电气工程师篇

发布于 2024-05-23  30 次阅读


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。

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

三、NX/NJ系列产品说明

欧姆龙的NX/NJ系列PLC是新款PLC,是集逻辑、运动、安全在一个软件Sysmac Studio下的控制器。

可查看样本手册:《NX/NJ系列样本》

3.1. CPU规格

NX/NJ系列PLC的CPU种类如下:

3.2. 内部寄存器

NX/NJ系列采用变量编程,但可将全局变量“分配到”CJ系列的内存地址,可分配的区域类型:CIO、WR、HR、DM、EM。

CJ系列的内存地址结构:

  • *1 通过修改分配给指定单元的首字可将 I/O 区扩展到 CIO 0160 ~ CIO 0999。可使用 CX-Programmer 进行首字的设定,以在I/O 表中设定首字。首字的设定范围是 CIO 0 ~ CIO 900。
  • *2 如果 I/O 存储器保持标志(A500.12)为 ON,当运行模式改变时,存储器的值将被保持。此外,如果 PLC 设置被设为在启动时保持 I/O 存储器保持标志的状态 (IOM 保持位参数),电源打开时,存储器的值将被保持。
  • *3 H512 ~ H1535 只能设为用于功能块存储器或 SFC 存储器。
  • *4 通过强制置位 / 复位定时器完成标志可以间接更新定时器的当前值。
  • *5 通过强制置位 / 复位计数器完成标志可以间接更新计数器的当前值。
  • *6 变址寄存器和数据寄存器可以由一个任务单独使用,也可以由所有任务共同使用。
  • *7 如果以下字用于自动地址分配,它们可在 EM 区中被强制置位 / 复位。
  • 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. 支持协议

NX/NJ全系的CPU均配备2个及以上的以太网口,分别支持两种总线协议EtherNet/IP、EtherCAT;单一以太网口仅支持一种总线协议,在以太网口上有标注。

数采用的是EtherNet/IP网口,其支持协议如下:

TIPS:NX102的Port1和Port2的IP不能为同一网段

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
NX/NJ系列支持FINS、Socket、OPC UA协议,通过下表对比发现,最优采集协议:FINS TCP/UDP,其默认端口均为9600。

4.2. 硬件架构
1)确认通讯口
因为NX/NJ全系的CPU均配备EtherNet/IP以太网口,因此通讯口肯定用网口。

2)确认通讯线
网线:标准的RJ45口网线。

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
Sysmac Studio安装包,并安装在笔记本电脑上;安装包下载路径:工业软件下载大全202108【良心收藏!】,安装方法这里不介绍
调试通讯线:网线一根
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:设备端交换机一台(现场有则忽略)
通讯线:网线一根
2)实施SOP
确认采集服务器硬件安装工作完成,且能接进车间局域网
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
确认车间网络环境OK:包括防火墙设置、ping测试
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
完成PLC端设置,详见:4.3. 方案实施SOP -> 3)PLC端设置教学
采集测试,若采集失败,自行排障
3)PLC端设置教学
将自己笔记本电脑用调试通讯线接到PLC上
打开Sysmac Studio软件,搜索到目标PLC,上载原PLC程序
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。(注意:Sysmac Studio的“保存”是直接将程序保存在软件内部,而不是另存为工程文件;需要先离线再“导出”工程文件,否则“导出”是灰色不可选)

IP设置:
如下图位置设置IP信息;一般只有一个端口,若有两个端口(NX102)用端口2,若端口1已被使用,端口2的IP不能设置与端口1的IP为同一网段,否则报错。

内存设置(仅限NX系列,NJ系列直接下一步):
如下图位置勾选自己用的到的寄存器区域类型,支持CIO、WR、HR、DM、EM。这里需要勾选CIO和DM(大小填最大值),下面案例用的是这两个区域。

全局变量做地址映射【IO数据】:
IO数据的变量定义不是在“全局变量”中,而是在“I/O映射”中;变量定义后,“全局变量”会自动显示其接线位置;根据IO模块类型的不同,IO数据地址映射的方式也不同,如下说明:

确认IO模块类型:如下图查看CPU机架,确认IO模块是CJ系列模块还是NX系列模块

IO模块为CJ系列模块:则所有IO数据自动存储CIO寄存器,存储地址根据模块位置从CIO0.00开始递增。案例说明如下图:
a. 单元1为输入模块,则其第6个输入点(变量:X00_0005)地址为CIO0.05
b. 单元4为输出模块,则其第9个输出点(变量:Y00_0308)地址为CIO3.08

IO模块为NX系列模块:IO数据不会自动存储CIO寄存器,且全局变量中的“分配到”位置也被占用无法进行地址映射,因此只能通过新建中间变量并做地址映射(方法同下一步),再用MOVE指令将IO数据变量的值传给新建的中间变量。案例说明如下图:
a. 单元3为输出模块,其第6个输出点的变量为Y00_0205,“全局变量”中新建中间变量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,如下图;此时D10001.01的值即是Y00_0205的值。


作者非常懒惰,一句话我都不想留,除非我想