Podłącz każde urządzenie szeregowe po Profinecie

Wstęp

A co, gdybym Ci powiedział, że nie musisz wymieniać urządzeń obsługujących komunikację po łączu szeregowym (RS232 lub RS485) do pracy z protokołami Ethernet'u Przemysłowego? PROFINET, Modbus TCP, Ethernet/IP lub EtherCAT pokrywają >90% wszystkich urządzeń obsługujących jakikolwiek protokół. Wyobraź sobie np. falowniki z komunikacją po RS485 obsługiwane przez system nadrzędny EtherCAT lub wyspy I/O z Modbus RTU zarządzane przez nadrzędny PLC lub SCADA po protokole PROFINET.

Oczywiście, można zakupić nowe urządzenia dostosowane do pracy z nadrzędnymi systemami, ale oprócz kosztów traci się czas na napisanie dodatkowego kawałka kodu do ich obsługi. Można to zrobić prościej, szybciej i oszczędniej.

 

Co nas wyróżnia?

Istnieją 4 cechy, które wyróżniają Anybus Communicator na tle konkurencji:

• Wysoka wydajność, czyli błyskawiczny transfer danych pozwalający w pełni wykorzystać możliwości szybkich sieci przemysłowych. Sprzętowo przyspieszona konwersja swap-endian (zamiana bajtów) oszczędza czas przetwarzania w systemach nadrzędnych.

• Trwałość. Urządzenie zbudowane od podstaw w Szwecji, przy użyciu starannie dobranych komponentów przemysłowych i zweryfikowane pod kątem standardów branżowych. Sprawdzona zgodność ze wszystkimi normami odnośnie każdej z sieci (link) dzięki najnowszej generacji procesorowi NP40.

• Cyberbezpieczeństwo. Zaprojektowany, aby bezpieczne uruchamianie chroniło przed złośliwym oprogramowaniem. Dodatkowo, przełącznik bezpieczeństwa zapewnia fizyczną ochronę przed nieautoryzowanymi zmianami w konfiguracji.

• Łatwość konfiguracji. Szybka instalacja i konfiguracja są gwarantowane dzięki intuicyjnemu GUI, łatwej do zrozumienia dokumentacji i efektywnej konstrukcji obudowy. GUI ułatwia analizę danych na żywo, eksport logów oraz ewentualne generowanie paczki wsparcia technicznego.

 

Rozwiązanie Anybus

Z punktu widzenia automatyka najlepiej byłoby jak najmniej ingerować w system nadrzędny a cała komunikacja szeregowa byłaby niezależnie obsługiwana. Dlatego z pomocą przychodzi rodzina bram komunikacyjnych firmy Anybus – ABC30xx. W artykule tym skupimy się na PROFINET - Serial, czyli ABC3013.

Pozwala ona na skomunikowanie ze sobą urządzenia PROFINET Master (najczęściej jest to sterownik PLC firmy Siemens lub system SCADA) oraz urządzenia z szeregową komunikacją - Modbus RTU lub własna ramka.  Dzięki takiemu rozwiązaniu nie ma potrzeby pisania dodatkowego kodu do sterownika nadrzędnego lub systemu SCADA. Po stronie szeregowej mamy do wyboru obsługę Modbus RTU lub własnej ramki (Produce/Consume lub Request/Response). Urządzeń obsługujących taką komunikację jest mnóstwo: falowniki, wyspy I/O i inne elementy wykonawcze. To użytkownik wybiera, co będzie wysyłał/odbierał  (do 1500 bajtów) po stronie szeregowej i udostępniał te dane do sieci PROFINET (do 1500 bajtów danych). Urządzenie to posiada listwę zaciskową do łącz szeregowych RS232 oraz RS485 a także 3 porty Ethernet:

• 1 x port do konfiguracji (Config X1)
• 2 x port PROFINET (w funkcji switcha)

Po stronie szeregowej RS485 skonfigowane zostaną dwie wyspy I/O od firmy Moxa:

1. ioLogik R1212 (8 wejść cyfrowych + 8 wyjść cyfrowych),
2. ioLogik R1240 (8 wejść analogowych) .

 

 

 

 

Konfiguracja ABC3013

Poniżej znajduje się instrukcja krok po kroku, ukazująca jak łatwa jest konfiguracja tej bramy.

 

Komunikacja z urządzeniem

Na urządzeniu zawsze znajduje się domyślny adres IP: 192.168.0.10. Jeżeli chcemy konfigurować urządzenie na innym adresie IP należy najpierw zainstalować oprogramowanie HMS IPconfig, służące do wyszukiwania urządzeń Anybus oraz zmiany ich adresów IP. Po uruchomieniu go ukaże nam się poniższe okno.

Jeżeli brama Anybus została zasilona i podłączona na pierwszym porcie Ethernet do sieci LAN, w której znajduje się dany komputer PC (nie musi być w tej samej podsieci) powinien pokazać się znaleziony sprzęt.

Po dwukrotnym kliknięciu na dane urządzenie ukaże się tryb edycji adresu IP. Można też ustawić w tryb automatycznego adresu IP nadawanego przez istniejący serwer DHCP.

Na potrzeby artykułu zmienimy adres IP na taki z innej podsieci: 192.168.100.100, a następnie wybieramy przycisk Apply. Gdy zmiany zostaną pomyślnie zaakceptowane pokaże się stosowny komunikat w dolnym pasku HMS IPconfig.

W tabeli powinien pokazać się zaktualizowany adres IP. W tym momencie możemy otworzyć przeglądarkę w komputerze i wybrać adres 192.168.100.100 lub kliknąć ikonę globusa w oprogramowaniu, dzięki czemu automatycznie zostaniemy przekierowani do przeglądarki z otwartym już adresem.

 

Webserver ABC3013

Konfiguracja urządzenia odbywa się przez przeglądarkę i nie potrzebne jest żadne dodatkowe oprogramowanie. Główny interfejs jest podzielony na 3 części: dwie z nich dotyczą protokołów komunikacyjnych natomiast trzecia odnosi się do działania całej bramy komunikacyjnej.

Istnieją cztery możliwe ikony wyświetlane w każdej części:

Należy pamiętać, że każdą zmianę w konfiguracji należy zatwierdzić klikając zielony przycisk Apply w górnym pasku.

 

Konfiguracja strony szeregowej

W przeglądarce, z drzewa projektu po lewej stronie wybieramy Serial RS-232/485.

Strona szeregowa obsługuje 3 rodzaje komunikacji:

1. Modbus RTU - otwarty protokół komunikacyjny,
2. Custom Request/Response - własna ramka oparta na schemacie zapytanie -> odpowiedź,
3. Custom Produce/Consume - własna ramka oparta na dowolności wysyłań/odbiorów poszczególnych ramek (np. z czytnika kodów kreskowych po pojawieniu się jego odczytu.

Kolejne pola służą do wyboru warstwy fizycznej (RS232 lub RS485) oraz konfiguracji podstawowych ustawień połączenia tj. prędkość transmisji, liczba bajtów danych, parzystość, liczba bitów stopu.

Istnieje możliwość zaawansowanej detekcji ciszy pomiędzy ramkami - w Modbus RTU jest to minimum 3,5 znaku. Zaleceniem jest tego nie ruszać.

 

W kolejnej zakładce - Nodes & transactions można dodawać poszczególne Node'y (urządzenia o unikatowym ID) oraz do każdego z nich transakcje (zapytanie/odpowiedź). 

 

Dobrą praktyką jest nadawanie nazw każdemu urządzeniu oraz każdej transakcji w celu przejrzystości programu.

W artykule tym skonfigurowane zostały poszczególne transakcje:

1. ioLogik R1212 (Modbus Slave ID#1)

     a. cykliczny (100ms) odczyt stanów 8 wyjść binarnych (zgodnie z dokumentacją urządzenia kod funkcji #1 adresy od 320 do 327)

 

 

     b. cykliczny (100ms) odczyt stanów 8 wejść binarnych (zgodnie z dokumentacją urządzenia kod funkcji #2 adresy od 000 do 007)

 

     c. zapis stanów 8 wyjść binarnych (zgodnie z dokumentacją urządzenia kod funkcji #15 adresy od 320 do 327)

 

2. ioLogik R1240 (Modbus Slave ID#6)

     a. cykliczny (100ms) odczyt stanu 1 wejścia analogowych (zgodnie z dokumentacją urządzenia kod funkcji #4 adres 704)

 

Na koniec należy w z górnej belki wcisnąć przycisk Apply w celu wgrania konfiguracji.

 

w celu sprawdzenia poprawności wymiany danych pomiędzy ABC3013 a urządzeniami szeregowymi można wybrać zakładkę Diagnostic -> Serial RS-232/485 a następnie kliknąć Start:

 

Konfiguracja strony PROFINET

W przeglądarce, z drzewa projektu po lewej stronie wybieramy PROFINET.

Należy tutaj ustawić adres IP strony PROFINET ręcznie lub za pomocą serwera DHCP oraz nadać nazwę „Station name” obligatoryjną znaną użytkownikowi. Na końcu należy pobrać plik GSDML, który posłuży do importu konfiguracji bramy do PROFINET Master'a.

Jak widać na tym przykładzie adres IP nie musi być z tej samej podsieci, co IP ze złącza do konfiguracji.

Nazwa „Station name” może składać się tylko z małych liter lub cyfr.

Po stronie PROFINET konwerter akceptuje jednocześnie do 3 połączeń PROFINET (1 IO Controller Application Relationship + 2 Device Access Application Relationships).

 

 

Konfiguracja mapy danych I/O

Domyślnie konwerter układa w sposób uporządkowany dane wejściowe oraz wyjściowe (zakładka I/O Data Map). Można to dowolnie zmienić za pomocą metody przeciągnij i upuść.

 

Przechodząc do głównego menu Home widać wszystkie wprowadzone ustawienia strony PROFINET oraz szeregowej.

Teraz wystarczy podłączyć urządzenie nadrzędne PROFINET do bramy do jednego z dwóch portów Ethernet do tego służących.

 

 

Konfiguracja PROFINET Master

Do konfiguracji PROFINET Master posłuży w tym przykładzie oprogramowanie firmy Anybus - PROFINET Master Simulator. Z górnego menu najpierw należy wybrać kartę sieciową komputera, na którym oprogramowanie jest zainstalowane (Select network interface card) a następnie wyszukać w tej sieci dostępne urządzenia PROFINET IO Device (Select device).

 

Po wybraniu odpowiedniego urządzenia należy załadować plik GSDML klikając Open, a następnie wybrać liczbę bajtów wejściowych (Input) oraz bajtów wyjściowych (Output) odpowiadającej konfiguracji z ABC3013. W tym przykładzie jest to 4 Input + 1 Output.

Następnie należy wybrać Start aby uruchomić PROFINET Master. Poniżej widać jak wygląda prezentacja przesyłanych danych - zbieżność z I/O Data Map.

 

 

Dane natychmiast są widoczne w bramce:

Wracając do głównego menu w ABC3013 widać, że wszystkie strony działają poprawnie.

 

Różnica pomiędzy ABC3013 a ABC3090

W naszej ofercie znajduje się również intrygujący konwerter ABC3090 o opisie "Common Ethernet - Serial Master". Oznacza to, że po stronie sieciowej może obslugiwać jeden z 4 protokołów przemysłowych:

• PROFINET
• Modbus TCP
• Ethernet/IP
• EtherCAT

Mowa tu o 4 różnych kombinacjach układu, które są możliwe do uzyskania poprzez wgranie wybranego, darmowego firmware'u. Jednym z nich jest pełna funkcjonalność opisywanego tutaj ABC3013, czyli PROFINET IO Device - Serial Master.
Dzięki elastyczności konwertera ABC3090 kupujesz 1 produkt, a de facto otrzymujesz funkcjonalność 4-ciu różnych konwerterów protokołów przemysłowych. Co najważniejsze, w tej samej cenie. 

Twój wybór czy wybierzesz ABC3013 z wgranym na stałe 1 oprogramowaniem, czy ABC3090 z możliwością wgrania jednej z 4 kombinacji konwersji :)

 

Podsumowanie

Jeżeli szukasz możliwości rozbudowy swojego systemu np. z Siemens'a na dowolnie inny oferujący obsługę protokołów szeregowych to rozwiązanie jest zdecydowanie dla Ciebie. Nie potrzebujesz modyfikować całej infrastruktury przemysłowej - wystarczy prosty konwerter i sprawa gotowa. Oczywiście nie powinieneś ufać temu, co zostało tutaj napisane. Dlatego istnieje możliwość bezpłatnego wypożyczenia dowolnego urządzenia do testów/nauki na okres 2 tygodni oraz pełne wsparcie techniczne. Po więcej informacji zapraszamy na naszą stronę: https://www.elmark.com.pl/producenci/view/anybus lub do kontaktu telefonicznego +22 541 84 60 a także mailowego sterowniki@elmark.com.pl.