OMRON  PLC网络与通信

张雪平

Zhang xue ping

（宜宾学院  四川  宜宾  644007）

(Yibinxueyuan  Sichuan  Yibin  644007)

摘  要：   可编程控制器与上位计算机组成的集散控制系统越来越广泛应用于生产过程自动化领域。本文介绍了OMRON  PLC的网络硬件组成及特点；通信模式；通信程序。

关键词：OMRON   PLC   网络   通信

中图分类号:  TP393        文献标识码:  B

Network of OMRON PLC and Communication

Abstract:   The programmable controller constitutes with place of honor calculator of gather to spread to control the system, more and more extensive apply to automate the realm in the production line. This text introduced the OMRON PLC network hardware constitutes and characteristics; Communication mode; Communication procedure

Key words:   OMRON   PLC   Network   Communication

1、引言

近年来，PLC的网络应用日益广泛，组成更高级的集散控制系统甚至整个工厂的自动化，已成为工业现代化的趋势，实现远程连接和通信成为了PLC的基本性能之一。而PLC网络结构复杂，技术难度大，投资较高，给用户在开发应用造成了一定的困难。OMRON公司的PLC较早投入我国市场，在我国工控领域应用较为广泛，掌握其PLC的网络技术和通信方法，对进一步推广PLC的应用，提高工厂自动化水平具有较大的现实意义。

2、OMRON  PLC网络

OMRON  PLC的网络分为三层：Ethernet网、Controller Link控制器网、Compo BUS/D与Compo BUS/S元器件网，其三层网络控制平台如图1所示。

图1  OMRON  PLC三层网络  

2.1             Ethernet网

    Ethernet网络即所说的以太网，它是工厂自动化领域用于信息管理层上的网络，它的通信速率高，可达100M bps，以太网模块使PLC可以作为工厂局域网的一个节点，网络上的任何一台计算机都可以实现对它的控制。在OMRON的PLC中，中型机以上的PLC才能上以太网，通常有三种机型，CS1系列、CV系列、和C200H系列。在CS1系列和CV系列上分别直接装Ethernet单元CS1W－ETN01/11、CV500－ETN01，而在C200Hα上除了必须安装PC卡单元（C200HW－PCS01）外，还必须配置通信板（C200HW－COM01/04）,并用总线单元将PC卡单元与通信板连接起来。OMRON  PLC的Ethernet网具有以下功能：

    远程编程和监控：在连接到Ethernet网络的计算机上运行CX－Programmer可以对所有连接的Ethernet网络上的PLC进行编程和监控。

    FINS信息服务：在PLC之间和PLC与计算机之间发送FINS信息，使用Ethernet Fins Gateway能够不必编写FINS指令程序而直接管理信息。

    Socket服务：由Windows提供一组函数，允许用户程序直接调用及使用TCP和UDP协议，在Ethernet网上进行数据传输。

    FTP服务：使用FTP在CPU单元的存储卡和计算机存储器之间传送文件。

    Email服务：当在出错或在预定的时间内，一个标志变为ON，此时从PLC向上位机发送电子邮件。

    网络间通信：处在网络上的不同节点可以通过网关通信，通过FINS指令可实现跨网络的连接。PLC通过使SEND、RECV、CMND指令跨网并与其它PLC进行通信，网间通信限制在三级网络内进行。OMRON  PLC的Ethernet网的主要技术指标如表1所示。

                       表1   Ethernet网的主要技术指标

项   目   规      格   

模   块   CS1W-ETN01/11、CV500-EIN01、C200HW-PCS01   

适用的PLC   CS1系列、CV系列、C200Hα系列   

传输方式   基带   

传输路径   总线   

通信波特率   10M   

通信介质   同轴电缆   

介质访问方法   CSMA/CD   

传输距离   100m/段、总长2.5km   

节点数   100个/段   

收发器电缆长度   50m   

收发器间隔   2.5m的整倍数   

2.2  Controller Link 控制器网

    Controller Link 控制器网能够在工厂现场以一种全功能的FA网络形式连接PLC，Controller Link 是一种令牌总线网，可以在OMRON的CS1/CV/C200HX系列PLC和计算机之间方便灵活地发送和接收大容量的数据包，它支持能共享数据的数据链接和在需要时发送和接收数据的信息服务，数据链接区域能自由设置以建立灵活的数据链接系统。Controller Link 网具有以下功能：

    数据链接：在PLC之间以及PLC和上位计算机之间，能够柔性的创建大容量数据链接，使用Controller Link FinsGateway 能够在应用层上管理数据链接，无需梯形图。I / O、链接区、数据存储器区和扩展数据存储器区均可作为发送或接收区。

    远程编程和监控：通过与RS－232C链接，Controller Link 网络上能够使用CX－Programmer进行编程和监控PLC。

    FINS通信服务：在PLC和上位计算机之间实现大容量数据传送，Controller Link FinsGateway 能够在应用层上管理数据链接，而不必编写FINS指令程序。

    信息服务：可以对特定节点进行读写数据、改变操作模式等操作，通过在程序中执行SEND / RECV指令发送和接收数据，通过CMND指令发送FINS命令执行读写操作。

    ESA功能：实时监控网络的状态，当网络上产生错误时，EAS可记录和显示错误发生的时间和错误信息。Controller Link 控制器网的主要技术指标如表2所示。

表2  Controller Link 控制器网的主要技术指标

项    目   规          格   

线缆连接   光缆连接   

模    块   CS1W-CLK、CVM1-CK21、C200HW-CLK21、CQM1H-CLK21   CS1W-CLK11/21/52、CVM1-CLK12/52、   

PLC系列   CS1系列、CV系列、C200Hα系列、CQM1H系列   CS1系列、CV系列   

传输方式   基带   基带   

传输路径   总线   总线   

通信介质   屏蔽双绞线   H－PCF光缆和GI光缆   

通信波特率和传输距离   2M/50m、1M/2800m、500K/1km   2M/20km   

节点数   32个   32个   

2.3    Compo BUS/D网络

Compo BUS/ D是OMRON的一种开放、多主控的设备网，开放性是其特色，采用Device Net 的通信协议。其它厂家的设备，只要符合 Device Net的标准，就可以接入其中，是一种控制功能齐全、配置灵活、实现方便的分散控制网络。Compo BUS/D的主要功能有：

    远程I / O通信：无需编写特殊的程序，装有主单元PLC的CPU可以直接读写I / O，从单元的I / O点现实远程控制。

    信息通信：安装主单元的PLC在CPU单元里执行特殊指令（SEND  、RECV、CMND和IOWR）可以向其它主单元、从单元、甚至其它公司的设备读写信息，控制它们的运行。Compo BUS/D的通信标准如表3。

表3   Compo BUS/D的通信标准

连接形式   菊花链方式、T分支方式   

通信速度   500K/250K/125K bit/s (开关切换)   

通信周期   9.3ms（输入16台、输出16台、通信速度500k bit/s）   

通信媒体   专用电缆   3线（信号线2根、屏蔽线1根）5线（信号线2根、电源线2根、屏蔽线1根）   

通信距离   通信速度    网络最长     支线长   总支线长500k bit/s     100m         6m        39m250k bit/s     250m         6m       78m125k bit/s     500m         6m       156m   

最大连接点数   64台   

2.4   Compo BUS/S 网络

Compo BUS/S 网络是一种主从式总线结构的控制网络，它的响应速度快，实时性强，实现简便，可以对远程的I/O实现分散控制。该系统由一台PLC（CS1、CQM1H、C200Hα）带Compo BUS/S主站模块或一台SRM1主控单元作为主站，一个主单元最多可带32个远程从站单元，控制256个输入输出点。接16台从站单元、128点输入输出点时可达到0.5ms的高速通信。Compo BUS/S通信系统具有以下特点：

    主干线远距离通信：新增了远距离通信模式，允许主干线的通信距离达到500m。

    丰富的主站和从站单元：有C200HW-SRM21-V1、CQM1-SRM21-V1、SRM-C0-V2主站单元和SRT2系列的从站单元，支持高速通信和远距离通信。

    高速通信：在高速通信方式下，接16台从站单元，128点控制时，可实现0.5ms的快速通信。

    配线简单：主单元和从站单元间、从单元和从单元间可用4线制电缆连接，其中2根为信号线，2根为电源线，从而大幅度减少了配线。Compo BUS/S通信参数如表4所示。

表4  Compo BUS/S通信参数

通信方式   Compo BUS/S专用通信协议   

编码方式   Manchester编码方式   

接线方式   菊花链方式、T分支方式   

通信速度   750K bit/s   

通信周期   0.5ms（输入8台、输出8台）0.8ms（输入16台、输出16台）   

通信媒体   2芯电缆（VCTF0.75×2）或专用扁平电缆   

通信距离   使用VCTF电缆，干线长100m使用专用扁平线，干线长30m   

最大节点连接数   32台   

3、PLC与上位计算机之间的通信

在计算机与PLC构成的集散控制系统中，多数是由一台计算机与数台PLC形成1：N的通信模式。该模式系统中PLC负责现场高速数据采集、实现逻辑、定时、计数、PID调节等控制任务并通过串行通信口向上位计算机传送PLC工作状态及有关数据，从而实现计算机对控制系统的管理。PLC与上位计算机之间通信的准确、可靠、高效率是集散控制系统的关键所在。

3.1             PLC与上位机的链接方式

PLC与上位计算机形成1：N通信模式有两种连接方式：

上位计算机   

上位计算机   

方式一较少使用连接适配器，也不用信号转换，但若中间某一台PLC出故障，其后的PLC将无法与上位机通信；方式二使用了信号转换模块，当某一台PLC出故障不影响其它PLC通信。

3.2             PLC与上位机的通信过程

    通信开始先由上位机依次向网内的PLC发出一串测试帧命令，PLC接到上位机的完整帧后，首先判断是不是自己的代号，若不是就不予理睬，若是则发送回答信号。上位机接到回答信号后，与发送测试数据比较，若两者无误，发出可以进行数据通信的信号，转入正常的数据通信。上位机与PLC实施链接通信，上位机具有优先发送权，每发送完一帧发送权就在上位机与PLC之间轮换。当收到结束符或分界符时，发送权从发送单元传给接收单元。其帧发送与接收如图3.2所示。

       帧（命令）                帧（命令）

单元号   

标题码   

正文   

FCS   

结束符   

单元号   

标题码   

正文   

FCS   

结束符   

上位机

单元号   

标题码   

结束码   

正文   

FCS   

结束符   

单元号   

标题码   

结束码   

正文   

FCS   

结束符   

PLC

                     帧（响应）                 帧（响应）

图3.2  上位机与PLC间的帧发送与接收

上位机发出命令格式和PLC响应格式如下图：

命令格式

@   ×101   ×100   …………   *   ┛   

    节点号   标题号     正      文       FCS   结束符                   

响应格式

@   ×101   ×100           ×161   ×160   ……      ……   *   ┛   

节点号         标题号          结束码       正      文       FCS   结束符          

    @：    帧开始标志

    节点号：通信网络中每一台PLC被分配给的唯一番号

    标题号：该帧的通信命令码

    结束码：返回命令的完成状态

    正  文：设置命令参数

    FCS：  帧校验顺序代码

    结束符：命令结束

    通信参数设置为：波特率9600bps，数据格式由DM0902/DM1920的第00－07位和DM0921/DM1921共同设定，默认方式时DM0902/DM1920的第00－07位的值为00000000，此时DM0921/DM1921区不起作用。每条指令都以标识号（Unit Number）和操作码/头（Header）开始，以校验码（FCS）和结束标志（Terminator）结束。

    帧发送时，FCS置于结束符前以检查是否发生数据错误。FCS是转换成2个ASCⅡ字符的8位数据，这个8位数据对帧开始的数据直到此帧正文结束的数据进行“异或”运算的结果。FCS检查程序如下：

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

帧发送检查格式如图3.4所示。

◎   1   0   R   R   0   0   ……   0   1   4   2   *   ┛   

节点号      标题号              正           文                FCS      结束符

             FCS计算范围

图3.4  帧发送检查

3.3   PLC与上位计算机通信程序

    上位机通信软件是用VB开发的。VB具有强大的图形显示功能，可以容易开发出界面良好的图形用户界面，同时VB还提供了串行端口控件 MSCOMM，程序员在利用该控件时，只需设置、监视其属性和事件，即可完成对串口初始化和数据的传输工作。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为网络系统中的PLC个数

    If i<10 then

    S $ = “@” + “0” +str $ (i) + “ts” + “abcd”

    Else

    S $ = “@” + str $ (i) + “ts” + “abcd”；abcd 为测试字符

    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 $ 

   ……  ;  转入正常通信数据处理

    Else 

Labell. Cation = str $ ( i ) + “测试通信失败，检查线睡后再测试”

Endif

Endsub

4、结束语

OMRON  PLC已广泛应用于工业过程控制，随着网络技术的不断提高和推广，PLC的控制能力和控制范围从设备级的控制发展到生产线级的控制乃至工厂级的控制。大力推广PLC的网络技术，必将加快我国工业企业向自动化、智能化发展的步伐。

参考文献

[1] 郑晟《现代可编程控制器原理与应用》科学出版社 2002

[2] 宋伯生《可编程控制器》中国劳动出版社  1999

[3] 源江科技《VB编程技巧》上海科学普及出版社 2002

[4] OMRON  CQM《编程手册》2002

[5] OMRON  CQM《操作手册》2002