EtherNet/IP協議在施耐德M580 PLC上的應用

郭 星

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225000）

法國施耐德電氣的低壓產品在中國市場的占有率一直很高，但其可編程控制器PLC在工業自動化領域的應用則較為少見。我司最近交付了兩條全自動化沖壓生產線，該生產線核心電控部分應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多圈絕對值編碼器組成的通信系統為例，詳細剖析，研究他們通過EtherNet/IP總線實現通信的具體方法，為實現沖壓智能化提供一種技術上的參考。

1 EtherNet／IP 總線

EtherNet/IP是由ODVA規范管理并公開的工業通信網絡。ODVA是一家國際標準開發組織，由世界領先的自動化供應商成員組成，EtherNet/IP正是這個組織的代表作。EtherNet/IP通過將CIP協議、TCP/IP、以太網這三者組合之后得以實現，由此可知，連接途徑仍是網線，傳送方式是CIP協議及組合。CIP提供了一系列標準的服務，提供“隱式”和“顯示”方式對網絡設備中的數據進行訪問和控制。CIP數據包必須在通過以太網發送前經過封裝，并根據請求服務類型而賦予一個報文頭。這個報文頭指示了發送數據到響應服務的重要性。通過以太網傳輸的CIP數據包具有特殊的以太網報文頭，一個IP頭、一個TCP頭和封裝頭。封裝頭包括了控制命令、格式和狀態信息、同步信息等。這允許CIP數據包通過TCP或UDP傳輸并能夠由接收方解包。Ether-Net/IP具有定時收發數據的周期通信（Implicit信息）和不定時收發指令/響應的信息通信（Explicit信息）兩種方式。在周期通信中，可按照收發數據的優先程度來設定RPI（通信周期），從而可以調整整體的通信量來收發數據。

2 Kubler編碼器

Kubler的EtherNet/IP編碼器采用專利智能掃描技術并針對工業現場高干擾的特殊環境提升了100%抗磁性性能。具有安全鎖式設計的堅固軸承結構，可以提供更高的抗振動性和防安裝誤差性，內部采用設備級環網技術，任意一根連接電纜的斷裂不會導致設備停機。另外優化了EtherNet/IP的功能，加強循環服務，可實現快速、輕松的調試和配置。其更新頻率達到1000Hz,可以應付對時間要求嚴格的應用。同時減少通電后自檢的時間，能夠快速啟動，增強了設備的性能。

本文中所選用的Kubler編碼器型號為SendixF5868-12ANA2，它的每圈的最大步數(分辨率)為65536，即編碼器每走一圈發出65536個脈沖信號。最大量程為65536圈，根據所需安裝機械結構的傳動比，即可算出可測量的實際范圍。它的末端具有5個LED狀態指示燈，如圖1所示。1和5為鏈接1和2，對應7和8端口所連接的遠程站的狀態，指示燈常綠表示配置正確，已經被識別；指示燈黃色閃爍，表示相應的數據正在傳輸中。2為模式狀態，如果指示燈不亮，表示編碼器沒有上電；綠燈常亮表示狀態正常，紅燈閃爍代表存在一個可恢復的故障；紅燈常亮則代表一個不可恢復的故障。3為所組網路的狀態，指示燈不亮代表網絡IP地址沒有被正確分配，綠燈常亮表示網絡IP地址已經被正確分配；綠燈閃爍表示CIP的連接沒有建立成功；紅燈閃爍則代表網絡連接超時。4為編碼器狀態，當編碼器的供電電壓在直流24V左右時，指示燈為綠色。6為編碼器的供電插頭。9.10.11為網絡IP地址的最后一位撥碼開關，通過三個開關的組合最大可以設置到254,本例中將編碼器的地址設為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為例進行配置，具體型號見表1。需要注意的是EtherNet/IP編碼器現場總線的物理地址一定要與軟件中設定的匹配，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位置右鍵設備菜單-附件功能，將Kubler編碼器的EDS文件添加到庫中，添加完畢后更新目錄，這樣Kubler編碼器的相關參數就會顯示在UNITY PRO軟件中。由于默認添加的編碼器模式是live config模式，必須將數據包間隔（RPI）設為10ms,否則會報錯。UNITY PRO軟件中的DataToSend0變量表明CIP explicit message所請求的信息的具體內容，其中的高字節代表請求Msg的大小為3個字節，低字節為服務代碼。DataToSend0[1]高字節代表通訊變量類Class，本例中編碼器的預置值的類為30，類的segment參數固定為32。DataToSend0[2]高字節代表通訊變量實例instance，本例中編碼器預置值的實例為35，實例的segment固定為35。DataToSend0[3]高字節代表通訊變量屬性Attribute，本例中編碼器預置值的屬性為19，屬性的segment固定為48。編碼器的總分辨率除屬性為17外，其他與預置值的參數一致。具體變量的參數可通過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。當寫預置值為1時，編號為1的DATA_EXCH功能塊使能，預置值被寫入到編碼器。寫預置值為0，停止寫入。當寫總分辨率為1時，編號為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 程序實例

經過以上的設置和程序編寫，M580控制器與Kubler編碼器的通訊就已經完成，客戶可以通過與PLC程序相對應的人機界面來校正、讀取Kubler編碼器的數值。

4 結論

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成功應用在我司已交付的閉式壓力機電控系統上，得益于EtherNet/IP總線的高效實時循環、超低的丟包率和Kubler編碼器高達32位的分辨率，加強了滑塊調整、自動剎車等功能的有效性和可操作性，讓客戶的使用更加方便，從而提高了勞動生產效率。