Querkommunikation mit Ethernet Controllern Anwendungshinweis

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1 Querkommunikation mit Ethernet Controllern , Deutsch Version 1.0.1

2 ii Allgemeines Copyright 2001 by WAGO Kontakttechnik GmbH Alle Rechte vorbehalten. WAGO Kontakttechnik GmbH Hansastraße 27 D Minden Tel.: +49 (0) 571/ Fax: +49 (0) 571/ info@wago.com Web: 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 Dokument verwendeten Soft- und Hardwarebezeichnungen und Markennamen der jeweiligen Firmen im Allgemeinen einem Warenzeichenschutz, Markenschutz oder patentrechtlichem Schutz unterliegen.

3 Inhalt iii INHALTSVERZEICHNIS 1 Wichtige Erläuterungen Rechtliche Grundlagen Urheberschutz Personalqualifikation Bestimmungsgemäßer Gebrauch Gültigkeitsbereich Symbole Beschreibung Allgemeines Voraussetzungen Bibliotheken MODBUS-Funktionen (Function Codes FC) Material Lösung Datenaustausch zwischen zwei Ethernet Controllern Datenaustausch mit drei Modbus-Slaves Datenaustausch mit mehreren Modbus-Slaves Modbus/TCP- und IEC Adressen Remanente Merker und Retain-Variablen...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 Urheberschutz Dieses Dokument, einschließlich aller darin befindlichen Abbildungen, ist urheberrechtlich geschützt. Jede Weiterverwendung dieses Dokumentes, 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, Minden. Zuwiderhandlungen ziehen einen Schadenersatzanspruch nach sich. Die WAGO Kontakttechnik GmbH behält sich Änderungen, die dem technischen Fortschritt dienen, vor. Alle Rechte für den Fall der Patenterteilung oder des Gebrauchmusterschutzes sind der WAGO Kontakttechnik GmbH vorbehalten. Fremdprodukte werden stets ohne Vermerk auf Patentrechte genannt. Die Existenz solcher Rechte ist daher nicht auszuschließen 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 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. Wünsche an eine abgewandelte bzw. neue Hard- oder Softwarekonfiguration richten Sie bitte an WAGO Kontakttechnik GmbH.

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 Randbedingungen, die für einen fehlerfreien Betrieb unbedingt zu beachten sind. Weitere Informationen Verweise auf zusätzliche Literatur, Handbücher, Datenblätter und INTERNET Seiten.

6 6 Beschreibung 2 Beschreibung 2.1 Allgemeines 2.2 Voraussetzungen 2.3 Bibliotheken Für die rationelle Programmierung des Datenaustausches zwischen mehreren programmierbaren Feldbus-Controllern (PFC) bzw. zwischen einem PFC und einem oder mehreren Ethernet-Kopplern wurden die Bausteine ETHERNET_MODBUSMASTER_UDP und ETHERNET_MODBUSMASTER_TCP entwickelt. Wenn möglich sollte der erstere verwendet werden, welcher das Protokoll UDP (User Datagramm Protokoll) benutzt und einen schnelleren Datenaustausch erlaubt. Der Baustein MODBUSMASTER_TCP ist für den Austausch mit einem Produkt das nur MODBUS TCP (z.b. Bedienterminal E300 Beijer) kennt. Die Kommunikation beruht auf dem Master/Slave Prinzip mit den MODBUS- Funktionen, siehe 2.4. Der Controller mit dem Baustein ETHERNET_MODBUSMASTER_UDP/TCP ist der Master und die via IP-Adresse angesprochenen Controller/Koppler bzw. Fremdgeräte sind die Slaves. Bei der vorliegenden Beschreibung wird vorausgesetzt, dass die Bedienung von WAGO-I/O-PRO 32 bekannt ist. Für die Montage, Installation, Inbetriebnahme und Funktion der Ethernet- Contoller verweisen wir auf das Handbuch. Weitere Informationen Handbücher finden Sie auf den INTERNET-Seiten. Die Bausteine sind Anwendbar für Ethernet-Controller ab Firmwarestand (04). Diese Versionsangabe kann mit dem Internet- Explorer via IP-Adresse des Controllers abgerufen werden. Bibliothek Standard.lib System.lib Ethernet.lib ModbusEthernet_03.lib Beschreibung Basisfunktionen Hilfsfunktionen Netzwerktreiber Modbus-Master Eine detaillierte Beschreibung aller Funktionsbausteine der Library ModbusEthernet_03.lib befindet sich im Dokument ML

7 Beschreibung MODBUS-Funktionen (Function Codes FC) Es sind die MODBUS-Funktions-Codes gemäss Handbuch (Ethernet Koppler / Controller) in diesen Bausteinen bzw. Controllern implementiert: Funktionscode hex FC1: FC2: FC3: FC4: FC5: FC6: FC7: Beschreibung 0x01 Read coils: (Lesender Zugriff auf digitale Ausgänge) 0x02 Read input discrets (Lesender Zugriff auf digitale Eingänge) 0x03 Read multiple registers: (Lesender Zugriff auf WORD-Daten) 0x04 Read input registers: (Lesender Zugriff auf WORD-Daten) 0x05 Write coil: (Schreibender Zugriff auf einen digitalen Ausgang) 0x06 Write single register: (Schreibender Zugriff auf ein WORD-Datum) 0x07 Read exeption status FC11: 0x0BGet comm event counter FC15: FC16: FC23: 0x0F Force multiple coils:(schreibender Zugriff auf digitale Ausgänge) 0x10 Write multiple registers: : (Schreibender Zugriff auf WORD-Daten) 0x17 Read/Write multiple registers: (Schreib/Lese-Zugriff auf WORD-Daten) 2.5 Material Hersteller Artikel-Nr. Beschreibung WAGO /-342 Ethernet Controller (mind. 2 Stk) WAGO 750-xxx Digitale-, analoge Ein-/Ausgangsklemmen etc. je nach Anwendung. Handelsüblicher Hub/Switch Ethernet Verbindungskabel mit RJ45 Standard PC mit WAGO-I/O-PRO 32

8 8 Lösungen 3 Lösungen 3.1 Datenaustausch mit einem MODBUS-Slave Im folgenden wird der Datenaustausch zwischen einem Ethernet-Controller und einem Ethernet-Koppler beschrieben. Auf dem Controller wird die Modbus-Master Funktionalität durch ein IEC61131 Programm hinzugefügt. Auf dem Koppler sind keine Aktivitäten notwendig, da die Modbus-Slave Funktionalität Bestandteil der Firmware ist. Der Austausch erfolgt mit einer Instanz des Bausteins ETHERNET_MODBUSMASTER_UDP sowie dem MODBUS- Funktionscode 23 (read/write registers). Die Programmierung ist in Funktionsplan (FUP) ausgeführt. Vergabe der IP-Adresse Die IP-Adresse kann mit dem WAGO BootP Server vergeben werden. Weitere Informationen Der WAGO BootP Server steht Ihnen kostenlos auf der WAGO INTERNET- Seite zur Verfügung. Die Anwendung des BootP-Servers ist im Handbuch / 842 beschrieben.

9 Lösungen 9 Programmierung Folgende Variablen müssen in der Variablendeklaration enthalten sein und können entsprechend der Anwendung parametriert werden. Mit dem Startbit (Start) kann die Übertragung gestartet werden. Sobald die Übertragung erfolgreich beendet ist, wird das Rückmeldungsbit Fertig auf 1 gesetzt. In der Variablen Funktion wird der Modbus-Code definiert. In unserem Beispiel ist dies 23 (entspricht 17 Hex = read/write registers). In ReadAddress kann die Startadresse im Slave angegeben werden wo die Worte gelesen werden sollen (Bsp. 16#0000 entspricht %IW0) Mit ReadQuantity wird die Anzahl zu lesender Worte angegeben Rec_Buffer bezeichnet den Empfangsbuffer im Master für die zu lesenden Daten. WriteAdress und WriteQuantity sind Startadresse und Anzahl Worte im Slave (Bsp. WriteAdress 16#0001 entspricht %QW1 im Slave) Send_Buffer bezeichnet den Sendebuffer im Master für die zu schreibenden Worte In Fehler wird der Fehler-Code bei einer fehlerhaften Übertragung abgelegt

10 10 Lösungen Erklärung zur folgenden Programmierung: Der Baustein ETHERNET_MODBUSMASTER_UDP wird im Master abgearbeitet. Damit wird der andere Controller mit der im Baustein eingetragenen IP-Adresse zum Slave erklärt. Das Programm erledigt folgenden Datenaustausch : das Eigangswort %IW 0 (= z. B. 16 ersten Eingangs-Bits ) wird dem ersten Wort im Send_buffer zugewiesen (im Netzwerk 3).Mit dem Master_1 wird dieses Wort im Slave auf Adresse 0 geschrieben (entspricht Ausgangswort %QW0 = 16 Ausgangs-Bit). Umgekehrt wird im Slave das Eingangswort gelesen und auf das Ausgangswort im Master geschrieben. IP-Adresse des Empfängers (Slave) Der Wert für das Timeout wird direkt in den Baustein geschrieben. Es ist die max. Zeit, die der Master auf eine Antwort des Slaves wartet. Wenn der Slave in dieser Zeit nicht antwortet, wird im Fehlerwort der Fehler-Code eingetragen. Dimensionierung für Rec_Buffer und Send_Buffer: Der Rec_Buffer sollte für die maximal mögliche Datenbreite konfiguriert werden. Ein zu klein dimensionierter Rec_Buffer kann bei Empfang eines Telegramms mit größerer Länge überlaufen. Dabei können Daten zerstört werden, was zu nicht vorhersagbaren Fehlern führen kann. Ein zu klein dimensionierter Send_Buffer überträgt zufällige Daten an den Slave.

11 Lösungen Datenaustausch mit drei Modbus-Slaves In diesem zweiten Beispiel wird von einem Master an mehrere Slaves ein Datenaustausch durchgeführt (Einer an Alle). Dazu können so viele ETHERNET_MODBUSMASTER_UDP programmiert werden, wie Slaves angesprochen werden. Die Bausteine werden instanziert, indem jedem ein anderer Name gegeben wird (Master_1, Master_2,...). Die einzelnen Master-Bausteine müssen dann gemäss Daten der Slaves (IP-Adresse, Lesebereich, Schreibbereich,...) parametriert werden. Beachten Es muss darauf geachtet werden, dass keine Überschneidungen erfolgen. Bei dieser Variante kann es zu einer Belastung des Netzes (Ethernet) kommen, wenn die Daten dauernd ausgetauscht werden, d.h. ohne Koordination untereinander. Dadurch wird die Kommunikation langsamer. Variablendeklaration

12 12 Lösungen Instanzierung der ETHERNET_MODBUSMASTER_UDP Bausteine Die Bausteine ETHERNET_MODBUSMASTER_TCP sind gleich zu programmieren. Es ist allenfalls das TIME_OUT anzupassen.

13 Lösungen Datenaustausch mit mehreren Modbus-Slaves Die Beispielanwendung zeigt wie ein Ethernet-Controller als Modbus-Master einen zyklischen Datenaustausch mit einer konfigurierbaren Anzahl von Modbus-Slaves durchführt. Als Modbus-Slave kann jeder beliebige Modbus-TCP(UDP)-Slave eingesetzt werden. Der für die Kommunikation notwendige Programmcode ist in dem eigenständigen Programm InterCom zusammengefaßt. Bestehende Programme können durch hinzufügen dieses Programmes leicht um die Funktionalität des Datenaustausches erweitert werden. Das Hauptprogramm wird dazu lediglich um den Aufruf des Programmes InterCom erweitert.

14 14 Lösungen Für die Abwicklung des Datenaustausches wird nur eine Instanz des Funktionsbausteines ETHERNET_MODBUSMASTER_UDP verwendet. Dabei wird der Baustein nach Abschluss eines Datentransfers umparametriert und der nächste Datentransfer angestoßen. Die notwendigen Informationen für die Umparametrierung des Bausteines werden in einer SlaveList geführt. Diese SlaveList ist ein Array vom Type MBSlave und wird beim Anlauf mit der Aktion InterCom.Initialsation eingelesen. TYPE MBSlave : STRUCT stripaddress : STRING; (* Address of Modbusslave *) bunitid : BYTE; (* Field "UnitId" in Modbusprotocolheader*) bfunctioncode: BYTE; (* Modbus functioncode *) wreadaddress : WORD; (* Read data from address *) wreadquantity: WORD; (* Number of points to read *) ptreaddata : POINTER TO BYTE;(* Pointer to readdata *) wwriteaddress: WORD; (* Write data to address *) wwritequantity: WORD; (* Number of points to write *) ptsenddata : POINTER TO BYTE;(* Pointer to writedata *) ttimeout : TIME; (* max time for response from Modbusslave *) END_STRUCT END_TYPE In der Struktur MBSlave sind alle für die Kommunikation notwendigen Informationen zusammengefasst.

15 Lösungen 15 Nachfolgende Abbildung zeigt eine Beispielkonfiguration in der ein Datenaustausch mit drei Modbus-Slaves durchgeführt wird. Um diese Liste zu erweitern sind folgende Schritte notwendig: 1.) Größe des Arrays SlaveList im Programm InterCom in Zeile 3 anpassen. 2.) Berechnung des nächsten Index im Programm InterCom in Zeile 50 an die Größe des Arrays SlaveList anpassen. 3.) Parameter in Aktion InterCom.Initialisation anpassen.

16 16 Modbus/TCP- und IEC Adressen 4 Modbus/TCP- und IEC Adressen Methode FC3 Read Multiple Register FC16 Write Multiple Register Modbus Adress Modbus Adress 0x0000 0x00FF 0x0100 0x01FF 0x0200 0x02FF 0x0300 0x03FF 0x1000 0x1040 0x2000-0x2030 0x3000-0x3FFF 0x0000 0x00FF 0x0100 0x01FF 0x1000 0x1040 0x3000-0x3FFF SPS- Adressen %IW0... %IW255 %QW %QW511 %QW0... %QW255 %IW %IW511 not supported not supported %MW0... %MW4095 %QW0... %QW255 %IW %IW511 not supported %MW0... %MW4095 Beschreibung phys. Eingänge PFC-OUT-Variablen phys.ausgänge PFC-IN-Variablen Konfigurationsregister (siehe Handbuch) Firmwareregister (siehe Handbuch) RETAIN-Variablen phys.ausgänge PFC-IN-Variablen Konfigurationsregister (siehe Handbuch) RETAIN-Variablen Methode FC2 - Read Input Discret FC1 Read Coils = FC2 + $200 FC15- - Force Multiple Coils Modbus Adress Modbus Adress SPS- Adressen x0000 0x01FF %IX( DigitalOffSet + 0 ).0... %IX( DigitalOffSet + 31) x0200 %QX( DigitalOffSet + 0 ) x03FF %QX( DigitalOffSet + 31).15 Illegal Address Illegal Address %I/QX( DigitalOffSet + 32).0... %I/QX( DigitalOffSet) x1000 %QX x1FFF %QX x2000 %IX x2FFF %IX x %MX x7FFF %MX not supported not supported %MX %MX x0000 %QX( DigitalOffSet + 0 ) x01FF %QX( DigitalOffSet + 31) x0200 %QX( DigitalOffSet + 0 ) x03FF %QX( DigitalOffSet + 31).15 Illegal Address Illegal Address %QX( DigitalOffSet + 32).0... %QX( DigitalOffSet) x1000 %IX x1FFF %IX x x2FFF x %MX x7FFF %MX not supported not supported %MX %MX Beschreibung phys.eingänge phys.ausgänge phys.ein- / Ausgänge PFC-OUT-Variablen PFC-IN-Variablen RETAIN-Variablen phys.ausgänge PFC-IN-Variablen RETAIN-Variablen

17 Modbus/TCP- und IEC Adressen Remanente Merker und Retain-Variablen Im Controller kann auf diese spannungsausfallsicheren Variablen via %MW0 (entspricht MODBUS-Adresse 16#3000), %MW0,...) zugegriffen werden. Diese Daten sind in einem gepufferten NOVRAM abgelegt und behalten ihren Wert nach Spannungsausfall. Beachten Bei Verwendung der Adressierung AT %MW0 dürfen keine Variablen mit folgender Syntax deklariert werden: VAR RETAIN rem1:int; END_VAR. (* 1. Retain Variable*) Diese Variablen werden vom System im gleichem Adressbereich abgelegt, was zu Adresskonflikten führen kann.

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