1、引言
近年來，plc的網絡應用日益廣泛，組成更高級的集散控制系統(tǒng)甚至整個工廠的自動化，已成為工業(yè)現(xiàn)代化的趨勢，實現(xiàn)遠程連接和通信成為了PLC的基本性能之一。而PLC網絡結構復雜，技術難度大，投資較高，給用戶在開發(fā)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的網絡技術和通信方法，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(xiàn)實意義。
2、OMRONPLC網絡
歐姆龍plc的網絡分為三層：Ethernet網、Controllerlink控制器網、CompoBUS/D與CompoBUS/S元器件網，其三層網絡控制平臺如圖1所示。
圖1OMRONPLC三層網絡
2.1Ethernet網
Ethernet網絡即所說的以太網，它是工廠自動化領域用于信息管理層上的網絡，它的通信速率高，可達100Mbps，以太網模塊使PLC可以作為工廠局域網的一個節(jié)點，網絡上的任何一臺計算機都可以實現(xiàn)對它的控制。在OMRON的PLC中，中型機以上的PLC才能上以太網，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，還必須配置通信板（C200HW-COM01/04）,并用總線單元將PC卡單元與通信板連接起來。OMRONPLC的Ethernet網具有以下功能：
遠程編程和監(jiān)控：在連接到Ethernet網絡的計算機上運行CX-Programmer可以對所有連接的Ethernet網絡上的PLC進行編程和監(jiān)控。
FINS信息服務：在PLC之間和PLC與計算機之間發(fā)送FINS信息，使用EthernetFinsGateway能夠不必編寫FINS指令程序而直接管理信息。
Socket服務：由Windows提供一組函數(shù)，允許用戶程序直接調用及使用TCP和UDP協(xié)議，在Ethernet網上進行數(shù)據傳輸。
FTP服務：使用FTP在CPU單元的存儲卡和計算機存儲器之間傳送文件。
Email服務：當在出錯或在預定的時間內，一個標志變?yōu)镺N，此時從PLC向上位機發(fā)送電子郵件。
網絡間通信：處在網絡上的不同節(jié)點可以通過網關通信，通過FINS指令可實現(xiàn)跨網絡的連接。PLC通過使SEND、RECV、CMND指令跨網并與其它PLC進行通信，網間通信限制在三級網絡內進行。OMRONPLC的Ethernet網的主要技術指標如表1所示。
表1Ethernet網的主要技術指標
2.2Controllerlink控制器網
Controllerlink控制器網能夠在工廠現(xiàn)場以一種全功能的FA網絡形式連接PLC，Controllerlink是一種令牌總線網，可以在OMRON的CS1/CV/C200HX系列PLC和計算機之間方便靈活地發(fā)送和接收大容量的數(shù)據包，它支持能共享數(shù)據的數(shù)據鏈接和在需要時發(fā)送和接收數(shù)據的信息服務，數(shù)據鏈接區(qū)域能自由設置以建立靈活的數(shù)據鏈接系統(tǒng)。Controllerlink網具有以下功能：
數(shù)據鏈接：在PLC之間以及PLC和上位計算機之間，能夠柔性的創(chuàng)建大容量數(shù)據鏈接，使用ControllerlinkFinsGateway能夠在應用層上管理數(shù)據鏈接，無需梯形圖。I/O、鏈接區(qū)、數(shù)據存儲器區(qū)和擴展數(shù)據存儲器區(qū)均可作為發(fā)送或接收區(qū)。
遠程編程和監(jiān)控：通過與RS-232C鏈接，Controllerlink網絡上能夠使用CX-Programmer進行編程和監(jiān)控PLC。
FINS通信服務：在PLC和上位計算機之間實現(xiàn)大容量數(shù)據傳送，ControllerlinkFinsGateway能夠在應用層上管理數(shù)據鏈接，而不必編寫FINS指令程序。
信息服務：可以對特定節(jié)點進行讀寫數(shù)據、改變操作模式等操作，通過在程序中執(zhí)行SEND/RECV指令發(fā)送和接收數(shù)據，通過CMND指令發(fā)送FINS命令執(zhí)行讀寫操作。
ESA功能：實時監(jiān)控網絡的狀態(tài)，當網絡上產生錯誤時，EAS可記錄和顯示錯誤發(fā)生的時間和錯誤信息。Controllerlink控制器網的主要技術指標如表2所示。
表2Controllerlink控制器網的主要技術指標
2.3CompoBUS/D網絡
CompoBUS/D是OMRON的一種開放、多主控的設備網，開放性是其特色，采用DeviceNet的通信協(xié)議。其它廠家的設備，只要符合DeviceNet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(xiàn)方便的分散控制網絡。CompoBUS/D的主要功能有：
遠程I/O通信：無需編寫特殊的程序，裝有主單元PLC的CPU可以直接讀寫I/O，從單元的I/O點現(xiàn)實遠程控制。
信息通信：安裝主單元的PLC在CPU單元里執(zhí)行特殊指令（SEND、RECV、CMND和IOWR）可以向其它主單元、從單元、甚至其它公司的設備讀寫信息，控制它們的運行。CompoBUS/D的通信標準如表3。
表3CompoBUS/D的通信標準
2.4CompoBUS/S網絡
CompoBUS/S網絡是一種主從式總線結構的控制網絡，它的響應速度快，實時性強，實現(xiàn)簡便，可以對遠程的I/O實現(xiàn)分散控制。該系統(tǒng)由一臺PLC（CS1、CQM1H、C200Hα）帶CompoBUS/S主站模塊或一臺SRM1主控單元作為主站，一個主單元最多可帶32個遠程從站單元，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的高速通信。CompoBUS/S通信系統(tǒng)具有以下特點：
主干線遠距離通信：新增了遠距離通信模式，允許主干線的通信距離達到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，支持高速通信和遠距離通信。
高速通信：在高速通信方式下，接16臺從站單元，128點控制時，可實現(xiàn)0.5ms的快速通信。
配線簡單：主單元和從站單元間、從單元和從單元間可用4線制電纜連接，其中2根為信號線，2根為電源線，從而大幅度減少了配線。CompoBUS/S通信參數(shù)如表4所示。
表4CompoBUS/S通信參數(shù)
3、PLC與上位計算機之間的通信
在計算機與PLC構成的集散控制系統(tǒng)中，多數(shù)是由一臺計算機與數(shù)臺PLC形成1：N的通信模式。該模式系統(tǒng)中PLC負責現(xiàn)場高速數(shù)據采集、實現(xiàn)邏輯、定時、計數(shù)、PID調節(jié)等控制任務并通過串行通信口向上位計算機傳送PLC工作狀態(tài)及有關數(shù)據，從而實現(xiàn)計算機對控制系統(tǒng)的管理。PLC與上位計算機之間通信的準確、可靠、高效率是集散控制系統(tǒng)的關鍵所在。
3.1PLC與上位機的鏈接方式
PLC與上位計算機形成1：N通信模式有兩種連接方式：
方式一
方式二
方式一較少使用連接適配器，也不用信號轉換，但若中間某一臺PLC出故障，其后的PLC將無法與上位機通信;方式二使用了信號轉換模塊，當某一臺PLC出故障不影響其它PLC通信。
3.2PLC與上位機的通信過程
通信開始先由上位機依次向網內的PLC發(fā)出一串測試幀命令，PLC接到上位機的完整幀后，首先判斷是不是自己的代號，若不是就不予理睬，若是則發(fā)送回答信號。上位機接到回答信號后，與發(fā)送測試數(shù)據比較，若兩者無誤，發(fā)出可以進行數(shù)據通信的信號，轉入正常的數(shù)據通信。上位機與PLC實施鏈接通信，上位機具有優(yōu)先發(fā)送權，每發(fā)送完一幀發(fā)送權就在上位機與PLC之間輪換。當收到結束符或分界符時，發(fā)送權從發(fā)送單元傳給接收單元。其幀發(fā)送與接收如圖3.2所示。
圖3.2上位機與PLC間的幀發(fā)送與接收
上位機發(fā)出命令格式和PLC響應格式如下圖：
@：幀開始標志
節(jié)點號：通信網絡中每一臺PLC被分配給的唯一番號
標題號：該幀的通信命令碼
結束碼：返回命令的完成狀態(tài)
正文：設置命令參數(shù)
FCS：幀校驗順序代碼
結束符：命令結束
通信參數(shù)設置為：波特率9600bps，數(shù)據格式由DM0902/DM1920的第00-07位和DM0921/DM1921共同設定，默認方式時DM0902/DM1920的第00-07位的值為00000000，此時DM0921/DM1921區(qū)不起作用。每條指令都以標識號（UnitNumber）和操作碼/頭（Header）開始，以校驗碼（FCS）和結束標志（Terminator）結束。
幀發(fā)送時，F(xiàn)CS置于結束符前以檢查是否發(fā)生數(shù)據錯誤。FCS是轉換成2個ASCⅡ字符的8位數(shù)據，這個8位數(shù)據對幀開始的數(shù)據直到此幀正文結束的數(shù)據進行“異或”運算的結果。FCS檢查程序如下：
400＊FCSCHECK
410L=LEN（RESPONSE$）’
420Q=0:FCSCK$=“”
430A$=RIGHT$（RESPONSE$,1）
440PRINTRESPONSE$,AS,L
450IFA$=“＊”THENLENGS=LEN（RESPONSE$）-3
ELSELENGS=LEN（RESPONSE$）-2
460FCSP$=MID（RESPONSE$,LENGS+1,2）’
470FORI=1TOLENGS’
480Q=ASC（MID$（RESPONSE$,I,1））XORQ
490NEXTI
500FCSD$=HEX$（Q）
510IFLEN（FCSD$）=1,THEN,FCSD$=”0”+FCSD$’
520IFFCSS$<>FCSP$,THENFCSCK$=“ERR”
530PRINT“FCSD$=”;FCSD$,“FCSP$=”;FCSP$,“FCSCK$=”;FCSCK$
540RETURN
幀發(fā)送檢查格式如圖3.4所示。
圖3.4幀發(fā)送檢查
3.3PLC與上位計算機通信程序
上位機通信軟件是用VB開發(fā)的。VB具有強大的圖形顯示功能，可以容易開發(fā)出界面良好的圖形用戶界面，同時VB還提供了串行端口控件MSCOMM，程序員在利用該控件時，只需設置、監(jiān)視其屬性和事件，即可完成對串口初始化和數(shù)據的傳輸工作。通信程序如下：
Subformlload（）
Mscomml.Comport=1
Mscomml.Settings=“9600,n,8,1”
Endsub
Subcommandlclick
Mscomml.Inputlen=0
Ifmscomml.Portopen=falsethen
Mscomml.Portopen=true
Endif
ForI=1toN;N為網絡系統(tǒng)中的PLC個數(shù)
Ifi<10then
S$=“@”+“0”+str$（i）+“ts”+“abcd”
Else
S$=“@”+str$（i）+“ts”+“abcd”;abcd為測試字符
Endif
……;
Mscomml.Lutprt=sedate$
Timer1on=false
Timerl.Enable=true
Dountil（mscomml.inbuffercount<>0）
Or（timer1on=true）
Domy=doevents（）
Loop
Timer1.enable=false
……
Redata,$=msconmml.Input
Ifrdata$=sedate$
……;轉入正常通信數(shù)據處理
Else
Labell.Cation=str$（i）+“測試通信失敗，檢查線睡后再測試”
Endif
Endsub
4、結束語
OMRONPLC已廣泛應用于工業(yè)過程控制，隨著網絡技術的不斷提高和推廣，PLC的控制能力和控制范圍從設備級的控制發(fā)展到生產線級的控制乃至工廠級的控制。大力推廣PLC的網絡技術，必將加快我國工業(yè)企業(yè)向自動化、智能化發(fā)展的步伐。
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本文標題：歐姆龍plc網絡與通訊
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