基于FINS协议的OMRONPLC与上位机通信

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基于FINS协议的OMRONPLC与上位机通信
第一章FNS通信 Fins通信介绍 在现代工业自动化控制系统中,可编程逻辑控制器(PLC)作为常用的现场控制设备,上 位机作为数据采集及人机界面的一种已经得到广泛使用。过去,在工程项目开发中, 和上位机间的通信常采用RS-232C或者RS-485串行方式,这种方法很难满足数据量大、 通信距离远、实时性要求高的控制系统 随着互联网技术的发展、普及与推广,以太网技术 得到了迅速的发展,其传输速率的提高和交换技术的应用,解决了以太网通信的非确定性问 题,使得工业以太网能够广泛应用于工业信息控制领域,也是工业信息控制未来的发展趋势。 FINS(factory interface network service 通信协议是欧姆龙公司开发的用于 工业自动化控制网络的指令/响应系统。使用FINS指令可实现各种网络间的无缝通信,包 括用于信息网络的 Etherne(以太网)用于控制网络的 Controller link和 SYSMAC L|NK。 通过编程发送FNS指令,上位机或PLC就能够读写另一个PLC数据区的内容,甚至控制 其运行状态,从而简化了用户程序。FNS协议支持工业以太网,这就为 OMRON PLC与 上位机以太网通信的实现提供了可能 2.工业以太网优势 工业以太网的优势是相当明显的。其传输速率可以达到 10/100Mb/s(取决于实际网 络环境);两个节点之间的传输距离可以达到100m,对于整个网络的传输距离没有限制 网络内最大节点数可以达到254个,可以实现1(PLC):N(PC)、N:N、N:1等多种网 络形式。这些都为构架各种规模的工业网络信息系统提供了有利的条件 具有良好的扩展性、 实用性、灵活性。目前使用的上位机都配有以太网卡,所以上位机侧无需增加额外的硬件设 备。因此,采用工业以太网方式对提高工厂的自动化信息控制水平具有很大的现实意义 3.以太网F|NS通信 在以太网FINS通信中,各种数据信息是以∪DP/IP包或者TCP/卩P包的方式在以太 网上发送和接收的。其中,在 Internet层远程设备使用的是P地址,而在应用层使用的 则是FNS节点地址。传输层中定义了本地UDP或TCP端口号,它为应用层(即FNS通 信)提供通信端口,其默认设置为9600。用户可以根据实际情况自行修改,但是在同一网 络中,各设备的通信端口号必须保持一致。 应用层 FINS Node Address 传输层 UDP TCP L UDP Port No.[TCP Port No Intemet层 IP Address 物理层 Ethemet Ethernet Address 图1FINs以太网通信协议模型 通常以太网通信使用的是P地址,而在FNS通信中则是使用网络号、节点号以及单 元号来对不同设备(包括PLC、PC等现场设备)进行地址定义的。这就为不同网络之间各 种设备的通信提供了统一的寻址方式。在以太网FNS通信中,欧姆龙的以太网单元一项重 要的功能就是能在P地址和Fins节点地址之间进行转换,其转换方式有自动转换、 P地 址表和复合地址表三种方式,其地址转换数量依据模块型号和转换方式的不同还有相应的限 制。以太网FNs通信服务是一种基于UDP/P的通信方式,称为FNS/UDP方式,欧 姆龙相关的以太网产品都支持这种方式。此外,CS1WETN21和cJ1WETN1以太网通 信模块还支持TCP/|P协议,称为FINS/TCP方式。 3.1FNS/UDP方式 FINS/UDP方式是一种使用UDP/P协议的FNS通信方式。UDP/|P是一种无连 接的通信协议。当一条信息从一个节点发到另一个时,这两个节点是没有明确连接的对等关 系的。UDP协议具有较快的传输速度,但是数据通信的可靠性没有TCP协议高。 Ethernet Ver. 2 IP UDP FINS Command/Response frame FCS 图2FINS/UDP帧结构 如图2所示,是一个在以太网中发送和接收所使用的UDP帧结构。 FINS/UDP方式使 用的是—种嵌套格式数据包,即 Ethernet报头、|P报头、∪DP报头和F|NS帧。一个UDP 数据段(FNS帧)超过1472字节将被分成若干个数据包来传送。分开的∪DP数据将在 UDP/伊P协议层自动组合。通常不需要关注应用层的数据分段,但是在一个多层P网络中 1427字节的∪DP包可能无法发送。在这种系统中就需要使用FNS/TCP方式。 32FNS帧结构 FINS帧分为FNS指令帧和FNS响应帧两种形式。指令帧在发送FINS指令时使用 响应帧则在接收到FINs指令后对其返回响应时使用。它们都是由一个FNS报头(存储传 输控制信息)、一个FINS指令域(存储一个FINS指令)以及一个FINS参数/数据域(存储 指令参数和发送/响应数据)所组成的。响应帧FNS指令域的内容与所接收到的指令帧的 FINS指令域相同。具体结构见图3、图4。 ICF: BSV GnC: DNA: DAI: DA2: SA: SAl: SA?: SD MC: SRC Paraetertdra feld 1b ::::::D::|:b 2000 bme mar FNS报头 FNS指令域FNS参数数据域 图3FINS指令帧结构 RSV: GnC DNA: DAI: DA2: SNA: SAl: SA2: SDMC: SRCMES:SRES 198bres ar FNS报头 FDNS指令域FNS参数数据域 图4FINS响应帧结构 CF为信息控制域,用于标明指令和响应;RS∨为系统保留;GCT为网关允许数目;DNA 为目的网络号;DA1为目的节点号;DA2为目的单元号;SNA为源网络号;SA1为源节 点号;SA2为源单元号;S|D为服务和响应的标识号,可任意设置,指令和响应对应相同 MRC和SRC分别为FNS指令的主指令和从指令;参数/数据域,用于标明所操作的数据 地址、范围等,在响应帧中前两个字节MRES和SRES构成响应码,用来诊断错误信息。 第二章 Fins Gateway介绍 Fins Gateway介绍 User Applications 组态软件 EXCEL VB (C++, Visual Basic, Office97, CIO DM oPc|组态动Ms等 Report32 Complet Delphi, etc Event 32w ekw Memory FinsGateway Hostlink Ethernet FINS Messaging Fins Gatewav 开发商自己 编写要动 不需要 Hostink Sysma Syslink Lin SsNet Ethemet Comm sysnacBoard HK Board SLN ( SNTEINUnits Sysmac Link ETN UNIT Fins Gateway是 OMRON FINS通信协议的驱动程序,它为计算机上的32位 Windows操作系统提供一个工业自动化网络环境。 Fins Gateway集成了不同的网络协议, 并为FINS通信和数据链接提倛驱动程序和接口库函数。它通过创建高性能的虚拟存储区 EventMemory,为不同的用户程序提供数据的接入和共享。利用 Fins Gateway,计算机 可以通过各层网络(包括网络互联)访问网络上的PLC通过接口库函数,用户可以开发程序 2 Fins Gateway的功能 ? Windows的应用程序可以通过 OMRON的网络读写PLC的内存区域 ?PC机可以作为网络网上的节点,类似于一台PLC 设定的和PLC形同的网络构架 FinsGateway PLC Backplane Application programs 3 Special I/O Units Network functionality 3 Communication units FINS command server CPU Unit ml‖ FinsGate way 3 Fins Gateway提供的服务 Service Name Function CPU_ UNIT Overall system settings and EventMemory SerialUnit Communications with devices on a serial line ETN UNIT Ethernet network communications CLK UNITo Controller Link network communications SysmacLink Unit SYSMACLINK network communications Sysmac Board Unit SYSMAC Board communications FgwSocketProxy Fins Gateway functionality for TCP/P Map Agent Links between memory areas Name Space Server Name services Finsgateway软件一启动,CPU-Unt自动启动,无法关闭 4.基于 Ethernet网络的 Fins Gateway使用 applica tion Ethernet Unit OUDP Port: 9, 600(default) Windows socket TCP/UDP/IP 当在以太网上使用FNs通信时 所有的节点的cP/DP端口地址 Ethernet v2 TCP/UDP Port: 9.600 Default) CS-series CJ-series Ethernet Ethernet 设置步骤 (1)确认 Finsgateway是否可以通信 Network Node No / Unit No 2 FIRS Hetwock Tester Peer Address 0.5.16 v Use Device Name Send Message 0501 》 No. of 1- Receive Timeout: 1000 rI inore Mri Received Data eader Message Send SID: 3 00000 010000000000b1110000 00010c00002003bb100051003 Send: 2 B Receive: 62B 0000005010000435331572d45 Cs1冒-E 1.240ms 00010544e3231202020202020Tx1 000202020202056312e333120 V1.31 min.1. 240 ms 0003020202020202020202020 max.1. 240 ms 00040 202020200a6e 05 ff ff Sending C 00050 ff002580100000000a32 Receive c 000608ae0 Start Send complete normally. ENded, Normal completion) Close 网络号、节点号、单元号(16+UnNo) (2)设置本地网络号,节点号 (3)设置通信参数 ETR UNIT Properties ETH UNIT Properties About Metwork communication tnit umr nodes TcP nodes About I Network Communication Unit |umP nodes TCP nodes UDP Port naber: 8800 Network nmber. Prinary IP address IPAddress: 10. 110. 59. 51 DHP. FAISE Loeal node number 59 11b/e Wireless LAN Mini PCI Adspter-SecuResote T FINS-IP Conversion Communieation unit nube IT Automatic gener ati on Dymanic) C Automatie generation (Statie: Donot support DHCP User-deftney C IP table automatic generation C IP address table 厂 ke own node adress from PAddress 确定取消」二应用② 确定 取消 应用 第三章 Complet介绍 SYSMAC Complet是欧姆龙公司专门为FNs通信开发的 ActiveⅩ控件,它是架构 在 Fins Gateway这个驱动程序下的VB控件,对Fins指令做了进步集成和优化。 SYSMAC Complet为 SYSMAC C/cS1/c系列的PC提供应用程序编程接口,在 开发时只需要调用该控件,编写程序更便捷,语句更简单,配合使用 Fins Gateway,通过 计算机就可以方便地控制访问PL,直接对其操作而不需要掌握相应的Fns指令知识。 WINDOWS 2000/XP APPLICATION Reading data, etc MITT)Complet Fins gateway Network 1VB的控件 Complet2003 品型号 Product ame Product SYSMAC Compolet Full Version 2003 SCPL-SYSFL-2003E 包含内容 SYSMAC Compolet Version2003 SYSMAC Complet Version2 FinsGateway Version2003 Runtime 开发语言及操作系统 SYSMAC Compolet Version2 SYSMAC Compolet Version2003 Development Microsoft Visual Basic5.0/6.0 Microsoft Visual Basic NET anguage Microsoft Visual C#. NET OS Microsoft Windows NT/2000/XP Microsoft Windows 2000/XP Microsoft Windows 98/Me Fins Gateway Eins Gateway Version2003 Eins Gateway Version2003 Version 3/Version2 2 Complet2003与V2的区别 Version2003 and Version2(Both included) SYSMAC Complet SYSMAC C。 m polet Version 2003 Version2 Microsoft Visual Basic NET/C#. NET Microsoft Visual Basic 6.0 Compolet for. Net components Complet for Activex Name Description Name Description SYSMAC SYSMAC Complet with SYSMAC SYSMAC Complet for c。 polet Microsoft. NET Framework comp。et Activex control Version 2003 support Version 2 Fins Gateway Complet to perform FINS Fins Gateway Activex controls to c。 polet communications and ActiveX perfom FINS EventMemory operations with Controls communications and Microsoft. NET Framework EventMemory supp。rt operations Fins Gateway Provides the NET class Fins Gateway. NET class library library development environment 第四章上位机与 OMRON P通信的几种方式 OMRON PLC与上位机的以太网通信依靠发送FNS指令实现。上位机发送FINS指令 可以直接读取或写入PLC相应的数据,PLC部分无需编写接收和发送程序。本例中采用 FINS/UDP方式,具体如图所示。上位机利用 Visual basic6.0进行程序开发,具体实 现向PLC发送FNS指令(读取内存区域,指令代码0101)读取DM100开始的150个字 数据的功能。本文提供了三种方法来实现这一个功能,增加了系统开发的选择性。 在进行上位机程序编程之前首先要完成上位机和 LC的以太网单元的设置。 (1)设置上位机的P地址为10.72.18.11,子网掩码为255255255.0,它 的FNS节点号默认为11。 (2)通过欧姆龙 CX-Programmer软件,在|O表中将 PLC CSIW-ETN11以太网单元 的伊P地址设置为10.72.18.19,子网掩码为255.255.255.0,FINS节点号设 置为19。地址转换方式设置为自动生成(动态)。FINS/UDP端口为9600(默认)。保存后 下传至PC。

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