网关基础知识培训

通讯网关系统培训RTU简介力控网关硬件简介力控网关软件安装采集转发配置规则工程组态现场通讯现场调试与故障结束语

1.RTU简介

1.什么是RTU

RTU英文全称RemoteTerminalUnit，中文全称为远程终端控制系统。

RTU（RemoteTerminalUnit）是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。与常用的可编程控制器PLC相比，RTU通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能。正是由于RTU完善的功能，使得RTU产品在SCADA系统中得到了大量的应用。远程终端设备（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。

RTU具有的特点是：

1、通讯距离较长

2、用于各种环境恶劣的工业现场

3、模块结构化设计，便于扩展

4、在具有遥信、遥测、遥控领域的水利，电力调度，市政调度等行业广泛使用。三维力控推出的工业通信网关pFieldComm就是一个很好的RTU设备。pFieldComm可以解决信息集成中由于各信息化软件系统、控制及数据采集设备通讯协议不一致、造成系统通讯连接和数据交换成本加大的困难。力控pFieldComm系列工业通信网关具有多种通讯采集和转发规约库可以实现采集多个不同子系统的数据，进行数据集中汇总、分类和预处理，可以简化系统中异种协议的转换和系统联网过程，异种协议容易接入并可转换为标准协议（如OPC方式）与其它系统联网。力控pFieldComm支持对多个上级调度等平台系统进行数据转发与上传。可作为分布式数据采集装置、工业协议转换网关、电力通讯服务器或通讯前置机等使用。

网关是一种工业上常用的通信产品，力控pFieldComm系列网关产品的主要功能是通信协议转换和网络隔离。它具有很多的种类，主要是网口和串口以及电源电压等级的不同之分。下面我们以大钢所主要用到的设备PFC-DF6404为例，简要介绍一下pFieldComm系列网关的硬件的构成，更多详细内容可以查看PFC-DF6404软件安装文件里面的快速指南。力控PFC-DF6404支持导轨式/背板式安装，同时板载4个RS232/422/485可配置通信串口，4个千兆以太网口。2力控网关硬件简介图2.1图2.1就是PFC-DF6404的一个正面图。PFC-DF6404的以太网接口定义如下，LAN1～LAN4，默认IP为192.168.0.101～192.168.3.101，本次将LAN1作为转发接口连接到大钢能源网环网网络中。图2.2图2.3网关中4个串口可以通过内部跳帽配置为RS232、RS422或RS485。

网关正面板中有电源指示灯、存储卡指示灯、串口状态指示灯和网口状态指示灯，通过指示灯可以直观的查看到网关的运行状态。在开关旁边还有个复位按钮，这个不怎么经常用，但可以在不知道网口IP但又不方便用VGA查看的时候，可以长按这个按钮，是端口地址恢复到原始地址，复位后里面的程序也没有了（只限于调试）。图2.4

网关正面的USB接口和背面的VGA接口用于调试，现场很少使用。打开安装文件，点击安装文件，进行安装。

3力控网关软件安装

管理配置工具：主要功能是修改网关配置、建立工程，监视网关（查看网关中工程的数据）和查看网关内部的系统资源。日志服务器：日志服务器是接受网关内的一些过程信息、事件信息和操作记录。

OPCServer：OPCServer组件是把第三方的OPCClient采集pFieldComm的OPCServer的远程方式变成本地方式，此功能需要把OPCServer组件安装到OPCClient端的机器上，CPCClient就可以以本地OPC的方式采集数据。

OPCTunnellerServer：OPCTunnellerServer组件是把pFieldComm采集第三方OPCServer由远程方式变成本地方式，此功能需要把OPCTunnellerServer组件安装到第三方OPCServer的机器上，OPCTunnellerServer组件以本地方式采集第三方OPCServer，然后再以内部协议与pFieldComm通讯。

安装管理配置工具，默认安装即可，安装后更新文件，将bin文件夹复制到软件安装根目录（默认为C:\ProgramFiles\pFieldComm）。1.工程命名工程为了以后的调试方便一般以EMS站号命名，站号中的横杠用下划线代替，工程描述写EMS站的中文名，如EMS10-02一炼钢水泵站，工程名为EMS10_02，工程描述为一炼钢水泵站PLC（工程描述后面写上是采集什么设备）。2.通道名称通道名称为本通道使用的硬件接口名称加后缀，如用的是第二个网口则通道为LAN2，如串口1写为COM_1，这里不可以写成COM1，因为COM1为关键字，填写后会出现异常。在采集站点比较多时这样便于以后天调试。3.设备名称使用默认的设备名称，如Device0，在设备描述中填写设备

4.采集转发配置规则

中文名称。4.采集点点名模拟量使用点名为AI001，开关量使用点名为DI001，序号依次向后排。5.西门子驱动按位读取网关中西门子以太网驱动，配置按位读取8位无符号数据时，其偏移量为1-8，如M8.5应配置为，M区，数据类型为BYTE，位偏移为6。6.转发网口一般为了统一和以后调试一般默认LAN1为转发端口接入我们的EMS主环网。7.转发协议及配置规则

使用ModbusTCP协议进行转发，开关量使用输入继电器（02号命令）,模拟量使用保持寄存器（03号命令），模拟量数据类型统一为32位浮点，高低字节顺序为2143。转发地址按设备分配，如网关中第一个设备的偏移地址从0开始，第二个从1开始，以此类推，配置模拟量转发时地址每次递增2，即第一个数据转发地址为0，第二个数据转发地址应为2。配置开关量转发时地址每次递增1，即第一个数据转发地址为0，第二个数据转发地址应为1。我们一炼钢水泵站的工程实例来说明配置工程。5.1.新建工程打开网关“配置管理工具”，其运行界面如下图5.工程组态

点击“文件”菜单“新建“工程。工程名称为：EMS10_02，工程路径为：默认，工程描述为：一炼钢水泵站PLC。5.2.配置工程5.2.1.采集配置①创建通道：右键“采集”新建通道。

通道名称为：LAN1，描述为一炼钢水泵站PLC，通道协议选择：西门子PLC（支持200,300,400）。通讯参数配置通讯端口：TCPClient，通讯口IP地址：192.168.1.72（以现场PLC的IP地址为准），端口号：2404（默认）②创建采集设备：右键通道LAN1新建设备，设备基本参数配置：设备名称：默认设备名（如Device0）设备描述：一炼钢水泵站PLC设备模板：默认设备类型：TCP300（根据现场情况具体选择）机架号：0（根据现场情况具体选择）槽号：2（根据现场情况具体选择）其他的就默认就好了③创建采集点：右键设备名添加测点（我们来创建一个MD8变量）基本参数点名：AI001(模拟量命名规则：AI001）描述：高压水总管流量类型：模拟量读写属性：只读I/O连接寄存器类型：M区寄存器地址：8数据类型：FLOAT位偏移：0DB块号：0

在点表中点击右键，可以进行点表的导入导出，因为每种仪表需要采集的数据是固定的，所以可以将点表导出方便以后直接导入。需要注意的是，如果该设备已配置转发，对其采集点表进行导入后，对应的转发点会被删除，需要重新配置。注意这个软件也可以进行简单计算但是工程一下载计算公式就没有了。5.2.2转发配置①建通道：右键“转发”新建通道通道名称：LAN1；通道描述：一炼钢（主站）；通道协议：ModbusTCPSlave；通讯端口：IP地址：10.0.201.36；端口：502②建设备：右键通道“LAN8”新建设备设备名称：默认设备描述：空设备地址：1协议类型:TCP/IP32位数据分布：FFH2FFH1FFH4FFH3③添加转发点：右键设备名点击添加测点，选择要转发的设备，如图，取消选择设备控制点的转发修改模拟量转发点的读写属性为：只读；转发类型为：HR保持寄存器；数据格式为：32位IEEE浮点数。修改转发点偏移地址依次为0,2,4,6（预先定义的转发地址）。DI离散量转发点的读写属性为：只读；转发类型为：DI离散输入量；数据格式为：位修改转发点偏移地址依次为0,1,2,3（预先定义的转发地址）。这里也可以进行点表导入导出操作。5.3.下载工程①连接：点击“连接”选项，弹出连接框，设置：连接方式：以太网（默认）IP地址：10.0.201.36（EMS网络分配IP）用户名：admin密码：123可以勾上记住登录信息点击连接，会有提示连接状态，连接成功②下载：点击下载，如图，初次下载连同驱动一起下载确定后弹出提示框，点击“是”，立即应用。5.4.监视数据①监视采集数据：启动数据监视工具，设置连接信息：连接方式：以太网IP地址：10.0.201.36用户名：admin密码：123选择记住登录信息设备状态值为1.000000,：说明通讯正常(2,3,4,5都属于不正常的)同时可以观察采集点实时数据值与仪表对照看是否正确，如果时间戳在刷新、质量戳为Good也说明通讯正常。②监视转发数据：由于此配置管理工具没有监视转发数据的选项，我们可以借助第三方软件进行监视（工程用Modbustcp/Ip转发，可以用ModScan来监视，连接到IP:10.0.201.36的502端口，设备地址（Deviceid）为1，功能码为03功能码，起始地址为0001（绝对地址），地址长度为10字节。5.5.网关通信状态说明①通道状态通道状态数值状态描述0初始状态,1连接（打开）成功,2打开（连接）失败或连接断开②设备状态设备状态数值状态描述0初始状态,1正常,2超时,4设备禁止,5设备禁止且通道异常6.现场通讯

力控工业通信网关pFieldComm可以和多种设备进行通讯采集包括现场智能仪表，综保后台，PLC，OPC，具有监控功能的上位机等等。

6.1.通讯网关连接配置力控工业通讯网关pFieldComm支持标准的TCPIP协议。工业通讯网关pFieldComm使用以太网接口与现场设备进行通信，需要与现场设备在同一网段，如现场PLC的IP为192.168.1.1，其上位机IP192.168.1.30，使用网关的LAN2采集PLC数据，网关LAN2的IP配置为192.168.1.231，这样网关LAN2口就与现场网络处于同一网段（IP的前三个数字一样），就可以实现数据采集了。我们通过前面讲的工程组态里面的知识可以来对网关进行通讯端口设置。连接成功后点击工具栏中的网络参数先连接上设备

弹出如下对话框修改网卡LAN1IP地址：10.0.201.31子网掩码：255.255.255.0默认网关：默认同样的方法我们可以修改LAN2，LAN3，LAN4的网口IP地址，修改后点保存，网关自动会重启。设置成功后系统会自动的重启网关，重启后我们再用修改好的网关地址就可以连上网关了，这时候我们就可以用电脑调试现场设备了，由于要与现场设备的IP要设在同一个网段，所以我们在设置网关和调试电脑本机IP时一定不要和现场设备IP冲突。

6.2.现场PLC通信说明现场使用网关与PLC通信采集数据时，由于现场环境不一样，所以有两种采集方式：方式1：现场的PLC支持以太网通信，网关直接用以太网方式采集PLC数据；方式2：现场的PLC不支持以太网通信，网关通过OPC方式采集上位机WINCC数据。

6.2.1.以太网方式通信创建工程可以参照目录“5.工程组态”。

目前以太网通讯的PLC最常见的就是西门子PLC，首先创建通道，填写通道名称，通道协议选择为“西门子PLC（支持200，300，400）”，并配置好PLC的IP地址和端口号（注意：西门子PLC的端口号默认为102），需要将网关的网卡IP与PLC的IP设置为同一网段。然后新建设备，要注意“设备参数”的相关信息配置，比如可以根据现场PLC实际情况自己修改网关PLC类型（200、300、400），机架号，槽号，以及以及握手方式（槽号相关、槽号无关）。最后配置数据采集点：需要注意采集点的寄存器类型、数据类型、寄存器地址、DB块、位偏移等；比如现场PLC有一个电流模拟点，该点在PLC内的地址是DB16.DBD20，则配置数据点的时候可以按照如下配置：寄存器类型：DB区寄存器地址：20数据类型：浮点型（FLOAT）数据类型要根据现场PLC数据点的类型确定；针对网关西门子PLC数据采集信息：

int32位有符号 word 16位无符号

float IEEE浮点数

short 16位有符号短整型

st字符串

BYTE 字节DB块号：16其余参数默认。

如果数据点的数据类型不确定，可以和现场的PLC技术人员确认数据类型。如果是开关量，比如PLC有一个点的地址是I2.1，则此时在网关内设置数据采集时需要注意将位偏移加1（西门子PLC内的位是按照0-7排列，力控网关按照1-8排列），

数据转发可以参照5.2.2转发配置。

6.2.2OPC方式通信OPC方式通信需要注意配置两方面的信息，分别是WINCCOPCSERVER上位机配置和网关采集配置。

6.2.2.1.WINCCOPCSERVER上位机如果现场PLC不支持以太网通信，则需要使用OPC方式从WINCC上位机采集数据，此时需要在WINCC端安装网关的OPC通信软件OPCTunnellerServer。从安装包中运行setup.exe安装，安装完成后需要将安装根目录的OPCTunnellerServer.exe和SafeDog.exe两个文件替换为新的版本，然后需要safedog.exe放在初始启动程序里。运行看门狗程序SafeDog.exe，该程序自动启动OpcTunnellerServer.exe并负责看护运行，safedog后会自动调用OPCTunnellerServer.exe，在桌面托盘里左键单击三个小电脑组合的图标，选择OpcTunnellerServer->设置->Opc设置：

其中“索引”号是OpcTunnellerServer端的一个OPCServe实例与网关OpcTunnellerClient采集端的对应关系，此处应该选择WINCC.OPCSERVER，然后选择OpcTunnellerServer->设置->通讯设置

这里网络通信选择被动方式，端口号默认是2500，本机地址默认是0，点击确认，然后重启opcturnelserver。

6.2.2.2网关OPC采集配置创建工程可以参照目录“5.工程组态”；首先创建通道，通道协议选择opcturnelmaster，IP地址设置为安装opcturnelserver电脑的IP地址，端口号设置为opcturnelserver的端口，默认是2500。

然后在该通道下创建设备，设备地址按照opcturnelserver端填写，默认是0，

最后创建网关采集点，需要注意的是opcturnel方式采集数据是按照WINCC界面的运行点名称采集，如果名称有任何的差错都可能导致无法正常采集数据，此处需要注意采集点名的准确性！比如WINCC界面有一个水泵压力点，其界面关联的点名是“蓄势器压力A”，则此时网关采集程序配置如下。

网关转发程序可以参照5.2.2转发配置。7.现场调试与故障

在网关调试过程中，经常会遇到问题，在遇到问题以后，解决问题的思路是先软件后硬件，先易后难，先近后远，将系统划分为几部分，逐步查找问题原因，下面对通信过程中常见问题进行分析，并给出解决办法。

7.1现场调试先给大家介绍几个实用的现场调试的指令和工具

7.1.1ping命令

Ping命令可以查看网络中的设备是否连通，在运行中输入cmd。

在dos状态下输入Ping命令，其命令格式为如下图，ping192.168.100.104，下面提示了返回的时间，这样表示可以连通。

如果ping后，提示Requesttimedout，则可以说明通信无法连接，ping命令可以在交换机、路由器或设备中禁止掉，禁止以后即使网络连接正常，也无法ping通，但大钢能源管理系统中没有禁用该命令，可以通过该命令来判断通信是否正常。

特例：使用指定网口方式通信的网关中无法使用ping命令

7.1.2.telnet命令

telnet命令可以用来判断通信设备的某个端口可不可以通，如果可以连通则说明需要采集的设备正在监听对应的端口，说明可以与该设备建立连接。例如判断EMS05的转发是否可以连通，可以在命令提示符中输入telnet空格140.200.1.71空格502。

如果可以连通，会弹出一个黑色背景的窗口，上面没有文字，如下图。

如果无法连通端口则会出现如下提示。

注意：在网关中已禁用该命令

7.1.3netstat命令能够建立连接是通信的前提，一些通信设备做了连接数量限制，如西门子PLC，西门子S7300往往可以支持12或16个以太网连接，当没有可用的剩余连接数时，无法实现通信。网关的转发程序也有类似的限制，网关中ModbusTCP转发支持最大连接数是8个，所以当使用Modbus测试工具与网关连接失败时，也可能是因为连接数已经占满。可以使用netstat命令查看计算机的端口占用情况，输入netstat–a查看到的结果如下图。结果分为4列，在LocalAddress中可以查看到当前使用的本机端口，State为当前端口的状态，LISTENING为监听状态，没有设备连接过来，ESTABLISHED为已建立