通訊網關系統培訓RTU簡介力控網關硬件簡介力控網關軟件安裝采集轉發配置規則工程組態現場通訊現場調試與故障結束語

1.RTU簡介

1.什么是RTU

RTU英文全稱RemoteTerminalUnit，中文全稱為遠程終端控制系統。

RTU（RemoteTerminalUnit）是一種遠端測控單元裝置，負責對現場信號、工業設備的監測和控制。與常用的可編程控制器PLC相比，RTU通常要具有優良的通訊能力和更大的存儲容量，適用于更惡劣的溫度和濕度環境，提供更多的計算功能。正是由于RTU完善的功能，使得RTU產品在SCADA系統中得到了大量的應用。遠程終端設備（RTU）是安裝在遠程現場的電子設備，用來監視和測量安裝在遠程現場的傳感器和設備。RTU將測得的狀態或信號轉換成可在通信媒體上發送的數據格式。它還將從中央計算機發送來得數據轉換成命令，實現對設備的功能控制。

RTU具有的特點是：

1、通訊距離較長

2、用于各種環境惡劣的工業現場

3、模塊結構化設計，便于擴展

4、在具有遙信、遙測、遙控領域的水利，電力調度，市政調度等行業廣泛使用。三維力控推出的工業通信網關pFieldComm就是一個很好的RTU設備。pFieldComm可以解決信息集成中由于各信息化軟件系統、控制及數據采集設備通訊協議不一致、造成系統通訊連接和數據交換成本加大的困難。力控pFieldComm系列工業通信網關具有多種通訊采集和轉發規約庫可以實現采集多個不同子系統的數據，進行數據集中匯總、分類和預處理，可以簡化系統中異種協議的轉換和系統聯網過程，異種協議容易接入并可轉換為標準協議（如OPC方式）與其它系統聯網。力控pFieldComm支持對多個上級調度等平臺系統進行數據轉發與上傳。可作為分布式數據采集裝置、工業協議轉換網關、電力通訊服務器或通訊前置機等使用。

網關是一種工業上常用的通信產品，力控pFieldComm系列網關產品的主要功能是通信協議轉換和網絡隔離。它具有很多的種類，主要是網口和串口以及電源電壓等級的不同之分。下面我們以大鋼所主要用到的設備PFC-DF6404為例，簡要介紹一下pFieldComm系列網關的硬件的構成，更多詳細內容可以查看PFC-DF6404軟件安裝文件里面的快速指南。力控PFC-DF6404支持導軌式/背板式安裝，同時板載4個RS232/422/485可配置通信串口，4個千兆以太網口。2力控網關硬件簡介圖2.1圖2.1就是PFC-DF6404的一個正面圖。PFC-DF6404的以太網接口定義如下，LAN1～LAN4，默認IP為192.168.0.101～192.168.3.101，本次將LAN1作為轉發接口連接到大鋼能源網環網網絡中。圖2.2圖2.3網關中4個串口可以通過內部跳帽配置為RS232、RS422或RS485。

網關正面板中有電源指示燈、存儲卡指示燈、串口狀態指示燈和網口狀態指示燈，通過指示燈可以直觀的查看到網關的運行狀態。在開關旁邊還有個復位按鈕，這個不怎么經常用，但可以在不知道網口IP但又不方便用VGA查看的時候，可以長按這個按鈕，是端口地址恢復到原始地址，復位后里面的程序也沒有了（只限于調試）。圖2.4

網關正面的USB接口和背面的VGA接口用于調試，現場很少使用。打開安裝文件，點擊安裝文件，進行安裝。

3力控網關軟件安裝

管理配置工具：主要功能是修改網關配置、建立工程，監視網關（查看網關中工程的數據）和查看網關內部的系統資源。日志服務器：日志服務器是接受網關內的一些過程信息、事件信息和操作記錄。

OPCServer：OPCServer組件是把第三方的OPCClient采集pFieldComm的OPCServer的遠程方式變成本地方式，此功能需要把OPCServer組件安裝到OPCClient端的機器上，CPCClient就可以以本地OPC的方式采集數據。

OPCTunnellerServer：OPCTunnellerServer組件是把pFieldComm采集第三方OPCServer由遠程方式變成本地方式，此功能需要把OPCTunnellerServer組件安裝到第三方OPCServer的機器上，OPCTunnellerServer組件以本地方式采集第三方OPCServer，然后再以內部協議與pFieldComm通訊。

安裝管理配置工具，默認安裝即可，安裝后更新文件，將bin文件夾復制到軟件安裝根目錄（默認為C:\ProgramFiles\pFieldComm）。1.工程命名工程為了以后的調試方便一般以EMS站號命名，站號中的橫杠用下劃線代替，工程描述寫EMS站的中文名，如EMS10-02一煉鋼水泵站，工程名為EMS10_02，工程描述為一煉鋼水泵站PLC（工程描述后面寫上是采集什么設備）。2.通道名稱通道名稱為本通道使用的硬件接口名稱加后綴，如用的是第二個網口則通道為LAN2，如串口1寫為COM_1，這里不可以寫成COM1，因為COM1為關鍵字，填寫后會出現異常。在采集站點比較多時這樣便于以后天調試。3.設備名稱使用默認的設備名稱，如Device0，在設備描述中填寫設備

4.采集轉發配置規則

中文名稱。4.采集點點名模擬量使用點名為AI001，開關量使用點名為DI001，序號依次向后排。5.西門子驅動按位讀取網關中西門子以太網驅動，配置按位讀取8位無符號數據時，其偏移量為1-8，如M8.5應配置為，M區，數據類型為BYTE，位偏移為6。6.轉發網口一般為了統一和以后調試一般默認LAN1為轉發端口接入我們的EMS主環網。7.轉發協議及配置規則

使用ModbusTCP協議進行轉發，開關量使用輸入繼電器（02號命令）,模擬量使用保持寄存器（03號命令），模擬量數據類型統一為32位浮點，高低字節順序為2143。轉發地址按設備分配，如網關中第一個設備的偏移地址從0開始，第二個從1開始，以此類推，配置模擬量轉發時地址每次遞增2，即第一個數據轉發地址為0，第二個數據轉發地址應為2。配置開關量轉發時地址每次遞增1，即第一個數據轉發地址為0，第二個數據轉發地址應為1。我們一煉鋼水泵站的工程實例來說明配置工程。5.1.新建工程打開網關“配置管理工具”，其運行界面如下圖5.工程組態

點擊“文件”菜單“新建“工程。工程名稱為：EMS10_02，工程路徑為：默認，工程描述為：一煉鋼水泵站PLC。5.2.配置工程5.2.1.采集配置①創建通道：右鍵“采集”新建通道。

通道名稱為：LAN1，描述為一煉鋼水泵站PLC，通道協議選擇：西門子PLC（支持200,300,400）。通訊參數配置通訊端口：TCPClient，通訊口IP地址：192.168.1.72（以現場PLC的IP地址為準），端口號：2404（默認）②創建采集設備：右鍵通道LAN1新建設備，設備基本參數配置：設備名稱：默認設備名（如Device0）設備描述：一煉鋼水泵站PLC設備模板：默認設備類型：TCP300（根據現場情況具體選擇）機架號：0（根據現場情況具體選擇）槽號：2（根據現場情況具體選擇）其他的就默認就好了③創建采集點：右鍵設備名添加測點（我們來創建一個MD8變量）基本參數點名：AI001(模擬量命名規則：AI001）描述：高壓水總管流量類型：模擬量讀寫屬性：只讀I/O連接寄存器類型：M區寄存器地址：8數據類型：FLOAT位偏移：0DB塊號：0

在點表中點擊右鍵，可以進行點表的導入導出，因為每種儀表需要采集的數據是固定的，所以可以將點表導出方便以后直接導入。需要注意的是，如果該設備已配置轉發，對其采集點表進行導入后，對應的轉發點會被刪除，需要重新配置。注意這個軟件也可以進行簡單計算但是工程一下載計算公式就沒有了。5.2.2轉發配置①建通道：右鍵“轉發”新建通道通道名稱：LAN1；通道描述：一煉鋼（主站）；通道協議：ModbusTCPSlave；通訊端口：IP地址：10.0.201.36；端口：502②建設備：右鍵通道“LAN8”新建設備設備名稱：默認設備描述：空設備地址：1協議類型:TCP/IP32位數據分布：FFH2FFH1FFH4FFH3③添加轉發點：右鍵設備名點擊添加測點，選擇要轉發的設備，如圖，取消選擇設備控制點的轉發修改模擬量轉發點的讀寫屬性為：只讀；轉發類型為：HR保持寄存器；數據格式為：32位IEEE浮點數。修改轉發點偏移地址依次為0,2,4,6（預先定義的轉發地址）。DI離散量轉發點的讀寫屬性為：只讀；轉發類型為：DI離散輸入量；數據格式為：位修改轉發點偏移地址依次為0,1,2,3（預先定義的轉發地址）。這里也可以進行點表導入導出操作。5.3.下載工程①連接：點擊“連接”選項，彈出連接框，設置：連接方式：以太網（默認）IP地址：10.0.201.36（EMS網絡分配IP）用戶名：admin密碼：123可以勾上記住登錄信息點擊連接，會有提示連接狀態，連接成功②下載：點擊下載，如圖，初次下載連同驅動一起下載確定后彈出提示框，點擊“是”，立即應用。5.4.監視數據①監視采集數據：啟動數據監視工具，設置連接信息：連接方式：以太網IP地址：10.0.201.36用戶名：admin密碼：123選擇記住登錄信息設備狀態值為1.000000,：說明通訊正常(2,3,4,5都屬于不正常的)同時可以觀察采集點實時數據值與儀表對照看是否正確，如果時間戳在刷新、質量戳為Good也說明通訊正常。②監視轉發數據：由于此配置管理工具沒有監視轉發數據的選項，我們可以借助第三方軟件進行監視（工程用Modbustcp/Ip轉發，可以用ModScan來監視，連接到IP:10.0.201.36的502端口，設備地址（Deviceid）為1，功能碼為03功能碼，起始地址為0001（絕對地址），地址長度為10字節。5.5.網關通信狀態說明①通道狀態通道狀態數值狀態描述0初始狀態,1連接（打開）成功,2打開（連接）失敗或連接斷開②設備狀態設備狀態數值狀態描述0初始狀態,1正常,2超時,4設備禁止,5設備禁止且通道異常6.現場通訊

力控工業通信網關pFieldComm可以和多種設備進行通訊采集包括現場智能儀表，綜保后臺，PLC，OPC，具有監控功能的上位機等等。

6.1.通訊網關連接配置力控工業通訊網關pFieldComm支持標準的TCPIP協議。工業通訊網關pFieldComm使用以太網接口與現場設備進行通信，需要與現場設備在同一網段，如現場PLC的IP為192.168.1.1，其上位機IP192.168.1.30，使用網關的LAN2采集PLC數據，網關LAN2的IP配置為192.168.1.231，這樣網關LAN2口就與現場網絡處于同一網段（IP的前三個數字一樣），就可以實現數據采集了。我們通過前面講的工程組態里面的知識可以來對網關進行通訊端口設置。連接成功后點擊工具欄中的網絡參數先連接上設備

彈出如下對話框修改網卡LAN1IP地址：10.0.201.31子網掩碼：255.255.255.0默認網關：默認同樣的方法我們可以修改LAN2，LAN3，LAN4的網口IP地址，修改后點保存，網關自動會重啟。設置成功后系統會自動的重啟網關，重啟后我們再用修改好的網關地址就可以連上網關了，這時候我們就可以用電腦調試現場設備了，由于要與現場設備的IP要設在同一個網段，所以我們在設置網關和調試電腦本機IP時一定不要和現場設備IP沖突。

6.2.現場PLC通信說明現場使用網關與PLC通信采集數據時，由于現場環境不一樣，所以有兩種采集方式：方式1：現場的PLC支持以太網通信，網關直接用以太網方式采集PLC數據；方式2：現場的PLC不支持以太網通信，網關通過OPC方式采集上位機WINCC數據。

6.2.1.以太網方式通信創建工程可以參照目錄“5.工程組態”。

目前以太網通訊的PLC最常見的就是西門子PLC，首先創建通道，填寫通道名稱，通道協議選擇為“西門子PLC（支持200，300，400）”，并配置好PLC的IP地址和端口號（注意：西門子PLC的端口號默認為102），需要將網關的網卡IP與PLC的IP設置為同一網段。然后新建設備，要注意“設備參數”的相關信息配置，比如可以根據現場PLC實際情況自己修改網關PLC類型（200、300、400），機架號，槽號，以及以及握手方式（槽號相關、槽號無關）。最后配置數據采集點：需要注意采集點的寄存器類型、數據類型、寄存器地址、DB塊、位偏移等；比如現場PLC有一個電流模擬點，該點在PLC內的地址是DB16.DBD20，則配置數據點的時候可以按照如下配置：寄存器類型：DB區寄存器地址：20數據類型：浮點型（FLOAT）數據類型要根據現場PLC數據點的類型確定；針對網關西門子PLC數據采集信息：

int32位有符號 word 16位無符號

float IEEE浮點數

short 16位有符號短整型

st字符串

BYTE 字節DB塊號：16其余參數默認。

如果數據點的數據類型不確定，可以和現場的PLC技術人員確認數據類型。如果是開關量，比如PLC有一個點的地址是I2.1，則此時在網關內設置數據采集時需要注意將位偏移加1（西門子PLC內的位是按照0-7排列，力控網關按照1-8排列），

數據轉發可以參照5.2.2轉發配置。

6.2.2OPC方式通信OPC方式通信需要注意配置兩方面的信息，分別是WINCCOPCSERVER上位機配置和網關采集配置。

6.2.2.1.WINCCOPCSERVER上位機如果現場PLC不支持以太網通信，則需要使用OPC方式從WINCC上位機采集數據，此時需要在WINCC端安裝網關的OPC通信軟件OPCTunnellerServer。從安裝包中運行setup.exe安裝，安裝完成后需要將安裝根目錄的OPCTunnellerServer.exe和SafeDog.exe兩個文件替換為新的版本，然后需要safedog.exe放在初始啟動程序里。運行看門狗程序SafeDog.exe，該程序自動啟動OpcTunnellerServer.exe并負責看護運行，safedog后會自動調用OPCTunnellerServer.exe，在桌面托盤里左鍵單擊三個小電腦組合的圖標，選擇OpcTunnellerServer->設置->Opc設置：

其中“索引”號是OpcTunnellerServer端的一個OPCServe實例與網關OpcTunnellerClient采集端的對應關系，此處應該選擇WINCC.OPCSERVER，然后選擇OpcTunnellerServer->設置->通訊設置

這里網絡通信選擇被動方式，端口號默認是2500，本機地址默認是0，點擊確認，然后重啟opcturnelserver。

6.2.2.2網關OPC采集配置創建工程可以參照目錄“5.工程組態”；首先創建通道，通道協議選擇opcturnelmaster，IP地址設置為安裝opcturnelserver電腦的IP地址，端口號設置為opcturnelserver的端口，默認是2500。

然后在該通道下創建設備，設備地址按照opcturnelserver端填寫，默認是0，

最后創建網關采集點，需要注意的是opcturnel方式采集數據是按照WINCC界面的運行點名稱采集，如果名稱有任何的差錯都可能導致無法正常采集數據，此處需要注意采集點名的準確性！比如WINCC界面有一個水泵壓力點，其界面關聯的點名是“蓄勢器壓力A”，則此時網關采集程序配置如下。

網關轉發程序可以參照5.2.2轉發配置。7.現場調試與故障

在網關調試過程中，經常會遇到問題，在遇到問題以后，解決問題的思路是先軟件后硬件，先易后難，先近后遠，將系統劃分為幾部分，逐步查找問題原因，下面對通信過程中常見問題進行分析，并給出解決辦法。

7.1現場調試先給大家介紹幾個實用的現場調試的指令和工具

7.1.1ping命令

Ping命令可以查看網絡中的設備是否連通，在運行中輸入cmd。

在dos狀態下輸入Ping命令，其命令格式為如下圖，ping192.168.100.104，下面提示了返回的時間，這樣表示可以連通。

如果ping后，提示Requesttimedout，則可以說明通信無法連接，ping命令可以在交換機、路由器或設備中禁止掉，禁止以后即使網絡連接正常，也無法ping通，但大鋼能源管理系統中沒有禁用該命令，可以通過該命令來判斷通信是否正常。

特例：使用指定網口方式通信的網關中無法使用ping命令

7.1.2.telnet命令

telnet命令可以用來判斷通信設備的某個端口可不可以通，如果可以連通則說明需要采集的設備正在監聽對應的端口，說明可以與該設備建立連接。例如判斷EMS05的轉發是否可以連通，可以在命令提示符中輸入telnet空格140.200.1.71空格502。

如果可以連通，會彈出一個黑色背景的窗口，上面沒有文字，如下圖。

如果無法連通端口則會出現如下提示。

注意：在網關中已禁用該命令

7.1.3netstat命令能夠建立連接是通信的前提，一些通信設備做了連接數量限制，如西門子PLC，西門子S7300往往可以支持12或16個以太網連接，當沒有可用的剩余連接數時，無法實現通信。網關的轉發程序也有類似的限制，網關中ModbusTCP轉發支持最大連接數是8個，所以當使用Modbus測試工具與網關連接失敗時，也可能是因為連接數已經占滿。可以使用netstat命令查看計算機的端口占用情況，輸入netstat–a查看到的結果如下圖。結果分為4列，在LocalAddress中可以查看到當前使用的本機端口，State為當前端口的狀態，LISTENING為監聽狀態，沒有設備連接過來，ESTABLISHED為已建立