2024年3月27日发(作者：)

基于FINS协议的OMRON PLC与上位机以太网通信的实现[多图]

引言

在当代工业自动化控制系统中，可编程逻辑控制器(PLC)作为常用的现场控

制设备，上位机作为数据采集及人机界面的一种已经得到广泛运用。过去，在工

程项目开发中，PLC和上位机间的通信常采用RS-232C或者RS-485串行方式，

这种要领很难满足数据量大、通信距离远、实时性要求高的控制系统。随着互联

网技能的发展、普及与推广，以太网技能得到了快速的发展，其传输速率的提高

和交换技能的运用 ，处理了以太网通信的非确定性疑问，使得工业以太网能够

广泛运用 于工业信息控制领域，也是工业信息控制未来的发展趋势。

FINS(factory interface network service)通信协议是欧姆龙公司开发的用于工

业自动化控制网络的指令／响应系统。运用 FINS指令可实现各种网络间的无缝

通信，包括用于信息网络的 Etherne(以太网)，用于控制网络的Controller Link

和SYSMAC LINK。通过编程发送FINS指令，上位机或PLC就能够读写另一个

PLC数据区的内容，甚至控制其运行状态，从而简化了用户程序。FINS协议支

撑工业以太网，这就为OMRON PLC与上位机以太网通信的实现提供了可能。

1 OMRON PLC与上位机通信方式

目前，在欧姆龙PLC网络组成中，上位机和PLC的通信可以采用RS232C

／485串行通信、Controller Link通信和工业以太网通信三种方式。它们的主要

性能参数如表1所示。

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文献[3]介绍了采用RS232C／485串行通信的方案，其通信速率仅为9600b

／s，速率较慢，很难适应当代数据量大、通信距离较远、实时性要求较高的控

制系统。

文献[2]中给出了基于FINS协议的Controller Link通信的设计方案，其最高速

率可以达到2Mb／s，整个网络的最大传输距离为500m，硬件上须要在上位机安

装CLK支撑卡，其扩展性及运用 的灵活性没有工业以太网好。

在三种通信方式中，工业以太网的优势是相当明显的。其传输速率可以达到

10／100Mb／s(取决于实际网络环境)；两个节点之间的传输距离可以达到

100m，对于整个网络的传输距离没有限定；网络内最大节点数可以达到254个，

可以实现1(PLC)：N(PC)、N：N、N：1等多种网络形式。这些都为构架各种规

模的工业网络信息系统提供了有利的条件，具有良好的扩展性、实用性、灵活性。

目前运用的上位机都配有以太网卡，所以上位机侧无需添加额外的硬件设备。因

此，采用工业以太网方式对提高工厂的自动化信息控制水平具有很大的现实意

义。

2 以太网FINS通信

在以太网FINS通信中，各种数据信息是以UDP／IP包或者TCP／IP包的

方式在以太网上发送和接收的。其中，在Internet层远程设备运用的是 IP地址，

而在运用 层运用的则是FINS节点地址。传输层中定义了本地UDP或TCP端口

号，它为运用 层(即FINS通信)提供通信端口，其默认配置为 9600。用户可以

根据实际情况自行修改，但是在同一网络中，各设备的通信端口号必须保持一致。

图1 FINS以太网通信协议模型

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通常以太网通信运用的是IP地址，而在FINS通信中则是运用网络号、节点

号以及单元号来对不同设备(包括PLC、PC等现场设备)执行 地址定义的。这就

为不同网络之间各种设备的通信提供了统一的寻址方式。在以太网FINS通信中，

欧姆龙的以太网单元一项主要的功能就是能在IP地址和Fins节点地址之间执行

转换，其转换方式有自动转换、IP地址表和复合地址表三种方式，其地址转换

数量依据模块型号和转换方式的不同还有相应的限定。以太网FINS通信服务是

一种基于UDP／IP的通信方式，称为FINS／UDP方式，欧姆龙相关 的以太网

产品都支撑这种方式。此外，CS1W-ETN21和CJ1W- ETN21以太网通信模块还

支撑 TCP／IP协议，称为FINS／TCP方式。

2．1 FI NS／UDP方式

FINS／UDP方式是一种运用 UDP／IP协议的FINS通信方式。UDP／IP是

一种无连接的通信协议。当一条信息从一个节点发到另一个时，这两个节点是没

有明确连接的对等联系的。UDP协议具有较快的传输速度，但是数据通信的可

靠性没有TCP协议高。

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如图2所示，是一个在以太网中发送和接收所运用的UDP帧结构。FINS/UDP