Anwendungshinweis. WAGO-I/O-SYSTEM 750 Serielle Schnittstelle RS Anbindung der HKW-Elektronik Wetterprognose-Station WS-K xx T ModBus

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1 WAGO-I/O-SYSTEM 750 Serielle Schnittstelle RS Anbindung der HKW-Elektronik Wetterprognose-Station WS-K xx T ModBus Version:

2 2 Impressum 2013 by WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG Alle Rechte vorbehalten. WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG Hansastraße 27 D Minden Tel.: +49 (0) 571/ Fax: +49 (0) 571/ Web: info@wago.com Technischer Support Tel.: +49 (0) 571/ Fax: +49 (0) 571/ support@wago.com Es wurden alle erdenklichen Maßnahmen getroffen, um die Richtigkeit und Vollständigkeit der vorliegenden Dokumentation zu gewährleisten. Da sich Fehler, trotz aller Sorgfalt, nie vollständig vermeiden lassen, sind wir für Hinweise und Anregungen jederzeit dankbar. Wir weisen darauf hin, dass die im Handbuch verwendeten Soft- und Hardwarebezeichnungen und Markennamen der jeweiligen Firmen im Allgemeinen einem Warenzeichenschutz, Markenzeichenschutz oder patentrechtlichem Schutz unterliegen.

3 Inhaltsverzeichnis 3 Inhaltsverzeichnis 1 Wichtige Erläuterungen Rechtliche Grundlagen Änderungsvorbehalt Urheberschutz Personalqualifikation Bestimmungsgemäßer Gebrauch Gültigkeitsbereich Symbole Darstellung der Zahlensysteme Schriftkonventionen Beschreibung Material Aufbau Bausteinbeschreibung Funktionsbaustein FbHKW_WeatherStationCompact Datentyp typwsk Beispielprogramm Aufgabenstellung Programmierung Datenzugriff Erforderliche Bibliotheken Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis... 17

4 4 Wichtige Erläuterungen 1 Wichtige Erläuterungen Um dem Anwender eine schnelle Installation und Inbetriebnahme der beschriebenen Geräte zu gewährleisten, ist es notwendig, die nachfolgenden Hinweise und Erläuterungen sorgfältig zu lesen und zu beachten. 1.1 Rechtliche Grundlagen Änderungsvorbehalt Die WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG behält sich Änderungen, die dem technischen Fortschritt dienen, vor. Alle Rechte für den Fall der Patenterteilung oder des Gebrauchmusterschutzes sind der WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG vorbehalten. Fremdprodukte werden stets ohne Vermerk auf Patentrechte genannt. Die Existenz solcher Rechte ist daher nicht auszuschließen Urheberschutz Diese Dokumentation, einschließlich aller darin befindlichen Abbildungen, ist urheberrechtlich geschützt. Jede Weiterverwendung dieser Dokumentation, die von den urheberrechtlichen Bestimmungen abweicht, ist nicht gestattet. Die Reproduktion, Übersetzung in andere Sprachen sowie die elektronische und fototechnische Archivierung und Veränderung bedarf der schriftlichen Genehmigung der WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG, Minden. Zuwiderhandlungen ziehen einen Schadenersatzanspruch nach sich Personalqualifikation Der in diesem Dokument beschriebene Produktgebrauch richtet sich ausschließlich an Fachkräfte mit einer Ausbildung in der SPS-Programmierung, Elektrofachkräfte oder von Elektrofachkräften unterwiesene Personen, die außerdem mit den geltenden Normen vertraut sind. Für Fehlhandlungen und Schäden, die an WAGO- Produkten und Fremdprodukten durch Missachtung der Informationen dieses Dokumentes entstehen, übernimmt die WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG keine Haftung Bestimmungsgemäßer Gebrauch Die Komponenten werden ab Werk für den jeweiligen Anwendungsfall mit einer festen Hard- und Softwarekonfiguration ausgeliefert. Änderungen sind nur im Rahmen der in dem Dokument aufgezeigten Möglichkeiten zulässig. Alle anderen Veränderungen an der Hard- oder Software, sowie der nicht bestimmungsgemäße Gebrauch der Komponenten, bewirken den Haftungsausschluss der WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG. Wünsche an eine abgewandelte bzw. neue Hard- oder Softwarekonfiguration richten Sie bitte an WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG.

5 Wichtige Erläuterungen Gültigkeitsbereich Dieser basiert auf die genannte Hard- und Software der jeweiligen Hersteller sowie auf die zugehörige Dokumentation. Daher gilt dieser nur für die beschriebene Installation. Neue Hard- und Softwareversionen erfordern eventuell eine geänderte Handhabung. Beachten Sie die ausführliche Beschreibung in den jeweiligen Handbüchern. 1.3 Symbole Beachten Hinweis Information Beachten! Randbedingungen, die für einen fehlerfreien Betrieb unbedingt zu beachten sind. Wichtiger Hinweis! Routinen oder Ratschläge für den effizienten Geräteeinsatz und die Softwareoptimierung. Weitere Information Weist auf weitere Informationen hin, die kein wesentlicher Bestandteil dieser Dokumentation sind (z. B. Internet).

6 6 Wichtige Erläuterungen 1.4 Darstellung der Zahlensysteme Tabelle 1: Darstellungen der Zahlensysteme Zahlensystem Beispiel Bemerkung Dezimal 100 normale Schreibweise Hexadezimal 0x64 C-Notation Binär '100' ' ' in Hochkomma, Nibble durch Punkt getrennt 1.5 Schriftkonventionen Tabelle 2: Schriftkonventionen Schriftart Bedeutung kursiv Namen von Pfaden und Dateien werden kursiv dargestellt z. B.: C:\Programme\WAGO-I/O-CHECK Menü Menüpunkte werden fett dargestellt z. B.: Speichern > Ein Größer als Zeichen zwischen zwei Namen bedeutet die Auswahl eines Menüpunktes aus einem Menü z. B.: Datei > Neu Eingabe Bezeichnungen von Eingabe- oder Auswahlfeldern werden fett dargestellt z. B.: Messbereichsanfang Wert Eingabe- oder Auswahlwerte werden in Anführungszeichen dargestellt z. B.: Geben Sie unter Messbereichsanfang den Wert 4 ma ein. [Button] Schaltflächenbeschriftungen in Dialogen werden fett dargestellt und in eckigen Klammern eingefasst z. B.: [Eingabe] [Taste] Tastenbeschriftungen auf der Tastatur werden fett dargestellt und in eckigen Klammern eingefasst z. B.: [F5]

7 Beschreibung 7 2 Beschreibung In diesem wird beschrieben, wie die Kommunikation zwischen dem WAGO-I/O-System und einer HKW-Elektronik Wetterstation der Serie WS-K xx T mit der ModBus Schnittstelle realisiert werden kann. 3 Material Tabelle 3: Material Lieferant Stück Bezeichnung Best. Nr. WAGO 1 Programmierbarer Feldbuscontroller 750-8xx WAGO 1 Serielle Schnittstellenklemme RS WAGO 1 Bus-Endklemme HKW Elektronik 1 Wetterprognose Station WS-K xx T WS-K ModBus RTU485 xx T Hinweis Information Kontenaufbau Der beschriebene Knotenaufbau stellt nur ein Beispiel dar wie die Kommunikation mit einer Wetterstation der Reihe WS-K xx realisiert werden kann. Die Klemmen sind je nach Anlage beliebig erweiterbar. Weitere Information Weitere Informationen über die Wetterstation finden Sie unter

8 8 Aufbau 4 Aufbau 5 24 V DC GND B Schirmung A Abbildung 1: Verbindungsplan WAGO-IO-SYSTEM mit WS-K Beachten Baudrate Durch setzen des Jumpers JP1 an der WS-K lässt sich die Baudrate von Bd auf 9600 Bd reduzieren. Dieser Jumper sollte bei Verwendung des Bausteins FbHKW_WeatherStationCompact nicht gesetzt werden.

9 Bausteinbeschreibung 9 5 Bausteinbeschreibung 5.1 Funktionsbaustein FbHKW_WeatherStationCompact WAGO-I/O-PRO-V2.3- Elemente der Bibliothek Kategorie: Gebäudetechnik Name: FbHKW_WeatherStationCompact Typ: Funktion Funktionsblock X Programm Name der Bibliothek: WeatherForecast_HKW_01.lib Anwendbar für: Siehe Release Note Verwendete Bibliotheken: Standard.lib SerComm.lib Modb_I05.lib Serial_Interface_01.lib mod_com.lib Eingangsparameter: Datentyp: Kommentar: bcom_port BYTE Nr. der verw. ser. Schnittstelle 1 -> Interne Serviceschnittstelle 2 -> erste gesteckte ser. Klemme (Voreinst.) 3 -> zweite gesteckte ser. Klemme bslaveaddress BYTE ModBus-Adresse der WS-K (Werkseinstellung 3 voreingestellt) enumwsksourcestations enumwsksourc estations Quell-Sendestation: WSK_DCF49 = Mainfingen (Voreinst.) WSK_HGA22 = Lakihegy WSK_DCF39 = Burg icityid INT Standort ID (Städteliste) nach WS-K Voreinstellung = 350 (Minden) rtempsensoffset REAL Messwertkorrektur des integrierten Temperatur-Sensors ( 5.0 bis 5.0 C) xdst BOOL Aktiviert die Sommerzeit bei TRUE iutcoffset INT Zeitzone des Standorts Rückgabewert: Datentyp: Kommentar: typwsk typwsk Abbild der Wetterstation (siehe Datentypbeschreibung) enummb_error Grafische Darstellung: enummb_erro R Anzeige von ModBus Kommunikationsfehlern

10 10 Bausteinbeschreibung Funktionsbeschreibung: Der Funktionsbaustein FbHKW_WeatherStationCompact dient für die Anbindung einer HKW Wetterprognose-Station WS-K xx Modbus an das WAGO-I/O-System. Die Kommunikation zwischen der Wetterprognose-Station und dem WAGO-I/O-System erfolgt über eine RS485 Modbus/RTU Verbindung. Mit den Parametern bcom_port und bslaveaddress kann die verwendete serielle Schnittstelle des WAGO-I/O-Systems und die an der WS-K eingestellte ModBus- Adresse dem Funktionsblock übergeben werden. Für die Einstellungen der ModBus- Adresse ist im Handbuch der WS-K beschrieben. Beispiel: bcom_port := 2; (erste gesteckte serielle Klemme) bslaveaddress := 3; (Slave-Adresse 3) Die Wetterstationen der Serie WS-K xx T können in drei Punkten parametriert werden. Erstens kann einer von drei Sendern als Quell-Sender eingestellt werden (WSK_DCF49 = Mainfingen, WSK_HGA22 = Lakihegy und WSK_DCF39 = Burg). Zweitens kann der Standort der Wetterstation anhand der Standort ID eingestellt werden (Städteliste in WS-K Handbuch). Drittens kann der in der WS-K verbaute Temperatursensor durch eine Messwertkorrektur von maximal ± 5,0 C justiert werden. Diese Einstellungen können dem Funktionsblock mit den Parametern enumwsksourcestations, icityid und rtempsensoffset übergeben werden. Beispiel: enumwsksourcestations := WSK_DCF49; (*für Sender Mainfingen*) icityid := 255; (*für Bielefeld*) rtempsensoffset:= -2.4; (*für Wertekorrektur um 2,4 C*) Die Parametrierung wird während des nächsten Durchlaufs des Funktionsblocks vorgenommen, sollte sich einer der Parameter von dem an der WS-K eingestellten Wert unterscheiden. Mit den Parametern xdst und iutcoffset kann die lokale Zeit an die Zeitzone und die Sommer-/Winterzeit angepasst werden. Beispiel: xdst:= TRUE; iutcoffset := 1; (Sommerzeit aktiv) (Zeitzone UTC+1: Amsterdam, Berlin ) Der Funktionsblock liest schrittweise die Daten aus den Registerblöcken der WS-K aus und legt sie in der Datenstruktur typwsk ab. Der Zyklus beträgt 1s und die maximale Anzahl der Schritte pro Durchlauf beträgt 28. Der Funktionsblock erkennt den Typ der angeschlossenen WS-K automatisch und liest je nach Lizenzpaket nur die unterstützen Datenbereiche aus. In den restlichen Datenbereichen stehen die Default-Werte Beachten sie, dass erst nach einem kompletten Durchlauf alle Daten der WS-K ausgelesen sind bzw. Änderungen wirksam werden. Bei Inbetriebnahme der WS-K kann es zudem einige Zeit dauern, bis die ersten Wetterdaten angezeigt werden.. Kommunikationsfehler mit der WS-K werden durch enummb_error angezeigt. Bei korrektem Betrieb sollte dauerhaft MB_NO_ERROR anliegen. Nähere Informationen zur Datenstruktur typwsk sind im Kapitel 5.2 zu finden.

11 Bausteinbeschreibung 11 Hinweis Wetterprognose Die Daten der Wetterprognose werden viermal täglich übermittelt. Bei Inbetriebnahme der WS-K stehen bis zum Zeitpunkt der nächsten Übermittlung keine Wetterdaten zur Verfügung. 5.2 Datentyp typwsk WAGO-I/O-PRO-V2.3- Elemente der Bibliothek Kategorie: Name: Typ: Name der Bibliothek: Anwendbar für: Verwendete Bibliotheken: Gebäudetechnik typwsk Datenstruktur WeatherForecast_HKW_01.lib Siehe Release Note Standard.lib Date: Datentyp: Kommentar: StationType enumwsktype Gerätetyp der WSK StationID typstationid Gerätenummer der WS-K LicenceModel enumwsklicenc Unterstütztes Lizenzpaket emodel Revision REAL Firmware Revisionsnummer dtutc DT UTC Zeit dtlocal DT Lokale Zeit icityid INT Standorteinstellung (siehe WS-K Handbuch 6.5) isourcestation enumwsksourc Quell-Sender estations isignalquality INT Signalqualität (0 bis 9, 9 = höchste Qualität) xfskquality BOOL Bei Signalqualität > 5 TRUE sitempsensdata REAL Messwert des integrierten Temperatur- Sensors in C sitempsensoffset REAL Eingestellte Messwertkorrektur des integrierten Temperatur-Sensors in C xtempsensstatus BOOL Zustand des integrierten Temperatur- Sensors AirTempMax typ4dayfc Prognose der maximalen Lufttemperatur für 4 Tage in C AirTempMin typ4dayfc Prognose der minimalen Lufttemperatur für 4 Tage in C AirTempAvg typ4dayfc Prognose der mittleren Lufttemperatur für 4 Tage in C AirTempAdv typairtempadvf c Prognose der mittleren Lufttemperatur für 4 Tage in C (stündliche Auflösung) RainfallQuantity typrainquantfc Prognose der Niederschlagsmenge für 4 Tage in l/m 2 RainfallProbability typ4dayfc Prognose der Niederschlagswahrscheinlichkeit für 4 Tage in %

12 12 Bausteinbeschreibung SunshineDuration typsundur Prognose der Sonnenstunden für 2 Tage in h SolarInsolation typ2dayfc Prognose der Solaren Einstrahlung für 2 Tage in W/m 2 AirPressure typ2dayfc Prognose des Luftdrucks auf Meereshöhe für 2 Tage in hpa WindForce typ4dayfc Prognose der Windstärke für 4 Tage in Bft WindDirection typ4dayfc Prognose der Windrichtung für 4 Tage (siehe WS-K Handbuch 7 Vermerk unter Tabelle Windrichtung S.23) SignificantWeather typ4dayfc Prognose der allgem. Wetterlage für 4 Tage (siehe WS-K Handbuch 7 Tabelle Wettersymbolik für Signifikantes Wetter S.20) exgroundfog typexweatherfc Prognose der Wahrscheinlichkeit für Bodennebel für 4 Tage (TRUE bei > 50% Wahrscheinlichkeit) exfreezingrain typexweatherfc Prognose der Wahrscheinlichkeit für gefrierenden Regen für 4 Tage (TRUE bei > 50% Wahrscheinlichkeit) exgroundfrost typexweatherfc Prognose der Wahrscheinlichkeit für Bodenfrost für 4 Tage (TRUE bei > 50% Wahrscheinlichkeit) exgusts typ4dayfc Prognose der Wahrscheinlichkeit für starke Windböen für 4 Tage (Alarmwerte 0..3 mit > 50% Wahrscheinlichkeit, siehe WS-K Handbuch 7 Vermerk unter Tabelle Böen S.24) exrainfall typ4dayfc Prognose der Wahrscheinlichkeit für starken Niederschlag für 4 Tage (Alarmwerte 0..2 mit > 50% Wahrscheinlichkeit, siehe WS-K Handbuch 7 Vermerk unter Tabelle Niederschlag S.25) exheat typ4dayfc Prognose der Wahrscheinlichkeit für extreme Hitze für 4 Tage (Alarmwerte 0..3 mit > 50% Wahrscheinlichkeit, siehe WS-K Handbuch 7 Vermerk unter Tabelle Hitze S.25) exwindchill typ4dayfc Prognose der Wahrscheinlichkeit für extreme Kälte für 4 Tage (Alarmwerte 0..3 mit > 50% Wahrscheinlichkeit, siehe WS-K Handbuch 7 Vermerk unter Tabelle Kälte S.26) Hinweis Einheiten In den Strukturen der Prognosedaten ist jeweils in der Variablen sunit die Einheit der enthaltenen Daten in Form einer STRING Variablen hinterlegt. Diese Variable kann z.b. in Visualisierungen genutzt werden. Sie sollte nicht überschrieben werden.

13 Bausteinbeschreibung 13 Datenstrukturbeschreibung: Die Datenstruktur typwsk des Bausteins FbHKW_WeatherStationCompact wird genutzt, um die Wetter-, Verbindungs- und Gerätedaten nach dem Auslesen über die ModBus RTU485 anderen Prozessen zur Verfügung zu stellen. Die Gerätedaten beinhalten den Gerätetyp der WS-K, die Gerätenummer, das unterstützte Lizenzpaket und die Firmware Revisionsnummer. Die Verbindungsdaten beinhalten die UTC-Uhrzeit, die lokale Uhrzeit, den Standort der WS-K, den Quell-Sender und die Empfangsqualität. Zu den Wetterdaten gehören der Messwert des integrierten Temperatur-Sensors mit dessen Messwertkorrektur sowie die Prognosedaten für Lufttemperatur, Niederschlag, Sonneneinstrahlung, Wind, allgemeine Wetterlage und Alarme für extreme Wetterlagen. Die Prognosedaten werden dabei in Unterstrukturen abgelegt, die in Tage und Tagesabschnitte unterteilt ist. Dies sind die Datentypen typ4dayfc, typ2dayfc, typairtempadvfc, typrainquantfc, typsundur und typexweatherfc. Diese Datentypen enthalten jeweils die STRING Variable Unit, die die Einheit der enthaltenen Daten angibt, sowie die Unterstrukturen CurrentDay, NextDay, In2Days und In3Days (leztere nur in Strukturen für 4 Prognosetage). Die Tagesabschnitte sind in EarlyMorning für 0-6 Uhr, MidMorning für 6-12 Uhr, Afternoon für Uhr und Evening für Uhr unterteilt. Die Default-Werte der Prognosedaten sind bei INT Variablen, bei REAL Variablen und FALSE bei BOOL Variablen. Tabelle 4 ist zu entnehmen, welche Prognosedaten, bei welchem Lizenzpaket abrufbar sind.

14 14 Bausteinbeschreibung Tabelle 4: Verfügbarkeit von Prognosedaten nach Lizenzpaket Verfügbarkeit Prognosedaten Basic All inclusive All inclusive Advanced Solar Solar plus Solar advanced Wind Wind plus Solar & Wind Solar & Wind plus Solar & Wind advanced AirTempMax X X X X X X X X X X X AirTempMin X X X X X X X X X X X AirTempAvg X X X AirTempAdv X X X RainfallQuantity X X X X X X X X X X X RainfallProbability X X X X X X X X X X X SunshineDuration X X X X X X X X SolarInsolation X X X X X X X X AirPressure X X WindForce X X X X X X X WindDirection X X X X X X X SignificantWeather X X X X X X X X X X X exgroundfog X X X X X exfreezingrain X X X X X exgroundfrost X X X X X exgusts X X X X X exrainfall X X X X X exheat X X X X X exwindchill X X X X X

15 Beispielprogramm 15 6 Beispielprogramm 6.1 Aufgabenstellung Die Daten einer Wetterstation WS-K ModBus RTU485 WPAia T sollen durch das WAGO-I/O-System ausgelesen werden. Die Station ist in Minden aufgestellt und in Richtung der Sendestation DCF49 in Mainfingen ausgerichtet. Der integrierte Temperatursensor hat eine Messabweichung von + 1,2 C. Die ModBus-Adresse der Station ist auf Werkseinstellung belassen worden. Das System ist wie in Abbildung 1 aufgebaut. 6.2 Programmierung Abbildung 2: Beispielprogramm Dem Funktionsbaustein FbHKW_WeatherStationCompact werden COM-Port, ModBus-Adresse der WS-K, die Quell-Sendestation WSK_DCF49 Mainfingen, die CityID der Stadt Minden 350, die Messwertkorrektur von -1,2 C und die UTC Zeitzone 1 für Mitteleuropa. Das Programm PrgDaylightSaving der Bibliothek DaylightSaving.lib wird dazu genutzt, die Umschaltung zwischen Sommer-/Winterzeit zu berechnen und an den Eingangsparameter xdst zu übergeben. Anschließend wird die Datenstruktur der Wetterstation in der Instanz WS abgelegt. Dort können die Wetterdaten ausgelesen werden. ModBus Kommunikationsfehler werden an die Variable Error weitergegeben.

16 16 Beispielprogramm 6.3 Datenzugriff Abbildung 3: Datenstruktur in CoDeSys Auf die Daten in der Instanz WS kann wie in dem Beispiel in der Strukturbeschreibung der Datenstruktur typwsk beschrieben zugegriffen werden.

17 Beispielprogramm 17 Erforderliche Bibliotheken Bibliothek WeatherForecast_HKW_01.lib Standard.lib SerComm.lib Serial_Interface_01.lib Modb_I05.lib mod_com.lib Beschreibung Funktionsbaustein für die Wetterstation Standardfunktionen Basisfunktionen der seriellen Schnittstelle Kommunikationsbaustein für die seriellen Klemmen Kommunikationsbaustein für das ModBus Protokoll Funktionsbausteine für das ModBus Protokoll Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Verbindungsplan WAGO-IO-SYSTEM mit WS-K... 8 Abbildung 2: Beispielprogramm Abbildung 3: Datenstruktur in CoDeSys Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Darstellungen der Zahlensysteme... 6 Tabelle 2: Schriftkonventionen... 6 Tabelle 3: Material... 7 Tabelle 4: Verfügbarkeit von Prognosedaten nach Lizenzpaket... 14

18 WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG Postfach 2880 D Minden Hansastraße 27 D Minden Telefon: 05 71/ Telefax: 05 71/ info@wago.com Internet: