摘 要：可編程控制器與上位計算機組成的集散控制系統(tǒng)越來越廣泛應用于生產(chǎn)過程自動化領域。本文介紹了OMRON PLC的Ethernet網(wǎng)、Controller Link控制器網(wǎng)、Compo BUS/D和Compo BUS/S元器件網(wǎng)所構成的網(wǎng)絡體系，闡述了OMRON PLC網(wǎng)絡聯(lián)接方式及技術參數(shù)；研究了PLC與上位機的鏈接方式，通信過程及通信程序。

關鍵詞：OMRON PLC 網(wǎng)絡 通信

Abstract:Host Computer programmable controller and distributed control system consisting of more widely used in the production process automation field. This paper introduces the OMRON PLC Ethernet network, Controller Link network, Compo BUS / D and Compo BUS / S network by the components of the Network system, expounded the OMRON PLC network connection mode and technical
parameters; On the PLC and PC link, communication process and Communication Program .

Key words: OMRON PLC Network Communication

1.引言

近年來，PLC的網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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.OMRON PLC網(wǎng)絡

OMRON PLC的網(wǎng)絡分為三層：Ethernet網(wǎng)、Controller Link控制器網(wǎng)、Compo BUS/D與Compo BUS/S元器件網(wǎng)，其三層網(wǎng)絡控制平臺如圖1所示。

2.1 Ethernet網(wǎng)

Ethernet網(wǎng)絡即所說的以太網(wǎng)，它是工廠自動化領域用于信息管理層上的網(wǎng)絡，它的通信速率高，可達100M bps，以太網(wǎng)模塊使PLC可以作為工廠局域網(wǎng)的一個節(jié)點，網(wǎng)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(wǎng)，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。OMRON PLC的Ethernet網(wǎng)具有以下功能：

（1）遠程編程和監(jiān)控：在連接到Ethernet網(wǎng)絡的計算機上運行CX－Programmer可以對所有連接的Ethernet網(wǎng)絡上的PLC進行編程和監(jiān)控。
（2）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Ethernet Fins Gateway能夠不必編寫FINS指令程序而直接管理信息。
（3）Socket服務：由Windows提供一組函數(shù)，允許用戶程序直接調(diào)用及使用TCP和UDP協(xié)議，在Ethernet網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)傳輸。
（4）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。
（5）Email服務：當在出錯或在預定的時間內(nèi)，一個標志變?yōu)镺N，此時從PLC向上位機發(fā)送電子郵件。
（6）網(wǎng)絡間通信：處在網(wǎng)絡上的不同節(jié)點可以通過網(wǎng)關通信，通過FINS指令可實現(xiàn)跨網(wǎng)絡的連接。
PLC通過使SEND、RECV、CMND指令跨網(wǎng)并與其它PLC進行通信，網(wǎng)間通信限制在三級網(wǎng)絡內(nèi)進行。OMRON PLC的Ethernet網(wǎng)的主要技術指標如表1所示。
表1 Ethernet網(wǎng)的主要技術指標

2.2 Controller Link 控制器網(wǎng)

Controller Link 控制器網(wǎng)能夠在工廠現(xiàn)場以一種全功能的FA網(wǎng)絡形式連接PLC，Controller Link 是一種令牌總線網(wǎng)，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(jù)包，它支持能共享數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鏈接和在需要時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的信息服務，數(shù)據(jù)鏈接區(qū)域能自由設置以建立靈活的數(shù)據(jù)鏈接系統(tǒng)。Controller Link 網(wǎng)具有以下功能：

（ 1 ） 數(shù)據(jù)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(jù)鏈接，使用Controller Link FinsGateway 能夠在應用層上管理數(shù)據(jù)鏈接，無需梯形圖。I /O、鏈接區(qū)、數(shù)據(jù)存儲器區(qū)和擴展數(shù)據(jù)存儲器區(qū)均可作為發(fā)送
或接收區(qū)。

（2）遠程編程和監(jiān)控：通過與RS－232C鏈接，ControllerLink 網(wǎng)絡上能夠使用CX－Programmer進行編程和監(jiān)控PLC。

（3）FINS通信服務：在PLC和上位計算機之間實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)傳送，Controller Link FinsGateway 能夠在應用層上管理數(shù)據(jù)鏈接，而不必編寫FINS指令程序。

（4）信息服務：可以對特定節(jié)點進行讀寫數(shù)據(jù)、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(jù)，通過CMND指令發(fā)送FINS命令執(zhí)行讀寫操作。

（5）ESA功能：實時監(jiān)控網(wǎng)絡的狀態(tài)，當網(wǎng)絡上產(chǎn)生錯誤時，EAS可記錄和顯示錯誤發(fā)生的時間和錯誤信息。Controller Link控制器網(wǎng)的主要技術指標如表2所示。
表2 Controller Link 控制器網(wǎng)的主要技術指標

2.3 Compo BUS/D網(wǎng)絡

Compo BUS/ D是OMRON的一種開放、多主控的設備網(wǎng)，開放性是其特色，采用Device Net 的通信協(xié)議。其它廠家的設備，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(xiàn)方便的分散控制網(wǎng)絡。CompoBUS/D的主要功能有：

（1）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。
（2）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。Compo BUS/D的通信標準如表3。
表3 Compo BUS/D的通信標準

2.4 Compo BUS/S 網(wǎng)絡

Compo BUS/S 網(wǎng)絡是一種主從式總線結構的控制網(wǎng)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Compo BUS/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。Compo BUS/S通信系統(tǒng)具有以下特點：

（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。Compo BUS/S通信參數(shù)如表4所示。
表4 Compo BUS/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(jù)采集、實現(xiàn)邏輯、定時、計數(shù)、PID調(diào)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(jù)，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。

3.1 PLC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：

方式一較少使用連接適配器，也不用信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換模塊，當某一臺PLC出故障不影響其它PLC通信。

3.2 PLC與上位機的通信過程

通信開始先由上位機依次向網(wǎng)內(nèi)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(jù)比較，若兩者無誤，發(fā)出可以進行數(shù)據(jù)通信的信號，轉(zhuǎn)入正常的數(shù)據(jù)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。

上位機發(fā)出命令格式和PLC響應格式如下圖：
命令格式

@： 幀開始標志
節(jié)點號：通信網(wǎng)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(jù)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（Unit Number）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(jù)錯誤。FCS是轉(zhuǎn)換成2個ASCⅡ字符的8位數(shù)據(jù)，這個8位數(shù)據(jù)對幀開始的數(shù)據(jù)直到此幀正文結束的數(shù)據(jù)進行“異或”運算的結果。FCS檢查程序如下：

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

幀發(fā)送檢查格式如圖3.4所示。

3.3 PLC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(jù)的傳輸工作。通信程序如下：

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(wǎng)絡系統(tǒng)中的PLC個數(shù)
If i<10 then
S $ = “@” + “0” +str $ （i） + “ts” + “abcd”
Else
S $ = “@” + str $ （i） + “ts” + “abcd”；abcd 為測試字符
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(zhuǎn)入正常通信數(shù)據(jù)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

OMRON PLC已廣泛應用于工業(yè)過程控制，隨著網(wǎng)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(chǎn)線級的控制乃至工廠級的控制。大力推廣PLC的網(wǎng)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。

參考文獻
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