【IIOT】欧姆龙PLC数采之CP2E

【IIOT】欧姆龙PLC数采之CP2E

  • 前言
  • 一、车间级数采系统架构
  • 二、欧姆龙PLC介绍
  • 三、CP2E产品说明
    • 3.1. CPU规格
    • 3.2. 内部寄存器
    • 3.3. 支持协议
  • 四、数采方案
    • 4.1. 选择协议
    • 4.2. 硬件架构
      • 1)确认通讯口
      • 2)确认通讯线
      • 3)确认硬件架构
    • 4.3. 方案实施SOP
      • 1)CheckList
      • 2)实施SOP
      • 3)PLC端设置教学


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!


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:


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

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:
【IIOT】欧姆龙PLC数采之CP2E_第1张图片

3.2. 内部寄存器

【IIOT】欧姆龙PLC数采之CP2E_第2张图片

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》


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:
在这里插入图片描述

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:
【IIOT】欧姆龙PLC数采之CP2E_第3张图片
RS-485的无螺钉端子台接线方式:
在这里插入图片描述

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。
【IIOT】欧姆龙PLC数采之CP2E_第4张图片
【IIOT】欧姆龙PLC数采之CP2E_第5张图片

注意:CP2W选项板只能安装在端口1位置。
【IIOT】欧姆龙PLC数采之CP2E_第6张图片

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
    在这里插入图片描述

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。
【IIOT】欧姆龙PLC数采之CP2E_第7张图片

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
    在这里插入图片描述

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
    在这里插入图片描述

  5. 程序下载。



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