Profibus DP/V0 Funktionsbeschreibung UMG604 / UMG605 / UMG508 / UMG511 Beispiel mit einer Siemens SPS S7-300 Version 1.1 Dokumenten NR: XXXXX Janitza electronics GmbH Vor dem Polstück 1 D-35633 Lahnau Support Tel. (0 64 41) 9642-22 Fax (0 64 41) 9642-30 e-mail: info@janitza.de 1
Allgemein... 3 Stecker Belegung... 3 Anschluss der Busleitungen... 3 Profibus Profile (Allgemein)... 4 Standard Profile... 5 Anlegen eines Profils... 6 GSD Datei... 9 Slave Gerät in Master Software einbinden (SIMATIC S7-300)... 9 Variablentabelle Simatic... 11 Profibus Profile in der graphischen Programmierung... 13 Profibus Puffer... 17 Modbus Profibus Gateway... 18 Legende: Version 1.0 Erstausgabe Version 1.1 Profibus Puffer hinzugefügt (S.17) 12.07.2010 2
Allgemein Das UMG604 / UMG605 / UMG508 / UMG511 bietet diverse Kommunikationsmöglichkeiten. Folgende Protokolle werden auf den Schnittstellen angeboten: Modbus RTU, Modbus TCP/IP, Modbus over TCP/IP (Modbus Gateway), BacNet oder Profibus DP V0. Diese Funktionsbeschreibung ist eine Ergänzung zum Handbuch und beschreibt schrittweise die notwendigen Einrichtungsschritte der jeweiligen Funktion. Weitere Funktionsbeschreibungen finden Sie auf www.janitza.de. Alle Messwerte die der Power Analyzer zu Verfügung stellt, können in einem Profibus Profil mit eingebunden werden. Zusätzlich ist es möglich selbst definierte Variablen über die graphische Programmierung zu erzeugen, die benutzerdefinierte Variablen können einem Profibus Profil zugewiesen werden. Der Power Analyzer stellt 255 Profile zu Verfügung, wobei die ersten 16 Pofile für die feste Konfiguration bereit gestellt werden. Profil 16 bis 255 können in der graphischen Programmierung erstellt und belegt werden. Der Zugriff auf die Profile ist lesend und schreibend, somit ist es auch möglich Digital Ausgänge oder Benutzer definierte Variablen von der SPS aus zu beschreiben. Die Funktionsbeschreibung wurde mit einer GridVis 1.6.0 sowie mit einem UMG604 Firmware 1.095 erstellt (ab November 2009 verfügbar). Stecker Belegung Der Power Analyzer unterstützt Profibus DP V0 bis 12Mbaud. Der Profibusanschluss des Power Analyzer ist als 9 polige Sub D Buchse ausgeführt. Zum Anschluss empfehlen wir einen 9 poligen Profibusstecker (Typ: SUBCON-PLUS-ProfiB/AX/SC Hersteller: Phoenix Art.Nr.: 27 44 38 0 oder vergleichbar). Power Analyzer ( Variante P/EP ) Profibusstecker SUBCON VP (6) GND (5) 2B ON / OFF 2A Abbildung 1 3 8 1B 1A Anschluss der Busleitungen Schließen Sie die ankommende Busleitung immer an die Anschlüsse 1A/1B an (auch am Anfang des Bussystems!) Die weiterführende Busleitung wird immer an die Anschlüsse 2A/2B angeschlossen. Über den Schiebeschalter werden am Anfang und Ende des Bussystems die Abschlusswiderstände aktiviert. Gleichzeitig werden die Anschlussklemmen (2A/2B) für die weiterführende Busleitung abgeschaltet. 3
Profibus Profile (Allgemein) Der Power Analyzer kann 255 Profibusprofile verwalten (16 Profile in der Konfiguration). Jedes Profibusprofil enthält maximal 128 Datenbytes. Das erste Datenbyte des Ausgabebereiches der SPS enthält immer die Profilnummer des vom Power Analyzer angeforderten Profibusprofiles. Um ein Profibusprofil anzufordern, schreiben Sie die Profilnummer in das erste Byte des Ausgabebereiches der SPS. Alle Systemvariablen und globale Variablen können einzeln skaliert und in eines der folgenden Formaten konvertiert werden: 8, 16, 32Bit Integer mit und ohne Vorzeichen, 32 oder 64Bit Float-Format (Big oder Little Endian). SPS Ausgabebereich der SPS 1. Byte = Profilnummer Ab dem 2. Byte folgen Variablen für das UMG604 Eingabebereich der SPS 1. Byte = Rückmeldung der Profilnummer Ab dem 2. Byte folgen die vom UMG604 angeforderten Variablen. Abbildung 2 Globale Variablen sind Variablen, die vom Benutzer in der graphischen Programmierung oder im Jasic definiert werden und jeder Schnittstelle des Power Analyzer zur Verfügung stehen. Big-Endian = High Byte vor Low Byte. Little-Endian = Low Byte vor High Byte. 4
Standard Profile Bei Auslieferung (Firmware 1.095) sind vier Standard Profile vorkonfiguriert. Diese können auch nachträglich, nach Wunsch abgeändert werden. Folgende Abbildungen zeigen die Standard Profile mit deren Profil Nummer. Profil Nr. 0 Profil Nr. 1 Profil Nr. 3 Profil Nr. 4 5
Anlegen eines Profils Die Profile werden in der Geräte Konfiguration erstellt. In der Geräteliste über den Gerät konfigurieren Button hat man Zugriff auf die Profibus Profile. Abbildung 3 Unter dem Reiter Feldbus Profile können nun ausgewählte Messwerte den einzelnen Profilen zugewiesen werden. Maximal 128 Bytes stehen für ein Profil zu Verfügung. Die Profil Nummern sind fest von 0 bis 15 festgelegt. Mit dem Button Bearbeiten können Sie dem angewählten Profil, Messwerte zuweisen. Abbildung 4 6
Per Drag and Drop können die Messwerte in das ausgewählte Profil gezogen werden. Auf der rechten Seite hat man die Möglichkeit die Variablen zu tauschen und in die gewünschte Reihenfolge zu bringen. Auch kann man die Byte Reihenfolge(Big Endian/ Little Endian) hier ändern. Big-Endian = High Byte vor Low Byte. Little-Endian = Low Byte vor High Byte. Abbildung 5 7
Jeder Messwert kann in folgenden Datenformaten übermittelt werden: Byte, char, short, unsigned short, Integer, unsigned Integer, float und double. Zusätzlich kann jeder Messwert skaliert werden. Profibus Wert = Messwert * Skalierungsfaktor. Der Byteindex gibt das Anfangsbyte der Variable im Profibusstring an. Nach der Konfiguration muss die Änderungen dem Gerät übermittelt werden. Abbildung 6 Profibus Adresse Sind mehrere Geräte über die Profibus Schnittstelle miteinander verbunden, so kann ein Master (PC, SPS) diese Geräte nur aufgrund ihrer Geräteadresse unterscheiden. Innerhalb eines Netzwerkes muss daher jeder Power Analyzer eine eindeutige Geräteadresse haben. Profibus unterstützt die Geräteadressen im Bereich 0 bis 126. Die Profibus Adresse kann direkt über das Display oder über die Konfigurationssoftware GridVis vergeben werden. Die Modbus und Profibus Adresse haben am Gerät denselben Parameter. Am Display kann die Adresse über den Parameter 200 (UMG604) vergeben werden. Einstellen der Adresse direkt übers Display kann in der Betriebsanleitung des jeweiligen Power Analyzer entnommen werden. Die Adressen Vergabe über die GridVis Software wird wie folgt in der Konfiguration vergeben: Abbildung 7 8
GSD Datei Die GSD-Datei ist eine gerätespezifische Datei, in der die Übertragungsparameter und die Art der Messdaten zwischen dem Profibus Master und dem Profibus Slave vereinbart werden. Der Profibus Slave ist in diesem Falle das UMG604 / UMG605 / UMG508 / UMG511 und der Profibus Master z.b. eine SPS. Die GSD-Datei des Power Analyzers befindet sich auf der CD-ROM GridVis oder im Downlaod Bereich unserer Homepage www.janitza.de. Die GSD Datei des Power Analyzer unterstützt derzeit folgende Module: STD: 8 Word In, 1 Byte Out STD: 16 Word In, 1 Byte Out STD: 32 Word In, 1 Byte Out STD: 62 Word In, 1 Byte Out STD: 8 Word In, 3 Byte Out STD: 16 Word In, 3 Byte Out STD: 32 Word In, 3 Byte Out STD: 62 Word In, 3 Byte Out STD: 8 Word In, 16 Byte Out STD: 16 Word In, 16 Byte Out STD: 32 Word In, 16 Byte Out STD: 62 Word In, 16 Byte Out Slave Gerät in Master Software einbinden (SIMATIC S7-300) GSD Datei installieren: In der Hardware Konfiguration unter dem Menüpunkt Extras Neue GSD installieren wird die GSD Datei importiert. Nach dem Installieren der GSD-Datei muss der Katalog aktualisiert werden Abbildung 8 9
Einfügen des Messgerätes in das DP Mastersystem: Gehen Sie dazu im Hardwarekatalog in den Ordner Profibus DP. Unter Feldgeräte Sonstige befindet sich der durch die GSD-Datei installierte Power Analyzer. Markieren Sie ein Modul z.b. STD: 16 Word In, 16 Byte Out im Katalog und ziehen Sie es bei gedrückter Maustaste auf das DP Mastersystem. Die Software fragt Sie anschließend nach der Adresse des Gerätes. Stellen Sie hier die Adresse ein, die Sie am Power Analyzer zuvor eingestellt haben. Beachten Sie, dass Adressen nicht doppelt vergeben werden dürfen. Hinweis zum Modul: Es ist nicht zwingend notwendig, das gesamte Profil auszulesen. Werden nur die ersten Messgrößen eines Profiles mit z.b. 62 Word benötigt, kann ein entsprechend kleineres Modul z.b. 16 Word gewählt werden. Der folgende Abschnitt zeigt die Implementierung des Slave Gerätes in der Hardware Konfiguration. Nach der GSD Installation ist das Gerät im Hardware Katalog unter Profibus-DP -- > Weitere Feldgeräte --> Allgemein zu finden. Das Gerät kann nun in der Profibus Linie per Drag and Drop eingefügt werden. Abbildung 9 10
Das gewünschte Modul wird in die Adressenliste per Drag and Drop hinein gezogen. Mit den Modulen wird die Wortlänge festgelegt. In E-Adresse und A-Adresse werden die Eingangs und Ausgangs Adressenbereiche fest gelegt. Mit einem Doppel Klick auf das Slave Gerät kann die Geräte Adresse nachträglich noch einmal vergeben werden. Abbildung 10 Alle Hardware Konfiguration muss zur S7 übertragen werden, damit eine Kommunikation stattfinden kann. Variablentabelle Simatic Legen Sie zum Testen der Kommunikation eine Variablentabelle an. Gehen Sie dazu in der Projektübersicht zum Menüpunkt Einfügen -- > S7 Baustein -- > Variablentabelle erstellen. Nach Aufruf der Variablentabelle müssen die Operanden zugeordnet werden. Die Zuordnung ergibt sich aus dem Adressbereich, welcher in der Hardware Konfiguration automatisch oder manuell vergeben wurde. Abbildung 11 11
Live Werte werden aktiviert Schreiben der Ausgangsbytes Abbildung 12 Folgende Tabelle zeigt die Variablentabelle mit Erklärung: Operand Symbol Anzeige Format Statuswert Steuerwert Erklärung PAB 256 DEZ 0 Profil Nummer Anfrage PEB 256 DEZ 0 Profil Nummer Rückgabe PED 257 GleitPunkt 230,7 1.Wert im Profil 0 (ULN1) PED 261 GleitPunkt 230,5 2.Wert im Profil 0 (ULN2) PED 265 GleitPunkt 230.8 3.Wert im Profil 0 (ULN3) PED 269 GleitPunkt 8844,9 4.Wert im Profil 0 (PSUM) 12
Im ersten Ausgangsbyte wird die angeforderte Profil Nummer parametriert. Diese wird als Bestätigung im ersten Eingangs Byte wieder zurück gegeben. Bekommt man nicht die exakte Profil Nummer zurück, wurde das Profil nicht ausgelesen oder im Gerät nicht parametriert. Nach dem ersten Eingangsbyte stehen die Messwerte. Der Abstand der Eingangs und Ausgangs Bytes hängt von dem Format ab. Im Fall eines Float Format wäre der Abstand 4Byte. Wurde hier ein anders Format in den Profilen gewählt kann der Abstand auch geringer sein (Abstand = Byte Größe des Formats). Profibus Profile in der graphischen Programmierung Die Profibus Funktionsbausteine in der graphischen Programmierung sind ab der GridVis 1.6.0 und der Firmware 1.095 (UMG604) verfügbar. Alle Messwerte sowie Benutzer definierter Variablen können über die graphische Programmierung einem Profil zugeordnet werden (Profil 16-255). Für die Zuordnung wird der Funktionsbaustein Schreibe Profibus verwendet. Zusätzlich können Profile auch ausgelesen und ausgewertet werden ( Lese Profibus ). Mit dem Lese Profibus Funktionsbaustein können von der SPS beschriebene Variablen im Profil ausgelesen und im Programm verwendet werden, z.b. um ein Digitalausgang zu setzen oder ein Arbeitswert zurück zu setzen. Für die Graphische Programmierung gibt es eine zusätzliche Funktionsbeschreibung. Für die Profibus Profile hält der Power Analyzer jeweils ein Lese und ein Schreibe Puffer zu Verfügung. Wenn man zwischen mehreren Profilen wechseln möchte muss dies mit einer graphischen If Anweisung realisiert werden. Es darf demnach nur ein Lese und ein Schreibe Profil in einem Programm abgearbeitet werden! Beispiel für Schreibe Profibus Profil Im folgenden Beispiel wird in der graphischen Programmierung ein Profibus Profil beschrieben. Drei Konstanten (feste Werte) werden dem Profil 16 zugewiesen. Das Programm wird im Mess Intervall (200ms) abgearbeitet. Abbildung 13 Mit einen Doppelklick auf den Schreibe Profibus Funktionsbaustein können die Werte für das Profil festgelegt werden. Jedem Wert wird das Format zugewiesen. Der Funktionsbaustein bekommt für jede Variable einen Eingangs Pin. 13
Folgende Abbildung zeigt die Variablenliste in der SIMATIC Software. Das Profil 16 wird mit den ersten 3 Eingangswerten dargestellt. Abbildung 14 Beispiel für Lese Profibus Profil Mit dem Lese Profibus Funktionsbaustein ist es möglich SPS Werte im eigenen Programm Code zu verarbeiten. Der Master im folgenden Beispielfall eine S7 SPS kann Werte der Profile beschreiben. Ein Profil ist erst dann beschreibar wenn es angelegt wurde. Ein Profil wird angelegt mit einem Schreibe Profibus Funktionsbaustein oder wenn Werte über die Geräte Konfiguration den festen Profilen zugewiesen wurde. Im Beispiel ist der Schreibe Profibus Baustein nicht im Repeater platziert, dies hat zufolge dass der Baustein einmalig abgearbeitet wird und das Profil erstellt. Die restlichen Funktionsbausteine sind im Repeater platziert, diese werden dann nach dem ausgewählten Intervall zyklisch abgearbeitet. Die von der SPS kommenden Werte werden in lokale Variablen geschrieben und können nun im Programm verwendet werden. Sollen Variablen extern beschrieben werden muss das Profil im Profibus Puffer sein. 14
Abbildung 15 Folgende Abbildung zeigt die Variablenliste hier werden die Werte von der SPS aus geschrieben. Abbildung 16 Für eine Auswertung der Werte, werden diese auf Print Funktionsbaustein verbunden, nach Übertragen des Programms können diese nun im Reiter Debug gebrowst werden. 15
Abbildung 17 Status Auswertung Jeder Profibus Funktionsbaustein hat ein Status Pin der zur Auswertung genutzt werden kann. Folgende Tabelle zeigt die Fehler Codes Fehler Nr. Bemerkung -1 Fehler 0 Kein Fehler 255 Rückmeldung der falschen Profil Nummer Abbildung 19 16
Profibus Puffer Für die Profibus Profile hält der Power Analyzer jeweils ein Lese und ein Schreibe Puffer zu Verfügung. Wenn man zwischen mehreren Profilen wechseln möchte muss dies mit einer graphischen If Anweisung realisiert werden. Es darf demnach nur ein Lese und ein Schreibe Profil in einem Programm abgearbeitet werden! Folgende Abbildung zeigt ein Beispiel (IF Anweisung) mit 2 Profilen: Erklärung Beispiel: Die Profil Nummer wird in das Profil 0 geschrieben. Wird die Porfil Nummer 16 angefordert, wird Gruppe Profil 16 abgearbeitet. Alle anderen Profil Anfragen rufen die Gruppe Profil 17 auf. Es wird somit immer nur ein Profil in den Profibus Puffer geschrieben. Das Schreiben von mehreren Profilen gleichzeitig führt zu Inkonsistenten Werten! 17
Modbus Profibus Gateway Mit der graphischen Programmierung ist es möglich ein Modbus Profibus Gateway zu erstellen. Im folgenden Beispiel werden über Modbus Slave Messgeräte ausgelesen. Die ausgelesenen Werte werden auf ein Profibus Profil gelegt. Mit diesem Programm ist es nun möglich Werte von Slave Geräten ohne Profibus Protokoll über die Gateway Funktion in ein Profibus Profil zu schreiben. Achtung: Diese Beispiel benötigt die Gridvis Lizenz 1 (Schreiben / Lesen Modbus) Art.Nr.: 51.00.117 Abbildung 19 2010 Janitza electronics GmbH, Lahnau Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil des Handbuches sowie des dazugehörigen Programms darf ohne schriftliche Genehmigung des Urhebers reproduziert oder vervielfältigt werden. Zuwiderhandlungen sind strafbar und werden mit allen juristischen Mitteln verfolgt. Für die Fehlerfreiheit des Handbuchs kann keine Haftung übernommen werden. Da sich Fehler trotz aller Bemühungen nie vollständig vermeiden lassen, sind wir für Hinweise dankbar. Wir sind bestrebt, uns bekanntgewordene Fehler so schnell wie möglich zu beheben. Herausgeber: JANITZA ELECTRONICS GMBH Vor dem Polstück 1 D-35633 Lahnau Tel: (06441) 9642-22 Fax: (06441) 9642-30 Internet: http://www.janitza.de Email: info@janitza.de 18