工业以太网教学实验开发平台应用介绍.pdf

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AN030101AppplicationNote工业以太网教学实验开发平台工业以太网教学实验开发平台文件信息文件信息类别类别内容内容关键词工业以太网教学实验开发平台摘要工业以太网教学实验开发平台介绍产品应用笔记产品应用笔记Date:

2007/11/20V1.00广州致远电子有限公司AN030101广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.Date:

2007/11/20产品应用手册产品应用手册V1.00工业以太网教学实验开发平台工业以太网教学实验开发平台修订历史修订历史版本版本日期日期原因原因V1.002007/11/20创建文档。

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2007/11/20i产品应用手册产品应用手册V1.00目录1.工业以太网教学实验开发平台介绍.12.教学实验开发平台硬件组成.23.教学实验开发平台涉及的内容.24.软件支持.35.实验内容.46.配套教材.47.适合专业.58.附录A教学实验开发平台教材目录.59.附录B教学实验开发平台实验指导目录.1110.免责声明.1611.销售与服务网络.17AN030101广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司工业以太网教学实验开发平台工业以太网教学实验开发平台2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.Date:

2007/11/20产品应用手册产品应用手册V1.001/211.工业以太网教学实验开发平台介绍工业以太网教学实验开发平台介绍工业控制系统向着网络化、标准化和开放性的方向发展，工业以太网的出现正是顺应这种潮流而得到越来越广泛的应用。

通过工业以太网可以将工厂的企业管理层、生产管理层、过程监控层和现场控制层无缝连接，实现“E网到底”的控制解决方案Modbus/TCP是第一种采用TCP/IP的工业以太网标准，它具有协议开放、帧结构简单、紧凑、容易实现等特点而获得广泛的应用。

Modbus/TCP协议已被国际工程任务组（InternetEngineerTestForce，IETF）所接受，并将它纳入因特网的标准，这表示Modbus/TCP也将与FTP一样成为操作系统的一个共用部分。

针对教学领域，我们提供基于Modbus/TCP的工业通信实验室的完整解决方案：

工业以太网Modbus/TCP实验室。

图1-1工业以太网教学实验开发平台工业以太网Modbus/TCP实验室的主要硬件平台为工业以太网教学实验开发平台（如图1-1所示）。

教学实验开发平台主要包括：

NDAM系列数据采集模块、工业交换机、工业电源、标准Modbus网关、无线Modbus短信单元、传感器、传动控制系统等。

工业以太网教学实验开发平台涉及的内容有Modbus/TCP网络协议、工业以太网网络通信、工业现场数据的采集和控制输出、传感器技术、PC软件编程技术、组态软件开发技术等。

工业以太网教学实验开发平台涉及范围广，融合不同的技术，提供丰富的教学资源，帮助用户由浅入深逐步了解并深入掌握Modbus/TCP的应用。

图1-2工业以太网Modbus/TCP实验室实例AN030101广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司工业以太网教学实验开发平台工业以太网教学实验开发平台2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.Date:

2007/11/20产品应用手册产品应用手册V1.002/212.教学实验开发平台硬件组成教学实验开发平台硬件组成图2-1工业以太网教学实验开发平台组成教学实验开发平台硬件主要包括：

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NDAM系列数据采集模块?

工业交换机?

工业导轨电源?

标准Modbus网关?

无线Modbus短信收发器单元?

各种检测传感器?

运动机构?

输入输出单元?

步进电机3.教学实验开发平台涉及的内容教学实验开发平台涉及的内容工业以太网教学实验开发平台能够提供一个可靠的工业控制仿真、测试、开发与应用平台，可以满足多个不同设计课题项目的需要。

通过该实验开发平台，可以了解：

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工业以太网原理与应用工业以太网教学实验平台详细介绍了工业以太网的原理、特点及其应用，对当前流行的工业以太网标准进行了简要的介绍。

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Mdobus/TCP高级协议原理与应用工业以太网教学实验开发平台详细介绍了Modbus/TCP高级应用协议的构成，分析了Mdobus/TCP协议的特点、应用的注意事项，帮助用户更好了解掌握Modbus/TCP。

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组态软件与开发通过工业以太网教学实验开发平台，用户可以熟悉组态软件环境，了解组态软件开发的流程，掌握怎样组建自己的组态应用环境，帮助用户解决实际应用中遇到的问题。

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2007/11/20产品应用手册产品应用手册V1.003/21?

基于Modbus/TCP工业以太网的分布式测控系统设计工业以太网教学实验开发平台详细介绍了工业控制网络的发展，分析了分布式测控系统的特点和组成，使用户更加深入地了解工业控制网络的实际中的应用，帮助用户组建自己的基于Modbus/TCP的工业以太网测控系统。

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传感器与智能仪表技术工业以太网教学实验开发平台对当前工业应用中常见的传感器和智能仪表技术进行了介绍，对于各种工业传感器的参数和应用场合、需要注意事项进行了详细的说明，帮助用户正确的选择工业现场中传感器的型号和参数。

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PC测控软件开发技术工业以太网教学实验开发平台介绍了PC机测控软件开发技术，详细介绍了基于DLL动态链接库编写用户程序的流程，帮助用户开发自己的测控软件程序，更好地解决工业应用中的实际问题。

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无线网络控制技术无线通信网络控制技术是当前的热门课题，是工业网络控制的一种趋势。

工业以太网教学实验开发平台介绍了无线网络的组成和应用，帮助用户掌握无线网络技术的设计方法。

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步进电机控制技术通过工业以太网教学实验开发平台，用户可以了解步进电机控制原理，步进电机控制方法，帮助用户实现对步进电机的控制。

4.软件支持软件支持工业以太网教学实验开发平台提供丰富的软件支持，如图4-1所示。

软件包括：

图4-1实验相关软件?

UDP/TCP测试软件AN030101广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司工业以太网教学实验开发平台工业以太网教学实验开发平台2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.Date:

2007/11/20产品应用手册产品应用手册V1.004/21?

NDAM配置软件?

标准Modbus网关配置软件?

OPC服务器软件?

组态软件?

Modbus测试软件5.实验内容实验内容工业以太网教学实验开发平台的实验内容包括：

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Modbus协议实验通过NDAM系列模块，详细介绍了Modubs协议的内容，命令的实现方法和应用场合。

通过一系列实验，逐步分解Modbus命令的组成、实现方法，帮助用户掌握Modbus串口应用和TCP网络应用。

该部分共分为6个小实验，分别通过UDP/TCP测试软件、Modbus网关测试软件来分析实现以太网和串口的Modbus实现原理和机制。

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NDAM系列模块实验NDAM系列模块是广州致远电子有限公司开发的分布式数据采集系统模块，该系列模块采用模块化设计，模块之间可以任意组合，自由搭建工业现场需要的数据采集和控制系统。

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传感器实验该实验详细介绍了工业应用中常见的传感器，如行程接近开关、温湿度传感器、热电阻、热电偶等，通过详细介绍各种传感器的原理和应用，帮助用户掌握传感器数据的采集方法和参数设置。

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电机控制实验这部分实验通过对步进电机控制实例的分析，详细介绍了电机驱动的原理、电机速度、方向驱动的实现方法，帮助用户了解传动系统的方案设计流程。

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PC软件开发实验这部分实验通过VC调用动态链接库的例子介绍了上位机软件的开发流程、开发步骤和开发方法，帮助用户建立自己的数据采集控制平台。

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组态软件实验组态软件是工业控制中常见的一种控制开发环境。

该部分实验详细介绍了在组态软件环境下怎样实现对各种传感器器信号的采集、驱动信号的输出，帮助用户熟悉并掌握组态软件环境的开发流程，搭建自己的组态软件控制系统。

6.配套教材配套教材为了方便教学，工业以太网教学实验开发平台配置了丰富的教材课件，主要包括有：

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2007/11/20产品应用手册产品应用手册V1.005/21?

工业以太网Modbus/TCP原理与应用?

工业以太网系统教程?

工业以太网系统实验课件7.适合专业适合专业基于Modbus/TCP的工业以太网教学实验开发平台的现场总线实验室适合的专业有：

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现场总线与分布式测控网络?

嵌入式系统与测控技术?

计算机与电气类专业?

工业自动化?

电气自动化?

电子工程专业?

机电一体化专用?

工业组态软件与HMI设计8.附录附录A教学实验开发平台教材目录教学实验开发平台教材目录工业以太网Modbus/TCP原理与应用教材目录第一篇基础理论第一篇基础理论.1第第1章工业控制网络的发展章工业控制网络的发展.21.1工业网络的特点.21.1.1工业控制网络和信息网络的区别.21.1.2工业控制网络的技术特征.21.2工业控制网络的发展.31.2.1工业控制系统的发展.31.2.2计算机技术在控制网络中的发展.41.3现场总线控制系统.61.3.1现场总线控制系统的结构.61.3.2现场总线控制系统的特点.61.4现场总线技术.71.4.1现场总线的概念.81.4.2现场总线的发展.81.4.3现场总线的发展趋势.101.4.4几种常见的现场总线.101.5工业以太网在控制网络中应用131.5.1以太网的特点.131.5.2工业以太网的标准化进程.131.5.3工业以太网正在成为工业控制网络的主流技术.14AN030101广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司工业以太网教学实验开发平台工业以太网教学实验开发平台2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.Date:

2007/11/20产品应用手册产品应用手册V1.006/211.6工业控制网络的发展趋势.151.7控制网络技术与工厂自动化.17第第2章工业控制网络技术基础章工业控制网络技术基础.192.1数据通信技术基础.192.1.1数据通信的基本概念.192.1.2通信系统的结构.202.1.3数据的编码技术.222.1.4数据的传输模式.252.1.5数据的通信方式.252.2控制网络的拓扑结构.282.3传输介质.302.4介质访问的控制方式.322.5差错控制技术.33第第3章以太网技术基础章以太网技术基础.343.1计算机网络的发展历程.343.1.1计算机技术的发展.343.1.2通信技术的发展.343.1.3计算机网络的发展.353.2以太网的发展.383.3计算机网络的体系结构.393.3.1ISO/OSI的一些重要概念.403.3.2OSI/RM的体系结构.413.3.3TCP/IP体系结构.433.4TCP/IP协议栈的分析.463.4.1TCP/IP的简介.463.4.2TCP/IP的分层.463.4.3网络接口层.463.4.4网络层协议.553.4.5传输层协议.66第第4章工业以太网技术章工业以太网技术.1014.1工业以太网的概念.1014.2工业以太网的特点.1014.2.1工业以太网的优点.1014.2.2以太网用于工业控制需要解决的问题.1024.2.3以太网用于工业控制的技术问题的逐步解决.1024.3工业以太网网络设备.1034.3.1集线器.1034.3.2工业交换机.1034.4实时以太网.1054.5IEC61784-2标准.1064.5.1IEC61784-2标准体系结构.1064.5.2IEC61784-2中主要标准简介.1074.6IEC61784-1/2与IEC61158.112第第5章章Modbus通信协议说明通信协议说明.113AN030101广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司工业以太网教学实验开发平台工业以太网教学实验开发平台2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.Date:

2007/11/20产品应用手册产品应用手册V1.007/215.1Modbus介绍.1135.1.1Modbus的由来及发展.1135.1.2Modbus的特点.1135.1.3Modbus被采纳为中国标准.1145.1.4Modbus-IDA组织.1145.2Modbus应用协议总体描述.1145.2.1Modbus协议简介.1145.2.2协议描述.1155.2.3Modbus主从协议模型.1175.2.4数据编码.1185.2.5Modbus数据模型.1195.2.6Modbus数据寻址模型.1195.2.7Modbus数据处理.1205.2.8Modbus异常响应.1215.3Modbus协议功能码.1225.3.1Modbus功能码分类.1225.3.2公共功能码定义.1225.3.3功能码描述.124第第6章章Modbus/TCP协议技术实现协议技术实现.1576.1Modbus/TCP协议描述.1576.1.1Modbus/TCP通信结构.1576.1.2TCP/IP上的Modbus帧结构.1586.2Modbus组件结构模型.1586.2.1通信应用层.1586.2.2TCP管理层.1596.2.3TCP/IP栈层.1596.2.4资源管理和数据流控制.1596.3TCP连接管理.1596.3.1连接管理模块.1596.3.2操作模式对TCP连接的影响.1626.3.3访问控制模块.1636.4TCP/IP栈的使用.1636.4.1BSD套接字的应用.1636.4.2TCP层参数配置.1656.4.3IP层的参数配置.1666.5通信应用层.1666.5.1Modbus客户机.1666.5.2Modbus服务器.172第二篇工业以太网功能模块第二篇工业以太网功能模块.177第第7章章NDAM系列工业以太网模块系列工业以太网模块.1787.1模块简介.1787.1.1产品外观.1787.1.2原理框图.1787.1.3NDAM系列模块的基本参数.179AN030101广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司工业以太网教学实验开发平台工业以太网教学实验开发平台2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.Date:

2007/11/20产品应用手册产品应用手册V1.008/217.1.4典型应用领域.1807.2硬件安装.1807.2.1模块安装.1807.2.2模块接口说明.1807.2.3供电电源.1817.2.4数据采集单元地址设定.1817.2.5信号指示灯.1817.2.6安装NDAM系列模块.1817.3硬件安装.182第第8章章NDAM-4055数字量输入输出功能模块数字量输入输出功能模块.1838.1NDAM-4055模块介绍.1838.1.1主要技术指标.1838.1.2模块接口说明.1848.1.3模块原理图.1858.2NDAM-4055数字量输入.1858.2.1数字量输入原理.1868.2.2数字量输入的接线.1868.2.3数字量输入的测试电路.1888.3NDAM-4055数字量输出.1888.3.1数字量输出原理.1888.3.2数字量输出的接线方式.1898.3.3数字量输出的测试电路.1898.4NDAM-4055模块的IO资源节点.1898.5NDAM-4055模块通信的实现.1908.5.1输入/输出端口的控制.1918.6NDAM-4055实验测试方法.1918.6.1TCP/UDP测试工具测试示例.1918.6.2NDAM-9000测试示例.1918.6.3扩展实验示例.1948.7NDAM-4055模块应用注意事项.194第第9章章NDAM-4400模拟量输出功能模块模拟量输出功能模块.1969.1NDAM-4400模块介绍.1969.1.1主要技术指标.1969.1.2模块接口说明.1979.1.3模块原理框图.1989.2NDAM-4400模拟量输出.1989.2.1模拟量输出原理.1989.2.2模拟量输出的接线.1999.2.3模拟量输出的测试.2019.2.4安全值输出功能.2019.2.5同步触发输出功能.2019.3NDAM-4400模块的IO资源节点.2029.4NDAM-4400模块的通信实现.2039.4.1输出端口的控制.203AN030101广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司工业以太网教学实验开发平台工业以太网教学实验开发平台2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.Date:

2007/11/20产品应用手册产品应用手册V1.009/219.5NDAM-4400模拟量输出实验测试方法.2049.5.1TCP/UDP测试工具测试示例.2049.5.2NDAM-9000测试示例.2049.5.3扩展实验示例.2079.6NDAM-4400模块应用及注意事项.207第第10章章NDAM-5508热电阻功能模块热电阻功能模块.20810.1NDAM-5508模块简介.20810.1.1主要技术指标.20810.1.2模块接口说明.20910.1.3模块原理框图.21010.2NDAM-5508热电阻输入.21110.2.2热电阻输入控制原理.21110.2.3热电阻输入端口接线方式.21210.2.4热电阻输入测试.21310.3NDAM-5508数字量输出.21310.3.1数字量输出原理.21310.3.2数字量输出的接线方式.21310.3.3数字量输出的测试电路.21410.4NDAM-5508模块的IO资源节点.21410.5NDAM-5508模块的通信实现.21510.5.1输入输出端口控制.21610.6NDAM-5508热电阻输入实验测试方法.21810.6.1TCP/UDP测试工具测试示例.21810.6.2NDAM-9000测试示例.21810.7NDAM-5508模块应用及注意事项.221第第11章章NDAM-9606热电偶功能模块热电偶功能模块.22211.1NDAM-9606模块介绍.22211.1.1主要技术指标.22211.1.2模块接口说明.22311.1.3模块原理框图.22411.2NDAM-9606热电偶输入.22511.2.1热电偶介绍.22511.2.2热电偶测量原理.22611.2.3热电偶的接线方法.22611.3NDAM-9606数字量输出.22611.3.1数字量输出原理.22611.3.2数字量输出接线方式.22711.3.3数组量输出的测试电路.22711.4NDAM-9606模块的IO资源节点.22811.4.1模块IO配置资源节点的说明.22911.5NDAM-9606模块的通信实现.23011.5.1输入/输出端口的控制.23111.6NDAM-9606实验测试方法.23311.6.1TCP/UDP测试工具测试示例.233AN030101广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司工业以太网教学实验开发平台工业以太网教学实验开发平台2007GuangzhouZHIYUANElectronicsCO.,LTD.Date:

2007/11/20产品应用手册产品应用手册V1.0010/2111.6.2NDAM-9000测试示例.23311.7模块应用及注意事项.236第第12章章NDAM-3800模拟量输入功能模块模拟量输入功能模块.23712.1NDAM-3800模块介绍.23712.1.1主要技术指标.23712.1.2模块接口说明.23812.1.3模块原理图.23812.2NDAM-3800模拟量输入.23912.2.1模拟量输入原理.23912.2.2模拟量输入的接线.24012.2.3模拟量输入的测试电路.24112.3NDAM-3800模块的IO资源节点.24112.3.1模块IO资源节点的说明.24212.4NDAM-3800模块的通信的实现.24212.4.1输入端口的控制.24212.5NDAM-3800模块实验测试方法.24312.5.1TCP/UDP测试工具测试.24312.5.2NDAM-9000测试示例.24312.6NDAM-3800模块应用及注意事项.245第第13章章NDAM-2808继电器功能模块继电器功能模块.24613.1NDAM-2808模块介绍.24613.1.1主要技术指标.24613.1.2模块接口说明.24713.1.3模块原理图.24813.2NDAM-2808继电器输出.24813.2.1继电器输出原理.24913.2.2继电器输出接线.25013.2.3继电器输出测试电路.25013.3NDAM-2808模块的IO资源节点.25013.4NDAM-2808模块的通信实现.25013.4.1继电器输出的控制.25113.5NDAM-2808实验测试方法.25213.5.1TCP/UDP测试工具测试示例.25213.5.2NDAM-9000测试示例.25213.6NDAM-2808模块应用及注意事项.254第三篇应用实践第三篇应用实践.254第第14章基于章基于NDAM系列模块的分布式控制系统系列模块的分布式控制系统.25514.1工业控制系统的组成.25514.1.1工业传感器.25614.1.2传感器接口技术.26014.1.3NDAM系