SIMATIC CP Protokollerweiterungen  - Modbus/TCP

Tomasz Łysek

gr.311C

SIMATIC CP Protokollerweiterungen  - Modbus/TCP

“MODBUS/TCP” für SIMATIC S7-300/400. Problemlose Kopplung von SIMATIC S7 mit Systemen unterschiedlicher Hersteller.

Erweiterungen oder Modernisierungen bestehender Automatisierungssysteme führen häufig zu heterogenen Systemlandschaften. Die Verknüpfung der einzelnen Systeme zu einem leistungsfähigen Gesamtsystem erfordert den Einsatz offener und möglichst standardisierter Kommunikationsprotokolle. Mit MODBUS/TCP bieten wir eine Möglichkeit, SIMATIC-Automatisierungssysteme zu integrieren.

Die Herausforderung

MODBUS ist ein weltweit verbreitetes Protokoll, welches allen Anwendern offen gelegt ist und von vielen Herstellern unterstützt wird. Darauf aufsetzend wurde für den Einsatz in modernen Netzwerken MODBUS/TCP entwickelt. Dieses Protokoll ist heute ein offener Internet Draft Standard, der in die für Internet Standardisierung zuständige Organisation IETF (Internet Engineering Task Force) eingebracht wurde. Durch diese Offenlegung kann jeder Hersteller und Anwender dieses Protokoll implementieren – eine Möglichkeit, die bereits viele führende Hersteller genutzt haben.

Mit der steigenden Ausweitung der Ethernet-Kommunikation, sowohl im industriellen als auch im Büro-Bereich, erfährt MODBUS/TCP eine zunehmend breiter werdende Anwendung in allen Branchen. Insbesondere heterogene Systemlandschaften sind typische Einsatzfelder.

SIMATIC S7 am MODBUS/TCP-Netzwerk

Die Anforderung, SIMATIC S7-Systeme über MODBUS Industrial Ethernet an andere Systeme zu koppeln, ergibt sich insbesondere bei der 

• Erweiterung oder Modernisierung bestehender Anlagen mit SIMATIC S7-Automatisierungssystemen

• Kopplung von Steuerungen und Systemen unterschiedlicher Hersteller – auch im Rahmen der Errichtung neuer Anlagen

Bisher unterstützten allerdings SIMATIC S7-Systeme MODBUS/TCP für Industrial Ethernet noch nicht standardmäßig. Dafür haben wir jetzt eine Lösung entwickelt.

Unsere Lösung

Mit dem Funktionsbaustein (FB) MODBUS und den SIMATIC S7 Kommunikationsprozessoren CP343-1 und CP443-1 bietet Siemens eine bewährte Lösung, SIMATIC-Automatisierungssysteme in fremde Systemlandschaften zu integrieren. Der Funktionsbaustein ermöglicht einen problemlosen Datenaustausch zwischen MODBUS-fähigen Geräten verschiedener Hersteller und SIMATIC S7-Stationen der Systeme S7-300 und S7-400. In der gewohnten Engineering-Umgebung des SIMATIC Managers binden Sie den Baustein einfach in Ihr Anwenderprogramm ein – eine unkomplizierte Lösung ohne Risiko und unnötigen Entwicklungsaufwand. 

Einfache Projektierung/Parametrierung 

Die Projektierung der Kommunikationsprozessoren CP343-1 und CP443-1 und der zugehörigen Kommunikationsverbindungen erfolgt, wie Sie es gewohnt sind, über SIMATIC STEP7 oder die Projektierungsoberfläche von SIMATIC PCS 7. Die MODBUS-spezifische Parametrierung können Sie ganz einfach am FB MODBUS vornehmen. 

Funktionsumfang 

SIMATIC-Stationen können bei der MODBUS-Kommunikation als Client und als Server eingesetzt werden. Der FB MODBUS folgt der Spezifikation OPEN MODBUS/TCP. Es kommt die Conformance Class 0 mit den Funktionscodes 3 und 16 zur Anwendung.

Arbeitsweise

Zur Datenübertragung zwischen SIMATIC CPU und dem Kommunikationsprozessor werden Standardfunktionen der SIMATIC S7-Bibliotheken verwendet. Dabei ist der FB MODBUS multiinstanzfähig. 

Kommunikationsverbindungen

Bei TCP/IP-Kommunikation über CP343-1 und CP443-1 werden die Kommunikationsverbindungen im STEP7-Projekt projektiert. Dabei wird jede Client-Server-Verbindung über eine separate Portnummer realisiert. Die projektierten Verbindungen der CPs sind so genannte statische Verbindungen, die beim Hochlauf der SIMATIC S7 aufgebaut, gehalten und während des laufenden Betriebs nicht abgebaut werden.

Bestelldaten 

OPEN MODBUS/TCP – Single License: (gültig für eine SIMATIC Station)
Bestellnr.: 2XV9 450-1MB00 

Gute Gründe für Modbus/TCP

• Einfache Kopplung von Systemen unterschiedlicher Hersteller mit SIMATIC S7 über Industrial Ethernet

• Schrittweise und damit kostengünstige Erweiterung oder Modernisierung bestehender Anlagen mit aktueller SIMATIC Systemtechnik

• Gesicherter Support in Siemens-Qualität

• Kein spezifisches Know-how bezüglich MODBUS erforderlich

• Engineering mit der gewohnten SIMATIC-Oberfläche 

Tłumaczenie na Polski:

Simatic CP rozszerzenia protokołu – Modbus/TCP

„MODBUS/TCP” dla SIMATIC S7-300/400. Zagadnienie współpracy sterownika SIMATIC S7 z systemami innych producentów.

Rozszerzanie, bądź Modernizowanie istniejących systemów automatyzacji prowadzi często to powstania heterogenicznych architektur systemu. Połączenie pojedynczych systemów w jeden efektywny wymaga wstawki otwartego, możliwie znormalizowanego, protokołu komunikacyjnego. System automatyzacji SIMATIC ze zintegrowanym MODBUS/TCP oferuje nam taką możliwość.

MODBUS jest rozpowszechnionym ogólnoświatowo protokołem, który odpowiada wszystkim użytkownikom oraz jest wspierany przez wielu producentów. Poprzez nakładanie, rozwijane były wstawki MODBUS/TCP w nowoczesnych sieciach. Ten protokół jest obecnie otwartym standardem komunikacji internetowej, który został wniesiony przez organizację kompetentną do spraw standaryzacji internetu (IETF). Dzięki tej otwartości, każdy użytkownik i każdy producent, może ten protokół zaimplementować – możliwość, którą zastosowało już wielu czołowych producentów.

Wraz z wzrastającym rozszerzaniem się komunikacji internetowej, tak w zastosowaniu przemysłowym jak również biurowym, MODBUS/TCP znajduje coraz szersze zastosowanie we wszystkich branżach. Typowym obszarem zastosowania są szczególnie heterogeniczne architektury systemów.

SIMATIC S7 przy pracy sieciowej z MODBUS/TCP

Zapotrzebowanie na sieci przemysłowe MODBUS/TCP przez SIMATIC S7 przy sprzęganiu systemów wydaje się szczególne ze względu na:

• rozszerzanie lub modernizację istniejących instalacji przemysłowych z systemami automatyzacji SIMATIC S7

• sprzęganie sterowania i systemów różnych producentów, także w ramach budowy nowych instalacji przemysłowych.

Co prawda wsparty dotychczas system SIMATIC S7 MODBUS/TCP dla sieci przemysłowych nie został jeszcze uregulowany standardem. Zamiast tego teraz rozwiązanie to rozwijamy.

Nasze rozwiązanie

Razem z „cegiełką funkcjonalną” (FB) MODBUS i procesorami komunikacyjnymi SIMATIC S7 CP343-1 oraz CP443-1 Siemens oferuje wypróbowane rozwiązanie – systemy automatyzacji SIMATIC integrowalne z innymi architekturami systemów. Ta funkcja umożliwia bezproblemową wymianę danych pomiędzy wyposażonymi w MODBUS urządzeniami rozmaitych producentów i stacjami roboczymi SIMATIC S7 systemów S7-300 i S7-400. W zwykłym środowisku inżynierskim SIMATIC Managers składają państwo po prostu cegiełki FB w swoim programie użytkowym – to takie nieskomplikowane rozwiązanie bez ryzyka i niepotrzebnych nakładów na rozwiązanie.

Łatwe projektowanie/konfiguracja

Projektowanie procesorów komunikacyjnych CP343-1 i CP443-1 oraz zestawianie połączenia komunikacyjnego powiedzie się, jak państwo się już przyzwyczaili, w SIMATIC STEP 7 albo platformie projektowej SIMATIC PCS 7. Specyficzną konfiguracje MODBUS mogą państwo całkiem łatwo przedsięwziąć za pomocą FB MODBUS.

Zakres czynnościowy

Stacje robocze SIMATIC mogą być użyte przy komunikacji MODBUS jako klient i serwer.

FB MODBUS wynika ze specyfikacji OPEN MODBUS/TCP. Chodzi o zgodność klasy 0 z kodami funkcyjnymi 3 i 16 do tego zastosowania.

Metoda pracy:

Do transmisji danych pomiędzy SIMATIC CPU oraz procesorem komunikacyjnym służą funkcje standardowe sterownika SIMATIC S7 – biblioteki użytkowe. FB MODBUS jest ptzy tym zdolna do pracy wieloinstancyjnej.

Zestawianie komunikacji

Przy komunikacji TCP/IP pod CP343-1 i CP443-1 połączenia komunikacyjne są projektowane w STEP7-Projekt. Przy tym każde połączenie klient-serwer jest realizowane na oddzielnum numerze portu. Projektowane połączenia CP-ów są takimi, wywoływanymi statycznymi połączeniami, które przy szybkiej pracy sterownika są nadawane, a zatrzymywane i nie odbierane podczas bieżącej pracy (??).

Dane do zamówienia:

OPEN MODBUS/TCP – Single License: (ważne dla jednej stacji roboczej SIMATIC)
nr. zamówienia: 2XV9 450-1MB00 

Dobre powody dla Modbus/TCP

• łatwe sprzężenia z systemami różnych producentów z SIMATIC S7 w sieciach przemysłowych

• stopniowe i za tym opłacalne poszerzanie lub modernizowanie istniejących instalacji przemysłowych z aktualną technika systemów SIMATIC

• zapewnione wsparcie w Siemens - jakość

• nie potrzebny żaden specyficzny „know-how” odnośnie MODBUS

• projektowanie przy użyciu zwykłej platformy SIMATIC.

Słownictwo:

das Problemlos	zagadnienie
die Kopplung (koppeln)	sprzężenie (sprzęgać)
die Moderniesierung	modernizacja
das Automatisierungssystem	system automatyzacji
die Systemlandschaft	architektura (krajobraz) systemu
die Verknupfung	połączenie
leistungsfahig	sprawny, efektywny
das Gesamtsystem	ogólny, całkowity system
standarisiert	znormalizowany, standaryzowany
das Kommunikationsprotokoll	protokół komunikacyjny
der Anwender	użytkownik
der Hersteller	producent
das Netzwerk	sieć
der Internet Draft Standard	standard komunikacji internetowej
die für Internet Standardisierung zuständige Organisation	organizacja kompetentna do spraw standaryzacji internetu
die Offenlegung	otwartość
die Anwendung	zastosowanie
das Einsatzfeld	obszar zastosowań
Industrial Ethernet	sieć przemysłowa ethernet
die Erweiterung	rozszerzanie
die Anlage	instalacja przemysłowa
standardmäßig	uregulowany standardem
die Lösung	rozwiązanie
der Funktionsbaustein	cegiełka funkcyjna (funkcja)
der Kommunikationsprozessor	procesor komunikacyjny
der Datenaustausch	wymiana danych
das Gerat	urządzenie, przyrząd, narzędzie
die Engineering-Umgebung	środowisko inżynierskie
das Anwenderprogramm	program użytkowy
der Entwicklungsaufwand	nakład na rozwiązanie
die Parametrierung	konfiguracja
die Kommunikationsverbindung	połączenie komunikacyjne (połączenie)
die Projektierungsoberfläche	platforma projektowa
der Funktionsumfang	zakres czynnościowy
Arbeitsweise	metoda pracy
vervendet	użytkowe
multiinstanzfähig	zdolny do pracy wieloinstancyjnej
die Client-Server-Verbindung	połączenie klient-serwer