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OMRON PLC網路與通訊
- 由 瘋狂的正史 發表于 足球
- 2022-01-20
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1、 引言
近年來,PLC的網路應用日益廣泛,組成更高階的集散控制系統甚至整個工廠的自動化,已成為工業現代化的趨勢,實現遠端連線和通訊成為了PLC的基本效能之一。而PLC網路結構複雜,技術難度大,投資較高,給使用者在開發應用造成了一定的困難。OMRON公司的PLC較早投入我國市場,在我國工控領域應用較為廣泛,掌握其PLC的網路技術和通訊方法,對進一步推廣PLC的應用,提高工廠自動化水平具有較大的現實意義。
2、 OMRON PLC網路
OMRON PLC的網路分為三層:Ethernet網、Controller Link控制器網、Compo BUS/D與Compo BUS/S元器件網,其三層網路控制平臺如圖1所示。
圖1 OMRON PLC三層網路
2。1 Ethernet網
Ethernet網路即所說的乙太網,它是工廠自動化領域用於資訊管理層上的網路,它的通訊速率高,可達100M bps,乙太網模組使PLC可以作為工廠區域網的一個節點,網路上的任何一臺計算機都可以實現對它的控制。在OMRON的PLC中,中型機以上的PLC才能上乙太網,通常有三種機型,CS1系列、CV系列、和C200H系列。在CS1系列和CV系列上分別直接裝Ethernet單元CS1W-ETN01/11、CV500-ETN01,而在C200Hα上除了必須安裝PC卡單元(C200HW-PCS01)外,還必須配置通訊板(C200HW-COM01/04),並用匯流排單元將PC卡單元與通訊板連線起來。OMRON PLC的Ethernet網具有以下功能:
遠端程式設計和監控:在連線到Ethernet網路的計算機上執行CX-Programmer可以對所有連線的Ethernet網路上的PLC進行程式設計和監控。
FINS資訊服務:在PLC之間和PLC與計算機之間傳送FINS資訊,使用Ethernet Fins Gateway能夠不必編寫FINS指令程式而直接管理資訊。
Socket服務:由Windows提供一組函式,允許使用者程式直接呼叫及使用TCP和UDP協議,在Ethernet網上進行資料傳輸。
FTP服務:使用FTP在CPU單元的儲存卡和計算機儲存器之間傳送檔案。
Email服務:當在出錯或在預定的時間內,一個標誌變為ON,此時從PLC向上位機發送電子郵件。
網路間通訊:處在網路上的不同節點可以透過閘道器通訊,透過FINS指令可實現跨網路的連線。PLC透過使SEND、RECV、CMND指令跨網並與其它PLC進行通訊,網間通訊限制在三級網路內進行。OMRON PLC的Ethernet網的主要技術指標如表1所示。
表1 Ethernet網的主要技術指標
2。2 Controller Link 控制器網
Controller Link 控制器網能夠在工廠現場以一種全功能的FA網路形式連線PLC,Controller Link 是一種令牌匯流排網,可以在OMRON的CS1/CV/C200HX系列PLC和計算機之間方便靈活地傳送和接收大容量的資料包,它支援能共享資料的資料鏈接和在需要時傳送和接收資料的資訊服務,資料鏈接區域能自由設定以建立靈活的資料鏈接系統。Controller Link 網具有以下功能:
資料鏈接:在PLC之間以及PLC和上位計算機之間,能夠柔性的建立大容量資料鏈接,使用Controller Link FinsGateway 能夠在應用層上管理資料鏈接,無需梯形圖。I / O、連結區、資料儲存器區和擴充套件資料儲存器區均可作為傳送或接收區。
遠端程式設計和監控:透過與RS-232C連結,Controller Link 網路上能夠使用CX-Programmer進行程式設計和監控PLC。
FINS通訊服務:在PLC和上位計算機之間實現大容量資料傳送,Controller Link FinsGateway 能夠在應用層上管理資料鏈接,而不必編寫FINS指令程式。
資訊服務:可以對特定節點進行讀寫資料、改變操作模式等操作,透過在程式中執行SEND / RECV指令傳送和接收資料,透過CMND指令傳送FINS命令執行讀寫操作。
ESA功能:實時監控網路的狀態,當網路上產生錯誤時,EAS可記錄和顯示錯誤發生的時間和錯誤資訊。Controller Link 控制器網的主要技術指標如表2所示。
表2 Controller Link 控制器網的主要技術指標
2。3 Compo BUS/D網路
Compo BUS/ D是OMRON的一種開放、多主控的裝置網,開放性是其特色,採用Device Net 的通訊協議。其它廠家的裝置,只要符合 Device Net的標準,就可以接入其中,是一種控制功能齊全、配置靈活、實現方便的分散控制網路。Compo BUS/D的主要功能有:
遠端I / O通訊:無需編寫特殊的程式,裝有主單元PLC的CPU可以直接讀寫I / O,從單元的I / O點現實遠端控制。
資訊通訊:安裝主單元的PLC在CPU單元裡執行特殊指令(SEND 、RECV、CMND和IOWR)可以向其它主單元、從單元、甚至其它公司的裝置讀寫資訊,控制它們的執行。Compo BUS/D的通訊標準如表3。
表3 Compo BUS/D的通訊標準
2。4 Compo BUS/S 網路
Compo BUS/S 網路是一種主從式匯流排結構的控制網路,它的響應速度快,實時性強,實現簡便,可以對遠端的I/O實現分散控制。該系統由一臺PLC(CS1、CQM1H、C200Hα)帶Compo BUS/S主站模組或一臺SRM1主控單元作為主站,一個主單元最多可帶32個遠端從站單元,控制256個輸入輸出點。接16臺從站單元、128點輸入輸出點時可達到0。5ms的高速通訊。Compo BUS/S通訊系統具有以下特點:
主幹線遠距離通訊:新增了遠距離通訊模式,允許主幹線的通訊距離達到500m。
豐富的主站和從站單元:有C200HW-SRM21-V1、CQM1-SRM21-V1、SRM-C0-V2主站單元和SRT2系列的從站單元,支援高速通訊和遠距離通訊。
高速通訊:在高速通訊方式下,接16臺從站單元,128點控制時,可實現0。5ms的快速通訊。
配線簡單:主單元和從站單元間、從單元和從單元間可用4線制電纜連線,其中2根為訊號線,2根為電源線,從而大幅度減少了配線。Compo BUS/S通訊引數如表4所示。
表4 Compo BUS/S通訊引數
3、 PLC與上位計算機之間的通訊
在計算機與PLC構成的集散控制系統中,多數是由一臺計算機與數臺PLC形成1:N的通訊模式。該模式系統中PLC負責現場高速資料採集、實現邏輯、定時、計數、PID調節等控制任務並透過序列通訊口向上位計算機傳送PLC工作狀態及有關資料,從而實現計算機對控制系統的管理。PLC與上位計算機之間通訊的準確、可靠、高效率是集散控制系統的關鍵所在。
3。1 PLC與上位機的連結方式
PLC與上位計算機形成1:N通訊模式有兩種連線方式:
方式一
方式二
方式一較少使用連線介面卡,也不用訊號轉換,但若中間某一臺PLC出故障,其後的PLC將無法與上位機通訊;方式二使用了訊號轉換模組,當某一臺PLC出故障不影響其它PLC通訊。
3。2 PLC與上位機的通訊過程
通訊開始先由上位機依次向網內的PLC發出一串測試幀命令,PLC接到上位機的完整幀後,首先判斷是不是自己的代號,若不是就不予理睬,若是則傳送回答訊號。上位機接到回答訊號後,與傳送測試資料比較,若兩者無誤,發出可以進行資料通訊的訊號,轉入正常的資料通訊。上位機與PLC實施連結通訊,上位機具有優先發送權,每傳送完一幀傳送權就在上位機與PLC之間輪換。當收到結束符或分界符時,傳送權從傳送單元傳給接收單元。其幀傳送與接收如圖3。2所示。
圖3。2 上位機與PLC間的幀傳送與接收
上位機發出命令格式和PLC響應格式如下圖:
@: 幀開始標誌
節點號:通訊網路中每一臺PLC被分配給的唯一番號
標題號:該幀的通訊命令碼
結束碼:返回命令的完成狀態
正 文:設定命令引數
FCS: 幀校驗順序程式碼
結束符:命令結束
通訊引數設定為:波特率9600bps,資料格式由DM0902/DM1920的第00-07位和DM0921/DM1921共同設定,預設方式時DM0902/DM1920的第00-07位的值為00000000,此時DM0921/DM1921區不起作用。每條指令都以標識號(Unit Number)和操作碼/頭(Header)開始,以校驗碼(FCS)和結束標誌(Terminator)結束。
幀傳送時,FCS置於結束符前以檢查是否發生資料錯誤。FCS是轉換成2個ASCⅡ字元的8位資料,這個8位資料對幀開始的資料直到此幀正文結束的資料進行“異或”運算的結果。FCS檢查程式如下:
400 *FCSCHECK
410 L=LEN(RESPONSE$)’
420 Q = 0:FCSCK $ = “ ”
430 A$ = RIGHT $ (RESPONSE $ ,1)
440 PRINT RESPONSE $ , AS, L
450 IF A $ = “*” THEN LENGS = LEN(RESPONSE $) -3
ELSE LENGS = LEN(RESPONSE $) -2
460 FCSP $ = MID(RESPONSE $, LENGS+1,2)’
470 FOR I = 1 TO LENGS’
480 Q = ASC (MID $ (RESPONSE $,I,1)) XOR Q
490 NEXT I
500 FCSD $ =HEX $ (Q)
510 IF LEN (FCSD $) =1,THEN, FCSD $ =”0”+FCSD $’
520 IF FCSS $ 《 》FCSP $ , THEN FCSCK $ = “ERR”
530 PRINT “FCSD $ =” ; FCSD $ , “FCSP $ =” ; FCSP $ , “FCSCK $ =”; FCSCK $
540 RETURN
幀傳送檢查格式如圖3。4所示。
圖3。4 幀傳送檢查
3。3 PLC與上位計算機通訊程式
上位機通訊軟體是用VB開發的。VB具有強大的圖形顯示功能,可以容易開發出介面良好的圖形使用者介面,同時VB還提供了串列埠控制元件 MSCOMM,程式設計師在利用該控制元件時,只需設定、監視其屬性和事件,即可完成對串列埠初始化和資料的傳輸工作。通訊程式如下:
Sub forml load ( )
Mscomml。 Comport = 1
Mscomml。 Settings = “9600,n,8,1”
End sub
Sub commandl click
Mscomml。 Inputlen = 0
If mscomml。 Portopen = false then
Mscomml。 Portopen = true
End if
For I = 1 to N ;N為網路系統中的PLC個數
If i《10 then
S$ = “@” + “0” +str $ (i) + “ts” + “abcd”
Else
S$ = “@” + str $ (i) + “ts” + “abcd”;abcd 為測試字元
Endif
……;
Mscomml。 Lutprt =sedate $
Timer 1 on = false
Timer l。 Enable = true
Do until (mscomml。inbuffercount 《 》 0)
Or (timer 1 on = true )
Domy = doevents( )
Loop
Timer 1。enable = false
……
Redata,$ = msconmml。 Input
If rdata $ = sedate $
…… ; 轉入正常通訊資料處理
Else
Labell。 Cation = str $ ( i ) + “測試通訊失敗,檢查線睡後再測試”
Endif
Endsub
4、 結束語
OMRON PLC已廣泛應用於工業過程控制,隨著網路技術的不斷提高和推廣,PLC的控制能力和控制範圍從裝置級的控制發展到生產線級的控制乃至工廠級的控制。大力推廣PLC的網路技術,必將加快我國工業企業向自動化、智慧化發展的步伐。