【IIOT】歐姆龍PLC數(shù)采之NX/NJ系列

• 前言
• 一、車間級(jí)數(shù)采系統(tǒng)架構(gòu)
• 二、歐姆龍PLC介紹
• 三、NX/NJ系列產(chǎn)品說明
• • 3.1. CPU規(guī)格
  • 3.2. 內(nèi)部寄存器
  • 3.3. 支持協(xié)議
• 四、數(shù)采方案
• • 4.1. 選擇協(xié)議
  • 4.2. 硬件架構(gòu)
  • • 1）確認(rèn)通訊口
    • 2）確認(rèn)通訊線
    • 3）確認(rèn)硬件架構(gòu)
  • 4.3. 方案實(shí)施SOP
  • • 1）CheckList
    • 2）實(shí)施SOP
    • 3）PLC端設(shè)置教學(xué)

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前言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是中國的新基建之一，那數(shù)據(jù)采集就一定是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基建之一，不管你能想出多少高大上的東西，什么數(shù)字孿生、數(shù)字化管理、預(yù)測性維護(hù)等等等等，都離不開一個(gè)詞：數(shù)據(jù)！

數(shù)據(jù)這個(gè)量級(jí)很大，包含人、機(jī)、物、系統(tǒng)等全價(jià)值鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)；縮小點(diǎn)，只看車間級(jí)里機(jī)器的數(shù)據(jù)，那數(shù)據(jù)采集的對(duì)象就可以枚舉了：PLC、CNC、ROBOT、智能儀表/傳感器、工控機(jī)。

所以筆者打算近期先針對(duì)PLC的數(shù)采方案出一個(gè)系列文章，歡迎關(guān)注、交流！

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一、車間級(jí)數(shù)采系統(tǒng)架構(gòu)

目前數(shù)采有兩種方式：①“邊緣網(wǎng)關(guān)”一對(duì)一采集，再將數(shù)據(jù)傳回服務(wù)器匯總；②“服務(wù)器采集包”一對(duì)N采集，一個(gè)采集包實(shí)現(xiàn)一個(gè)車間的數(shù)采。

這兩種方式各有利弊。第一種硬件成本極高，但穩(wěn)定性好，即便車間網(wǎng)絡(luò)故障也不會(huì)影響本地采集；第二種則成本極低，“數(shù)采包+落地方案”就能實(shí)現(xiàn)整個(gè)車間的設(shè)備數(shù)采，但過度依賴車間網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，網(wǎng)絡(luò)故障便會(huì)導(dǎo)致大面積甚至整個(gè)車間的數(shù)采中斷。

車間級(jí)數(shù)采系統(tǒng)架構(gòu)圖：

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二、歐姆龍PLC介紹

• PLC種類： NX/NJ系列、CP系列、CJ/CS系列、C/CPM系列
• 官網(wǎng)： OMRON工業(yè)自動(dòng)化
• 樣本下載目錄：全部樣本目錄
• 手冊(cè)下載目錄：全部手冊(cè)目錄
• 說明書下載目錄：全部說明書目錄

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三、NX/NJ系列產(chǎn)品說明

歐姆龍的NX/NJ系列PLC是新款PLC，是集邏輯、運(yùn)動(dòng)、安全在一個(gè)軟件Sysmac Studio下的控制器。

可查看樣本手冊(cè)：《NX/NJ系列樣本》

3.1. CPU規(guī)格

NX/NJ系列PLC的CPU種類如下：

3.2. 內(nèi)部寄存器

NX/NJ系列采用變量編程，但可將全局變量“分配到”CJ系列的內(nèi)存地址，可分配的區(qū)域類型：CIO、WR、HR、DM、EM。

CJ系列的內(nèi)存地址結(jié)構(gòu)：

*1 通過修改分配給指定單元的首字可將 I/O 區(qū)擴(kuò)展到 CIO 0160 ～ CIO 0999。可使用 CX-Programmer 進(jìn)行首字的設(shè)定，以在I/O 表中設(shè)定首字。首字的設(shè)定范圍是 CIO 0 ～ CIO 900。
*2 如果 I/O 存儲(chǔ)器保持標(biāo)志（A500.12）為 ON，當(dāng)運(yùn)行模式改變時(shí)，存儲(chǔ)器的值將被保持。此外，如果 PLC 設(shè)置被設(shè)為在啟動(dòng)時(shí)保持 I/O 存儲(chǔ)器保持標(biāo)志的狀態(tài) （IOM 保持位參數(shù)），電源打開時(shí)，存儲(chǔ)器的值將被保持。
*3 H512 ～ H1535 只能設(shè)為用于功能塊存儲(chǔ)器或 SFC 存儲(chǔ)器。
*4 通過強(qiáng)制置位 / 復(fù)位定時(shí)器完成標(biāo)志可以間接更新定時(shí)器的當(dāng)前值。
*5 通過強(qiáng)制置位 / 復(fù)位計(jì)數(shù)器完成標(biāo)志可以間接更新計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。
*6 變址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器可以由一個(gè)任務(wù)單獨(dú)使用，也可以由所有任務(wù)共同使用。
*7 如果以下字用于自動(dòng)地址分配，它們可在 EM 區(qū)中被強(qiáng)制置位 / 復(fù)位。
CJ2H-CPU64/65-EIP：E03_00000 ～ E03_32767
CJ2H-CPU65-EIP： E06_00000 ～ E09_32767
CJ2H-CPU67-EIP：E07_00000 ～ E0E_32767
CJ2H-CPU68-EIP： E11_00000 ～ E18_32767

3.3. 支持協(xié)議

NX/NJ全系的CPU均配備2個(gè)及以上的以太網(wǎng)口，分別支持兩種總線協(xié)議EtherNet/IP、EtherCAT；單一以太網(wǎng)口僅支持一種總線協(xié)議，在以太網(wǎng)口上有標(biāo)注。

數(shù)采用的是EtherNet/IP網(wǎng)口，其支持協(xié)議如下：

TIPS：NX102的Port1和Port2的IP不能為同一網(wǎng)段

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四、數(shù)采方案

數(shù)采原則： 用最低的成本實(shí)現(xiàn)車間設(shè)備聯(lián)網(wǎng)！
這個(gè)最低成本怎么理解？不影響功能情況下盡可能減少硬件、盡可能不改動(dòng)現(xiàn)場控制器的配置等。

4.1. 選擇協(xié)議

NX/NJ系列支持FINS、Socket、OPC UA協(xié)議，通過下表對(duì)比發(fā)現(xiàn)，最優(yōu)采集協(xié)議：FINS TCP/UDP，其默認(rèn)端口均為9600。

4.2. 硬件架構(gòu)

1）確認(rèn)通訊口

因?yàn)镹X/NJ全系的CPU均配備EtherNet/IP以太網(wǎng)口，因此通訊口肯定用網(wǎng)口。

2）確認(rèn)通訊線

網(wǎng)線：標(biāo)準(zhǔn)的RJ45口網(wǎng)線。

3）確認(rèn)硬件架構(gòu)

為便于展示硬件架構(gòu)，這里約定車間網(wǎng)絡(luò)為：以太網(wǎng)，采集方式為：“服務(wù)器采集包”一對(duì)N采集。

4.3. 方案實(shí)施SOP

1）CheckList

過程調(diào)試工具CheckList：

• 筆記本電腦一臺(tái)
• Sysmac Studio安裝包，并安裝在筆記本電腦上；安裝包下載路徑：工業(yè)軟件下載大全202108【良心收藏！】，安裝方法這里不介紹
• 調(diào)試通訊線：網(wǎng)線一根

軟件物料CheckList：

• 采集包軟件，包括部署SOP
• 客戶網(wǎng)絡(luò)信息：IP、服務(wù)器賬戶密碼、防火墻權(quán)限等

硬件物料CheckList：

• 采集服務(wù)器一臺(tái)
• 網(wǎng)絡(luò)模塊：設(shè)備端交換機(jī)一臺(tái)（現(xiàn)場有則忽略）
• 通訊線：網(wǎng)線一根

2）實(shí)施SOP

確認(rèn)采集服務(wù)器硬件安裝工作完成，且能接進(jìn)車間局域網(wǎng)

確認(rèn)被采集設(shè)備端硬件安裝工作完成（參考4.2 硬件架構(gòu)），且能接進(jìn)車間局域網(wǎng)

確認(rèn)車間網(wǎng)絡(luò)環(huán)境OK：包括防火墻設(shè)置、ping測試

采集服務(wù)器上部署自己家的采集包軟件和相關(guān)軟件產(chǎn)品，完成相關(guān)配置

完成PLC端設(shè)置，詳見：4.3. 方案實(shí)施SOP -> 3）PLC端設(shè)置教學(xué)

采集測試，若采集失敗，自行排障

3）PLC端設(shè)置教學(xué)

將自己筆記本電腦用調(diào)試通訊線接到PLC上

打開Sysmac Studio軟件，搜索到目標(biāo)PLC，上載原PLC程序

保存原PLC程序：
以防修改后的程序出錯(cuò)且解決不了，可以復(fù)原。（注意：Sysmac Studio的“保存”是直接將程序保存在軟件內(nèi)部，而不是另存為工程文件；需要先離線再“導(dǎo)出”工程文件，否則“導(dǎo)出”是灰色不可選）

IP設(shè)置：
如下圖位置設(shè)置IP信息；一般只有一個(gè)端口，若有兩個(gè)端口（NX102）用端口2，若端口1已被使用，端口2的IP不能設(shè)置與端口1的IP為同一網(wǎng)段，否則報(bào)錯(cuò)。

內(nèi)存設(shè)置（僅限NX系列，NJ系列直接下一步）：
如下圖位置勾選自己用的到的寄存器區(qū)域類型，支持CIO、WR、HR、DM、EM。這里需要勾選CIO和DM（大小填最大值），下面案例用的是這兩個(gè)區(qū)域。

全局變量做地址映射【IO數(shù)據(jù)】：
IO數(shù)據(jù)的變量定義不是在“全局變量”中，而是在“I/O映射”中；變量定義后，“全局變量”會(huì)自動(dòng)顯示其接線位置；根據(jù)IO模塊類型的不同，IO數(shù)據(jù)地址映射的方式也不同，如下說明：


①確認(rèn)IO模塊類型：如下圖查看CPU機(jī)架，確認(rèn)IO模塊是CJ系列模塊還是NX系列模塊

②IO模塊為CJ系列模塊：則所有IO數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)CIO寄存器，存儲(chǔ)地址根據(jù)模塊位置從CIO0.00開始遞增。案例說明如下圖：
a. 單元1為輸入模塊，則其第6個(gè)輸入點(diǎn)（變量：X00_0005）地址為CIO0.05
b. 單元4為輸出模塊，則其第9個(gè)輸出點(diǎn)（變量：Y00_0308）地址為CIO3.08


③IO模塊為NX系列模塊：IO數(shù)據(jù)不會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)CIO寄存器，且全局變量中的“分配到”位置也被占用無法進(jìn)行地址映射，因此只能通過新建中間變量并做地址映射（方法同下一步），再用MOVE指令將IO數(shù)據(jù)變量的值傳給新建的中間變量。案例說明如下圖：
a. 單元3為輸出模塊，其第6個(gè)輸出點(diǎn)的變量為Y00_0205，“全局變量”中新建中間變量IOT_Y00_0205，并映射地址到D10001.01（分配到：%D10001.01），再在程序中用MOVE指令，如下圖；此時(shí)D10001.01的值即是Y00_0205的值。

全局變量做地址映射【非IO數(shù)據(jù)】：
“全局變量”的“分配到”中填需要映射的地址：%地址。（注意：①使用DM區(qū)域，“保持”必須打鉤，否則報(bào)錯(cuò)；②地址要根據(jù)數(shù)據(jù)類型填：下表做了4種案例說明）

序號(hào)變量數(shù)據(jù)類型分配到備注

1	Data1	BOOL	%D10000.00	用BIT地址，用INT也不會(huì)報(bào)錯(cuò)
2	Data2	INT	%D10001
3	Data3	DINT	%D10002	此時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)存儲(chǔ)在D10002和D10003中
4	Data4	ARRAY[1…32] OF DINT	%D10004	數(shù)組類型，表示從D10004開始順延32個(gè)雙字地址

程序下載：
所有提示彈框注意查看，基本都是默認(rèn)確認(rèn)即可。（注意：①“選項(xiàng)”默認(rèn)如下圖一即可；②若如下圖二彈框報(bào)錯(cuò)“傳送程序大小超過上限”，可“工程 -> 內(nèi)存使用”查看，如下圖三，基本都是因?yàn)榈?步內(nèi)存設(shè)置的寄存器大小過大導(dǎo)致，改小點(diǎn)試試。）

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【IIOT】欧姆龙PLC数采之NX/NJ系列的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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