SIMATIC S5 SIEMENS. Sondertreiber für CP 544 B. MODBUS Protokoll RTU-Format. S5 ist Master. Kurzinformation. Bestell - Nr.: 6ES KB11.

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1 SIEMENS SIMATIC S5 Sondertreiber für CP 544 B MODBUS Protokoll RTU-Format S5 ist Master Bestell - Nr.: 6ES KB11 Stand 9/95 S5B3KBK.DOC

2 1. Allgemeines Mit dem Sondertreiber S5B3KB für den Kommunikationsprozessor CP544 B wurde eine Kopplungssoftware entwickelt, die es ermöglicht "modbusfähige" Steuerungssysteme (z.b. Modicon-Steuerungen oder Honeywell TDC 3000) an SIMATIC S5- Geräte der U-Reihe (115U, 135U, 155U) anzuschließen. Zur Übertragung wird das GOULD - MODICON - MODBUS-Protokoll im RTU-Format verwendet. Die Datenübertragung erfolgt ohne Handshake. Bei Mehrpunktverbindungen kann die RS485-Schnittstelle des CP 544 B oder die V24 (RS232C)-Schnittstelle mit einem Modem (z.b. J 478 von MODICON) verwendet werden. Der CP initiert die Übertragung (= Master) und wartet nach Ausgabe des Anforderungstelegramms auf die Antwort des angesprochenen Slaves. Trifft das Antworttelegramm nicht innerhalb der parametrierten Antwortzeit ein (TIME-OUT), bricht der Treiber die Kommunikation mit einer Fehlermeldung ab. 1

3 Technische Daten: -MODBUS-Protokoll mit RTU-Format -Master-Slave-Kopplung: SIMATIC ist Master -realisierte Funktionscodes: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 11, 12, 15, 16 -keine V.24 Steuer- und Meldeleitungen -CRC-Polynom X 16 + x 15 +x TTY; V24; RS422/RS485 (2-Draht oder 4-Draht) -Empfangsfach DB und Datenwort werden bei Senden angegeben -Zeichenverzugszeit 3,5 Zeichen (baudratenabhänigig) -Rundspruch (Boadcast Message) möglich Parametrierbar sind: -Baudrate von 300 Bd bis zu Bd (TTY bis 9600Bd, V24 bis 19200Bd) -Zeichenrahmen -mit/ohne RS485-Betrieb für 2-Drahtverbindungen -mit/ohne Modem-Betrieb (Schmierzeichen ignorieren) -Antwortüberwachungszeit 100ms bis 25,5 Sekunden im 100ms Raster -Faktor für die Zeichenverzugszeit 1-9 2

4 1.1 Hard- und Softwarevoraussetzungen Der Sondertreiber ist auf dem CP 544 B mit der MLFB 6ES UB11 ablauffähig. Der CP 544 mit der MLFB 6ES UA11 kann nicht mit Sondertreibern betrieben werden. Die beiden seriellen Schnittstellen des CP544B können unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Standardprotokollen oder Sondertreibern betrieben werden. Zum Laden und Parametrieren von Sondertreibern benötigen Sie die Parametriersoftware COM PP ab Stufe 3. CP 544B Geräteschnittstellen Flash-EPROM- Speichermodul V24 / TTY / RS422 / RS485 SIEMENS PG740 S5-DOS Program m iergerät Sondertreiberdiskette 3

5 1.2 Geräteschnittstellen des CP544B Der Sondertreiber kann in Verbindung mit den Schnittstellenmodulen V24, TTY und RS422/485 eingesetzt werden. Bei der V24-Schnittstelle erfolgt kein Hardwarehandshake (keine Bedienung der V24- Begleitsignale). Die RS422/485-Schnittstelle kann im 2-Draht- und 4-Draht-Betrieb eingesetzt werden. Der Aufbau einer Mehrpunktverbindung (Netzwerk) ist möglich, wenn die angeschlossenen Slaves in der Lage sind, ihren Sender in den hochohmigen Zustand (Tri-State) zu schalten. 1.3 Übertragungsprozedur Struktur Anforderungstelegramm / Antworttelegramm: ADDRESS FUNCTION DATA CRC-CHECK ADDRESS MODBUS-Slave-Adresse FUNCTION MODBUS-Funktions-Code DATA Telegrammdaten: Byte_Count, Coil_Number, Data... CRC-CHECK Telegramm-Prüfsumme Der Datenverkehr "Master-Slave" bzw. "Slave-Master" beginnt mit der Slaveadresse (0-255), gefolgt vom Funktionscode (01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 11, 12, 15 oder 16). Der weitere Aufbau ( DATA ) ist abhängig vom verwendeten Funktionscode. Das Telegrammende ist durch eine zwei Byte lange CRC16-Prüfsumme gekennzeichnet. Das CRC-Prüfzeichen wird nach folgendem Polynom berechnet: x 16 + x 15 + x Das Ergebnis wird beim Senden dem Telegramm angefügt (zuerst das Low-Byte, dann das High-Byte). Beim Empfang werden alle Daten dem gleichen CRC-Check unterzogen. Erkennt der Slave einen Fehler im Anforderungstelegramm (z.b. Registeradresse nicht erlaubt), so setzt er das höchstwertige Bit im Funktionscode und sendet als Antworttelegramm ein Fehlertelegramm an den CP zurück. 4

6 1.4 Senden Die zu sendenden Daten werden durch Anstoß der Hantierungsfunktion "SEND- DIREKT" an den CP übergeben. Als Quelltyp ist ein Datenbaustein (DB oder DX) anzugeben. Die Länge des Auftrags (Parameter "QLAE") ist abhängig vom verwendeten Funktionscode. Im übergebenen Datenbaustein wird im ersten Datenwort das Ziel für empfangene Telegramme vom Slave angegeben. Dieses erste Datenwort wird nur bei den lesenden Funktionscodes 01, 02, 03, 04, 07, 11 bzw. 12 ausgewertet. Sie können somit dynamisch das Empfangsfach vorgeben. Ab dem zweiten Datenwort des Quell-DBs werden die Slave-Adresse (0-255) und der Funktionscode übergeben. Der weitere Aufbau ist vom Funktionscode abhängig. Der "Bytezähler" der Funktionscode 01, 02, 03, 04 und 12 wird vom Sondertreiber generiert. Die 2 Byte lange CRC-Prüfsumme braucht nicht in den Quell-DB eingetragen zu werden; sie wird vom CP generiert und dem Anforderungstelegramm angefügt. Broadcast Message (Slave-Adresse 0): Bei der Slave-Adresse Null spricht der Treiber alle Slaves am Bus an. Nach Ausgabe des Anforderungstelegramms erwartet der Treiber kein Antworttelegramm von den Slaves. Broadcast-Messages sind nur in Verbindung mit den Funktionscodes 05, 06, 15, bzw. 16 zulässig. 1.5 Empfang In den Empfangsdatenbaustein (im SEND-DB dynamisch vorgegeben) werden nur korrekt empfangene Telegramme eingetragen! Die Daten werden mit Hilfe des FB RECEIVE_ALL eingetragen. Zum Zeitpunkt des SEND-Auftragsabschlusses sind die Daten bereits im Empfangsdatenbaustein hinterlegt. Im ersten Datenwort des Empfangsdatenbausteins wird vom Sondertreiber die Länge der nachfolgenden Nettodaten eingetragen. Dieser Wert entspricht bei Funktionscode 01, 02, 03, 04 bzw. 12 dem Parameter Bytecount des empfangenen Antworttelegramm. Bei der Funktionscodes 07 und 11 generiert der Sondertreiber den Bytezähler für den Eintrag in den DB. Die Parameter "Slaveadresse" und "Funktionscode" des Antworttelegramms werden nicht in den Empfangsdatenbaustein eingetragen. 5

7 Telegrammende - Zeichenverzugszeit: Der Sondertreiber erkennt dann Telegrammende, wenn während der Zeit, die dreieinhalb Zeichen zur Übermittlung benötigen (3,5-fache Zeichenübertragungszeit), keine Übertragung stattfindet (siehe MODBUS Protocol Reference Guide). Bei Abweichungen siehe Abschnitt 2.4. Dieser Telegrammende-TIME_OUT ist somit baudratenabhängig (z. B. 4ms bei 9600 Baud). Bei Ablauf des Telegrammende-TIME_OUT s wird das vom Slave empfangene Antworttelegramm ausgewertet und formal geprüft. Ist die Antwort fehlerfrei, wird bei schreibenden Funktionscodes der angestoßene Send-Auftrag ohne Fehler beendet, bei lesenden Funktionscodes werden die Antwortdaten an die CPU übergeben. 2. Treiber parametrieren Die komplette Parametrierung erfolgt mit COMPP. Es gibt eine sondertreiberspezifische Maskendatei. 2.1 Prozedurparameter Die Prozedurparameter werden über den statischen Parametersatz mit COMPP parametriert. Die Baudrate ist die Geschwindigkeit der Datenübertragung in Bit pro Sekunde (Baud). Einstellbare Werte in Baud: 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, Die Summenbaudrate des CP544 beträgt Baud. Bei Verwendung der TTY-Schnittstelle ist zu beachten, daß die Baudrate nicht größer 9600 Baud sein darf. Die maximale Übertragungsrate bei der V.24-Schnittstelle beträgt Baud. Asynchroner Zeichenrahmen: Ruhe Startbit Datenbits optional Paritätsbit Stoppbit Zeichenrahmen Zeichenrahmen 6

8 Für den Zeichenrahmen gelten folgende Vereinbarungen: - Es gibt immer ein Startbit (logisch 0) - Es wird mit 8 Datenbits gearbeitet (wegen RTU-Fomat) - Es kann ohne, mit gerader oder mit ungerader Parität gearbeitet werden. Dabei wird die Anzahl der Einsen eines Zeichens auf gerade oder ungerade Anzahl ergänzt; bzw. es wird kein Paritätsbit übertragen. - Es kann zwischen 1 oder 2 Stoppbits (logisch 1) gewählt werden. 2.2 Betriebsarten des Sondertreibers Normal-Betrieb: In dieser Betriebsart führen alle erkannten Übertragungsfehler bzw. BREAK vor und nach Antworttelegrammen von den Slaves zu einer entsprechenden Fehlermeldung im Anzeigenwort des angestoßenen SEND-Auftrags bzw. im SYSTAT-Bereich. Modem-Betrieb (Schmierzeichen ignorieren): Wird zu Beginn des Antworttelegramms "BREAK" am Empfänger erkannt, oder stellt der CP-Schnittstellenbaustein Übertragungsfehler fest, so ignoriert der Treiber diesen fehlerhaften Empfang. Der Beginn des Antworttelegramms vom Slave wird mit der korrekt empfangenen Slaveadresse erkannt! Ebenfalls ignoriert werden Übertragungsfehler bzw.break, die nach dem Ende des Antworttelegramms (CRC-Code) bis zum Ablauf des Telegrammende-TimeOut s auftreten. RS485 -Betrieb (2-Draht): Diese Einstellungist zu wählen, wenn sie mit einem RS422/485-Modul im 2-Draht-Betrieb ( Halbduplex ) arbeiten. Der Sondertreiber schaltet die Zweidrahtleitung R zwischen Sende- und Empfangsbetrieb um. 2.3 Antwortüberwachungszeit Die Antwortüberwachungszeit ist die Zeit, die der Master nach der Ausgabe eines Anforderungstelegramms auf ein Antworttelegramm vom Slave wartet. Sie ist im 100- Millisekunden-Raster von 100ms bis 25,5 Sekunden parametrierbar. Die Standard-Antwortüberwachungszeit beim MODBUS-Protokoll beträgt 2 Sekunden. 2.4 Multiplikationsfaktor für die Zeichenverzugszeit Wenn ein Koppelpartner die zeitlichen Anforderungen der MODBUS-Spezifikation nicht einhalten kann, besteht hier die Möglichkeit die Zeichenverzugszeit durch den Multiplikationsfaktor (1 bis 9) zu vervielfachen. Die Zeichenverzugszeit sollte nur verstellt werden, wenn der Koppelpartner die geforderten Zeiten nicht einhalten kann. 7

9 3. Funktionscodes Funktionscode 01/02 Read Output (Coil) Status / Read Input Status Diese Funktion ermöglicht das Lesen von Bitbereichen des Slave. Parameter: Start-Address (Anfangs-Bitnummer 0-FFFFH) Number of coils (Bitanzahl 1 bis 2040) Der SEND übergibt dem CP auch die Nummer des Empfangsdatenbausteins und des -DW, in den die angeforderten Werte eingetragen werden. Funktionscode 03/04 Read Output (Holding) Register / Read Input Register Diese Funktion ermöglicht das Lesen von Registerbereichen des Slave. Parameter: Start-Address (Anfangs-Registernummer 0-FFFFH) Number of registers (Registeranzahl 1 bis 127; Register = 2 Byte) Der SEND übergibt dem CP auch die Nummer des Empfangsdatenbausteins und des -DW, in den die angeforderten Werte eingetragen werden. Funktionscode 05 Force Single Coil (Modify Coil Status) Diese Funktion ermöglicht das Ändern (Schreiben) eines Bits des Slave. Parameter: "Bit-Address (0-FFFFH) "Data ( FF00H Bit setzen; 0000H Bit löschen ) Funktionscode 06 Preset Single Register (Modify Register Content) Diese Funktion ermöglicht das Ändern (Schreiben) eines Registers des Slave. Parameter: "Register-Address" (0-FFFFH) "Data (Neuwert) Funktionscode 07 Read Exception Status Diese Funktion ermöglicht das Lesen von 8 vorgegebenen Bit des Slave. keine Parameter: Anfangsbitnummer durch Slave fest vorgegeben. Die Bedeutung ist vom Slave abhängig. 8

10 Funktionscode 08 Loop Back Test Telegramm wird unverändert zurück geschickt. Bei diesem Funktionscode wird nur der Diagnostic Code 0000 unterstützt! Funktionscode 11 Fetch Communications Event Counter Mit diesem Befehl kann ein "Statusword" und ein 2 Byte "Event Counter" des Slaves gelesen werden. Die Bedeutung ist vom Slave abhängig. Funktionscode 12 Fetch Communications Event Log Mit diesem Befehl können ein "Statusword", ein "Event Counter", ein "Message Counter und 64 Event Bytes des Slaves gelesen werden. Der SEND übergibt dem CP auch die Nummer des Empfangsdatenbausteins und des -DW, in den die Nettodaten eingetragen werden: 2 Byte "Statusword"; 2 Byte "Event-Counter ; 2 Byte "Message-Counter"; 64 "Event-Bytes" Funktionscode 15 Force Multiple Coils Diese Funktion ermöglicht das Ändern (Schreiben) von Bitbereichen des Slave. Parameter: "Bit-Address" (Bitanfangsadresse 0-FFFFH); "Quantity" (Bitanzahl ) n "Data Coil" (Bitstati 1 = ON / 0 = OFF) Funktionscode 16 Preset Multiple Registers Diese Funktion ermöglicht das Ändern (Schreiben) von Registerbereichen des Slave. Parameter: "Register-Address" (Registeranfangsadresse); "Quantity" (Registeranzahl 1-127; Register = 2 Byte)) n "Data" (Registerneuwerte) 9

11 4. Beispiel Anforderungstelegramm FUNCTION 16: DB DL DR CP xxh xxh irrelevant 05H 05H Slave-Adresse 10H 10H Funktionscode 00H 00H Register-Address "High" 87H 87H Register-Address "Low" 00H 00H Quantity "High" 02H 02H Quantity "Low" 04H Bytecount 00H 01H 00H <data> "High" 01H <data> "Low" 02H 03H 02H <data> "High" 03H <data> "Low" xxh CRC-Prüfcode "Low" xxh CRC-Prüfcode "High" Antworttelegramm vom Slave FUNCTION 16: 05H 10H 00H 87H 00H 02H xxh xxh DBxx Slave DL DR Slave-Adresse Funktionscode Register-Address "High" Register-Address "Low" Quantity "High" Quantity "Low" CRC-Prüfcode "Low" CRC-Prüfcode "High" Nach Aktualisieren der Register muß der Slave die Parameter unverändert an den CP zurücksenden. Sie werden vom CP nur geprüft und nicht in das Empfangsfach eingetragen. Anforderungstelegramm FUNCTION 01: DB DL DR CP xxh yyh Empfangsdatenbaustein DBxx, ab Datenwort DWyy 05H 05H Slave-Adresse 01H 01H Funktionscode 00H 00H Anfangsbitnummer "High" 40H 40H Anfangsbitnummer "Low" 00H 00H Bitanzahl "High" 10H 10H Bitanzahl "Low" xxh CRC-Prüfcode "Low" xxh CRC-Prüfcode "High" 10

12 Antworttelegramm vom Slave FUNCTION 01: DBxx Slave DL DR 05H Slave-Adresse 01H Funktionscode 02H Bytezähler 00H 02H 01H <Daten> 01H 17H <Daten> 17H xxh CRC-Prüfcode "Low" xxh CRC-Prüfcode "High" 11