【IIOT】歐姆龍PLC數采之NX/NJ系列

• 前言
• 一、車間級數采系統架構
• 二、歐姆龍PLC介紹
• 三、NX/NJ系列產品說明
• • 3.1. CPU規格
  • 3.2. 內部寄存器
  • 3.3. 支持協議
• 四、數采方案
• • 4.1. 選擇協議
  • 4.2. 硬件架構
  • • 1）確認通訊口
    • 2）確認通訊線
    • 3）確認硬件架構
  • 4.3. 方案實施SOP
  • • 1）CheckList
    • 2）實施SOP
    • 3）PLC端設置教學

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前言

工業互聯網是中國的新基建之一，那數據采集就一定是工業互聯網的基建之一，不管你能想出多少高大上的東西，什么數字孿生、數字化管理、預測性維護等等等等，都離不開一個詞：數據！

數據這個量級很大，包含人、機、物、系統等全價值鏈、全產業鏈的數據；縮小點，只看車間級里機器的數據，那數據采集的對象就可以枚舉了：PLC、CNC、ROBOT、智能儀表/傳感器、工控機。

所以筆者打算近期先針對PLC的數采方案出一個系列文章，歡迎關注、交流！

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一、車間級數采系統架構

目前數采有兩種方式：①“邊緣網關”一對一采集，再將數據傳回服務器匯總；②“服務器采集包”一對N采集，一個采集包實現一個車間的數采。

這兩種方式各有利弊。第一種硬件成本極高，但穩定性好，即便車間網絡故障也不會影響本地采集；第二種則成本極低，“數采包+落地方案”就能實現整個車間的設備數采，但過度依賴車間網絡的穩定性，網絡故障便會導致大面積甚至整個車間的數采中斷。

車間級數采系統架構圖：

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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： OMRON工業自動化
• 樣本下載目錄：全部樣本目錄
• 手冊下載目錄：全部手冊目錄
• 說明書下載目錄：全部說明書目錄

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三、NX/NJ系列產品說明

歐姆龍的NX/NJ系列PLC是新款PLC，是集邏輯、運動、安全在一個軟件Sysmac Studio下的控制器。

可查看樣本手冊：《NX/NJ系列樣本》

3.1. CPU規格

NX/NJ系列PLC的CPU種類如下：

3.2. 內部寄存器

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

CJ系列的內存地址結構：

*1 通過修改分配給指定單元的首字可將 I/O 區擴展到 CIO 0160 ～ CIO 0999。可使用 CX-Programmer 進行首字的設定，以在I/O 表中設定首字。首字的設定范圍是 CIO 0 ～ CIO 900。
*2 如果 I/O 存儲器保持標志（A500.12）為 ON，當運行模式改變時，存儲器的值將被保持。此外，如果 PLC 設置被設為在啟動時保持 I/O 存儲器保持標志的狀態 （IOM 保持位參數），電源打開時，存儲器的值將被保持。
*3 H512 ～ H1535 只能設為用于功能塊存儲器或 SFC 存儲器。
*4 通過強制置位 / 復位定時器完成標志可以間接更新定時器的當前值。
*5 通過強制置位 / 復位計數器完成標志可以間接更新計數器的當前值。
*6 變址寄存器和數據寄存器可以由一個任務單獨使用，也可以由所有任務共同使用。
*7 如果以下字用于自動地址分配，它們可在 EM 區中被強制置位 / 復位。
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. 支持協議

NX/NJ全系的CPU均配備2個及以上的以太網口，分別支持兩種總線協議EtherNet/IP、EtherCAT；單一以太網口僅支持一種總線協議，在以太網口上有標注。

數采用的是EtherNet/IP網口，其支持協議如下：

TIPS：NX102的Port1和Port2的IP不能為同一網段

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四、數采方案

數采原則： 用最低的成本實現車間設備聯網！
這個最低成本怎么理解？不影響功能情況下盡可能減少硬件、盡可能不改動現場控制器的配置等。

4.1. 選擇協議

NX/NJ系列支持FINS、Socket、OPC UA協議，通過下表對比發現，最優采集協議：FINS TCP/UDP，其默認端口均為9600。

4.2. 硬件架構

1）確認通訊口

因為NX/NJ全系的CPU均配備EtherNet/IP以太網口，因此通訊口肯定用網口。

2）確認通訊線

網線：標準的RJ45口網線。

3）確認硬件架構

為便于展示硬件架構，這里約定車間網絡為：以太網，采集方式為：“服務器采集包”一對N采集。

4.3. 方案實施SOP

1）CheckList

過程調試工具CheckList：

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

軟件物料CheckList：

• 采集包軟件，包括部署SOP
• 客戶網絡信息：IP、服務器賬戶密碼、防火墻權限等

硬件物料CheckList：

• 采集服務器一臺
• 網絡模塊：設備端交換機一臺（現場有則忽略）
• 通訊線：網線一根

2）實施SOP

確認采集服務器硬件安裝工作完成，且能接進車間局域網

確認被采集設備端硬件安裝工作完成（參考4.2 硬件架構），且能接進車間局域網

確認車間網絡環境OK：包括防火墻設置、ping測試

采集服務器上部署自己家的采集包軟件和相關軟件產品，完成相關配置

完成PLC端設置，詳見：4.3. 方案實施SOP -> 3）PLC端設置教學

采集測試，若采集失敗，自行排障

3）PLC端設置教學

將自己筆記本電腦用調試通訊線接到PLC上

打開Sysmac Studio軟件，搜索到目標PLC，上載原PLC程序

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

IP設置：
如下圖位置設置IP信息；一般只有一個端口，若有兩個端口（NX102）用端口2，若端口1已被使用，端口2的IP不能設置與端口1的IP為同一網段，否則報錯。

內存設置（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區域。

全局變量做地址映射【IO數據】：
IO數據的變量定義不是在“全局變量”中，而是在“I/O映射”中；變量定義后，“全局變量”會自動顯示其接線位置；根據IO模塊類型的不同，IO數據地址映射的方式也不同，如下說明：


①確認IO模塊類型：如下圖查看CPU機架，確認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數據自動存儲CIO寄存器，存儲地址根據模塊位置從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個輸入點（變量：X00_0005）地址為CIO0.05
b. 單元4為輸出模塊，則其第9個輸出點（變量：Y00_0308）地址為CIO3.08


③IO模塊為NX系列模塊：IO數據不會自動存儲CIO寄存器，且全局變量中的“分配到”位置也被占用無法進行地址映射，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數據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個輸出點的變量為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D10001.01的值即是Y00_0205的值。

全局變量做地址映射【非IO數據】：
“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區域，“保持”必須打鉤，否則報錯；②地址要根據數據類型填：下表做了4種案例說明）

序號變量數據類型分配到備注

1	Data1	BOOL	%D10000.00	用BIT地址，用INT也不會報錯
2	Data2	INT	%D10001
3	Data3	DINT	%D10002	此時數據會存儲在D10002和D10003中
4	Data4	ARRAY[1…32] OF DINT	%D10004	數組類型，表示從D10004開始順延32個雙字地址

程序下載：
所有提示彈框注意查看，基本都是默認確認即可。（注意：①“選項”默認如下圖一即可；②若如下圖二彈框報錯“傳送程序大小超過上限”，可“工程 -> 內存使用”查看，如下圖三，基本都是因為第5步內存設置的寄存器大小過大導致，改小點試試。）

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原創不易，僅為工業互聯網做出綿薄之力！

總結

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

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