Modbus Gateway CM101 PCS 7 Treiberbausteine

Transkript

1 Modbus Gateway CM101 PCS 7 Treiberbausteine Dokumentation Treiberbausteinbibliothek für die Automatisierungssysteme SIMATIC S7-400H / PCS7 V7 zur Kopplung mit seriellen Modbus Slaves über das Modbus TCP/RTU Gateway (CM 101) Version: 1.0

2 Dokumentation Modbus TCP/IP PCS 7 Treiberbausteine 2 Inhaltsverzeichnis 1 System Anforderungen Lizenz Software Hardware CM Modbus Gateway Generelle Infos Montierung Hardwareanschluss Anzeige Konfiguration der IP Adresse Konfiguration des Gateways Allgemeines Step 7 Bausteinbibliothek Unterstützte Funktionalitäten Kommunikationsprinzip Mengengerüst Performance Verwendete Kommunikationsbausteine Benötigter CP Hardware konfigurieren Allgemeine Projektierungshinweise HW-Config NetPro-Config Beschreibung der Funktionsbausteine MODX_COMRED Kommunikationsbaustein... 23

3 Dokumentation Modbus TCP/IP PCS 7 Treiberbausteine Funktion und Arbeitsweise Parametrieren und Verschalten Aufrufende OBs Fehlerbearbeitung Meldeverhalten CFC Baustein Darstellung Parameterliste MODX_WRITE - Auftragsbaustein Funktion und Arbeitsweise Parametrieren und Verschalten Aufrufende OBs Fehlerbearbeitung Meldeverhalten CFC Baustein Darstellung Parameterliste MODX_READ - Auftragsbaustein Funktion und Arbeitsweise Parametrieren und Verschalten Aufrufende OBs Fehlerbearbeitung Meldeverhalten CFC Baustein Darstellung Parameterliste Anwendungsbeispiele W1R_SCALE - Konvertierungsbaustein Funktion und Arbeitsweise Parametrieren und Verschalten Aufrufende OBs Fehlerbearbeitung Meldeverhalten CFC Baustein Darstellung Parameterliste... 47

4 Dokumentation Modbus TCP/IP PCS 7 Treiberbausteine W2R_SCALE - Konvertierungsbaustein Funktion und Arbeitsweise Parametrieren und Verschalten Aufrufende OBs Fehlerbearbeitung Meldeverhalten CFC Baustein Darstellung Parameterliste... 49

5 5 1 System Anforderungen 1.1 Lizenz Die Verwendung der Treiber-Bibliothek ist lizenzpflichtig. 1.2 Software Die Bibliothek setzt PCS7 V7.1 / SIMATIC STEP7 V5.4 SP4 oder höher voraus. 1.3 Hardware Die Bausteine sind in S7-41x (nicht redundant) bzw. S7-41xH CPU s mit angeschlossenem CP443-1 EX20 ablauffähig. 1.4 CM Modbus Gateway Zum Anschluss der seriellen Modbus Slaves wird ein für Siemens speziell entwickeltes Modbus TCP/RTU Gateway erforderlich, welches Siemens als CM101 mit dieser Treiber- Bibliothek ausliefert. Ein Konfigurationsprogramm zum Setzen der IP-Adresse des Geräts ist dem Setup der Treiber-Bibliothek beigefügt. Führen Sie keinen Firmware Update des Gerätes durch, das nicht von Siemens geliefert wird Generelle Infos Das Gateway verbindet ein Netzwerk von Modbus-RTU-Slaves mit einem Modbus-TCP- Master. Dabei übernimmt das Gateway die Rolle des Masters auf Modbus-RTU-Seite und stellt auf Modbus-TCP-Seite einen Slave dar. Anfragen eines Modbus-TCP-Masters an die Slaves im Modbus-RTU-Netzwerk werden vom Gateway auf Modbus-RTU umgesetzt. Umgekehrt werden Antworttelegramme der Modbus-RTU-Slaves für den Modbus-TCP-Master durch das Gateway ebenfalls entsprechend konvertiert. Damit können über das Gateway Modbus-TCP-Master mit einem oder mehreren Modbus- RTU-Slaves kommunizieren.

6 6 Die physikalische Anbindung des Gateways an Modbus-RTU erfolgt für RS-232 über einen 9-poligen D-Sub-Stecker, für RS-485 über einen RJ12-Steckverbinder. Die Anbindung an die Ethernet-Seite (Modbus-TCP) geschieht über einen herkömmlichen RJ45-Stecker Montierung A Anbringen B - Entfernen 1. Befestigen Sie das Modul auf der DIN-Schiene (wie in Abb. A zu sehen) 2. Verbinden Sie das Ethernet Kabel mit der RJ45 Buchse 3. Verbinden Sie das Modbus/RTU Netzwerk mit dem DSUB Stecker (RS-232) oder über den Schraubanschluss (RS-485) 4. Verbinden Sie die Versorgungspannung 5. Jetzt können Sie das Gateway starten. Benutzen Sie das Konfigurationsprogramm Netbiter Config um die Netzwerkeinstellungen zu setzen (siehe Abschnitt Konfiguration der IP Adresse ).

7 Hardwareanschluss Am Modbus Gateway sind folgende Anschlüsse vorhanden: Modbus/RTU Anschluss, RS-232 (DSUB, vollständige RS-232 Schnittstelle) Modbus/RTU Anschluss, RS-485 & RS-232 (Schraubklemme) Ethernet Schnittstelle (RJ-45, 10/100 Mbps) Spannungsversorgung(Schraubklemme, 9 32 VAC/DC) Die Anschlüsse an der Schraubklemme sind folgendermaßen belegt: Pin Nr Beschreibung 13 RS-485, line B 14 RS-485, line A 15 Common 16 RS-232, Tx 17 RS-232, Rx 18 not connected 19 not connected 20 Digital In Common 21 Digital In 1 22 Digital In 2 23 Vin- (ground con) 24 Vin Anzeige

8 8 LED Funktionalität Name Farbe Beschreibung Status AUS ausgeschaltet Grün Module läuft im normalen Modus Orange im Boot Zustand Serial Link Grün blinkend Serielles Packet empfangen Rot blinkend Serielles Packet gesendet Orange im Boot Zustand Activity Grün blinkend Ethernet Packet empfangen Rot blinkend Ethernet Fehler detektiert Link AUS keine Ethernet Verbindung Grün Ethernet Verbindung, 10 Mbps Orange Ethernet Verbindung, 100 Mbps Konfiguration der IP Adresse Zum Konfigurieren der IP Adresse verwenden Sie das Programm Netbiter IPConfig. Es scannt ein Ethernet Netzwerk nach verbundenen Geräten und ermöglicht es dem Benutzer die IP-Adresse, Subnetzmaske, Gateway, DNS und HostName für jedes Gerät einzustellen. Es wird beim Setup der Bausteinbibliothek standartmässig mitinstalliert. Um Geräte im Netzwerk zu finden, müssen Sie sicherstellen, dass die Geräte sich im gleichen Netzwerk wie der PC befinden, auf dem das Konfigurationsprogramm läuft. Verwenden Sie dabei zum Verbinden über einen Hub/Switch Standart Ethernet Kabel oder Crossover-Kabel, falls Sie das Gerät direkt mit dem PC verbinden. Wenn das Programm gestartet wurde, sucht es automatisch nach Geräten im Netzwerk und listet die gefundenen Geräte im Hauptfenster auf. Ein neuer Suchlauf kann mit Taste Scan gestartet werden. Zur Identifikation dient die Taste Wink. Nach dem Betätigen blinkt beim zuvor markierten Gerät für einige Sekunden die Status LED im Wechsel Grün/Rot.

9 9 Um die IP Einstellungen zu ändern, machen Sie bitte einen Doppel-Klick auf das gewünschte Gerät und es öffnet sich folgendes Fenster, in dem Sie alle Netzwerkeinstellungen anpassen können. Um die benötigten Daten zu erlangen, wenden Sie sich bitte an Ihren Netzwerkadministrator. Hinweis: Wählen Sie die Option DHCP nicht, wenn sie keinen DHCP Server im Netzwerk betreiben. Hostname, Primary & Secondary DNS sind optional. Das Standartpasswort zur Authentifizierung ist admin. Nach dem Bestätigen durch Set wird das Gateway gestoppt und startet anschließend mit der neuen Konfiguration.

10 Konfiguration des Gateways Zur Konfigurieren des Gateways gibt es eine Web Oberfläche. Öffnen Sie hierzu bitte einen Web Browser und geben Sie die IP Adresse ein, die Sie zuvor mit dem Netbiter Config Programm eingestellt haben. (Beispiel) Anschließend sollte sich ein Login Fenster öffnen. Die Standart Daten für die Anmeldung sind: Benutzername: admin Kennwort: admin Neben den Einstellungen zum Netzwerk sowie Passwort und einer Status Übersicht der Ereignisse, finden sich unter dem Reiter MODBUS die Einstellungsmöglichkeiten für beide Seiten der Modbus Verbindung (TCP und RTU/ASCII). Wichtig für den Betrieb der Bausteinbibliothek ist dabei das Setzen des Address -Wertes und das Einschalten des Gateway Registers unter den Ethernet Settings (Modbus TCP). Die Gateway Modbus Adresse muss zwischen 0 und 255 liegen und wird für den Eingang DEV_IDGW des MODX_COMRED Bausteins benötigt.

11 11 2 Allgemeines 2.1 Step 7 Bausteinbibliothek Die Treiberbausteine werden mit einem Setup als STEP 7 Bibliothek installiert. Als Zielverzeichnis wird standardmäßig <Installationsverzeichnis>SIEMENS\STEP7\S7libs verwendet. Nach der Installation sind die Treiberbausteine in der Bausteinbibliothek verfügbar. Im SIMATIC-Manager können Sie dann die Bibliothek mit Datei Öffnen Bibliothek öffnen und haben so Zugriff auf die Funktionsbausteine. 2.2 Unterstützte Funktionalitäten Die aktuelle Bibliothek unterstützt folgende Funktionalitäten: Einbau der Treiberbausteine in eine S7-400 bzw. S7-400H CPU Modbus Kommunikation über TCP/IP Verbindung zu dem eingesetzten Modbus TCP/RTU Gateway und darüber weiter zu den angeschlossenen Modbus RTU Slaves Unterstützt werden die Public Function Codes 1 bis 6 sowie 15 und 16 Externe Register können im gesamten theoretischen Umfang angesprochen werden. D.h. es können Register mit den Nummern von bis c angesprochen werden, sofern das Modbus Slave Gerät diese zur Verfügung stellt Es ist kein CPU Neustart nach Parameteränderungen an den Modbus TCP/IP Bausteinen notwendig Folgende Funktionalitäten werden nicht unterstützt: Andere als die oben angegebenen Public Function Codes sowie User- Defined Function Codes und Reserved Function Codes werden nicht unterstützt 2.3 Kommunikationsprinzip Die Modbus Kommunikation zwischen dem S7 400 System und den Geräten basiert auf dem Frage/Antwort (Request/Response) Kommunikationsprinzip zwischen Client und Servern. Das S7 400 System agiert dabei als TCP Client und das eingesetzte Gateway Gerät verhält sich wie ein TCP Server. Das S7 400 System (der Modbus Master) sendet an die ange-

12 12 schlossenen Endgeräte (die Modbus RTU Slaves) die Requests und empfängt die darauf zu erfolgenden Responses und wertet deren Inhalt aus. Beispiel 1 für einen redundanten Kommunikationsaufbau Die Request/Response- bzw. Send/Receive-Kommunikation erfolgt hierbei einerseits auf Basis des Verbindungstyps TCP und andererseits als Modbus RTU über RS232 oder RS485. Die Auftragstelegramme werden sequentiell abgearbeitet, wobei zu jedem Request ein Response erwartet wird. Wird innerhalb einer angegebenen Timeout Zeit das erwartete Response Telegramm nicht empfangen, wird zum nächsten Auftrag weiter gegangen. Die Anzahl der mit dem Kommunikationsbaustein verschalteten Auftragsbausteine bestimmt die Größe der Auftragsliste die abzuarbeiten ist. Nach dem letzten Auftrag in der Liste wird wieder mit dem ersten begonnen. Bei einer redundanten Nutzung kann die Kommunikation einer S7-400H mit einem Modbus Slave sowohl über den CP in Rack0 als auch in Rack1 erfolgen, unabhängig davon welche CPU gerade der Master ist. Ein redundanter Kommunikationsaufbau kann in unterschiedlichen Ausprägungen realisiert werden. So kann dafür z. B. ein Slave mit 2 TCP Verbindungen als auch ein Slavepaar mit je einer TCP und einer seriellen Verbindung verwendet werden.

13 13 Beispiel 2 für einen redundanten Kommunikationsaufbau 2.4 Mengengerüst Max. Modbus RTU Slave Partner je S7-400 (H) mit einem CM 101: theoretisch sind bis zu 255 möglich, wobei pro Kommunikationsbaustein bis zu 10 unterschiedliche Slaves ansprechbar sind Max. Anzahl Datenpunkte: 10*127 Worte bzw. 10*2032 Coils pro Kommunikationsbaustein 2.5 Performance Für die Performance-Tests wurde eine S7-400H CPU mit der Bezeichnung 6ES HL01-0AB0 mit der Firmware V3.1.4 verwendet. Als CP wurde ein CP (6GK EX20-0XE0) verwendet. Es wurde eine logische Verbindung von der CPU zum Gateway konfiguriert. Am Gateway ist ein Modbus RTU Slave (in Form eines PC Simulationsprogramms) seriell angeschlossen. Aktualisierungsgeschwindigkeit Im normalen Betriebsfall werden pro Request-/Response-Telegrammpaar (pro Auftragsbaustein) vom MODX_COMRED Baustein vier Zyklen benötigt. Dies hat zur Folge, dass zwischen zwei ausgehenden Request-Telegrammen vier Zyklen vergehen. Innerhalb der vier Zyklen erfolgt das Senden eines Requests sowie das Empfangen und die Auswertung des Response-Telegramms.

14 14 Beispiel mit den Funktionsbausteinen im 100 ms Zyklus: Anzahl der Aufträge mit N <= 10 Aktualisierung eines gelesenen Wertes jede ms 400 ms ms 800 ms N N*400 ms N*400 ms Bestätigtes Schreiben eines Wertes jede Wird es für einen Anwendungsfall notwendig, möglichst viele Aufträge mit hoher Aktualisierungsgeschwindigkeit aller Werte auszustatten, kann dies mit mehreren Verbindungen zwischen CP und Gateway ermöglicht werden. Voraussetzung dafür ist, dass der Modbus Slave mehrere gleichzeitige Verbindungen unterstützt. Dann sind die entsprechenden logischen Verbindungen zu projektieren und deren Connection-IDs an den dafür vorgesehenen Kommunikationsbausteinen einzutragen. Wird ein Watchdog zur Überwachung der Modbus Slave Funktionalität (siehe ) verwendet, sind dafür weitere zu sendende Requests, auf denen je eine Response zu erfolgen hat, notwendig. Durch die Verwendung des Watchdogs wird es also zu zusätzlichen Verzögerungen kommen bis ein Auftragstelegramm wieder versendet wird, da alle Telegramme sequenziell abgearbeitet werden. Beispiel mit den Funktionsbausteinen im 100 ms Zyklus und parametrierten Watchdog:

15 15 Anzahl der Aufträge Aktualisierung eines gelesenen Wertes jede ms 1200 ms ms 1600 ms M 2*M*400 ms 2*M*400 ms Bestätigtes Schreiben eines Wertes jede N (2*N+1)*400 ms (2*N+1)*400 ms mit M gerade und N ungerade und <= 10 Wie bereits erwähnt kann durch die Verwendung von mehreren Verbindungen zwischen CP und Gateway eine Erhöhung der Aktualisierungsgeschwindigkeit erreicht werden. Es kann zum Beispiel auch ein eigener Kommunikationsbaustein für den Watchdog vorgesehen werden. Hierfür wird dann die zeitliche Abarbeitungsreihenfolge der eigentlichen Auftragstelegramme (Aufträge verbunden mit einem oder mehreren Kommunikationsbausteinen ohne Watchdog) nicht so negativ wie in der oben beschriebenen Form beeinflusst. Zykluszeitbedarf pro Baustein Funktionsbaustein MODX_COMRED MODX_WRITE MODX_READ Benötigte Zykluszeit max. 6 ms 0,4 ms 0,4 ms Der Zeitbedarf des MODX_COMRED Baustein ist mit max. 6 ms angegeben, konnte aber zumeist erheblich schneller gemessen werden. Speicherbedarf pro Baustein Funktionsbaustein Arbeitsspeicher Ladespeicher MODX_COMRED 5734 Byte 7512 Byte MODX_WRITE 3930 Byte 4530 Byte MODX_READ 5236 Byte 6398 Byte

16 16 Rekonfigurationszeit Mit der Rekonfigurationszeit ist die Zeitspanne gemeint bis ein Telegrammverkehr, nach einem bestimmten Ereignis, aufgebaut ist. Ereignis nach Start der Kommunikation über Bausteineingang STRT_COM nach Betätigen von RESET nach Verbindungsabbruch / -Wiederkehr nach Komplettausfall und -Wiederkehr des gesamten PCS7-Systems nach Redundanz- inklusive Kommunikationsumschaltung infolge eines HCiR nach Redundanz- inklusive Kommunikationsumschaltung infolge eines Stopps der bisher aktiven CPU nach Kommunikationsumschaltung infolge eines LAN Ausfalls auf der bisher aktiven Verbindung inklusive der Verwendung der Watchdog-Funktionalität nach Kommunikationsumschaltung infolge eines LAN Ausfalls auf der bisher aktiven Verbindung exklusive der Verwendung der Watchdog-Funktionalität benötigte Zeit 10 s 10 s 10 s 10 s 10 s 10 s 10 s 40 s Beeinflussung: Jede CPU kann aufgrund ihrer begrenzten Kommunikationsleistung nur eine gewisse Anzahl von parallelen Bedien- und Beobachtungsaufträgen mit einer ausreichenden Performance bearbeiten. Ist die dadurch entstehende Kommunikationslast entsprechend hoch, kann es durch eine Vielzahl von parallel betriebenen Send/Receive-Verbindungen zu einer Erhöhung dieser B&B-Last kommen. Dadurch ist die CPU überlastet und alle Aufträge (Send/Receive und B&B-Aufträge) werden langsamer bearbeitet. (Die Kommunikationslast lässt sich bei den CPUs einstellen). Bei H-Systemen sind zusätzlich Synchronisationen erforderlich, um den Gleichlauf zu erhalten. Dies erhöht die Bausteinlaufzeit und senkt die Kommunikationsperformance. Deshalb wird die Leistungsgrenze früher erreicht. Befindet sich das redundant laufende H- System nicht an der Leistungsgrenze, so gilt als Richtwert, dass die Performance gegenüber dem Standardsystem um den Faktor 2 bis 3 geringer ist.

17 Verwendete Kommunikationsbausteine Es werden Daten vom CP über das LAN zu einer Partnerstation gesendet oder von einer empfangen und müssen dann noch vom CP zur CPU übertragen werden. Ab einer Nutzdatenlänge von 241 Bytes müssen die FCs AG_LSEND und AG_LRECV verwendet werden, um diese Aufgabe zu erfüllen. Für die Implementierung der Modbus TCP/IP Bausteinbibliothek (S7-400H) wurden deshalb folgende Bausteine der SIMATIC_NET_CP-Bibliothek verwendet: AG_CNTRL (Version 1.0) AG_LSEND (Version 3.0 bzw. Version 3.1 ab PCS7 V7.1 SP2) AG_LRECV (Version 3.0 bzw. Version 3.1 ab PCS7 V7.1 SP2) Information welcher CP mit welchem Firmwarestand den AG_CNTRL unterstützt, finden Sie unter Ethernet-CP und AG_CNTRL. 2.7 Benötigter CP Da beim CP443-1 (EX11) der Baustein AG_CNTRL nicht unterstützt wird, ist es nötig den CP (EX20) zu verwenden. Dieser CP kann aber erst ab STEP7 V5.4 SP3 (PCS7 V7.0) projektiert werden, da er zuvor nicht im HW Katalog verfügbar ist. Dennoch kann das Modbus Gateway mit älteren Versionen von STEP7 benutzt werden. Hierzu muss lediglich ein CP443-1 (EX11) projektiert werden und als Hardware der EX20 eingesetzt werden.

18 18 3 Hardware konfigurieren 3.1 Allgemeine Projektierungshinweise 3.2 HW-Config Beispiel der Hardware Konfiguration für die Anbindung von Modbus TCP Slave Partner

19 19 Beispiel für Einstellungen des CP in der Hardware Konfiguration Beispiel der Konfiguration mit einer 417H CPU und einem Ethernet CP NetPro-Config Um eine Verbindung via Ethernet aufbauen zu können, muss die Hardware im NetPro richtig konfiguriert werden.

20 20 Beispiel der NetPro Konfiguration (CPU in Rack0 markiert) Beispiel der NetPro Konfiguration (CPU in Rack1 markiert) Für die SIMATIC Station müssen dazu mit NetPro die TCP-Verbindungen konfiguriert werden, damit die Modbus Slaves von der CPU angesprochen werden können. Die unten stehende Abbildung zeigt beispielhaft eine logische Verbindung, wie sie pro Kommunikationsverbindung zwischen einem Gateway mit einer S7 CPU konfiguriert werden muss. Beispiel einer logischen Verbindung der oben blau markierten CPU in Rack0 Beispiel einer logischen Verbindung der oben blau markierten CPU in Rack1 Erstellen Sie eine neue Verbindung zu einer unspezifizierten Station und wählen Sie als Verbindungstyp TCP-Verbindung. Durch Bestätigen mit OK wird die Verbindung erstellt und der Eigenschaftsdialog der neuen Verbindung wird geöffnet.

21 21 Neue logische Verbindung einfügen Im Eigenschaftsdialog muss die Checkbox für den Aktiven Verbindungsaufbau zwingend gesetzt werden, weil die S7-400 als TCP/IP-Client mit dem Gateway als Socket Server kommunizieren soll.

22 22 Setzen des Aktiven Verbindungsaufbaus mit wichtigen Parametern für die spätere Bausteinparametrierung Unter dem Reiter Adressen ist die IP Adresse des Gateways und dessen Port einzutragen (Standardport für Modbus TCP Slave ist 502). Setzen der IP Addresse und Ports des remoten Partners Für den redundanten Fall sind die TCP-Verbindungen beider CPU s einer S7-400H Station mit den Modbus Slaves in dieser Art zu konfigurieren. Danach übersetzen und laden Sie die NetPro-Konfiguration in die CPU.

23 23 4 Beschreibung der Funktionsbausteine 4.1 MODX_COMRED Kommunikationsbaustein Typ / Nummer FB Funktion und Arbeitsweise Der Baustein dient als zentraler Kopfbaustein zur Steuerung der Kommunikation über Modbus TCP/IP. Der Funktionsbaustein wickelt die Kommunikation zwischen einer S7-400 H und dem Gateway sowie den daran angeschlossenen Modbus RTU Slaves (Kommunikationspartner) ab. Der Kommunikationsbaustein ist mit weiteren Bausteinen (den Aufträgen bzw. den Request-Telegrammblöcken) zu verschalten. Der Kommunikationsbaustein kann nur auf einer SIMATIC S7-41x bzw. S7-41xH CPU mit TCP/IP - CPs (CP443-1 EX20) eingesetzt werden. Darüber hinaus muss die CPU die Meldefähigkeit über ALARM_8P besitzen. Die an den MODX_COMRED-Baustein verbundenen, maximal 10 möglichen Auftragsbausteine werden sequentiell abgearbeitet Parametrieren und Verschalten Der MODX_COMRED Baustein wird im CFC über seinen CONNECT Ausgang mit den CON- NECT Eingängen der abzuarbeitenden Auftragsbausteine MODX_WRITE und/oder MODX_READ verschalten. In bestimmten Anwendungsfällen kann eine bestimmte Abarbeitungsabfolge der einzelnen Aufträge notwendig sein. Die Abarbeitungsabfolge kann durch die Ablaufreihenfolge der Auftragsbausteine im CFC konfiguriert werden. Werden mehr als 10 Auftragsbausteine verbunden, bleiben die angeschlossenen Bausteine ab der elften Position unberücksichtigt. Diese nicht berücksichtigten Auftragsbausteine sind an ihrem gesetzten Fehlerausgang QLNKF zu erkennen. Falsch parametrierte Auftragsbausteine werden ebenfalls nicht für die Kommunikation berücksichtigt. Die Anzahl der gültigen verbundenen Auftragsbausteine kann dem Ausgang QBLOCKS entnommen werden. Für die Kommunikation entscheidende Parameter sind an den Eingängen LADDR0, LADDR1, CONN_ID0, CONN_ID1 einzugeben. Die logische Adresse des CPs (LADDRx) und der Wert des Parameters CONN_IDx sind den Block Parameters aus dem Eigenschaftsdialog der NetPro-Verbindung zu entnehmen. Falls mehrere Kommunikationsbausteine gleichzeitig verwendet werden, ist darauf zu achten, dass für jeden Kommunikationsbaustein eine eigene logische Verbindung zwischen Modbus Master und Gateway vorzusehen ist. Über den Schalter STRT_COM kann die Kommunikation gestartet und gestoppt werden. Mit dem Eingang RESET kann eine Neuinitialisierung des Programmablaufs bzw. ein Neustart der Kommunikation erzwungen werden. Die Eingänge CPUERR0 und CPUERR1 müssen mit den Ausgängen CPUERR_0 und CPUERR_1 des OB_BEGIN aus der PCS7 Basis Library verbunden werden, um evtl. CPU-

24 24 Fehler in Rack0 oder Rack1 erkennen und für eine erforderliche Umschaltung der genutzten Kommunikationsverbindung infolge eines CPU-Redundanzverlustes berücksichtigen zu können. Der Baustein OB_BEGIN wird mit der Funktion Baugruppenträger erzeugen automatisch in einen Systemplan eingefügt, allerdings müssen die Verbindungen zwischen dem OB_BEGIN und dem MODX_COMRED manuell gezogen werden (siehe dazu ). Der Parameter DEV_ID ist die Device Id (oft auch als Slave Adresse bzw. Unit Identifier bezeichnet) des Modbus RTU Slave Gerätes. Werden am Gateway über RS-485 mehrere Modbus/RTU Slaves angeschlossen, können deren unterschiedliche Device Ids an den entsprechenden Auftragsblöcken MODX_READ und MODX_WRITE konfiguriert werden. Bleibt an den Auftragsblöcken der Parameter DEV_ID auf -1 gesetzt, wird für die Kommunikation das entsprechende Telegramm mit der DEV_ID des Kommunikationsbausteins MODX_COMRED versorgt. Der Parameter DEV_IDGW ist die Device Id des Modbus TCP/RTU Gateways, um auf interne Register (Prüfung der richtigen Hardware) zugreifen zu können. Diese muss der Adresse bei Gateway Register unter den Ethernet settings (Modbus TCP) entsprechen. Ebenso muss bei der Konfiguration des Gateways die Nutzung der internen Register zugelassen sein (Enable=True). Hinweis: Die DEV_IDGW sollte keiner DEV_ID eines Modbus RTU Slaves entsprechen, da Telegramme mit dieser Device Id vom Gateway nicht zu den angeschlossenen Slaves weitergereicht werden, sondern vom Gateway selbst behandelt werden.

25 25 Setzen der Bausteinparameter LADDR0, LADDR1, CONN_ID0 und CONN_ID1 mit den Werten aus NetPro der CP s aus Rack0 und Rack1

26 26 Ziehen der zwei Verbindungen zwischen dem MODX_COMRED und dem OB_BEGIN Bausteinen Weitere Konfigurationen Über den Parameter TIMEOUT kann ein Timeout (Anzahl von msec) für das Ausbleiben eines Response auf ein Request angegeben werden. Der Parameter RETRYREQ gibt die Anzahl der hintereinander erfolglosen Versuche eines Requests an, bis infolge deswegen auflaufender Timeouts eine Alarmierung erfolgt. Telegramme der Auftragsliste werden immer sequentiell abgearbeitet, auch wenn diese zuvor mehrfach in einen Timeout gelaufen sind und dies bereits alarmiert wurde. Wird ein Watchdog zur Überwachung eines angeschlossenen Modbus RTU Slaves erforderlich, kann dies am MODX_COMRED Baustein parametriert werden. Dazu ist die Häufigkeit (WD_COUNT > 0) anzugeben mit der ein zuvor geschriebener Wert im betreffenden Register (oder Coil) des RTU Slaves ungleich dem wiederum gelesenen Wert sein darf, bis ein Watchdog-Fehler gemeldet wird. Zusätzlich ist der Funktionscode WD_FCTCOD und die Adresse WD_ADDR des Watchdog-Registers oder Nummer des Watchdog-Coils anzugeben. Die Watchdog Überwachungsfunktionalität ist auf genau ein Register oder ein Coil festgelegt und kann auch als Überwachung der aktiven Verbindung verwendet werden. Damit

27 27 kann auf einen Verbindungsverlust schneller reagiert werden. Das Erkennen eines Verbindungsverlustes vom CP allein mit dem AG_CNTRL (also ohne die Verwendung eines Watchdogs) dauert ca. 30s. Mit dem Auftreten eines Watchdog Fehlers wird die Kommunikation von der momentan aktiven Verbindung auf die Standby-Verbindung in <= 10s umgeschalten, vorausgesetzt die Standby-Verbindung ist zu diesem Zeitpunkt nicht bereits als gestört gemeldet. Mit dem Eingangsparameter ACTCONIN kann die Verbindung (0 für CP0 und 1 für CP1) vorgegeben werden, die für die Kommunikation zu nutzen ist. Aber nur bei ACTCON = -1 findet eine evtl. nötige Verbindungsumschaltung automatisch statt. Der MODX_COMRED Baustein kann auch für ein nicht redundantes System eingesetzt werden, hierfür ist über den Eingang RED die Redundanz abschaltbar. Dabei ist zu beachten, dass die Bausteinparameter mit der Zahl 0 am Ende ihres Namens für diesen Einsatzzweck die relevanten Parameter sind und die Parameter mit der Zahl 1 am Ende ihres Namens nicht berücksichtigt werden. Eine Kommunikation findet dabei also nur über die Verbindung ausgehend vom CP0 statt Weitere Informationen Werden die Request Telegramme für alle angeschlossenen Auftragsbausteine innerhalb des angegebenen Timeouts und der angegebenen Wiederholungsversuche nicht beantwortet oder sind evtl. Responses nicht interpretierbar, weil im Empfangspuffer des CPs unerwartete Daten liegen, wird die Verbindung zum Gateway neu gestartet. Dieser automatische Reset wird aber erst dann durchgeführt, wenn dieser Zustand während des Programmablaufs über den doppelten Timeoutwert anhält. Folgende Ausgänge dienen zur Analyse o des internen Programmablaufs QSTATEF und QSTATE o für die Alarmierung QMSG_ERR, QMSG_DONE, QMSG_SUP, QMSG_STAT und QMSG_ACK o zur Anzeige des Steckplatzes QRACK_NO0, QRACK_NO1, QSLOT_NO0 und QSLOT_NO1 o zur Analyse der Kommunikation QSNDACT, QSNDDIAG, QRCVDAT u. QRCVDIAG o und zur Analyse des Verbindungsstatus. ACTCON, STATCON0 u. STATCON1 Wobei QSNDACT =1 bedeutet Daten werden gesendet und QRCVDAT = 1 bedeutet Daten werden empfangen. Mit ACTCON wird die aktive Verbindung angezeigt. Bei 0 wird über die Verbindung vom CP in Rack0 mit dem Modbus Slave kommuniziert, bei 1 über den CP in Rack1. In QSNDDIAG wird der STATUS von AG_LSEND und in QRCVDIAG wird der STATUS von AG_LRECV ausgegeben. In STATCON0 wird mit Hilfe des AG_CNTRL der Verbindungsstatus vom CP in Rack0 mit dem Kommunikationspartner angegeben und in STATCON1 entsprechendes für die Verbindung ausgehend vom CP in Rack1. Die Information wird in RESULT1 für CMD=1 vom Aufruf AG_CNTRL zurückgegeben. Informationen zu den möglichen STATUS bzw. RESULT Werten können der Online-Hilfe zu den Funktionen AG_LSEND, AG_LRECV und AG_CNTRL oder dem SIMTIC NET Handbuch S7-CPs für Industrial Ethernet Projektieren und in Betrieb nehmen entnommen werden. Änderungen bei den Parametern LADDR0, LADDR1, CONN_ID0 und CONN_ID1 bedingt ein Neustart der Kommunikation bzw. RESET, um die geänderten Werte zu übernehmen.

28 28 Vom Interface aufgerufene Bausteine sind: o FB531 (MODX_BuildReq) o FB532 (MODX_ParseReq) o FB533 (MODX_ProgLogic) o FB534 (MODX_Link) o FB521 (MODTCP_ConnStat) o FB522 (MODTCP_ConnRes) o SFB35 (ALARM_8P) Aus dem Code heraus aufgerufene Bausteine sind: o FC10 (AG_CNTRL)* o FC50 (AG_LSEND) o FC60 (AG_LRECV) o SFC6 (RD_SINFO) o SFC20 (BLKMOV)* o SFC49 (LGC_GADR) *Der AG_CNTRL wird vom MODX_COMRED indirekt über den FB521 und FB522 verwendet. *Der BLKMOV wird vom MODX_COMRED indirekt über den FB531 und FB532 verwendet Baugruppentreiber erzeugen Beim Übersetzen eines CFC-Plans muss die Funktion Baugruppentreiber erzeugen für die Signalverarbeitung in PCS 7 verwendet werden. Diese Funktion generiert neue Systempläne (mit vom System vergebenen Namen "@..."), in denen ausschließlich Treiberbausteine vom Treibergenerator eingefügt werden. Nach dem Projektieren der Hardware mit HW Config und dem Projektieren der technologischen Funktionen im CFC erzeugt, verschaltet und parametriert diese Funktion automatisch die benötigten Baugruppentreiber. Diese Baugruppentreiber sind für die Diagnose und das Melden von Fehlern bei der Signalverarbeitung zuständig. Mit dem Setup zum MODX_COMRED Baustein wird eine Objektliste und eine Aktionsliste in Form zweier XML-Dateien installiert. Damit kann der Treibergenerator auch den notwendigen OB_BEGIN Baustein (in einen Systemplan) automatisch einfügen. Die zwei installierten Metafiles (hier für PCS7 V7.1) sind: <ProgramFiles>\SIEMENS\STEP7\S7DATA\driver\action\ \al_chn_MODX_COMRED.xml <ProgramFiles>\SIEMENS\STEP7\S7DATA\driver\object\ \chn_MODX_COMRED.xml Die Verbindungen zwischen dem OB_BEGIN und dem MODX_COMRED Baustein müssen allerdings noch manuell gezogen werden, da die Zuordnung des Channel -Bausteins zu seinem zugehörenden Diagnosebaustein dem Treibergenerator nicht bekannt gemacht werden kann. Beim Erzeugen der Baugruppentreiber wird eine Warnung Zu dem signalverarbeitenden Baustein %Bausteinname% wurde kein Treiberbaustein gefunden pro MODX_COMRED Baustein angezeigt. Diese Warnung kann ignoriert werden.

29 29 Nach Änderung der HW Konfiguration muss der Treibergenerator erneut gestartet werden Aufrufende OBs Der aufrufende OB ist der Weckalarm-OB3x, in den Sie den Baustein einbauen (z.b. OB 35) und folgende OBs in die der Baustein zusätzlich (im CFC automatisch) eingebaut wird: o OB100 o OB102 Neustart (Warmstart) Neustart (Kaltstart) Fehlerbearbeitung Folgende Fehlerzustände werden als Flags angegeben: In QERR0 und QERR1 wird ein allgemeiner Fehlerzustand angezeigt, sind dabei beide gesetzt dann wird QERR_TOT gesetzt. Dieser zusammenfassende allgemeine Fehlerzustand wird an die Auftragsbausteine weitergegeben, so dass deren Ausgang QBAD entsprechend gesetzt werden kann. Wird mit RED = 0 auf die Redundanz verzichtet wird dafür nur der Zustand von QERR0 betrachtet. QERRx wird durch einen der folgenden Fehler gesetzt. Mit QCOMF0 und QCOMF1 wird eine nicht ordnungsgemäße Kommunikation zum Gateway signalisiert. Mit QWDF wird ein Watchdog Fehler angezeigt. Mögliche Fehlparametrierungen werden über QPARF0 und QPARF1 angezeigt. QPARFx Ausgabe Beschreibung 0 0 kein Fehler 1 Licence Eingesetztes Gateway Gerät ungültig 2 Dev_Id DEV_ID bzw. DEV_IDGW ungültig (gültig plus 0 für DEV_IDGW) 3 WDFctCod WD_FCTCOD ungültig (gültig sind 1 und 3) 4 WDCount WD_COUNT ungültig (gültig sind Werte >= 0) 5 WDAddr WD_ADDR ungültig 6 LAddr LADDR Baugruppenanfangsadresse falsch 7 Conn_Id CONN_ID ist ungültig 8 Timeout TIMEOUT muss mind. 5*Zykluszeit des OB s sein 9 RetryReq RETRYREQ ist ungültig (gültig sind Werte >= 0) 10 RunupCyc RUNUPCYC ist ungültig (gültig sind Werte >= 0) gilt nur für QPARF0 QPARF = 1 zeigt kein Parameterfehler sondern ist ein Hinweis dafür, dass das verwendete Gerät (Gateway) für diese Bausteinbibliothek nicht freigegeben ist.

30 Meldeverhalten Mit dem Eingang EN_MSG = 1 wird die Meldefähigkeit aktiviert (Standardeinstellung=0). Über den Eingang EN_SIGS werden einzelne Signale für die Meldefähigkeit aktiviert oder ausgeblendet (Standardeinstellung =16#7E damit sind 6 von 7 möglichen Signalen aktiviert). Mit dem Parameter RUNUPCYC kann eine Anzahl von Zyklen eingestellt werden für die während des Starts keine Meldungen erzeugt werden. Der MODX_COMRED Baustein erzeugt leittechnische Meldungen über den ALARM_8P für die OS mit folgenden Zuordnungen der Meldetexte inklusive der Begleitwerte zu seinen Bausteinparametern. Zuordnung von Meldetext zu den Bausteinparametern Meldebaustein Alarm_8P MSG_EVID Meld- ungs- Nr. Vorbesetzter Meldetext 1 Timeout bei Request auf 2 Spare [Rack@3%d@/Slot@4%d@ Fehler bei 3 Parameter Fehler (@5%d@) bei Verbindung 0 4 Parameter Fehler (@6%d@) bei Verbindung 1 5 Kommunikations Fehler (LADDR=0x@1W%X@, CONN_ID=@2%d@) bei Aktivierbar durch betr. Bit in EN_SIGS xxxx xxx0 (default ist OFF) xxxx xx1x - xxxx x1xx xxxx 1xxx xxx1 xxxx Betreffender Parameter - QPARF0 QPARF1 QCOMF0 bzw. QCOMF1 6 Watchdog Fehler xx1x xxxx QWDF 7 Redundante Kommunikationsverbindung ausgefallen 8 x1xx xxxx QRED_LOST* *Mit der Meldung Nummer 7 wird der Ausfall der redundanten Kommunikationsverbindung gemeldet, dabei muss kein Redundanzausfall (Stopp oder Ausfall einer CPU) vorliegen. Der Zeitpunkt dieser Meldung kann gegenüber der tatsächlichen Ursache verzögert sein. Ein Redundanzausfall kann bei Bedarf mit Standardbausteinen (z.b. OB_BEGIN) gemeldet werden. Die Meldung Nummer 1 ist standardmäßig ausgeschalten, da es bei ausgefallener und dabei zuletzt aktiver Kommunikationsverbindung zu einem häufigen Auftreten dieser Meldung kommt, bis die Kommunikation auf andere intakte Verbindung umgeschaltet wird.

31 31 Zuordnung der Begleitwerte zu den Bausteinparametern Meldebaustein Alarm_8P MSG_EVID Begleitwert Bausteinparameter 1 Logical CP I/O address 2 Connection ID 3 Rack Nummer 4 Slot Nummer 5 Parameter Fehlernummer auf Verbindung 0 6 Parameter Fehlernummer auf Verbindung 1 7 Aktuelle Request Nummer 8 Aktive Verbindung CFC Baustein Darstellung

32 Parameterliste IO Parameter IO-Typ Default Kommentar I CPUERR0 BOOL Must be connected with OB_BEGIN CPUERR_0 I CPUERR1 BOOL Must be connected with OB_BEGIN CPUERR_1 I RED BOOL 1 1: redundant; 0: non redundant I LADDR0 WORD 16#3FF7 Logical CP I/O address from CP0 I LADDR1 WORD 16#3FF6 Logical CP I/O address from CP1 (not used if RED=0) I CONN_ID0 INT 1 Connection ID from CP0 I CONN_ID1 INT 1 Connection ID from CP1 (not used if RED=0) I DEV_ID INT 1 Device ID / slave address I DEV_IDGW INT 0 DEV_ID for the gateway accessing the internal registers I TIMEOUT DINT 1000 Timeout in milliseconds I EN_MSG BOOL 0 1 = enable alarm I EN_SIGS BYTE 16#7E Alarm_8P enable or disable each of the 7 signals I MSG_EVID DWORD 2 System input for alarming I RUNUPCYC INT 3 Count startcyles (hide messages during start) I RETRYREQ INT 3 Max. attempts for a request before signal a timeout I WD_COUNT INT 0 Watchdog Counter I WD_FCTCOD INT 3 Function code for watchdog: 1or 3 I WD_ADDR DINT 127 Register or coil number used for watchdog I ACTCONIN INT -1 IO STRT_COM BOOL 0 1 = start communication IO RESET BOOL 0 1 = reset function block CP number (0 or 1) where the connection should be active, -1 means automatic O CONNECT DWORD 0 Connection to input CONNECT of Telegramm blocks O QERR_TOT BOOL 0 1 = total error (no connection alive) O QERR0 BOOL 0 1 = general error in connection 0 O QERR1 BOOL 0 1 = general error in connection 1 O QPARF0 INT 0 Parameter error at connection 0 O QPARF1 INT 0 Parameter error at connection 1 O QCOMF0 BOOL 0 1 = communication error at connection 0 O QCOMF1 BOOL 0 1 = communication error at connection 1 O QRED_LOST BOOL 0 1 = redundancy lost O QWDF BOOL 0 1 = watchdog error O QSTATEF INT 0 Internal state error

33 33 IO Parameter IO-Typ Default Kommentar O QSTATE INT 0 Internal state O QSNDACT BOOL 0 1 = data sent O QSNDDIAG WORD 0 Detailed send status O QRCVDAT BOOL 0 1 = data received O QRCVDIAG WORD 0 Detailed receive status O QMSG_ERR BOOL 0 1 = ALARM_8P Error O QMSG_DONE BOOL 0 1 = ALARM_8P Done O QMSG_SUP BOOL 0 1 = Message suppression active O QMSG_STAT WORD 0 ALARM_8P: STATUS Output O QMSG_ACK WORD 0 ALARM_8P: ACKNOWLEDGE Output O QRACK_NO0 INT 0 CP0 Rack-Number O QRACK_NO1 INT 0 CP1 Rack-Number O QSLOT_NO0 INT 0 CP0 Slot-Number O QSLOT_NO1 INT 0 CP1 Slot-Number O ACTCON INT 1 CP number where the connection is active O STATCON0 WORD 0 Status of Connection 0 O STATCON1 WORD 0 Status of Connection 1 O QBLOCKS INT 0 Count of connected valid blocks O QACTREQID INT 0 actual request ID / block number O WD_VAL WORD 0 Value read because of watchdog

34 MODX_WRITE - Auftragsbaustein Typ / Nummer FB Funktion und Arbeitsweise Mit dem MODX_WRITE Baustein werden Modbus Write-Requests zusammengestellt und die an ihm anliegenden Daten zum Modbus RTU Slave gesendet. Der MODX_WRITE Baustein wird zusammen mit dem MODX_COMRED Baustein zum Schreiben von Daten in sogenannte Coils (Bits) oder Register (Words) des Modbus RTU Slave Gerätes über das Modbus Protokoll genutzt. Er schreibt die an den Eingängen anliegenden oder die in einen evtl. parametrierten Datenbaustein liegenden Daten in die entsprechenden Register(s) oder Coil(s) Parametrieren und Verschalten Ein mit dem MODX_COMRED Baustein im CFC über CONNECT verbundener MODX_WRITE Auftragsbaustein bestimmt durch den Parameter FCTCODE was geschrieben wird. FCTCODE Funktion Name Bedeutung 5 Write single coil Schreibe ein Bit 6 Write single register Schreibe ein Register 15 Write multiple coils Schreibe bis zu 2032 Bits 16 Write multiple registers Schreibe bis zu 127 Register Mit STRTADD wird die Startadresse des Registers oder Coils angegeben und mit QUANTITY die Anzahl der zu schreibenden Coils oder Register. Der Parameter DEV_ID ist die Device Id (oft auch als Slave Adresse bzw. Unit Identifier bezeichnet) des Modbus RTU Slave Gerätes. Bleibt dieser auf -1 gesetzt, wird für die Kommunikation das entsprechende Telegramm mit der DEV_ID des Kommunikationsbausteins MODX_COMRED versorgt Weitere Konfigurationen Sollen die zu sendenden Werte nicht von den Eingängen VAL1 - VAL127 sondern aus einem Datenbaustein bezogen werden, sind hierzu über den Parameter DB_NO die Nummer des Datenbausteins und die Startadresse in DB_STRTADD anzugeben. Bei DB_NO = 0 werden die Werte von den Eingängen genommen Weitere Informationen Über den Ausgang BYTECNT ist die Anzahl der zu schreibenden Bytes ersichtlich. Aus dem Code heraus aufgerufene Bausteine sind:

35 35 o FC29 (NE_STRING) o SFC20 (BLKMOV) Aufrufende OBs Der aufrufende OB ist der Weckalarm-OB3x, in den Sie den Baustein einbauen (z.b. OB 35) Fehlerbearbeitung QLNKF zeigt einen Fehler an, wenn die Verbindung zum MODX_COMRED Baustein fehlerhaft ist oder wenn der MODX_WRITE Baustein selbst intern nicht registriert bzw. angemeldet werden konnte, z.b. weil schon mehr als 10 Auftragsbausteine verbunden sind. QBAD zeigt einen fehlerhaften Write-Request an. QBAD ist TRUE falls QLNKF gleich TRUE ist oder falls QERR am MODX_COMRED gleich TRUE ist. Des Weiteren wird QBAD gesetzt, falls ein Write-Request mit einem Fehlercode <> 0 und <> 15 im Response beantwortet wird (siehe QRESPCOD). Mögliche Fehlparametrierungen werden über QPARF angezeigt. QPARF Ausgabe Beschreibung 0 0 kein Fehler 1 Spare reserviert 2 Dev Id DEV ID ungültig (gültig sind -1, 1-255) 3 Fctcode FCTCODE ungültig (gültig sind 5,6,15,16) 4 StartAdd STRTADD ungültig (gültig sind Werte >= 0 und < 0xFFFF) 5 CoilQnty Für FCTCODE 5 oder 15 ist QUANTITY ungültig (gültig sind Werte > 0 und <= 2032) 6 RegQnty Für FCTCODE 6 oder 16 ist QUANTITY ungültig (gültig sind Werte > 0 und <= 127) 7 Db No Datenbaustein mit DB NO ist nicht geladen 8 Db Strta DB STRTADD ist ungültig Statusinfos die im Response empfangen wurden werden über QRESPCOD angezeigt. QRESPCOD Ausgabe Beschreibung 0 OK kein Fehler 1 ILLEGAL FCT illegaler Funktionsaufruf 2 ADDR ERR illegale Adresse 3 DATA ERR illegaler Datenwert 4 DEV ERR nicht behebbarer Fehler am Gerät 5 TIMEOUT Timeout 10 GWPATH Gateway path unavailable 11 GWNORESP Gateway target device failed to respond

36 36 QRESPCOD Ausgabe Beschreibung 15 Waiting for Response Meldeverhalten Der Baustein hat kein Meldeverhalten CFC Baustein Darstellung Parameterliste IO Parameter IO-Typ Default Kommentar I CONNECT ANY CFC Connection to MODX_COMRED block I DEV_ID INT -1 Device ID / slave address [-1, ] I FCTCODE INT 16 Function code: [5, 6, 15, 16] I STRTADD DINT 0 Register starting address [0..0xFFFF] I QUANTITY INT 1 Quantity of Outputs (Coils or Registers) I DB_NO INT 0 DB number with data to be copied; if 0 dont copy I DB_STRTADD INT 0 In the DB, start address of the data I VAL1 WORD 0 1. word value to write (single value, if FC is 5 or 6)... I VAL127 WORD word value to write

37 37 IO Parameter IO-Typ Default Kommentar O QBAD BOOL 0 General error / quality code O QLNKF BOOL 0 Link failure O QPARF INT 0 Parameter error O QRESPCOD INT 0 See Table in error handling O BYTECNT BYTE 0 Count of Bytes used to write

38 MODX_READ - Auftragsbaustein Typ / Nummer FB Funktion und Arbeitsweise Mit dem MODX_READ Baustein werden Modbus Read-Requests zusammengestellt und die empfangenen Daten im zugehörenden Response verarbeitet. Der MODX_READ Baustein wird zusammen mit dem MODX_COMRED Baustein zum Lesen von sogenannten Coils (Bits) oder Registern (Words) vom Modbus RTU Slave Gerät über das Modbus Protokoll genutzt. Die empfangenen Daten werden an den Baustein-Ausgängen angezeigt oder können an einen optional angegebenen Datenbaustein übergeben werden Parametrieren und Verschalten Auf CFC Ebene ist der CONNECT Eingang des Auftragsbausteins MODX_READ mit dem CONNECT Ausgang des MODX_COMRED zu verbinden. Der Parameter FCTCODE des Auftragsbaustein bestimmt den Typ des Datenzugriffs wie folgt: FCTCODE Funktion Name Bedeutung 01 Read coils Lesen von bis zu 2032 Bits (Output Status) 02 Read discrete inputs Lesen von bis zu 2032 Bits (Input Status) 03 Read holding registers Lesen von bis zu 127 Output Registern 04 Read inputs registers Lesen von bis zu 127 Input Registern Mit STRTADD wird die Startadresse des Registers oder Coils angegeben und mit QUANTITY die Anzahl der zu lesenden Coils oder Register. Der Parameter DEV_ID ist die Device Id (oft auch als Slave Adresse bzw. Unit Identifier bezeichnet) des Modbus RTU Slave Gerätes. Bleibt dieser auf -1 gesetzt, wird für die Kommunikation das entsprechende Telegramm mit der DEV_ID des Kommunikationsbausteins MODX_COMRED versorgt Weitere Konfigurationen Werteausgabe Sollen die empfangenen Werte nicht an den Ausgängen VAL1 - VAL127 sondern in einen Datenbaustein geschrieben werden, sind hierzu über den Parameter DB_NO die Nummer des Datenbausteins und die Startadresse in DB_STRTADD anzugeben. Bei DB_NO = 0 werden die Werte an den Ausgängen geschrieben.

39 39 Ersatzwerte Dem MODX_READ Baustein können über die Eingänge SUB_VAL1 SUB_VAL127 Ersatzwerte angegeben werden, die bei SUB_ACT = TRUE im Falle von Kommunikationsproblemen QBAD = TRUE an die Ausgänge kopiert werden. Dabei werden gerade so viele Werte kopiert, wie sie über QUANTITY (unter Berücksichtigung des FCTCODE) angegeben wurden. Simulationswerte Dem MODX_READ Baustein können über die Eingänge SIM_VAL1 SIM_VAL127 Simulationswerte angegeben werden, die bei SIM_ACT = TRUE an die Ausgänge kopiert werden. Dabei werden gerade so viele Werte kopiert, wie sie über QUANTITY (unter Berücksichtigung des FCTCODE) angegeben wurden. Werte die gegebenenfalls vom Modbus Slave gelesen wurden oder Ersatzwerte werden dabei durch die Simulationswerte überschrieben! Byte- und Word-Reihenfolge Da in der Modbus Spezifikation nicht exakt spezifiziert ist wie Daten in den Registern abgelegt sein sollten, implementieren einige Hersteller ihre Modbus Geräte derart, dass zuerst das High-Byte gefolgt von dem Low-Byte gespeichert und übertragen wird. Andere wiederum speichern und übertragen zuerst das Low-Byte. Dies gilt analog zu Worten, wenn Register zu 32-bit Datentypen zusammengefasst wurden. Einige Geräte speichern das High-Word im ersten und das Low-Word im zweiten Register, während andere dieses wiederum umgekehrt realisieren. Als Beispiel sei hier die 32bit unsigned Integerzahl gegeben, die in vier unterschiedlichen Arten angeordnet werden kann: AE : high byte first, high word first 5652 AE41 : high byte first, low word first 41AE 5256 : low byte first, high word first AE : low byte first, low word first Es spielt keine Rolle in welcher Reihenfolge die Bytes oder Worte versendet werden solange dies beim Empfänger berücksichtigt werden kann. Deshalb können mit dem MODX_READ Baustein mit den Schaltern CHG_BYTE und CHG_WORD Anpassungen der Werte an den Ausgängen durchgeführt werden. Die Schalter werden nur bei FCTCODE gleich 3 oder 4 berücksichtigt. Ersatzwerte sowie Simulationswerte werden nicht modifiziert. Mit CHG_BYTE = TRUE werden das High-Byte mit dem Low-Byte eines Ausgangwertes (auch im evtl. angegebenen DB) getauscht. Mit CHG_WORD = TRUE werden das High-Word mit dem Low-Word eines Doppelwortes getauscht. Dabei wird ein Doppelwort durch zwei aufeinanderfolgende Ausgänge zusammengesetzt. Dies gilt auch für die Werte in einem evtl. angegebenen DB. Bei der Verwendung von CHG_WORD sollte auf eine gerade Anzahl von zu lesenden Registern geachtet werden Weitere Informationen Aus dem Code heraus aufgerufene Bausteine: o FC29 (NE_STRING) o SFC20 (BLKMOV)

40 Aufrufende OBs Der aufrufende OB ist der Weckalarm-OB3x, in den Sie den Baustein einbauen (z.b. OB 35) Fehlerbearbeitung QLNKF zeigt einen Fehler an, wenn die Verbindung zum MODX_COMRED Baustein fehlerhaft ist oder wenn der MODX_READ Baustein selbst intern nicht registriert bzw. angemeldet werden konnte, z.b. weil schon mehr als 10 Auftragsbausteine verbunden sind. QBAD zeigt einen fehlerhaften Read-Request an. QBAD ist TRUE falls QLNKF gleich TRUE ist oder falls QERR am MODX_COMRED gleich TRUE ist. Des Weiteren wird QBAD gesetzt, falls ein Read-Request mit einem Fehlercode <> 0 und <> 15 im Response beantwortet wird (siehe QRESPCOD). Mögliche Fehlparametrierungen werden über QPARF angezeigt. QPARF Ausgabe Beschreibung 0 0 kein Fehler 1 Spare reserviert 2 Dev Id DEV ID ungültig (gültig sind -1, 1-255) 3 Fctcode FCTCODE ungültig (gültig sind 1,2,3,4) 4 StartAdd STRTADD ungültig (gültig sind Werte >= 0 und < 0xFFFF) 5 CoilQnty Für FCTCODE 1 oder 2 ist QUANTITY ungültig (gültig sind Werte > 0 und <= 2032) 6 RegQnty Für FCTCODE 3 oder 4 ist QUANTITY ungültig (gültig sind Werte > 0 und <= 127) 7 Db No Datenbaustein mit DB NO ist nicht geladen 8 Db Strta DB STRTADD ist ungültig Statusinfos die im Response empfangen wurden werden über QRESPCOD angezeigt. QRESPCOD Ausgabe Beschreibung 0 OK kein Fehler 1 ILLEGAL FCT illegaler Funktionsaufruf 2 ADDR ERR illegale Adresse 3 DATA ERR illegaler Datenwert 4 DEV ERR nicht behebbarer Fehler am Gerät 5 TIMEOUT Timeout 10 GWPATH Gateway path unavailable 11 GWNORESP Gateway target device failed to respond 15 Waiting for Response

41 41 Ein Qualitycode wird über QC für alle Ausgangswerte gemeinsam angezeigt. QC Beschreibung 16#80 Gültiger Wert 16#60 Simulationswert 16#48 Ersatzwert 16#00 Ungültiger Wert Meldeverhalten Der Baustein hat kein Meldeverhalten CFC Baustein Darstellung Parameterliste IO Parameter IO-Typ Default Kommentar I CONNECT ANY CFC Connection to MODX_COMRED block I DEV_ID INT -1 Device ID / slave address [-1, ] I FCTCODE INT 4 Function code [1, 2, 3, 4] I STRTADD DINT 0 Register starting address [0..0xFFFF] I QUANTITY INT 1 I DB_NO INT 0 Quantity of Coils (<=2032Bits) or Registers (<=127Words) Number of the DB where to copy the data; if 0 dont copy I DB_STRTADD INT 0 In the DB, start address for the data

42 42 I CHG_BYTE BOOL 0 I CHG_WORD BOOL 0 Interchange Low- and High-bytes in each word from the output values (allowed with FCTCODE 3 and 4) Interchange Low- and High-words in each doubleword from the output values (allowed with FCTCODE 3 and 4, QUANTITY should be even) I SUB_ACT BOOL 0 Activate substitution values, if QBAD is true I SUB_VAL1 WORD 0 1. word substitution value I... I SUB_VAL127 WORD word substitution value I SIM_ACT BOOL 0 I SIM_VAL1 WORD 0 1. word simulation value I... Activate simulation values (overrides normal and substitution values) I SIM_VAL127 WORD word simulation value O QC BYTE 0 Quality code (one for all values) O QBAD BOOL 0 General error / quality code O QLNKF BOOL 0 Link failure O QPARF INT 0 Parameter error O QRESPCOD INT 0 See Table in error handling O VAL1 WORD 0 1. word value read O... O VAL127 WORD word value read

43 Anwendungsbeispiele Beispiel 1: Kommunikation mit zwei Modbus RTU Slaves (eine log. Verbindung zum Gateway) In Beispiel 1 werden sechs Werte ab der Adresse 0 eines Modbus Slaves mit der Geräteadresse 5 und sechs Werte ab der Adresse 10 eines Modbus Slaves mit der Geräteadresse 7 geschrieben und wieder gelesen. Mit den in Beispiel 1 gewählten Funktionscodes entspricht die Adresse 0 den Registernummern bis und die Adresse 10 den Registernummern bis

44 44 Beispiel 2: Kommunikation mit zwei Modbus RTU Slaves (zwei log. Verbindungen zum Gateway) In Beispiel 2 wird ein zusätzlicher Kommunikationsbaustein zur Erhöhung der Aktualisierungsgeschwindigkeit einzelner Werte eingefügt (Hinweise dazu siehe 2.5). Die Geräteadressen 1 und 2 sind direkt am Kommunikationsbaustein und nicht an den Auftragsbausteinen (Standardwert DEV_ID = -1 unverändert) projektiert.

45 45 Beispiel 3: Kommunikation mit einem Modbus RTU Slave (zwei log. Verbindungen zum Gateway) In Beispiel 3 wird ein zusätzlicher Kommunikationsbaustein explizit zur Slave- und TCP Verbindungsüberwachung (Geräteadresse 1) per Watchdog eingefügt. Eine evtl. Verbindungsumschaltung am COMRED2 wird dem COMRED1 weitergegeben. Achtung: Wird die Konfigurationsmöglichkeit aus Beispiel 3 genutzt, bei dem eine Verbindungsumschaltung von einem Kommunikationsbaustein zu einem anderen weitergegeben wird, ist darauf zu achten, dass bei beiden Bausteinen die gleichen physikalischen Kommunikationsverbindungen zwischen Modbus Master und Gateway verwendet werden. Bei der Angabe der Parameter LADDRx und CONN_IDx muss unbedingt darauf geachtet werden, dass die logischen Verbindungen für x=0 beide vom gleichen CP (üblicherweise CP0) ausgehen. Dies gilt entsprechend auch für x=1 (üblicherweise CP1). Im Beispiel 3 ist dies mit LADDR0=16#3FF5 und LADDR1=16#3FF4 an beiden Bausteinen zu erkennen. Bei der Verwendung von mehreren Kommunikationsbausteinen ist pro Baustein eine separate logische Verbindung zwischen Modbus Master und Gateway zu verwenden (beachte hellblaue Markierung in den Beispielen 2 und 3). Dabei müssen die CONN_ID0 und CONN_ID1 eines Bausteins nicht wie in diesem Beispiel den gleichen Wert haben. Die Anschlüsse für CPUERR0 und CPUERR1 sind mit den Ausgängen CPUERR_0 und CPUERR_1 des CPU Function Blocks OB_BEGIN verschaltet, der über die Funktion Baugruppentreiber erzeugen in einem Systemplan automatisch eingefügt wurde.

46 W1R_SCALE - Konvertierungsbaustein Typ / Nummer FB Funktion und Arbeitsweise Dieser Baustein dient zur Konvertierung eines 16-bit Wertes (gegeben durch ein Wort) zu einem REAL-Wert unter Berücksichtigung einer angegebenen linearen Skalierung. Bei den Werten die dieser Baustein verarbeitet handelt es sich üblicherweise um Analogwerte. Die Berechnungsvorschrift lautet: PV_OUT := ((HI_RANGE - LO_RANGE)*((X - MIN_RAW)* 1/(MAX_RAW-MIN_RAW)) + LO_RANGE)* FACTOR; wobei X den in den Datentyp REAL umgewandelten Eingangswert (PV_IN) repräsentiert Parametrieren und Verschalten Der 16-bit Eingangswert (die Messgröße) wird in PV_IN angegeben. Dabei entspricht der Bereich des Eingangswertes dem Wertebereich einer 16-Bit-Ganzzahl ( [8000] bis [7FFF]). Der Grenzwert für den oberen Bereich des Messsignals wird in HI_RANGE angegeben. Der Grenzwert für den unteren Bereich des Messsignals wird in LO_RANGE angegeben. Die obere Grenze des Messbereichs wird in MAX_RAW angegeben. Die untere Grenze des Messbereichs wird in MIN_RAW angegeben. Ein Verstärkungsfaktor kann in FACTOR angegeben werden. Die berechnete Ausgangsgröße (Messsignal) wird an PV_OUT ausgegeben. Mit dem Schalter CHG_BYTE können Anpassungen der an dem Eingang anliegenden Werte durchgeführt werden. Mit CHG_BYTE = TRUE werden das High-Byte mit dem Low-Byte des Eingangswortes getauscht Aufrufende OBs Der aufrufende OB ist der Weckalarm-OB3x, in den Sie den Baustein einbauen (z.b. OB 35) und der folgende OB in den der Baustein zusätzlich (im CFC automatisch) eingebaut wird: o OB100 Neustart (Warmstart) Fehlerbearbeitung Mögliche Fehlparametrierungen werden über QPARF angezeigt. QPARF Ausgabe Beschreibung 0 0 kein Fehler 1 InvRange ungültige Bereichsangabe

47 47 QPARF Ausgabe 2 InvRawLi Beschreibung (HI_RANGE muss größer als LO_RANGE sein) ungültige Grenzen für die Rohwerte (MAX_RAW muss größer als MIN_RAW sein und es gilt MAX_RAW <= sowie MIN_RAW >= ) Meldeverhalten Der Baustein hat kein Meldeverhalten CFC Baustein Darstellung Parameterliste IO Parameter IO-Typ Default Kommentar I PV_IN WORD 0 Input value I HI_RANGE REAL 100 High Range of process value I LO_RANGE REAL 0 Low Range of process value I MAX_RAW REAL 100 Max Raw value of process value I MIN_RAW REAL 0 Min Raw value of process value I FACTOR REAL 1 Scaling factor I CHG_BYTE BOOL 0 1: Interchange Low- and High-byte in PV_IN O PV_OUT REAL Process value as real O QPARF INT 0 Parameter error

48 W2R_SCALE - Konvertierungsbaustein Typ / Nummer FB Funktion und Arbeitsweise Dieser Baustein dient zur Konvertierung eines 32-bit Wertes (zusammengesetzt aus zwei Wörtern) zu einem REAL-Wert unter Berücksichtigung einer angegebenen linearen Skalierung. Bei den Werten die dieser Baustein verarbeitet handelt es sich üblicherweise um Analogwerte. Die Berechnungsvorschrift lautet: PV_OUT := ((HI_RANGE - LO_RANGE)*((X - MIN_RAW)* 1/(MAX_RAW-MIN_RAW)) + LO_RANGE)* FACTOR; wobei X den in den Datentyp REAL umgewandelten Eingangswert (zusammengesetzt aus PV_IN1 als Highund PV_IN2 als Low-Word) repräsentiert Parametrieren und Verschalten Der 32-bit Eingangswert (die Messgröße) wird in PV_IN1 (als High-Word) und PV_IN2 (als Low-Word) angegeben. Dabei entspricht der Bereich des Eingangswertes (gegeben durch die 2 Worte in PV_IN1 und PV_IN2) dem Wertebereich einer 32-Bit-Ganzzahl ( [8000 FFFF] bis [7FFF FFFF]). Der Grenzwert für den oberen Bereich des Messsignals wird in HI_RANGE angegeben. Der Grenzwert für den unteren Bereich des Messsignals wird in LO_RANGE angegeben. Die obere Grenze des Messbereichs wird in MAX_RAW angegeben. Die untere Grenze des Messbereichs wird in MIN_RAW angegeben. Ein Verstärkungsfaktor kann in FACTOR angegeben werden. Die berechnete Ausgangsgröße (Messsignal) wird an PV_OUT ausgegeben. Mit den Schaltern CHG_BYTE und CHG_WORD können Anpassungen der an den Eingängen anliegenden Werte durchgeführt werden. Mit CHG_BYTE = TRUE werden das High- Byte mit dem Low-Byte der beiden Eingangswörter getauscht. Mit CHG_WORD = TRUE werden das High-Word mit dem Low-Word im Doppelwort getauscht. Dabei wird das Doppelwort durch die zwei Wörter am Eingang zusammengesetzt. Das Wort am Eingang PV_IN1 stellt im Standartfall das High- und das Wort am Eingang PV_IN2 das Low-Word dar Aufrufende OBs Der aufrufende OB ist der Weckalarm-OB3x, in den Sie den Baustein einbauen (z.b. OB 35) und der folgende OB in den der Baustein zusätzlich (im CFC automatisch) eingebaut wird: o OB100 Neustart (Warmstart)

49 Fehlerbearbeitung Mögliche Fehlparametrierungen werden über QPARF angezeigt. QPARF Ausgabe Beschreibung 0 0 kein Fehler 1 InvRange ungültige Bereichsangabe (HI_RANGE muss größer als LO_RANGE sein!) 2 InvRawLi ungültige Grenzen für die Rohwerte (MAX_RAW muss größer als MIN_RAW sein und es gilt MAX_RAW <= sowie MIN_RAW >= ) Meldeverhalten Der Baustein hat kein Meldeverhalten CFC Baustein Darstellung Parameterliste IO Parameter IO-Typ Default Kommentar I PV_IN1 WORD 0 Input value1 (High-Word) I PV_IN2 WORD 0 Input value2 (Low-Word) I HI_RANGE REAL 100 High Range of process value I LO_RANGE REAL 0 Low Range of process value I MAX_RAW REAL 100 Max Raw value of process value I MIN_RAW REAL 0 Min Raw value of process value I FACTOR REAL 1 Scaling factor I CHG_BYTE BOOL 0 1: Interchange Low- and High-byte in PV_IN1 and PV_IN2 I CHG_WORD BYTE 0 1: Interchange High- (PV_IN1) and Low-Word (PV_IN2) O PV_OUT REAL Process value as real