EtherNet/IP协议在施耐德M580 PLC上的应用

郭 星

（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225000）

法国施耐德电气的低压产品在中国市场的占有率一直很高，但其可编程控制器PLC在工业自动化领域的应用则较为少见。我司最近交付了两条全自动化冲压生产线，该生产线核心电控部分应客户的要求使用了施耐德目前主推的M580系列PLC。本文将以施耐德M580、Kubler多圈绝对值编码器组成的通信系统为例，详细剖析，研究他们通过EtherNet/IP总线实现通信的具体方法，为实现冲压智能化提供一种技术上的参考。

1 EtherNet／IP 总线

EtherNet/IP是由ODVA规范管理并公开的工业通信网络。ODVA是一家国际标准开发组织，由世界领先的自动化供应商成员组成，EtherNet/IP正是这个组织的代表作。EtherNet/IP通过将CIP协议、TCP/IP、以太网这三者组合之后得以实现，由此可知，连接途径仍是网线，传送方式是CIP协议及组合。CIP提供了一系列标准的服务，提供“隐式”和“显示”方式对网络设备中的数据进行访问和控制。CIP数据包必须在通过以太网发送前经过封装，并根据请求服务类型而赋予一个报文头。这个报文头指示了发送数据到响应服务的重要性。通过以太网传输的CIP数据包具有特殊的以太网报文头，一个IP头、一个TCP头和封装头。封装头包括了控制命令、格式和状态信息、同步信息等。这允许CIP数据包通过TCP或UDP传输并能够由接收方解包。Ether-Net/IP具有定时收发数据的周期通信（Implicit信息）和不定时收发指令/响应的信息通信（Explicit信息）两种方式。在周期通信中，可按照收发数据的优先程度来设定RPI（通信周期），从而可以调整整体的通信量来收发数据。

2 Kubler编码器

Kubler的EtherNet/IP编码器采用专利智能扫描技术并针对工业现场高干扰的特殊环境提升了100%抗磁性性能。具有安全锁式设计的坚固轴承结构，可以提供更高的抗振动性和防安装误差性，内部采用设备级环网技术，任意一根连接电缆的断裂不会导致设备停机。另外优化了EtherNet/IP的功能，加强循环服务，可实现快速、轻松的调试和配置。其更新频率达到1000Hz,可以应付对时间要求严格的应用。同时减少通电后自检的时间，能够快速启动，增强了设备的性能。

本文中所选用的Kubler编码器型号为SendixF5868-12ANA2，它的每圈的最大步数(分辨率)为65536，即编码器每走一圈发出65536个脉冲信号。最大量程为65536圈，根据所需安装机械结构的传动比，即可算出可测量的实际范围。它的末端具有5个LED状态指示灯，如图1所示。1和5为链接1和2，对应7和8端口所连接的远程站的状态，指示灯常绿表示配置正确，已经被识别；指示灯黄色闪烁，表示相应的数据正在传输中。2为模式状态，如果指示灯不亮，表示编码器没有上电；绿灯常亮表示状态正常，红灯闪烁代表存在一个可恢复的故障；红灯常亮则代表一个不可恢复的故障。3为所组网路的状态，指示灯不亮代表网络IP地址没有被正确分配，绿灯常亮表示网络IP地址已经被正确分配；绿灯闪烁表示CIP的连接没有建立成功；红灯闪烁则代表网络连接超时。4为编码器状态，当编码器的供电电压在直流24V左右时，指示灯为绿色。6为编码器的供电插头。9.10.11为网络IP地址的最后一位拨码开关，通过三个开关的组合最大可以设置到254,本例中将编码器的地址设为192.168.1.3。

图1 Kubler编码器背部连接与显示

3 施耐德M580控制器与Kubler编码器通讯配置

3.1 硬件配置

本文以PLC BMEP582040H为例进行配置，具体型号见表1。需要注意的是EtherNet/IP编码器现场总线的物理地址一定要与软件中设定的匹配，否则无法通信。

表1 硬件配置

3.2 软件配置

首先在UNITY PRO软件的DTM浏览器中CPU位置右键设备菜单-附件功能，将Kubler编码器的EDS文件添加到库中，添加完毕后更新目录，这样Kubler编码器的相关参数就会显示在UNITY PRO软件中。由于默认添加的编码器模式是live config模式，必须将数据包间隔（RPI）设为10ms,否则会报错。UNITY PRO软件中的DataToSend0变量表明CIP explicit message所请求的信息的具体内容，其中的高字节代表请求Msg的大小为3个字节，低字节为服务代码。DataToSend0[1]高字节代表通讯变量类Class，本例中编码器的预置值的类为30，类的segment参数固定为32。DataToSend0[2]高字节代表通讯变量实例instance，本例中编码器预置值的实例为35，实例的segment固定为35。DataToSend0[3]高字节代表通讯变量属性Attribute，本例中编码器预置值的属性为19，属性的segment固定为48。编码器的总分辨率除属性为17外，其他与预置值的参数一致。具体变量的参数可通过EDS文件中查询。编好的程序如图2所示。编码器的位置值可通过生成的变量Posi-tion_Value_3读取。当写预置值为1时，编号为1的DATA_EXCH功能块使能，预置值被写入到编码器。写预置值为0，停止写入。当写总分辨率为1时，编号为3的DATA_EXCH功能块使能，总分辨率被写入到编码器。写总分辨率为0，停止写入。

图2 程序实例

经过以上的设置和程序编写，M580控制器与Kubler编码器的通讯就已经完成，客户可以通过与PLC程序相对应的人机界面来校正、读取Kubler编码器的数值。

4 结论

本文所述的基于EtherNet/IP总线的M580控制器与Kubler编码器通讯方法已经成功应用在我司已交付的闭式压力机电控系统上，得益于EtherNet/IP总线的高效实时循环、超低的丢包率和Kubler编码器高达32位的分辨率，加强了滑块调整、自动刹车等功能的有效性和可操作性，让客户的使用更加方便，从而提高了劳动生产效率。