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Finsgateway组态软件的一些总结


关于组态软件的一些总结
一.概述 随着计算机计数的发展,要求计算机对现场的控制设备如 PLC 等的监控功能要求越来 越强烈,也就是 SCADA(stands for Supervisory Control And Data Acquisition)数据 采集与监视控制系统。SCADA 系统的应用领域很广,它可以应用于电力系统、给水系统、石 油、 化工等领域的数据采集与监

视控制以及过程控制等诸多领域。 在电力系统以及电气化铁 道上又称远动系统。SCADA 它包含两个层次的含义:一是分步式的数据采集系统,即智能数 据采集系统, 也就是通常所说的下位机; 另一个是数据处理和显示系统, 即上位机 HMI Human ( Machine Interface)系统。 下位机一般意义上通常指硬件层上的,即各种数据采集设备,如各种 RTU、 FTU、PLC 及各种智能控制设备等等。这些智能采集设备与生产过程和事务管理的设备或仪表相结合, 实时感知设备各种参数的状态, 并将这些状态信号转换成数字信号, 并通过特定数字通信网 络传递到 HMI 系统中。必要的时候,这些智能系统也可以向设备发送控制信号。上位机 HMI 系统在接受这些信息后,以适当的形式如声音、图形、图象等方式显示给用户,以达到监视 的目的,同时数据经过处理后,告知用户设备各种参数的状态(报警、正常或报警恢复), 这些处理后的数据可能会保存到数据库中,也可能通过网络系统传输到不同的监控平台上, 还可能与别的系统(如 MIS,GIS)结合形成功能更加强大的系统;HMI 还可以接受操作人员 的指示,将控制信号发送到下位机中,以达到控制的目的。 在应用了 SCADA 系统后,可以取得了以下社会和经济效益:


极大地提高了生产和运行管理的安全性能和可靠程度; 生产配方管理的自动化可大大提高产品的质量和生产的效率; 极大地减低了生产人员面临恶劣工作环境的可能性,保证了工作过程中第一位的人 员的安全性; 可大大地减少不必要的人工浪费; 通过生产过程的集中控制和管理,极大地提高企业作为一个整体效率的竞争能力; 系统通过对设备生产趋势的保留和处理,可提高预测突发事件的能力,在紧急情况 下的快速反应和处理能力可极大地减少生命和财产的损失, 从而可带来潜在的社 会 和经济效益;

SCADA 系统现状 基于 PC 机 Windows 平台的 SCADA 上位机系统是目前发展的趋势,特别是基于 95/98/NT/2000/XP 平台的 SCADA 系统。目前,国际和国内市场上基于以上两种平台,应用 比较广泛的 SCADA 上位机系统有:WondWare 的 InTouch、西门子公司的 WinCC、澳大利亚的 CiTech、 美国 Interlution 公司的 Fix、 Rockwell 的 Rsview32 意大利 LogoSystem 的 LogView 等,国内的组态王,MCGS,力控等软件,这些系统较好地解决了传统 SCADA 上位机系统的功 能主要方面:


数据采集与控制信息发送

提供基于进程间通讯的数据采集方法(主要表现为开发 DDE 服务程序),并且已开发了常用 的多种智能数据采集设备的服务程序;


报警处理

具有多点同时报警处理功能,提供报警信息的显示,登录,部分提供用户应答功能;


历史趋势显示与记录

提供基于专用实时数据库的监控点数据的记录、查询和图形曲线显示;同时,针对管理和控 制的需要,这些系统还提供以下工业过程控制和管理中相当有帮助的功能:


配方管理功能:控制系统按一定的配方完成生产管理; 网络通讯功能:提供非透明网络通讯机制,可以构筑上位机的分布式监控处理功能; 开放系统功能: 提供基于 DDE 数据交换机制与其它应用程序交换数据, 部分提供 ODBC 与其它系统数据库系统连接。

SCADA 系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行 设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各 项功能。 由于各个应用领域对 SCADA 的要求不同, 所以不同应用领域的 SCADA 系统发展也不完全 相同。 SCADA 的基本功能:

图形界面 系统状态动态模拟 实时资料和历史趋势 报警处理系统 数据采集和记录 数据分析 报表输出

软件和硬件设备的连接方式主要可归纳为三种: SCADA 软件和硬件设备的连接方式主要可归纳为三种: 标准通讯协议 工业领域常用的标准协议有 ARCNET, CAN Bus, Device Net, Lon Works, Modbus, Profibus

SCADA 软件和硬件设备,只要使用相同的通讯协议,就可以直接通讯,不需再安裝 其他驱动程序。 标准的资料交换接口 常用的有 DDE (Dynamic Data Exchange) OPC (OLE for Process Control) 使用标准的资料交换接口,SCADA 软件以间接方式通过 DDE 和 OPC 内部资料交换 中心 (Data exchange center)和硬件设备通讯。这种方式的优点在于:不管硬件设 备是否使用使用标准的通讯协议,制造商只需提供一套 DDE 或 OPC 的驱动,即可 支持大部分的 SCADA 软件。 绑定驱动 (Native driver) 绑定驱动程序是指针对特定硬件和目标设计的驱动。这种方式的优点是执行效率比 使用其他方式的驱动高,但缺点是兼容性差.制造商必须针对每一种 SCADA 软件提 供特定的驱动程序。 以上三种方式,只要使用其中任意一种即可将 SCADA 软件和硬件设备结合起来。通讯的架 构如下:

二、OMRON 可以组成的 SCADA 结构 OMRON 现在的网络分为三层网络,以太网,Controller Link 和 DeviceNet 网络,另外还 有通过 RS232C 接口和 PLC 通信, SCADA 和 OMRON PLC 通信可以通过以太网, Controller Link (计算机安装专用板卡)和 Hostlink(RS232C/RS422) 。

如下图所示:

1、通过以太网连接 OMRON PLC: 对于一般的支持以太网的 OMRON 的 PLC,可以构成如下结构:

HUB

对于 OMRON 的 CS1D 系列 PLC 也可以构成冗余以太网

冗余以太网系统结构图
连接到非冗余设备 接到非冗余设备 支持冗余的驱动 支持冗余的驱动 (Fins G/W) 冗余的线 冗余的线路和 HUB HUB1 ETN Net1 HUB2 ETN Net2 HOST 非冗余设备 非冗余设备 非冗余以太

HMI

路由器冗余

HMI

Rooter

Rooter

Duplex unit

·支持单元冗余和线路冗余(包括HUB). ·通过OMRON的网路通信 驱动(FinsGateway2003+Duplex Etn Driver), 上位计算机可以 支持网络冗余 ·支持路由器的冗余.

2、通过 CLK 连接 OMRON PLC 可以构成线缆型 CLK 网络: (计算机上需要安装 OMRON 的专用板卡)

线缆型
Controller Link(线缆型)
令 牌总线 模式
CQM1H-CLK21 CQM1H CVM1-CLK21 CVM1 C200HW -CLK21 CS1W -CLK21 CS1 CJ1W -CLK21 CJ1/M 3G8F5-CLK21-E (ISA总线) 总线) 总线 编程软件:CX- 编程软件:CX-Programer 运行组态软件iFix,Intouch等 运行组态软件iFix,Intouch等 iFix,Intouch

α

3G8F7-CLK21-E (PCI总线) 总线) 总线

最大传送距离:500Kbps时1Km或 最大传送距离:500Kbps时1Km或 2Mbps时500m(屏蔽双绞线) 2Mbps时500m(屏蔽双绞线) 屏蔽双绞线

也可以构成光缆线 CLK 网络: 可以构成环形或总线型光缆网络:

Controller Link(光缆型)
令 牌环 模式
CS1系列 系列PLC 系列 CS1W-CLK12/52 - H-PCF/GI 光 缆

环型光缆特点(与总线型相比) 环型光缆特点(与总线型相比) 1.传输路径冗余 1.传输路径冗余 2.断线检测和通知功能 2.断线检测和通知功能 3.节点连接配置数据的读取 3.节点连接配置数据的读取

24V后备电源 后备电源 编程软件:CX-Programer 编程软件:CX- 运行组态软件 CV系列 系列PLC 系列 3G8F7-CLK12/52-E (PCI总线) 总线) 总线 CVM1-CLK12/52 - 最大传送距离: 公里 节点间最大1公里 GI光缆可达30Km 公里(节点间最大 公里, 最大传送距离:20公里 节点间最大 公里 GI光缆可达30Km) 最大节点数: 个 速率固定为2M) 最大节点数:32个(速率固定为 )

3、通过 RS232C 或 RS422 通信: 1:1 的上位连接系统:

RS232C/RS422

1:N 的上位连接系统:

RS422

。。。。 。。。

。。。。 。。。

一个网络最多 32 台 通信距离 500 米

三、OMRON FINS 命令结构 1、FINS 命令的结构: 发送命令结构: 命令码 (4 位 16 进制) 响应命令结构: 命令码 (4 位 16 进制) 结束码 (4 位 16 进制) 正文 (根据不同的命令长多不同) 正文 (根据不同的命令长多不同)

例子:读取 DM0010 开始十个 DM 区内容: 发送命令:

接受响应:

2、FINS 命令在以太网上的结构: FINS 命令可以通过以太网发送到 OMRON 有以太网接口的 PLC,可以支持 TCP/IP 和 UDP/IP 上发送 FINS 命令。

在 UDP 上发送: (所有以太网单元支持) FINS 命令帧加上以太网+UDP/IP 的头,在加上 FCS 校验,就可以在以太网上通过 UDP 发送

在 TCP 上发送: (ETN21 以太网支持) FINS 命令帧加上以太网+TCP/IP 的头再加上 FINS/TCP 头, 再加上 FCS 校验, 就可以在以太 网上通过 TCP 发送

3、CLK 网络上的 FINS 命令结构不公开。 4、在 Hostlink 上发送 FINS 命令 命令帧:

响应帧:

5、在以太网和 Hostlink 命令里具体 FINS 命令帧的格式: 发送帧格式:

响应帧格式:

ICF: (Information Control Field)

RSV: (Reserved,00) GCT: (Gateway Count,CPU 版本 V2.0 以后可以设定位 07,以前设定位 02) DNA: (目标网络号,本网络 00,远程网络 01-7F) DA1: (目标节点号,00:CPU 内部, 01-20: CLK 线缆 00-FE: 以太网) DA2: (目标单元号,00:CPU E1:内置板 FE:网络上连接点) SNA: (目标网络号,本网络 00,远程网络 01-7F) SA1: (目标节点号,00:CPU 内部, 01-20: CLK 线缆 00-FE: 以太网) SA2: (目标单元号,00:CPU E1:内置板 10-1F:CPU 总线单元 0-15 FE:网络上连接点) SID: (服务 ID,00-FF,设定不同的 SID 号) 6、关于 FINS 命令在网络中的寻址: 在 FINS 命令中, 不论是在以太网, CLK, 还是串口, 每个设备的地址是由三部分构成的, 网络号。节点号。单元号,在以太网和 Hostlink 命令中 DNA(目标网络号) ,DA1(目标节 网络号。节点号。单元号 点号) ,DN2(目标单元号) ,SNA(源网络号) ,SA1(源节点号) ,SA2(源单元号) 。 网络号:用来区分不同的网络,如以太网,CLK 等在一台 PLC 上安装的不同网络模块需 要设定不同的网络地址。类似于不同大街的名称。 节点号:在同一个网络里查找不同的通信节点。类似于一条大街的每户门派号码。 单元号:FINS 命令发送给该 PLC 的那个模块,一般可以直接发送各 CPU(设定位 00 可 以执行所有 FINS 命令)类似于一户当中的户主,设定为其它值相当于一家内 的其他人员。 1)FINS 命令在通用网络:

2)FINS 命令跨网访问: (最多支持 8 层)

四、FinsGateway 软件的使用: OMRON 的网络驱动程序的核心是 FinsGateway,现在的版本是 FinsGateway2003,该软 件分为运行版 Runtime 和开发版 SDK,开发版的软件可以提供 C 的函数库,可以用来开发在 运行版上的运行的应用程序, 一般组态软件公司用来开发驱动程序使用, 如果客户自己需要 使用 VC++开发监控软件也可以 FinsGateway SDK 版,可以调用各种应用函数。但是开发 版做好的程序需要运行在 FinsGatewy Runtime 版上。 运行版的系统图如下:

该软件带有以太网,CLK,SLK,Serial port,SysmacBoard 的驱动程序,反别可以驱动计 算上的以太网卡,CLK 板卡,SLK 板卡和串口等。应用程序运行在 FinsGateway RT 上。一 般应用程序是发送 OMRON 的 FINS(Factory Interface Network Service)命令和网络上 的 PLC 等通信,FINS 命令是 OMRON 的网络通信协议的核心,它是和网络无关的,可以在以 太网, 或串口都可以通过 FINS 命令通信。 CLK 其它组态软件公司如: iFix, Intouch, Citec 等组态软件公司开发了在 FinsGateway 上运行的驱动程序,通过 FINS 命令采集 OMRON PLC 的数据。国内的组态王开发了 OMRON 专用版也是通过 FinsGateway 访问 PLC。 1、FinsGateway 软件使用: 安装 FinsGateway 软件,在 CX-P 软件内置的 FinsGateway 是支持 OMRON 专用板卡的驱 动程序,但是不包含以太网和串口的以太网单元驱动。在 FinsGateway2003 Runtime 版本 里包含所有支持的驱动。 1)安装软件 2)运行软件 3)启动软件

启动软件后, 可以在 Windows 的右下角看到 FinsGateway Service Manager, 选择 Finsgateway Seeting 可以对各个模块进行设定:

4)启动服务; 这里以以太网的设定为例进行设定.选中 ETN_UNIT,按右面的 Start 启动。

启动成功后可以在 Networks and Units 看到启动后的网络:

按右面的属性可以修改计算机上的 ETN_UNIT 的设定: 设定 网络号,节点号,单元号 网络号,节点号,

设定 IP 地址和 FINS 地址的转换方式:

如果计算机上的 IP 地址是 DHCP 分配的选择 Automatic Generation(Dynamic) 如果 FINS 的节点号和 IP 地址的最后一位相同,但计算机地址不是 DHCP 选择 Automatic Generation(Static) 如果 FINS 命令和 IP 地址有特定的对于关系,可以选择 IP Address Table 或者选择 IP 表和自动产生(在未定义的节点使用自动产生)

5、通信测试: 设定完成后,可以使用 Fins Communicaton Test 测试通信

需要设定 Peer 中的地址:网络号,节点号,单元号 Send Message:发送 FINS 命令:0501 读取设备信息。

可以测试网络上的任何一个节点, 只有在这里测试通过的点, 才能通过组态软件访 问到。 其它如 CLK 和串口的单元设定类似。测试通信的方法也类似。

五、组态软件的使用: 有多家组态软件公司支持 OMRON 的 PLC,如 iFix,Citect,Intouch,Rsview32,组 态王等。每家公司和 OMRON PLC 的通信方式不同,主要有如下几种方式。 1、 组态软件厂家编写的通信程序,一般是通过串口通信, :这类通信方式时, 由于 OMRON 的 Hostlink 命令公开,所以各组态软件厂家编写了支持 OMRON 的 Hostlink 驱动程。如 iFix 的 OMR,组态王中的 SysmacWay,这样不需要 OMRON 提供中间层的支持软件。 2、 通过 OMRON 的 FinsGateway 中间层软件和 PLC 通信, 此时各软件公司开发了 运行在 FinsGateway 上驱动,如 iFix 的 OMF,Intouch 中的 Finsgtwy,组 态 OMRON 专用版的 OMRON 驱动。 3、 通过 OPC(Ole for Process Control)Server 访问 OMRON 的 PLC,OPC 是现 在较流行的工业统一接口,OMRON 有 Sysmac OPC,凡是支持 OPC 接口的组态 软件都可以可以通过 OPC 访问 OMRON PLC,而组态软件厂家不需要再编写新 的驱动,只要支持 OPC 接口即可。 一、iFix 例子: iFix 的串口驱动程序 OMR 设定和使用: 1)在系统配置中添加驱动 OMR

2)在驱动配置中添加设备: 和定义变量块

3)在 Setup 中设定通信口设定:

4)在数据库中添加变量

iFix 的串口驱动程序 OMF 设定和使用: (通过 FinsgGateway) 1)在系统配置中添加驱动 OMF

2)在驱动配置中添加设备:

设定网络号,节点号,模块选择 CPU Unit 和定义变量块

模拟量:D11:CIO:XXXX

开关量:D11:CIO:0:0

二、组态王例子(使用 OMRON 专用版本)通过 FinsGateway 1)创建新的设备,填写 OMRON 的网络号,节点号,单元号

2)在数据词典中定义变量:

3)在画面上创建动画连接:

三、通过 OPC 访问 首先配置 OMRON 的 Sysmac-OPC: 1. 添加设备:设定网络号和节点号,选择 PLC 类型

2.添加组:

3、添加 Tag 变量:

在组态王中调用 OPC 服务: 1、配置 OPC 设备

2、在数据词典中设定变量: 可以挑选到在 OPC 中定义的变量

在其它公司的软件支持 OPC 的设定基本相同,如 Rsview32,调用和组态王的调用类似。


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