MGate MB3000 to popularna seria konwerterów Modbus RTU - Modbus TCP. W artykule omówię najważniejsze aspekty związane z konfiguracją urządzeń z tej serii, podłączeniem urządzeń do portu szeregowego oraz możliwości diagnostyczne.

Sposoby konfiguracji

Moxa udostępnia do serii MGate MB3000 kilka narzędzi umożliwiających konfigurację:

• konsola www - najwygodniejsze narzędzie, do konfiguracji wystarczy zwykła przeglądarka
• bezpłatne oprogramowanie MGate Manager - oprócz konfiguracji umożliwia monitorowanie komunikacji Modbus
• konsola Telnet
• Moxa CLI Configuration Tool dla systemu Linux i Windows - narzędzie do konfiguracji z poziomu konsoli - umożliwia automatyzację procesu konfiguracji
• Device Search Utility - narzędzie umożliwiające wyszukanie urządzenia MGate w sieci lokalnej i zmianę adresu IP

Wymienione narzędzia konfiguracyjne można pobrać tutaj.

W artykule skupię się na konfiguracji urządzenia przez konsolę www oraz na diagnostyce urządzenia za pomocą oprogramowanie MGate Manager. Omówione zostaną dwa najpopularniejsze tryby pracy: RTU Slave oraz RTU Master.

Uzyskanie dostępu do konfiguracji urządzenie MGate

W artykule zostanie omówiona konfiguracja za pomocą konsoli www. Jest to najczęściej stosowany i najwygodniejszy sposób konfiguracji urządzenia MGate MB3000. Istotną zaletę tego sposobu konfiguracji jest to, że nie musimy instalować żadnego oprogramowania. Wystarczy, że w komputerze ustawimy adres IP z zakresu: 192.168.127.1-253 (maska 255.255.255.0). Natępnie w oknie adresu przeglądarki internetowej wystarczy wpisać domyślny adres IP MGate MB3000: 192.168.127.254

Po kliknięciu klawisza "Enter" powinna pojawić strona logowania. Aby się zalogować do konsoli www MGate należy podać domyślne parametry logowania:

user: admin

password: moxa

Jeżeli nie możemy zmienić adresu IP w komputerze, możemy skorzystać z oprogramowania Device Serach Utility lub MGate Manager, które umożliwi wyszukanie MGate MB3000 w sieci lokalnej i daje zmiany adresu IP (opcja Assign IP).

Konfiguracja konwertera MGate MB3000

Mając dostęp do konsoli www urządzenia możemy przystąpić do właściwej konfiguracji. Aby prawidłowo skonfigurować konwerter MGate MB3000 musimy pamiętać o następujących krokach:

• konfiguracja interfejsu Ethernet
• konfiguracja interfejsu szeregowego
• wybór trybu pracy
• konfiguracja związana z wybranym trybem pracy

Więcej szczegółów poniżej:

• Konfiguracja interfejsu Ethernet

Ustawienia interfejsu Ethernet można wprowadzić za pomocą wspomnianego wcześniej programu narzędziowego Device Search Utility lub przez przeglądarkę logując się do konsoli www urządzenia i przechodząc do zakładki Network Settings. Wprowadź ustawienia zgodnie z wymaganiami sieci Ethernet w jakiej będzie pracowało urządzenie. Poniżej przykładowa konfiguracja:

 

• Konfiguracja interfejsu szeregowego

Parametry pracy portów szeregowych można skonfigurować w zakładce Serial Settings. Należy pamiętać, aby te parametry były zgodne z parametrami urządzeń podłączonych po portów szeregowych, Poniżej przykładowa konfiguracja:

 

• Wybór trybu pracy

Urządzenia z serii MGate MB3000 obsługują 4 tryby pracy: RTU Master, RTU Slave, ASCII Master, ASCII Slave. Tryb pracy określa, jakie urządzenia będą podłączone do danego portu szeregowego: np. wybierając tryb pracy RTU Slave decydujemy, że do danego portu szeregowego podłączone będą urządzenia typu RTU Slave.

Aby skonfigurować tryb pracy należy przejść do zakładki Protocol Settings->Mode

 

• Konfiguracja związana z wybranym trybem pracy - konfiguracja trybu RTU Slave

Tryb pracy RTU Slave to najpopularniejszy tryb pracy jaki jest wykorzystywany w urządzeniach MGate MB3000. W tym trybie po stronie Modbus TCP mamy urządzenie (lub urządzenia) Modbus TCP Client (czyli urządzenie wysyłające zapytania). Po stronie interfejsu  szeregowego mamy urządzenia typu Modbus RTU Slave (a więc urządzenia, które odpowiadają na otrzymane zapytania).

Urządzenia MGate mogą współpracować, w zależności od modelu, z maksymalnie 16 (seria MGate MB3X80) lub 32 (seria MGate MB3x70) urządzeniami typu Modbus TCP Client. Tak więc zapytania Modbus TCP mogą być wysyłane jednocześnie np. z oprogramowania SCADA jak ze sterownika. 

W serii MGate MB3000 mamy urządzenia o różnej liczbie portów szeregowych - 1, 2 lub 4 porty szeregowe RS-232/422/485. W przypadku gdy port szeregowy pracuje w trybie RS-485 możemy do takiego portu połączyć magistralę złożoną z maksymalnie 31 urządzeń typu Modbus RTU Slave.

Bardzo ważną kwestią jest właściwa konfiguracja mapowania slave'ów, która wskazuje jakie adresy Modbus (ID) mają urządzenia typu Slave podłączone do poszczególnych portów szeregowych oraz jakie będą wartości adresów Modbus (ID) po stronie Modbus TCP. Mapowanie slave'ów można skonfigurować w zakładce Protocol Settings -> Modbus Routing.  Poniżej przykładowa konfiguracja dla 4-portowego modelu MGate MB3480:

 

Wartości Real ID oznaczają adresy ID urządzeń Modbus RTU Slave (urządzenia podłączone do portów szeregowych), wartości Virtual ID to adresy ID używane przez urządzenia/oprogramowanie Modbus TCP Client. Mamy tutaj do czynienia z mapowaniem 1:1 - wartości Virtual ID są takie same jak Real ID. Tak więc, dla powyższego przykładu, jeżeli MGate MB3480 otrzyma zapytanie wysłane przez Modbus TCP Client z:

ID=1 do 5 - zapytanie takie zostanie skierowane na port szeregowy P1, w zapytaniu Modbus RTU wartość ID będzie niezmieniona

ID=6 do 10 - zapytanie trafi na P2, w zapytaniu Modbus RTU wartość ID będzie niezmieniona

ID=11 do 15 - zapytanie trafi na P3, w zapytaniu Modbus RTU wartość ID będzie niezmieniona

ID=15 do 20 - zapytani trafi na P4, w zapytaniu Modbus RTU wartość ID będzie niezmieniona

ID>20 - zapytanie zostanie odrzucone, bo dla takich ID nie ma żadnej definicji w Slave ID Table.

 

W przypadku gdy po stronie szeregowej mamy sytuację, że dla różnych portów szeregowych duplikują się adresy ID urządzeń Slave, musimy w mapowaniu zapewnić unikalne adresy Virtual ID (są to adresy ID używane po stronie Modbus TCP). Poniżej przykład takiego mapowania:

W powyższym przykładzie, do każdego portu szeregowego (P1 do P4) w MGate MB3480 mamy podłączone urządzenia Modbus RTU Slave o adresach ID=1 do 5. Aby komunikacja działała w takim przypadku prawidłowo, musimy zapewnić unikalne adresy Virtual ID (adresy ID dla strony Modbus TCP) manipulując odpowiedni wartością Slave ID Offset.

• Konfiguracja związana z wybranym trybem pracy - konfiguracja trybu RTU Master

Ustawiając tryb pracy RTU Master decydujemy, że po stronie interfejsu szeregowego będzie podłączone urządzenie typu Modbus RTU Master, natomiast po stronie interfejsu Ethernet będą pracowały urządzenia typu Modbus TCP Slave. Poniżej przykładowa aplikacja:

W trybie RTU Master musimy wskazać urządzenia typu Slave , które będą pracowały po stronie Modbus TCP, należy to zrobić w w zakładce Protocol Settings -> Modbus Routing

Oprócz adresu IP urządzenia Modbus TCP i numeru portu TCP (zazwyczaj jest to domysłny dla modbus TCP port 502) należy podać adres lub zakres adresów modbus - ID. Do tej kwestii producencji urządzeń Modbus TCP podchodzą w różny sposób - czasami adres ID jest konfigurowalny, czasami jest ustawiony na sztywno bez możliwości zmiany. Należy to sprawdzić w dokumentacji konkretnego urządzenia.

Podłączenie urządzeń Modbus RTU do portu szeregowego

Urządzenia Modbus RTU komunikują się najczęściej w standardzie RS485 w wersji 2- lub 4-przewodowej. Podłączając kilka urządzeń do danego portu szeregowego należy pamiętać, aby urządzenia szeregowe były połączone w magistrali. Warto róznież zastosować rezystory terminujące na końcach magistrali (rezystor 120 Ohm między Data+ a Data - dla RS485 2W; w przypadku RS485 4W - między Rx+ a Rx-). Poniżej schematy pokazujące w jaki sposób prawidłowo połączyć magistralę RS-485 do portu szeregowego urządzenia MGate MB3000.

 

W modelach, które mają złącze DB9 dla portu szeregowego wygodnym rozwiązaniem jest przejściówka Mini DB9-to-TB, która ułatwia podłaczenie sygnałów RS-485 do MGate MB3000.

Diagnostyka

Na etapie uruchomienia urządzenia bardzo przydatna jest funkcja "Monitor" jaką znajdziemy w programie narzędziowym MGate Manager. Funkcja ta umożliwia monitorowanie wszystkich zapytań modbus'owych jakie obsługuje MGate Manager. Urządzenia z serii MGate MB3000 konwertują każde zapytanie Modbus RTU <-> Modbus TCP, a więc w monitorze, dla każdego zapytania powinniśmy widzieć 4 wpisy. Dla trybu RTU Slave prawidłowa sekwencja wygląda nastęująco:

• Modbus TCP Request - MGate otrzymuje zapytanie Modbus TCP np. wysłane przez oprogramowanie SCADA
• Modbus RTU Request - MGate przekazuje zmodyfikowane zapytanie na port szeregowy zgodnie z mapowaniem Slave ID
• Modbus RTU Response - urządzenie Slave Modbus RTU wysyła odpowiedź na zapytania
• Modbus TCP Response - MGate przetwarza ramkę Modbus RTU na Modbus TCP i wysyła ją do urządzenia/oprogramowania które wysłało zapytanie

 

W trybie RTU Master prawidłowa sekwencja w logu wygląda następująco:

• Modbus RTU Request
• Modbus TCP Request
• Modbus TCP Response
• Modbus RTU Response

Analizując logi i znając zasadę działania konwertera MGate MB3000 możemy np.:

• zweryfikować, czy zapytania Modbus TCP trafiają na port szeregowy (jeżeli nie trafiają na port szeregowy w ogóle lub trafiają na niewłaściwy port szeregowy, wówczas należy sprawdzić prawidłowość mapowania Slave'ów Modbus RTU)
• zweryfikować to, czy slave Modbus RTU wysyła odpowiedź (jeżeli MGate wysłał zapytanie na interfejs szeregowy ale nie ma odpowiedzi od slave'a Modbus RTU to wiemy, że problem leży po stronie szeregowej komunikacji - przyczyn może być kilka: niewłaściwe parametry pracy portu szeregowego, brak urządzenia o danym adresie ID na magistrali, problemy z okablowaniem itd.)
• sprawdzić, czy nie ma błędów komunikacji

Podsumowanie

Konfiguracja urządzeń z serii MGate MB3000 jest procesem dosyć prostym i intuicyjnym. Znając architekturę aplikacji i parametry pracy urządzeń Modbus RTU nie powinniśmy napotkać na większe problemy. Gdyby jednak problemy pojawiły się możemy skorzystać z bezpłatnej aplikacji MGate Manager do zebrania logów umożliwiających szybkie ustalenie gdzie może leżeć przyczyna problemu.