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基于1756Eweb模块的罗克韦尔PLC和计算机通信实现_图文

《 工业 控制 计 算  ̄ } 0 1年 第 2 d 21 I , 4卷 第 2期 

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基于 1 5 E e   6 w b模块的罗克韦尔 P C和计算机通信实现  7 L
Co mmu ia in Re l a in b t e   C  n   c welPL   s d o     5 E nc t   a i t   ewe n P a d Ro k l o z o   C Ba e   n 1 6 we   7 b Mo ue d l 

王 慧 慧  张侃 健  ( 东南大学 自 动化学院, 江苏 南京 2 0 9 ) 10 6 
摘  要  、  

介 绍 了 1 5 E b模 块 的 基 本 原 理 ,设计 实现 了罗 克 韦 尔 P C 通 过 以 太 网模 块 1 5 E e 7 6 we L 7 6 w b与 计 算 机 进 行 数 据 通 信 ,  

并通 过 在 南极 冰 穹 A 科 考 支撑 平 台 中 的应 用 , 证 该 方 法 可 以 有 效 地 对 P C 进 行 实 时 管理 和 监 控 , 于进 一 步 开 发 应 用 验 L 对  
1 5 we 7 6E b模 块 具 有 一 定 借 鉴 意 义 。  

关 键 词 : 编程 逻 辑 控 制 器 ,7 6 E e 可 15  w b模 块 , 太 网通 讯 , 以 南极 冰 穹 A科 考 支 撑 平 台  
Ab ta t s rc 

T s hi pa per nr du s h  ba i pr i e f   6E  ito ce  te sc i pl o 1 nc 75 web  M o dul t s  desgn  co m u c t  r al a i  bewee  PC  eI  alo i s m nia i on e i t z on t n an  PL d C ba ed s  on he t er e M o  t  E h n t dul t s e I  appl  i Antr t  Do e  i i ed n aci c m  A s in ic n e t t  s pporn  plt m an   ce t i iv s i i f ga on u tg i af or d
r alm e e t  man gemen   d i a t an  moni i g s ea iad t n  i r l or z  

Ke wors: C,  6 we  M o l etem e  m m u iat n a t r t   y d PL 1 75  E b due, h tco nc i   n a ci dome a  ce ic n esi t  s o c   s inti iv t f ga i on upp t  pltor ori ng af m 

随 着 对 工 业 网 络 通 讯 的 需 求 , 多 P C 产 品 都 已经 提 供 了 许 L   Eh r e/P D vc N tC nrl N t 以 太 网通 讯 接 口 , 于  teN tI、 e ie e 、 o t — e 等 o 用
构 建 P C 通 讯 网络 ,实 现 P C 与 局 域 网 的互 联 。 罗 克 韦 尔 的  L L 1 5 E b模 块 是 具 有 代 表 性 的 E h r e/P接 口 , 文 解 析 其    6 we 7 teN tI 本 与 上 位 机 的 通 讯 技 术 , 现 对 P C 的 实 时 远 程 监 控 , 在 南 极  实 L 并 科 考 冰 穹 A科 学 支撑 平 台 现 场 主控 系 统 中得 到 了很 好 的 应 用 。   南 极 冰 穹 A 科 考 支 撑平 台是 由我 国首 座 独 立 设 计 、制 造 和运 行 



网络 中 的 多 台计 算 机 与 控 制器 之 间进 行 远 距 离 的通 讯 ,支 持 

T /P通 讯 协 议 。 P C 与 P 机 通 过 E h r e 通 讯 总 线 和 交  CP t L C te N t 换 机 等 网络 设 备 连 接 成 一 个 E h r e 网络 。E h r e 网络 允许  teN t te N t

系 统 在 单个 网 络 上 控 制 、 置 , 息 处 理 量 大 , 高 了不 同 厂 家  配 信 提
产 品 的适 用 性 。  

Ee w b模 块 的数 据 通 讯 处 理 方 式 是 中断 响应 。模 块 对 请 求 
报 文作 出 响应 。 是 配 置 报 文 , 相 应 配 置 ; 是 采 集 报 文 , 从  若 作 若 则

管 理 与维 护 的南 极 无 人 值 守 自动 天 文 观 测 站 , 为开 展 无 人 自动  天 文 观 测 和 其 它 科 学 探 测 活 动 , 供 电 源 、 控 、 制 、 据 存  提 温 控 数
储 、 信 等 支 撑保 障 。 通   1 模 块 的 选 型  11 平 台 中通 讯 模块 的应 用  . 平 台 现 场 主 控 系 统 采 用 2台 互 为 冗 余 的 AB系 列 低 温 型 

内 部 寄存 器 区将 指 定 变 量 的数 据 值 取 出 ,以 一 定 的格 式 动 态 组  织 成 数 据 文 件 , 应 答 ; 是 控 制 请 求 , 改 内 部 寄 存 器 中 相 应  并 若 修
变 量 的值 。   2l 通 讯 协 议  2

E b模 块 支 持 T /P协 议 。 CP I 议 基 于 IT we CP I T /P协 E F文 件 
RF 9 R C7 1 RF 7 0, 广 泛 运 用 于 互 联 网 的 开 放 的 协  C7 3、 F 9 、 C1 0 是

Co t l i P C 作 为 主 控 制 器 ,舱 体 内分 布 着 多 个 F x I   nr o x L og  l  / e O
站 , 成 数据 采 集 和控 制 任 务 , 完 主控 系 统 和 分 布 式 l0 站 点 通 过  / 冗 余 的 Co t l e 通 信 网络 连 接 。 nr N t o  

议 标 准 , 过握 手协 议 实 现通 信 。 通   T P I 文传 输 服 务 提 供 服 务 器/ C /P报 客户 端 模 式 通 信 。 客 户  端 主动 发 出请 求 , 务器 端 接 收并 将 响 应 报 文 发 回客 户 端 , 户  服 客
端 列 响 应 报 文 进 行 认 证 。工 程 实 际应 用 中 采 用 E b模块 作 为  we

数 据 存 储 系 统 中 2台互 为 冗 余 的 P / 0 C 14监 控 机 通 过 以太 
网与 两 台 P C 连 接 。P C 通 过 1 5 E e L L 7 6 w b模 块 实 现 与 P / 0   C 14 的通 讯 , 包括 数 据 采 集 、 制 命 令 下 发 等 。 控   12 通讯 模 块 的选 型  l

服 务 器 , 位机 通 信 程 序 作 为 客 户 端 的模 式 。 上  
3 功 能 设 计 与 实 现  3. 功 能需 求  1

C nrlo i P C 支 持 R 2 2 4 5接 口 ,但 R 2 2 4 5 o t L gx L o   S 3 /8 S 3/ 8 
接 口协 议 比较 底 层 , P C 底 层 封 装 保 护 较 好 , 层 接 口大 多  且 L 底 不 开 放 , 程 环 境 为 梯 形编 程 语 言 , 不 方便 。 时 , 编 较 同 出于 裁 剪 系  统 的需 要 上 位 机 选 择 了 Ln x环 境 ,而 P C 1 义 通 讯 软 件  iu L  3定 R lx L u Si 在 i x环 境 中无 法使 用 。 n n  
罗 克 韦尔 P C 1 5 web模 块 可 以直 接 通 过 浏 览 器 对 现  L 7 6E

3 11 数 据 采 集      上 位 机 通 过 与 模 块 建 立 T / P连 接 ,采 用 对 页 面 周 期 召  CP I 唤 方 式 , 取 P C 数 据 。 由于 We 读 L b模 块 采 用 中 断 响应 的 方式 ,  

采 集周 期 主要 取 决 于 P C组 织数 据 文 件 的 时 间 。 集 数 据 类 型  L 采
分 为模 拟 量 、 关 量 、 警 量 。 集 内容 包 括 标 签 的 当前 值 、 道  开 报 采 通 状 态 、 据 存 储 类 型 等 。 各 类 型 数 据 存 储 类 型不 同 , 拟 量 以实  数 模

场 设 备 进 行 远 程 监 控 , 上 位 机 系 统 无 要 求 , 试 方 便 ; 块 无  对 调 模 需 额外 编 程 , 只需 简单 的配 置 , 能 提 供 与 上 位 机 之 间 的 通讯 接  就 口, 开发 周 期 短 , 容 性 好 , 险 低 ; 过 以太 网设 备 传 输 信 息 , 兼 风 通   传输距离长 , 速度 快 , 息 量 丰 富 , 讯 协 议 成 熟 , 制 网络 构 成  信 通 控 简单 , 合 支撑 平 台 的应 用 。 适  
2 罗克 韦 尔 P C 7 6 b模 块 的 原 理    L 1 5 we
2. 7 6 we 1  1 5 E b模 块 的原 理 

数 形式存放在寄存器 中, 关量 和报警量均 以 B 开 OOL量 形 式 存 
储 。报 警 量 输 出真 值 后 , 一 定 时 间 以后 , 在 自动 清 零 。   3 12 远 程 控 制  .l

由于 远 程 控 制 的 需 求 是 随 机 的 、 周 期 的 , 位 机 在 有 控 制  非 上
需 求 时 , P C建 立 连 接 , 制 命 令 发 送 并 收 到 响 应 后 , 断 开  与 L 控 即

连 接 。P C 不 收 到 控 制 命 令 , 持 上 一 次 的值 。 L 保  
控 制 数 据 类 型 分 为 模 拟 量 、 型 、 关 量 三种 。 上 位 机 分别  整 开

1 5 E b模 块 是 一 种 高 速 的 、 时 地 应 用 软件 。 允许 同  7 6 we 及 它

将 数 据 类 型 为 实 数 、 进 制 整 数 、 O0L量 的控 制 值 组 成 特 定 报  十 B

1  0 文 ,采 用 对 页 面 发 送 给 We b模 块 , 由 W e b模 块 将 数 值 写 进  P C寄存器。 L  
3.  we 2 E b模 块 配 置 

基 于 1 5 E b模 块 的罗 克 韦 尔 P C 和计 算机 通 信 实 现  7 6 we L 通讯 异常 , 答 报 文 中指 出原 因 。 应   若 网络 设 置 不 正 确 , 定 时 间 内上 位 机 没 有 收 到 应 答 , 为  一 认 通讯失败 , 自动 断 开连 接 。  

E e w b模 块 通 过 页 面 配 置 , 指 定 标 签 的 数 据 分 页 面 存 放 。 将   上 位 机 以页 面 的方 式 渎 取 数据 、 改 控 制值 。 修   采集 数 据 配 置 :   上 位 机 周 期 读 取 采 集 数据 , 渎取 频 率 高 , 页 面标 签个 数不  各 宜 过 多 , 响 模 块 反 应 速 度 。根 据 数 据 类 型 、 样 周 期 、 签个  影 采 标 数 , 模 拟 量 、 关 量 、 警 量 分 开 页 而 处理 。 将 开 报  

332 控 制 命 令 报 文   l 控制命令报文采用 H T T P协议 中 的 P T请 求 方 法 ,请 求  OS 头如 P TW OS   WW. c w l o u e : w   1 P .。 r k e1 m  s rp d H 一 11 请求 头 中 o . c r  
设 置 上 传 文 件 的 格 式 和 大 小 : o tn — y etx/ ml o — C ne t T p : tx 。 n  e C

tn— e ghL 其 中 , e t L n t:, L为上 传 的数 据 文 件 的 长度 。将 修 改 后 的  数 据 文 件 以 附 件 或 表 单 的 形 式 作 为 数 据 体传 送 至 E e w b模 块 实 
现控制。  

控制数据配置 :   远 程控制的需求较少 , 不定 时 , 且 因此 对 读 取 频 率 、 面标  页 签 个 数 要 求 不 高 。将 控制 标 签 按 数 据 类 型 分 开 页 面处 理 。  
33 通 信 报 文  . E b模 块 与 P 机 之 间通 过 T /P报 文 建 立 连接 , 过  we C CP I 通 H _P协 议 构 建 和 解 析 报 文 , 实 现 通 讯 。 H P协 议 采 用 服 务  1r 以 丌 器 / 户端 模 式 实 现 应 答 , 实 际应 用 中 , 位 机 作 为 客 户 端 , 客 在 上 模  块作为服务器。  

上 传 的 数 据 文 件 同 样 以 x 格 式 组 织 数 据 ,ml 件 中 各  ml x 文
项 属 性 均 与 原 配 置保 持 一 致 。   若 通 讯 正 常 , we E b模 块 将 执 行 结 果 以 hmf 件 的方 式 作  f 文

为 响 应 报 文 的数 据 体 返 回 。文 件 中指 出命 令 是 否 正 确 执 行 及产 
生 错 误 的 原 因 。若 网络 通 讯 异 常 , 块 返 回 响应 失 败 报 文 , 模 格式 
与上同。  

若 网 络 连接 不 正 确 ,一 定 时 间 内上 位 机 通 讯 程 序 没 有 收 到  应答 , 为通讯失败 , 认 自动 断 开 连 接 。   4 模块 应 用 效 果 分 析  4 1模 块 在 南 极 科 考 支 撑平 台 中 的应 用 效 果  . 在 南 极 冰 穹 A 科 考 支 撑 平 台 中 , L 装 备 E b模 块 , PC we 实  现 了 与 上位 机 的通 讯 ,完 成 数 据 的 定 时 采 集 和 现 场设 备 的 远程  控 制 。其 硬 件 环 境 :上 位 机 CP 频 率 5 O z U O MH ,内 存 2 6   5 M;

HT T P请 求 报 文 格 式 如 图 1 报 文 依顺 序 分 为 请 求 行 、 求  。 请 头 、 据体 三 大 组 成 部 分 , 求 行 包 含 请 求 方 法 、 求 网址 、 议  数 请 请 协 三 个 内容 。其 中 , 求 网 址 即 目标 网 址 , 议 指 明 H _P通 讯 协  请 协 1r 议 版 本 号 ; 请 求 头 中 , 择 性 地 设 置 报 文 的属 性 , 可 以 不 设  在 选 也
置 , 般 包 括 接 收 的 文 件 格式 , 收 的编 码 方 式 、 言 , 据 长 度  一 接 语 数 等 , 务 器 通 过 对 这 些 属性 的 理 解 , 实 现 应 答 , 性 设 置 依 次  服 来 属 往 后 累 加 ; 据 体 中包 含 附件 。 数  

1 0 带 宽 交 换 机 , 络 中 无 其 余 流 量 。在 长期 调试 中 , 位 机  OM 网 上 共 计访 问 P C 3 L   0万 余 次 , 验数 据 见 表 1  实 。
表 1 1 5 E b模 块 数 据 文件 下 载 时 间 表    7 6 we



 





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图 1 HT   T P请 求 报 文格 式 

随 着 页 面 中标 签 数 的增 加 , C 从 寄存 器 中读 取 数 据 组 织  PL

服 务 器 接 收报 文 , 作 相应 动 作 , 建 应 答 报 文 , 回 上 位  并 构 发

义 件 的时 间越 长 , 签 数 为 1 标 0时 , L 响 应 只 需 O 1 , 签 数  PC . 标 S 至 1 0时 , 0 3 s 标 签 数 至 1 0 0 需 . , 5 0 0时 , 应 时 间 达 3 , 之 相  响 s与

机 。应 答 报 文 格 式 如 图 2 。应 答 报 文 与请 求 报 文 相 对 应 , 包 含  也 状 态 行 、 体 头 、 体 内容 三 大 部 分 。 态 行 包 含 H P版 本号 、 实 实 状 丌  
状 态 码 、原 因叙 述 三 个 部 分 。   其 中状 态码 表示 We b服 务 器 状   态 执 行 客 户 机请 求 的状 态 信 息 ,   不 同的 数码 代 表 不 同 的状 态 ,   数 码 值 从 1 X到 5 × 等 ;   X × 不   原 因叙 述 中 描 述 生 成 状 态 码 
实体 山存  数 
头  C r ̄cin oc t : D t o a  。 …  

比 , 手 协 议 及 数 据 文 件 在 1 M/ 握 0 s的 以 太 网 中 的传 输 时 间可 以  
忽 略不 计 。 L 响 应 时 间 是 传输 速度 的瓶 颈 , PC 只要 标 签 个数 到达 

HT T 晰本号 状 码 麒 叙   卷 冈述

百 的量 级 , 载 时 间就 要 达 到 秒 级 。通 讯 正 确 性 很 高 , 下 在上 万 次 
的 测量 中 , 访成 功率 达 1 O   采 0 %。

4 2 E b模 块 与 R 2 2、 8 . we   S 3 4 5模 块 的 比较  R 2 2 4 5 的通 讯 协 议 、 容 均 为 自定 义 , 同 的 控 制 系 S 3 、8 内 不   统 开 发 的 通 讯 协 议 很 可 能 不 一 致 , 签 数 目 、 称 改 变 , L 端  标 名 PC
编 码 也需 要 调 整 , 通用 性 较 弱 。  
图 2 HT P响应 报 文 格 式    T

的原 因 。 体 头 中包 含应 答 必  实 要 的属 性信 息 , 请 求 报 文 中  与

Ee w b模 块 的通 讯 协 议 、 讯 端 口都 已 经规 定 , 为运 用 广  通 且 泛的 T P I 议 , 用范围广 , 确率高 , C /P协 适 准 通用 性 高 , 同控 制  不
系 统 只需 要 重 新 配 置 , 需 编 程 , 容 性 强 , 试 、 测 人员 可通  不 兼 调 监 过 浏览 器直 接 观 察 , 手 快 。 上  
参 考 文 献 
[ ] 劲 松 以 太 网 模 块 在 西 门 子 S — 0   L 通 讯 上 的 应 用 [ . 编  1郑 7 3 0 PC J] 可
程 控 制 器 与 工 厂 自动化 ,0 6 4 :6 3   2 0 ( )3 — 7 [ 邓 李 C nrl gx系统 实 用 手 册 [ . 京 : 2] ot L i o o M]北 机械 工 业 出版 社 ,0 8 20  [ 王 方 良 计 算 机 与 P C 的通 讯 [ ] 油化 工 自动 化 ,0 6 6 :0 3] L J. 石 2 0 ( )6  
f 稿 日期 : 0 0 1 .2   收 2 1 .O 1 ]

的请 求 头类 似 。返 回 的附 件 作 为 实 体 内 容 。  
33 1 采 集 数据 报 文  .. 、  

采集 数 据 报 文 采 用 H T T P协 议 中 的 GE T请 求 方 法 。请 求 头 
中 网址 设 置 为指 定 页 面 的 网址 , 用 户 名 和 密 码 , GE   WW. 及 例 TW  

rc w l o u e : w   T P  。请 求 头 中 指 明 返 回的 文 件  o k e1 m  s rp d H T 11 . c
格 式 : o t n— y et x x 。 C ne t T p : t ml e /   上 位机 主动 发 送 报 文 , 等待 E b模 块 的应 答 。 通 讯 正  并 we 若 常 , we E b模 块 将 执 行 结 果 以 × / f 文 件 的 方 式 作 为 响 应 报  ml ml h

文 的 数 据体 返 回请 求 端 。 命 令 正 确 , 据 体 中 为 指定 页 面 的数  若 数 据 文件 ; 命 令 有误 ,t 文 件 中指 出命 令 错 误 的 原 因 。 若 网 络  若 hmI