STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
1. Protokoły komunikacyjne w sieciach przemysłowych
Protokoły komunikacyjne to zbiór ścisłych reguł i kroków postępowania, które są
automatycznie wykonywane przez urządzenia komunikacyjne w celu nawiązania
łączności i wymiany danych. Dzięki temu, że połączenia z użyciem protokołów
odbywają się całkowicie automatycznie, typowy użytkownik zwykle nie zdaje sobie
sprawy z ich istnienia i nie musi o nich nic wiedzieć.
Najczęściej spotykane sieci przemysłowe to:
sieć Modbus,
sieć Profibus,
sieć Devicenet,
sieć Ethernet,
sieć CanOpen
1.1. Sieć Modbus
Wprowadzenie
Sieć Modbus opracowano w firmie Modicon w latach siedemdziesiątych. Mimo
upływu dość znacznego czasu od chwili jej wprowadzenia jest ona nadal szeroko
stosowana. Użyty w niej protokół, o takiej samej jak sieć nazwie, jest obecnie
typowym protokołem znakowym wykorzystywanym dla organizacji komunikacji
urządzeń pomiarowo-kontrolnych z komputerem nadrzędnym.
Prostota tego protokołu pozwala na łatwą implementację w dowolnym
urządzeniu posiadającym mikrokontroler. W procedury komunikacyjne realizujące
protokół Modbus są wyposażone niemal wszystkie dostępne na rynku pakiety
SCADA.
Rys.1. Sieć Modbus
Zadanie 21/2
1
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Sieć Modbus swą popularność zawdzięcza prostocie zastosowanych w niej
rozwiązań technicznych oraz jawności specyfikacji protokołu. Posiada ona topologię
magistrali i umożliwia połączenie wielu urządzeń pomiarowo-kontrolnych (rys. 1) z
komputerem.
Modbus jest siecią typu Master/Slave, wydzielona stacja Master posługując się
listą wymian cyklicznych i wyzwalanych odpytuje kolejno poszczególnych abonentów
sieci. Do przesyłania informacji przez magistralę sieci Modbus wykorzystywana jest
asynchroniczna transmisja znakowa określona w standardzie (RS-232, RS-485) z
niewielkimi szybkościami transmisji na ograniczonym dystansie. Sieć ta znalazła
szerokie zastosowanie w aplikacjach przemysłowych o niskich wymaganiach
dotyczących szybkości i częstości przesyłu danych.
1.1.1. Tryby komunikacji w protokole Modbus
Polecenia są przesyłane ze stacji Master do stacji Slave w formie ramki o
określonym początku i końcu. Pozwala to urządzeniu odbierającemu na odrzucenie
ramek niekompletnych i co za tym idzie możliwość sygnalizacji błędów.
W interfejsie Modbus jest możliwe przesyłanie danych w dwu trybach (ASCII i
RTU). W zależności od typu urządzenia mamy do czynienie z ramką ASCII lub RTU.
ASCII - każdy bajt informacji przesyłany jest w postaci dwóch znaków ASCII,
dopuszczalne znaki ASCII (0-9, A-F), odstęp pomiędzy poszczególnymi znakami
w ramce nie może przekroczyć 1s, w ramce jest stały znak początku i końca,
zabezpieczenie LRC
Format ramki ASCII
Znacznik Kontrola Znacznik
Adres Funkcja Dane
początku LRC końca
Długość Nx2
1-znak 2 - znaki 2 - znaki 2 - znaki 2 - znaki
[znak] znaków
Wartości ":" ( 1 - 247) ( 1 -255) (0-9, A-F) (CR LF)
RTU - każdy bajt informacji przesyłany jest w postaci 1 znaku, dopuszczalne
znaki Hex 0-9, A-F, odstęp pomiędzy znakami w ramce nie może przekraczać
1,5 znaku, znak początku i końca transmisji musi wynosić minimum 3,5 czasu
trwania przesyłu jednego znaku, kod zabezpieczenia ramki CRC
Zadanie 21/2
2
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Format ramki RTU
Znacznik Kontrola Znacznik
Adres Funkcja Dane
początku CRC końca
Długość Nx 8
3,5 x znak 8 - bitów 8 - bitów 16 bitów 3,5 x znaku
[bit] bitów
T1-T2-T3- T1-T2-T3-
Wartości ( 1 - 247) ( 1 -255) (0-9, A-F)
T4 T4
1.1.2. Funkcje interfejsu Modbus w sterownikach GE Fanuc
Do transmisji danych pomiędzy poszczególnymi jednostkami w sieci Modbus
RTU wykorzystywane są standardowe komendy zestawione w tabeli poniżej.
Tabela 1. Komendy RTU Modbus dla modułu komunikacyjnego
Komendy RTU Modbus
Wartość Opis
1 Odczyt stanu wyjść dyskretnych
2 Odczyt stanu wejść dyskretnych
3 Odczyt rejestrów
4 Odczyt wejść analogowych
5 Ustawienie ON/OFF wybranego wyjścia dwustanowego
6 Zapis do rejestru
7 Odczyt statusu
15 Ustawienie ON/OFF grupy wyjść dwustanowych
16 Ustawienie wartości w grupie rejestrów
Do właściwej organizacji transmisji danych przyjęte zostały wartości do
adresowania pobieranych typów obszarów pamięci PLC zestawione w tabeli 2.
Zadanie 21/2
3
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Tabela 2. Pobierane typy obszarów pamięci w sterowniku PLC
Pobierane typy obszarów pamięci PLC
Wartość Opis
70 %I - obszar wejść dyskretnych
72 %Q - obszar wyjść dyskretnych
74 %T - obszar zmiennych tymczasowych
76 %M - obszar zmiennych z pamięcią
8 %R - obszar zmiennych rejestrowych
10 %AI - obszar wejść analogowych
12 %AQ - obszar wyjść analogowych
Przesyłane dane są organizowane w bloki danych kontrolnych dla urządzeń Slave
(SCB) i urządzeń Master (MCB).
Organizacja danych w Master Control Block (MCB)
Blok danych dla urządzenia MASTER jest grupą 6 słów bitowych
konfigurowany dla każdej komendy RTU. Wszystkie bloki MCB są przechowywane w
obszarze pamięci sterownika programowalnego. Blok MCB zawiera dane
dotyczące numeru identyfikacyjnego urządzenia SLAVE, do którego zostanie
wysłana komenda, rodzaj komendy wysłanej do urządzenia, rodzaj pamięci
urządzenia SLAVE, obszar tej pamięci oraz rodzaj i obszar pamięci służącej do
przechowywania danych odbieranych lub przesyłanych z urządzenia SLAVE.
Tabela 3. Organizacja danych w Master Control Block (MCB)
Adres Opis
adres ID numer identyfikacyjny stacji Slave
adres +1 Komenda RTU
adres +2 Adres pierwszego bitu obszaru pamięci w urządzeniu Slave
adres +3 Długość obszaru pamięci urządzenia Slave
adres +4 Typ pamięci do lub z którego są przesyłane lub odbierane dane
adres +5 Adres pierwszego bitu obszaru pamięci w sterowniku Master
Przesyłanie bloków danych między urządzeniami jest realizowane za pomocą
specjalnej funkcji COMMREQ.
Zadanie 21/2
4
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Funkcja COMMREQ dla ciągłych transakcji wymiany jest wywoływana tylko
raz, zaś dla transakcji wyzwalanych jest wywoływana w określonych momentach.
Aby zainicjalizować pracę sieci należy napisać program dla sterownika
MASTER zapewniający wykonanie poniższych czynności, czyli:
inicjalizacja Slave Control Błock,
inicjalizacja Master Control Błock,
inicjalizacja bloku danych dla funkcji COMMREQ
wykonanie funkcji COMMREQ,
monitoring i obsługa błędów.
Dla przykładu poniżej zostanie zaprezentowany fragment programu dla sterownika
Master realizujący wymuszenie grupy 8 wejść dwustanowych z urządzenia Slave i
zapisanie ich na wyjściu sterownika Master.
Rys. 2. Fragment programu dla sterownika Master realizujący przesłanie bloku
danych z urządzenia Slave o numerze ID=111
Zadanie 21/2
5
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
1.2. Sieć Profibus
Profibus jest siecią opracowaną przez firmę SIEMENS i przeznaczoną do
wykorzystania w rozproszonych systemach sterowania oraz nadzoru. Jej
elastyczność pozwala połączyć odmienne pod względem funkcjonalności i
architektury urządzenia różnych producentów.
Węzłami sieci mogą być zarówno proste urządzenia wejścia/wyjścia analogowe
i cyfrowe, czujniki lub elementy wykonawcze, jak i komputery, sterowniki swobodnie
programowalne, falowniki, czy też terminale operatorskie.
Zadaniem sieci jest efektywne przekazywanie dużej ilości krótkich informacji,
przy zachowaniu deterministycznego czasu przesyłania danych. Protokół
komunikacyjny sieci Profibus definiuje norma DIN 19 245, która opisuje warstwę
fizyczną, liniową i aplikacyjną siedmiowarstwowego modelu ISO/OSI. Użytkownicy
korzystają z sieci wywołując usługi warstwy aplikacyjnej lub liniowej. Warstwa liniowa
odpowiada za niezawodne przekazywanie komunikatu z odpowiedzią lub
potwierdzeniem odbioru oraz przekazywanie komunikatu bez potwierdzenia, w tym
rozgłaszanie (ang. broadcast). Usługi warstwy aplikacyjnej udostępniają obiekty
programowe zdefiniowane w innych węzłach sieci (zmienne, zdarzenia, programy)
oraz umożliwiają bezpołączeniowe przekazywanie wartości zmiennych i zdarzeń do
odbiorców wykonywanych w wielu węzłach.
Rys. 3. Warstwowy model sieci Profibus DP i FMS według standardu ISO/OSI.
Zadanie 21/2
6
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
W standardzie Profibus zdefiniowano trzy profile komunikacyjne  FMS, DP i
PA. Określają one mechanizmy współpracy protokołu komunikacyjnego z medium
transmisyjnym, co zapewnia niezależność pracy aplikacji od zastosowanych w
systemie urządzeń.
1.2.1. Profibus DP
Złożona struktura sieci Profibus DP może zawierać wiele węzłów nadrzędnych
pierwszego rodzaju (ang. DP-Master Class 1) oraz opcjonalnie węzeł nadrzędny
drugiego rodzaju (ang. DP Master Class 2), pracujący jako programator sieci lub
stacja konfiguracyjno-diagnostyczna.
Prawo nadawania i odbierania komunikatów przez określony czas posiada
węzeł nadrzędny, który w danej chwili przejął umowny znacznik (ang. token).
Wymagania odnośnie szybkości transmisji ograniczają do trzech liczbę węzłów
nadrzędnych DP (podsieci DP), pracujących na wspólnym kablu.
Rys. 4. Sieć Profibus DP typu multimaster.
Każdy węzeł podrzędny może być jednak odpytywany tylko przez jeden węzeł
nadrzędny DP.
Fizyczna konfiguracja sieci obok węzłów nadrzędnych Profibus DP może
zawierać również węzły Profibus FMS, wykorzystujące ten sam kabel zgodnie ze
znacznikowym protokołem dostępu. Podsieci DP podporządkowane różnym węzłom
nadrzędnym muszą być logicznie rozłączne wzajemnie oraz względem podsieci
FMS. Jedynie węzeł nadrzędny DP drugiego rodzaju może być użyty do
konfigurowania wszystkich węzłów DP w sieci. Węzły sieci Profibus dzielące ten sam
kabel objęte są spójnym systemem adresowania. A
ączna liczba węzłów dołączonych
do wspólnego kabla nie może przekraczać 126.
Zadanie 21/2
7
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Rys. 5. Sieć Profibus DP typu monomaster.
W Standardzie Profibus DP (ang. Decentralized Peripherials) najczęściej
występuje jeden węzeł nadrzędny (ang. master), odpytujący podporządkowane mu
węzły podrzędne (ang. slave).
Podstawowym trybem pracy sieci jest bardzo szybka, cykliczna wymiana
danych między węzłem nadrzędnym i węzłami podrzędnymi.
Protokół komunikacyjny
Wszystkie komunikaty w sieci Profibus składają się z 11 bitowych znaków,
zawierających: bit startu (stan logiczny niski - 0), 8 bitów danych (nadawanych od
najmniej znaczącego bitu), bit parzystości i bit stopu (stan logiczny wysoki - 1).
Kolejne znaki komunikatu nadawane są jeden po drugim, bez żadnych przerw
między znakami.
Rys. 6. Pojedynczy znak komunikatu w sieci Profibus DP.
Zadanie 21/2
8
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Protokół komunikacyjny zawiera pięć rodzajów komunikatów sieciowych:
1. SD1 - przenosi polecenia zakodowane w znaku FC i nie zawiera danych;
2. SD2 - komunikat z polem danych o zmiennej długości, zapisanej w znakach
LE i Ler ;
3. SD3 - komunikat z polem danych o długości 8 bajtów;
4. SD4 - komunikat przenoszący znacznik przekazywany następnemu węzłowi w
pierścieniu obiegu znacznika;
5. SD5 - jednoznakowy komunikat potwierdzenia.
Rys. 7. Struktury komunikatów w sieci Profibus.
Czas TSDR wyznacza przerwę między komunikatem akcji, a komunikatem
odpowiedzi. Następny komunikat akcji może być nadesłany po czasie dłuższym niż
maksymalna wartość TSDR. Każdy komunikat składa się z ogranicznika
początkowego (SD), pola danych o stałej lub zmiennej długości, sumy kontrolnej
(FCS) i ogranicznika kodowego (ED). Komunikaty krótkiego potwierdzenia zawierają
wyjątkowo tylko ogranicznik początkowy, który określa rodzaj przekazywanego
komunikatu i wraz z ogranicznikiem końcowym zapewnia synchronizację transmisji
danych.
Pole danych rozpoczyna się 3 znakowym nagłówkiem zawierającym adres
węzła odbiorcy (DA), adres węzła nadawcy (SA) i znak sterujący (FC). A
ączna
długość komunikatu nie może przekroczyć 255 znaków. Każdy znak adresu DA
lub SA składa się z 8 bitów, z których siedem tworzy adres węzła, a jeden jest
znacznikiem rozszerzenia adresu.
Zadanie 21/2
9
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Indywidualne adresy węzłów muszą zawierać się w zakresie 0...126.
Wystawienie adresu DA=127 powoduje przesłanie komunikatów rozgłaszania,
skierowanych do odbiorców we wszystkich w [iłach sieci. Podczas odbierania
komunikatów węzeł sprawdza obecność bitów startu i stopu, parzystości każdego
znaku, poprawność ograniczników początku i końca oraz sumę kontrolną
komunikatu. Wykrycie błędu powoduje odrzucenie ramki.
Rys. 8. Ramka protokołu komunikacyjnego w sieci Profibus DP.
1.2.2. Profibus FMS
Standard FMS (ang. Fieldbus Message Specification) służy do przesyłania
większej liczby danych procesowych pomiędzy stacjami takimi jak sterowniki PLC,
stacje operatorskie, programatory, urządzenia zabezpieczające oraz komputery PC.
Opiera się na strukturze Client-Server, co powoduje, że w jednej sieci może
komunikować się większa ilość stacji (struktura multimaster).
Profibus FMS definiuje warstwę aplikacyjną modelu ISO/OSI.
Usługi tej warstwy umożliwiają użytkownikowi dostęp do obiektów
programowych istniejących w innych węzłach sieci, takich jak zmienne, tablice i
rekordy. Możliwe jest także przekazywanie programów i sterowanie wykonaniem
programów między węzłami sieci.
Zadanie 21/2
10
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Specyfikacja FMS definiuje każdą usługę za pomocą czterech operacji:
- wywołanie usługi (ang. request);
- sygnalizacja odebrania wywołania (ang. indication);
- przekazanie potwierdzenia (ang. response);
- sygnalizacja odebrania potwierdzenia (ang. confirm).
Ich realizacja przez programy warstwy aplikacyjnej składa się na wykonanie
usługi. Każda operacja związana z usługą ma dokładnie określoną funkcję,
argumenty oraz format przekazywania danych w komunikatach sieciowych. Warstwę
fizyczną stanowić mogą tylko szybkie łącza oparte na RS 485 lub światłowodach.
Profil FMS umożliwia komunikację tylko z urządzeniami z katalogu obiektów OD, w
którym opisano dokładnie ich właściwości, strukturę logiczną ora adresy logiczne i
fizyczne.
1.2.3. Profibus PA
W automatyce procesowej stosowany jest standard PA sieci Profibus.
Połączenia zrealizowane są zgodnie ze standardem IEC 1158 2, który pozwala na
zastosowanie sieci w środowisku niebezpiecznym (np. zagrożonym wybuchem). Do
transmisji danych oraz zasilania czujników i układów wykonawczych wykorzystywane
są te same przewody. Szybkość transmisji ograniczona została do 31,25 kbit/s. Do
pojedynczego segmentu kabla dołączyć można do 32 urządzeń. W aplikacjach
opartych na profilu PA najczęściej stosowany jest profil komunikacyjny DP. Poprzez
odpowiednie sprzęgi możliwe jest również połączenie sieci Profibus PA z siecią
Profibus.
1.3. Ethernet
Ethernet jest standardem wykorzystywanym w budowie lokalnych sieci
komputerowych obejmującym specyfikację kabli oraz przesyłanych nimi sygnałów.
Ethernet opisuje format pakietów i protokoły z dwóch najniższych warstw Modelu
OSI. Ethernet bazuje na idei węzłów podłączonych do wspólnego medium
wysyłających i odbierających za jego pomocą specjalne komunikaty (ramki).
Zadanie 21/2
11
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Ta metoda komunikacji nosi nazwę CSMA/CD (ang. Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection). Wszystkie węzły posiadają unikalny adres MAC.
Metoda CSMA/CD dostępu do łącza określa sposób sterowania transmisją
danych realizowany przez stacje podłączone do sieci LAN tak, aby stacje nie
nadawały jednocześnie i nie przerywały sobie wzajemnie transmisji. Protokół
CSMA/CD nakazuje stacji nasłuch łącza przed transmisją. Jeżeli łącze jest zajęte,
stacja wykryje przesył danych w linii transmisyjnej i musi zaczekać aż do zwolnienia
łącza. Protokół Ethernet ma za zadanie przesłać pakiet od nadawcy do abonenta
docelowego w obrębie sieci lokalnej. Jeżeli przy takiej transmisji wystąpi kolizja,
stosowany jest mechanizm dwójkowego wykładniczego oczekiwania. Stacja
wówczas opóz
nia kolejną próbę transmisji o losowy czas.
Implementacje protokołu Ethernet w sieciach przemysłowych to:
Modbus TCP,
EGD ( Ethernet Global Data ),
SRTP (Service Reguest Transfer Protocol) dostępny w GE Fanuc.
1.3.1. Modbus TCP
Modbus TCP oparty jest na modelu komunikacji Client/Serwer pomiędzy
urządzeniami podłączonymi do sieci Ethernet TCP/IP. Model client/serwer dla
Modbus TCP bazuje na czterech typach wiadomości:
MODBUS Request (zapytanie),
MODBUS Confirmation (potwierdzenie),
MODBUS Indication (wskazanie),
MODBUS Response (odpowiedz
).
wskazanie zapytanie
MODBUS MODBUS
odpowiedz
potwierdzenie
SERWER KLIENT
Rys. 9 Zasada komunikacji w Modbus TCP
Zadanie 21/2
12
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Modbus TCP jest wykorzystywany w systemach czasu rzeczywistego do
wymiany danych:
pomiędzy dwoma aplikacjami,
pomiędzy aplikacjami a innymi urządzeniami,
pomiędzy HMI/SCADA i urządzeniami w sieci,
pomiędzy komputerami PC i urządzeniami na obiekcie.
Przykład implementacji protokołu Ethernet w sterownikach Unitronics.
Do zestawienia połączenia w sieci Ethernet z użyciem sterowników Unitronics
wykorzystywane są specjalne bloki funkcyjne MODBUS IP FB, które umożliwiają:
przesyłanie danych między PLC a siecią lokalną,
dostęp do PLC z komputera PC za pomocą Modbus poprzez TCP,
komunikację sterowników Unitronics PLC z innymi sterownikami PLC,
zdalny dostęp z poziomu oprogramowania VisiLogic do PLC.
Rys. 10. Przykłady komunikacji Modbus TCP w sterownikach Unitronics.
Zadanie 21/2
13
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Realizacja komunikacji pomiędzy sterownikami PLC z użyciem TCP
Poniżej przedstawiony jest fragment programu sterującego w sterowniku Master
odpowiedzialny za zestawienie połączenia za pomocą Modbus TCP.
W pierwszym kroku należy zainicjować kartę Ethernet w sterowniku oraz
przeprowadzić inicjalizację gniazda nr 3 (socket 3 jest wymagany dla komunikacji
między sterownikami Unitronics PLC.
Następnie w programie sterującym jest umieszczony blok odpowiedzialny za
konfigurację protokołu Modbus, w którym między innymi dla sterownika Master
podaje się listę urządzeń Slave, z którymi będzie realizowane połączenie.
Rys. 11. Fragment programu drabinkowego dla sterownika Master.
W sterownikach Slave należy oprócz bloków inicjalizacji karty i gniazda
Ethernet wstawić jedynie blok Modbus Scan FB.
Rys. 12. Fragment programu drabinkowego dla sterownika Slave.
Zadanie 21/2
14
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Po właściwym zestawieniu połączenia między sterownikami wystarczy w
programie sterującym dla sterownika Master wstawić blok Modbus IP Read, w
którym podaje się, jaki obszar danych z urządzenia Slave będzie zapisywany we
wskazanym obszarze urządzenia Master.
W prezentowanym przykładzie ze sterownika o adresie IP 198.168.192.10
odczytywany jest blok danych typu MI o długości 3 bajtów począwszy od adresu
MI 15 i przesyłany do Master PLC do obszaru MI począwszy od adresu 17. Zatem
zawartość komórek MI 15 -- MI 17 Slave PLC jest zapisana do komórek MI 17 --
MI 19 Master PLC.
Rys. 13. Konfiguracja bloku Modbus IP Read.
Zadanie 21/2
15
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Przykład odczytu danych oddalonego urządzenia do PLC (GE Fanuc)
Dla poszczególnych typów danych czytanych z oddalonego urządzenia
przypisuje się odpowiednie kody. Poniższa tabela podaje kody i typy danych
akceptowane przez funkcje odczytu 3003 (kod instrukcji).
Word 9  kod funkcji protokołu Modbus
Kod Opis Format Maksymalna długość
1 Odczyt wyjść dyskretnych Bit 2000
2 Odczyt wejść dyskretnych Bit 2000
3 Odczyt rejestrów Rejestr (16-bitowy) 125
4 Odczyt rejestrów wejściowych Rejestr (16-bitowy) 125
7 Odczyt statusu błędu Bajt -
Przykładowy Blok Instrukcji.
Odczyt rejestrów wejściowych od adresu 1 (bajty %l) z oddalonego
urządzenia poprzez wcześniej otwarty kanał 5. Dane będą zapisane w lokalnej
pamięci od rejestru %R1. CRS Word będzie zwracany do %R10.
Dec
Word 1 00008 Długość bloku danych ( 8 słów 16 bitowych )
Word 2 00000 Zawsze 0
Word 3 00008 Obszar pamięci dla CRS word ( %R)
Word 4 00011 CRS word adres - 1 (%R10)
Word 5 00000 Zarezerwowane
Word 6 00000 Zarezerwowane
Word 7 03003 Kod instrukcji
Word 8 00005 Numer kanału
Word 9 00003 Kod funkcji protokołu Modbus
Word 10 00008 Typ lokalnej pamięci
Word 11 00001 Adres startowy lokalnej pamięci
Word 12 00001 Adres komórki pamięci w oddalonym urządzeniu
Word 13 00004 Ilość rejestrów do odczytu
Word 14 00001 Identyfikator jednostki
Zadanie 21/2
16
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
Przykład programu odczytującego dane z oddalonego urządzenia.
Rys. 14. Fragment programu odczytu danych w SRTP kod instrukcji 3003.
Drabinka 2  uruchomienie trigera do ustawienia flagi odpowiedzialnej za
uruchomienie funkcji odczytu.
Drabinka 3  zerowanie rejestru słowa statusowego i bitu błędu dla funkcji
COMMREQ.
Drabinka 4  przesłanie bloku danych związanych z instrukcją 3003.
Drabinka 5  wywołanie funkcji COMMREQ.
Program pobiera dane z %R1-%R4 i zapisuje do lokalnej pamięci od rejestru %R1.
Zadanie 21/2
17
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
1.3.2. EGD ( Ethernet Global Data )
EGD ( Ethernet Global Datę ) to dane globalne, które są automatycznie
wysyłane z jednego urządzenia sieci Ethernet do drugiego lub wielu innych.
Urządzenie wysyłające globalne dane jest nazywane nadawcą (producentem).
Każde urządzenie odbierające dane globalne sieci Ethernet jest nazywane odbiorcą
(konsumentem).
EGD oparty jest na UDP (User Datagram Protocol) pozwala na cykliczne
wysyłanie danych globalnych w postaci datagramow. Wykorzystanie EGD nie
wymaga pisania programu sterującego. Wymagane jest jedynie skonfigurowanie
portu Ethernet z deklaracją pakietów danych wysyłanych i odbieranych przez
sterownik. Każda nadawana lub odbierana wymiana danych globalnych sieci
Ethernet musi być skonfigurowana indywidualnie dla każdego sterownika.
W przypadku np. jednostki centralnej CPU374 GE Fanuc można skonfigurować
maksymalnie 128 wymian globalnych danych sieci Ethernet. Konfiguracja definiuje
dla wymiany zarówno zawartość jej zakresów danych, jak i jej parametrów
operacyjnych. Można skonfigurować do 1200 zakresów dla wszystkich wymian EGD
dla jednej jednostki centralnej i do 100 zakresów danych na wymianę. Długość od
1 do 1400 bajtów na wymianę. A
ączny rozmiar wymiany jest sumą długości danych ze
wszystkich zakresów danych konfigurowanych dla tej wymiany. Dostęp do ekranów
konfiguracyjnych danych globalnych można uzyskać poprzez konfigurację sprzętu
(Hardware Configuration): dodanie komponentu EGD do Target oraz tworzenie
nowych wymian (dla producenta i konsumenta).
Rys. 15. Przykład konfiguracji wymiany EGD dla odbiorcy (Konsument1).
W oknie wymiany zawsze musi się znalez
ć linia z adresem Statusu komunikacji.
Zadanie 21/2
18
STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC
Komunikacja sieciowa sterowników PLC
1.3.3. SRTP (Service Request Transfer Protocol)
SRTP oparty jest na protokole SNP, wykorzystywanym przy komunikacji poprzez
łącza szeregowe. Stanowi on warstwę aplikacyjną dla protokołu TCP/IP. SRTP
pozwala na :
komunikację pomiędzy sterownikami,
komunikację pomiędzy sterownikami a systemami SCADA,
programowanie sterowników on-line.
Komunikacja w protokole SRTP jest typu klient/serwer. Inicjalizacja komunikacji
wykonywana jest z poziomu programu sterującego w sterowniku pracującym jako
klient. Do ustawienia sesji komunikacyjnej i wykonania określonych zadań
wykorzystuje się bloki funkcyjne COMMREQ.
Wymiana danych może się odbywać periodycznie (cyklicznie) lub żądaniem
transmisji wyzwalanej (zdarzeniowo).
Instrukcje kanałów komunikacyjnych
Wymiana informacji pomiędzy sterownikami przy wykorzystaniu SRTP odbywa
się poprzez tzw. kanały komunikacyjne:
kanał do odczytu danych (2003),
kanał do zapisu informacji (2004).
Klient używając funkcji COMMREQ otwiera kanał komunikacyjny nawiązując w
ten sposób połączenie z serwerem, poprzez które wymieniane są dane między
sterownikami. Interfejs sieci Ethernet w sposób automatyczny obsługuje wymianę
danych na podstawie informacji umieszczonych w Data Block Area.
Proces konfiguracji przebiega analogicznie jak dla protokołu Modbus TCP.
Zmieniają się jedynie kody sterujące dla poszczególnych słów bloku danych funkcji
COMMREQ.
Literatura:
1. ASTOR: GE Fanuc Automation. Moduły komunikacyjne do sieci
Profibus DP. Podręcznik użytkownika. Warszawa, 2005.
2. ASTOR: GE Fanuc Automation. Modbus RTU. Dokumentacja techniczna
GFK 2220C. Warszawa, 2006.
3. Modbus IP w sterownikach Unitronics. Podręcznik użytkownika.
http://support.elmark.com.pl/unitronics/.
Zadanie 21/2
19