基于 FINS 协议的OMRON PLC 与上位机通信

### 基于 FINS 协议的 OMRON PLC 与上位机通信 #### 一、FINS 通信介绍 在当前工业自动化领域，可编程逻辑控制器（PLC）作为重要的现场控制设备，而上位机则作为数据采集与人机交互的重要组成部分，二者之间的高效通信对于实现系统的整体自动化至关重要。传统的通信方式如RS-232C或RS-485等串行通信手段，在数据传输量大、通信距离远、实时性要求高等方面存在明显不足。随着信息技术尤其是以太网技术的发展与普及，工业以太网成为了现代自动化控制系统的首选。 FINS（Factory Interface Network Service）通信协议是由欧姆龙公司开发的一种用于工业自动化控制网络的指令/响应系统。该协议支持以太网（Ethernet）、Controller Link 和 SYSMAC LINK 等多种网络环境下的通信需求。通过FINS指令，可以实现上位机或PLC对另一台PLC数据区的读写操作，甚至控制其运行状态，大大简化了用户的编程工作。FINS协议支持工业以太网通信，为OMRON PLC与上位机之间的以太网通信提供了技术支持。 #### 二、工业以太网优势 工业以太网的优势主要体现在以下几个方面： 1. **高速率**：传输速率可达10/100Mb/s，根据实际网络环境有所不同。 2. **远距离**：节点间传输距离可达100米，整个网络的传输距离不受限制。 3. **大容量**：网络内最多可容纳254个节点，支持1(PLC):N(PC)、N:N、N:1等多种网络形式。 4. **易扩展**：具备良好的扩展性、实用性和灵活性，适用于构建各种规模的工业网络信息系统。 5. **低成本**：大多数上位机已配备以太网卡，无需额外的硬件设备。 #### 三、以太网 FINS 通信 在以太网 FINS 通信中，数据信息以UDP/IP或TCP/IP包的形式在网络上传输。在Internet层使用IP地址进行远程设备标识，而在应用层使用FINS节点地址。传输层中的本地UDP或TCP端口号为应用层提供通信端口，默认端口号为9600，可根据实际情况进行调整，但同一网络内的所有设备必须保持一致。 在以太网 FINS 通信中，不同设备（包括PLC、PC等）通过网络号、节点号以及单元号进行地址定义，实现了不同网络间的统一寻址方式。欧姆龙的以太网单元可以在IP地址和Fins节点地址之间进行转换，转换方式包括自动转换、IP地址表和复合地址表三种。 #### 四、FINS/UDP 通信方式 FINS/UDP 通信是一种基于UDP/IP协议的FINS通信方式。UDP/IP协议是一种无连接的通信协议，即当信息从一个节点发送到另一个节点时，两个节点之间没有明确的连接关系。UDP协议的特点是传输速度快，但数据通信的可靠性低于TCP协议。 FINS/UDP方式使用的数据包结构包括Ethernet报头、IP报头、UDP报头和FINS帧。当一个UDP数据段（FINS帧）超过1472字节时，会被分成多个数据包进行传送。这些分段的UDP数据会在UDP/IP协议层自动重组。然而，在多层IP网络中，如果一个UDP包超过1427字节，则无法发送，此时需要使用FINS/TCP方式进行通信。 #### 五、FINS 帧结构 FINS帧分为FINS指令帧和FINS响应帧两种形式。指令帧在发送FINS指令时使用，而响应帧则在接收到FINS指令后用于返回响应。这两种帧都包含一个FINS报头（用于存储传输控制信息）、一个FINS指令域（用于存储一个FINS指令）以及一个FINS参数/数据域（用于存储指令参数和数据）。这种结构化的设计确保了数据的有效传输和处理。 #### 六、上位机与 OMRON PLC 通信的几种方式 除了以太网 FINS 通信外，上位机与OMRON PLC之间还可以通过其他方式进行通信，主要包括： 1. **串行通信**：使用RS-232C或RS-485等串行接口进行数据传输。 2. **现场总线通信**：利用诸如DeviceNet、ControlNet等现场总线技术实现通信。 3. **无线通信**：在某些特定场景下，使用Wi-Fi或蓝牙等无线通信技术。 #### 七、上位 VB/VC 与 OMRON PLC 通信案例 为了更好地理解上位机与OMRON PLC之间的通信过程，下面通过一个具体的VB/VC与OMRON PLC通信的案例进行说明： 假设我们需要设计一个监控系统，其中上位机使用Visual Basic (VB)或Visual C++ (VC)进行编程，OMRON PLC作为现场控制器。通过FINS/UDP方式实现数据交换，具体步骤如下： 1. **配置网络参数**：确保上位机和OMRON PLC处于同一个局域网内，并正确设置IP地址、子网掩码等网络参数。 2. **编写上位机程序**： - 使用Socket编程接口创建UDP Socket。 - 设置目标IP地址和端口号（默认9600）。 - 构建FINS指令帧并发送给OMRON PLC。 - 接收OMRON PLC的响应数据，并进行解析处理。 3. **OMRON PLC配置**： - 在OMRON PLC中配置以太网模块，使其能够识别来自上位机的FINS指令。 - 编写PLC程序，用于处理接收到的FINS指令，并将响应数据发送回上位机。 #### 八、总结 通过本文的介绍，我们可以了解到FINS通信协议及其在OMRON PLC与上位机通信中的应用。FINS协议作为一种高效的通信机制，不仅能够实现数据的快速传输，还支持多种网络环境，为现代工业自动化控制系统提供了强有力的支持。随着技术的不断进步，未来的工业通信将更加高效、智能，FINS协议也将发挥更大的作用。