【IIOT】欧姆龙PLC数采之CP2E

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前言

工业互联网是中国的新基建之一，那数据采集就一定是工业互联网的基建之一，不管你能想出多少高大上的东西，什么数字孪生、数字化管理、预测性维护等等等等，都离不开一个词：数据！

数据这个量级很大，包含人、机、物、系统等全价值链、全产业链的数据；缩小点，只看车间级里机器的数据，那数据采集的对象就可以枚举了：PLC、CNC、ROBOT、智能仪表/传感器、工控机。

所以笔者打算近期先针对PLC的数采方案出一个系列文章，欢迎关注、交流！

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一、车间级数采系统架构

目前数采有两种方式：①“边缘网关”一对一采集，再将数据传回服务器汇总；②“服务器采集包”一对N采集，一个采集包实现一个车间的数采。

这两种方式各有利弊。第一种硬件成本极高，但稳定性好，即便车间网络故障也不会影响本地采集；第二种则成本极低，“数采包+落地方案”就能实现整个车间的设备数采，但过度依赖车间网络的稳定性，网络故障便会导致大面积甚至整个车间的数采中断。

车间级数采系统架构图：

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二、欧姆龙PLC介绍

• PLC种类： NX/NJ系列、CP系列、CJ/CS系列、C/CPM系列
• 官网： OMRON工业自动化
• 样本下载目录：全部样本目录
• 手册下载目录：全部手册目录
• 说明书下载目录：全部说明书目录

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三、CP2E产品说明

CP系列分为CP1系列和CP2系列；其中CP1分为CP1E、CP1L、CP1H三种型号，CP2仅有CP2E一种型号。这里仅介绍CP2E，CP1系列略有不同，有单独文章介绍。

可查看样本手册：《CP2E产品样本》

3.1. CPU规格

CP2E的CPU种类如下：

3.2. 内部寄存器

3.3. 支持协议

欧姆龙PLC基本全部支持FINS和C-Mode两种协议，可通过网口和串口进行采集。关于协议说明可查看通讯手册：《CS/CJ/CP Series通讯手册》

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四、数采方案

数采原则： 用最低的成本实现车间设备联网！
这个最低成本怎么理解？不影响功能情况下尽可能减少硬件、尽可能不改动现场控制器的配置等。

4.1. 选择协议

笔者实战项目中所遇欧姆龙PLC都是用FINS协议，根据Tcp/Udp、网口/串口分为4种协议：FinsTcpNet、FinsTcpCom、FinsUdpNet、FinsUdpCom。

4.2. 硬件架构

1）确认通讯口

通讯口一般只有两类：网口、串口（RS-232、RS-485、RS-422）

CP2E的通讯口配置如下：

① CP2E-S型和CP2E-E型因为不支持选项板，所以只能用CPU自带的串口采集，且其RS-232C的连接方式为无螺钉端子台(6个端子)，RS-485的连接方式为无螺钉端子台(3个端子)。
RS-232C的无螺钉端子台接线方式：

RS-485的无螺钉端子台接线方式：

② CP2E-N型因为CPU内置至少1个网口，优先用网口采集；若因为各种原因必须走串口采集，也支持增加串口选项板，且支持CP1W和CP2W两种型号的选项板。

注意：CP2W选项板只能安装在端口1位置。

2）确认通讯线

1. 网线：标准RJ45口网线
2. 串口线：① CP2E-S型和CP2E-E型根据PLC端的无螺钉端子台接线方式自行做线；② CP2E-N型的RS-232用DB9串口线（线序如下图），RS-485用双绞线
   

3）确认硬件架构

为便于展示硬件架构，这里约定车间网络为：以太网，采集方式为：“服务器采集包”一对N采集。

4.3. 方案实施SOP

1）CheckList

过程调试工具CheckList：

• 笔记本电脑一台
• CX-ONE安装包（要求CX-Programmer V9.6以上版本），并安装在笔记本电脑上；
• 调试通讯线：若PLC内置端口是Ethernet则带网线一根；若PLC内置端口是USB则带下图USB线
  

软件物料CheckList：

• 采集包软件，包括部署SOP
• 客户网络信息：IP、服务器账户密码、防火墙权限等

硬件物料CheckList：

• 采集服务器一台
• 网络模块：若PLC端通讯口是网口则准备设备端交换机一台（现场有则忽略）；若PLC端通讯口是串口则准备串口服务器一台（建议品牌：有人、摩莎等）
• 通讯线：若PLC端通讯口是网口则准备网线一根；若PLC端通讯口是串口则准备对应串口线一根

2）实施SOP

1. 确认采集服务器硬件安装工作完成，且能接进车间局域网
2. 确认被采集设备端硬件安装工作完成（参考4.2 硬件架构），且能接进车间局域网
3. 确认车间网络环境OK：包括防火墙设置、ping测试
4. 采集服务器上部署自己家的采集包软件和相关软件产品，完成相关配置
5. 完成PLC端设置，详见：4.3. 方案实施SOP -> 3）PLC端设置教学
6. 采集测试，若采集失败，自行排障

3）PLC端设置教学

1. 将自己笔记本电脑用调试通讯线接到PLC上

2. 打开CX-Programmer软件，搜索到目标PLC，上载原PLC程序（使用自动在线连接功能，USB口或未设置IP的网口均能被搜索到）

3. 保存原PLC程序：以防修改后的程序出错且解决不了，可以复原。

4. 通讯参数设置：若PLC通讯口为网口则设置IP信息即可（FINS默认端口为9600）；若PLC通讯口为串口则无需任何设置（不管是CPU内置端口还是选项板端口，其默认参数：9600；1,7,2,E）
   

5. 程序下载。

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