)收發(fā)指令/響應(yīng)的信息通信（Explicit信息）兩種方式。在周期通信中，可按照收發(fā)數(shù)據(jù)的優(yōu)先程度來設(shè)定RPI（通信周期），從而可以調(diào)整整體的通信量來收發(fā)數(shù)據(jù)。

2 Kubler編碼器

Kubler的EtherNet/IP編碼器采用專利智能掃描技術(shù)并針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)高干擾的特殊環(huán)境提升了100%抗磁性性能。具有安全鎖式設(shè)計(jì)的堅(jiān)固軸承結(jié)構(gòu)，可以提供更高的抗振動(dòng)性和防安裝誤差性，內(nèi)部采用設(shè)備級(jí)環(huán)網(wǎng)技術(shù)，任意一根連接電纜的斷裂不會(huì)導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。另外優(yōu)化了EtherNet/IP的功能，加強(qiáng)循環(huán)服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)快速、輕松的調(diào)試和配置。其更新頻率達(dá)到1000Hz,可以應(yīng)付對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用。同時(shí)減少通電后自檢的時(shí)間，能夠快速啟動(dòng)，增強(qiáng)了設(shè)備的性能。

本文中所選用的Kubler編碼器型號(hào)為SendixF5868-12ANA2，它的每圈的最大步數(shù)(分辨率)為65536，即編碼器每走一圈發(fā)出65536個(gè)脈沖信號(hào)。最大量程為65536圈，根據(jù)所需安裝機(jī)械結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)比，即可算出可測(cè)量的實(shí)際范圍。它的末端具有5個(gè)LED狀態(tài)指示燈，如圖1所示。1和5為鏈接1和2，對(duì)應(yīng)7和8端口所連接的遠(yuǎn)程站的狀態(tài)，指示燈常綠表示配置正確，已經(jīng)被識(shí)別；指示燈黃色閃爍，表示相應(yīng)的數(shù)據(jù)正在傳輸中。2為模式狀態(tài)，如果指示燈不亮，表示編碼器沒有上電；綠燈常亮表示狀態(tài)正常，紅燈閃爍代表存在一個(gè)可恢復(fù)的故障；紅燈常亮則代表一個(gè)不可恢復(fù)的故障。3為所組網(wǎng)路的狀態(tài)，指示燈不亮代表網(wǎng)絡(luò)IP地址沒有被正確分配，綠燈常亮表示網(wǎng)絡(luò)IP地址已經(jīng)被正確分配；綠燈閃爍表示CIP的連接沒有建立成功；紅燈閃爍則代表網(wǎng)絡(luò)連接超時(shí)。4為編碼器狀態(tài)，當(dāng)編碼器的供電電壓在直流24V左右時(shí)，指示燈為綠色。6為編碼器的供電插頭。9.10.11為網(wǎng)絡(luò)IP地址的最后一位撥碼開關(guān)，通過三個(gè)開關(guān)的組合最大可以設(shè)置到254,本例中將編碼器的地址設(shè)為192.168.1.3。

圖1 Kubler編碼器背部連接與顯示

3 施耐德M580控制器與Kubler編碼器通訊配置

3.1 硬件配置

本文以PLC BMEP582040H為例進(jìn)行配置，具體型號(hào)見表1。需要注意的是EtherNet/IP編碼器現(xiàn)場(chǎng)總線的物理地址一定要與軟件中設(shè)定的匹配，否則無法通信。

表1 硬件配置

3.2 軟件配置

首先在UNITY PRO軟件的DTM瀏覽器中CPU位置右鍵設(shè)備菜單-附件功能，將Kubler編碼器的EDS文件添加到庫(kù)中，添加完畢后更新目錄，這樣Kubler編碼器的相關(guān)參數(shù)就會(huì)顯示在UNITY PRO軟件中。由于默認(rèn)添加的編碼器模式是live config模式，必須將數(shù)據(jù)包間隔（RPI）設(shè)為10ms,否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。UNITY PRO軟件中的DataToSend0變量表明CIP explicit message所請(qǐng)求的信息的具體內(nèi)容，其中的高字節(jié)代表請(qǐng)求Msg的大小為3個(gè)字節(jié)，低字節(jié)為服務(wù)代碼。DataToSend0[1]高字節(jié)代表通訊變量類Class，本例中編碼器的預(yù)置值的類為30，類的segment參數(shù)固定為32。DataToSend0[2]高字節(jié)代表通訊變量實(shí)例instance，本例中編碼器預(yù)置值的實(shí)例為35，實(shí)例的segment固定為35。DataToSend0[3]高字節(jié)代表通訊變量屬性Attribute，本例中編碼器預(yù)置值的屬性為19，屬性的segment固定為48。編碼器的總分辨率除屬性為17外，其他與預(yù)置值的參數(shù)一致。具體變量的參數(shù)可通過EDS文件中查詢。編好的程序如圖2所示。編碼器的位置值可通過生成的變量Posi-tion_Value_3讀取。當(dāng)寫預(yù)置值為1時(shí)，編號(hào)為1的DATA_EXCH功能塊使能，預(yù)置值被寫入到編碼器。寫預(yù)置值為0，停止寫入。當(dāng)寫總分辨率為1時(shí)，編號(hào)為3的DATA_EXCH功能塊使能，總分辨率被寫入到編碼器。寫總分辨率為0，停止寫入。

圖2 程序?qū)嵗?/p>

經(jīng)過以上的設(shè)置和程序編寫，M580控制器與Kubler編碼器的通訊就已經(jīng)完成，客戶可以通過與PLC程序相對(duì)應(yīng)的人機(jī)界面來校正、讀取Kubler編碼器的數(shù)值。

4 結(jié)論

本文所述的基于EtherNet/IP總線的M580控制器與Kubler編碼器通訊方法已經(jīng)成功應(yīng)用在我司已交付的閉式壓力機(jī)電控系統(tǒng)上，得益于EtherNet/IP總線的高效實(shí)時(shí)循環(huán)、超低的丟包率和Kubler編碼器高達(dá)32位的分辨率，加強(qiáng)了滑塊調(diào)整、自動(dòng)剎車等功能的有效性和可操作性，讓客戶的使用更加方便，從而提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。