LABORATORIO DE REDES INDUSTRIALES PRÁCTICA No. 9 PROTOCOLOS INDUSTRIALES SOBRE REDES RUTEABLES - MODBUS TCP Rev.0/20160714/SG Ing. Cristina Campaña E. Ing. Silvana Gamboa MSc. Página 1
1. Objetivos Configurar un PLC Twido como un dispositivo Modbus TCP. Configurar PLCs Twido para que sean integrados en una red Modbus TCP. Desarrollar la programación y configuración necesaria en Intouch, para la implementación del sistema supervisor de la red Modbus TCP. Desarrollar la configuración necesaria de los DAServers de Intouch para la integración de los PLCs a través de Modbus TCP, en este caso proporcionadas por el DASMBTCP Server. 2. Equipos y Materiales Computador con TwidoSuite e InTouch que incluya DASMBTCP Server (DAS Server para Modbus TCP). PLC Twido TWDLCAA24DRF 3. Preparatorio 1. Consultar las características de los controladores TWIDO TWDLCAA24DRF. 2. Consultar las opciones de comunicación disponibles en los controladores TWIDO TWDLCAA24DRF. 3. Consultar las características del Puente Ethernet 499TWD01100. 4. Traer un patch cord por grupo. 4. Procedimiento 4.1 Programación del PLC en TwidoSuite Iniciar TwidoSuite. Página 2
Aparece la ventana para la selección del modo de trabajo, en este caso se escoge Programming Mode. Entonces aparece la ventana para el desarrollo y gestión del proyecto de programación Project Management, la misma que consta de 4 pestañas. En la pestaña Project se da clic sobre Crear nuevo proyecto Create a new project, en la cual se asignará el nombre del proyecto, autor, comentarios, etc., y se da clic en Crear Create. Página 3
Para iniciar la configuración del PLC Twido TWDLCAA24DRF ingresamos en la pestaña Describe o describir, en la cual borramos el CPU por defecto si este no corresponde al modelo con el que se va a trabajar, y en Catalog se selecciona el CPU correspondiente y se lo arrastra al área de trabajo. En el caso del Twido TWDLCAA24DRF dentro del catálogo corresponde a un PLC tipo compacto. Dentro de catálogo ( Catalog ) se seleccionarán además otros componentes con los que vaya a operar el PLC, tales como módulos I/O de expansión, paneles de operador, variadores, módulos de comunicación, etc. Página 4
En este caso aplica la inclusión del Interface Ethernet, Puente o Gateway 499TWD01100 para Twido, el mismo que lo habilita para ser conectado en una red Modbus TCP. Luego se procede a configurar los parámetros de comunicación tanto en el PLC Twido como en el Interface Ethernet. En el caso del PLC se da clic derecho sobre el puerto de comunicación para acceder a la configuración, Configuration, o a su vez se coloca el cursor sobre el puerto hasta que este se muestre como un destornillador y se da doble clic. En este caso que el objetivo es configurar al PLC Twido como un dispositivo Modbus TCP se escogerá la opción de comunicación Modbus y la dirección 1. Página 5
Luego se procede a configurar el dispositivo de interface o puente, para ello de igual forma clic derecho e ingresamos a configuración, y procedemos a asignar la dirección IP, las máscara de subred, y la dirección del gateway. Realizada la configuración es posible crear la red que unirá el puerto del PLC Twido y el puerto RS485 del puente, esto se lo realiza colocando el cursor sobre el puerto a unir hasta que este se muestre como una cruz y luego manteniendo el clic se lo arrastra hasta el segundo puerto a unir. Página 6
Posterior a esto la conexión o red es creada y aparece como se muestra en la siguiente figura. Creado el enlace es posible verificar y cambiar los parámetros de configuración de este, para ello se da doble clic sobre el enlace. Se debe tener en cuenta que esta configuración corresponde al enlace PLC puente y por lo tanto no influirá ya en la red Modbus TCP, pero es sugerido por el fabricante la configuración: 19200, 8(RTU), None, 1. Página 7
Es importante indicar que la configuración realizada para el puente se cargará automáticamente desde el PLC en el siguiente encendido del PLC, por su puesto siempre y cuando tenga conectado el puente. Posterior a la configuración de las comunicaciones se procede al desarrollo del programa, para lo cual ingresamos a la pestaña Program, la que por defecto inicia en las opciones de configuración. En la pestaña Configure the Hardware se puede conocer las direcciones de ubicación de las entradas y salidas del PLC. Página 8
En la pestaña Configure the data se puede conocer sobre los registros tipo marcas de memoria del PLC (Memory Bit, Memory Word), bloques de función como timers o contadores, objetos I/O, y relojes en tiempo real. En la pestaña Configure the behavior, entre las opciones una importante es la selección de la forma en la que el PLC arrancará. La primera opción es que tras la energización el PLC no inicie arrancado y para arrancarlo se usa una entrada física del PLC, la segunda es que el PLC arranque automáticamente tras su energización. Página 9
En la pestaña Define the Protections se configura si se desea colocar clave para el acceso a la programación del PLC. Para el desarrollo del programa se debe ingresar a la pestaña Program, donde hay la opción de edición del programa y la definición de símbolos. Página 10
Si bien no es mandatorio la definición de símbolos, estos ayudan el momento del desarrollo de la programación por lo que se debe contemplar primero la definición de estos. Para el desarrollo del programa se debe tener en cuenta que la comunicación Modbus planteada para el PLC Twido se realiza a través de los registros tipo marcas de memoria o Memory Bit y Memory Word. En el caso de los Memory Bit cuya representación general es %Mx (%M0, %M16, etc.) el acceso es a nivel de bit, pudiéndose hacer una analogía con los Data Coils y los Data Contacts definidos en la comunicación Modbus. Página 11
En el caso de los Memory Word cuya representación general es %MWx (%MW0, %MW236, etc.) el acceso es a nivel de palabra es decir 16 bits, pudiéndose hacer una analogía con los Input Register y los Holding Register definidos en la comunicación Modbus. En este caso la programación del PLC está desarrollada para una aplicación simple de Arranque/Paro de un motor, el mismo que puede ser comandado localmente desde entradas físicas del PLC, así como desde mandos remotos los mismos que están disponibles en un HMI implementado en InTouch. Las opciones Guardar, Analizar programa, Simular, Buscar, Importar o Exportar programa esta habilitadas en la parte inferior derecha de la ventana de desarrollo del programa. Como se mencionó líneas arriba es posible entrar en un modo de simulación a través de las opciones en el menú inferior derecho. Página 12
Para bajar el programa al PLC se ingresa a la pestaña Debug en la opción Connect, previamente el PLC fue conectado a través del cable de programación. Ya en la pestaña de Debug se clic en OK de Establish communication. Luego aparece la ventana en la que se nos presenta las opciones de bajar el programa al PLC o la de subir el programa desde el PLC, en este caso seleccionamos bajar el programa. Página 13
Tras dar clic en OK aparece el mensaje del que el PLC está corriendo y será detenido, y así también el mensaje de que el programa actual del PLC será sobreescrito. Página 14
Cuando se finaliza la transferencia, el led Run del PLC estará titilando, como indicativo de que el PLC aún no ha arrancado, el arrancado del PLC se lo realiza en la ventana que aparece posterior a la finalización de la transferencia del programa en el icono de Play. Con esto el PLC está en modo Run y el led correspondiente ahora permanece encendido todo el tiempo. 4.2 Configuración en InTouch Verificar si la dirección IP estática de la PC en donde se desarrollará la aplicación HMI se encuentra dentro de la misma red que la dirección IP asignada al PLC. Página 15
Puede realizar un ping al PLC desde la PC para verificar la conectividad entre estos. Página 16
Luego procedemos a crear una pantalla en InTouch para el Arranque/Paro Remoto. Página 17
Procedemos a configurar el servidor en System Management Console, para ello iniciamos la misma, Página 18
En DAServer Manager en Local realizamos la configuración del servidor para dispositivos Modbus TCP, DASMBTCP. Para ello sobre Configuration damos clic derecho sobre Add New TCP Port, apareciendo la pantalla donde se muestra el número de puerto asignado a Modbus a nivel de capa de transporte y que es el 502. Página 19
Tras la creación del puerto TCP se inicia la creación de los objetos a comunicar a través de ese puerto. En este caso el PLC Twido lo hará a través de un Interface Ethernet 499TWD01100 por lo se debe escoger Add ModbusBridge Object. Página 20
En la nueva pantalla que se despliega se debe configurar la opción Modbus Bridge y la dirección IP asignada durante la configuración del PLC al puente o Interface Ethernet. Página 21
Para crear el PLC damos clic derecho sobre el Modbus Bridge creado y seleccionamos Add ModbusPLCRS Object, Página 22
Aparece la pantalla del ModbusPLCRS en la cual se debe configurar el PLC unit ID que corresponde a la dirección de esclavo Modbus del PLC. En este caso corresponde a la dirección de esclavo 1. Página 23
Posterior a esto se debe crear el Device Group, para ello entramos en la pestaña del mismo nombre y se crea un nuevo grupo. El nombre que se le asigne a este grupo será luego usado como el Access Name para las variables I/O o variables de comunicación que se usen durante el desarrollo de las pantallas del HMI. Página 24
Finalmente guardamos y activamos el servidor. Página 25
Regresamos al WindowMaker de InTouch para configurar las variables vía comunicación, que en este caso son el arranque y paro del motor. Se definirán tres variables Arranque, Paro y Motor, las tres variables serán definidas como I/O Discrete donde el I/O hace referencia a que son variables obtenidas vía comunicación, en este caso proporcionadas por el DASMBTCP Server. Página 26
Usando el procedimiento de definición ya conocido se define la variable como I/O Discrete, Página 27
En ese momento las opciones del Tagname Dictionary muestran opciones adicionales para definir el Access Name de la variable I/O creada. Para ello damos clic en Access Name: y aparece la ventana donde se deberá crear este. Página 28
Damos clic en Add y aparece la pantalla Add Access Name. En esta pantalla se sugiere que tanto el Access Node Name y el Topic Name lleven el nombre definido en el Device Group durante la configuración del servidor DASMBTCP. En lo que respecta al Application Name, en este se colocará el nombre de la aplicación servidor, en este caso el servidor DASMBTCP. Página 29
Damos OK y Close en la ventana Access Name. Antes de finalizar se debe indicar el Item: en la Tagname Dictionary ; en comunicación Modbus en este campo se coloca la dirección Modbus con la que se desea asociar la variable que se está definiendo. Página 30
Para definir qué dirección se colocará, se debe tener en cuenta que TWIDO trabajará como un dispositivo Modbus base 1, es decir a los registros de memoria utilizados durante la programación del PLC se les sumará 1 para definir su dirección Modbus. En este caso en la programación del PLC se propone %M0 y %M1 para el arranque y el paro desde el HMI, así la variable Arranque definida en InTouch se asociará a la %M0 por lo que en Item se colocará 1, y la variable Paro se asociará a la %M1 por lo que en Item se colocará 2, notese que se está haciendo referencia a su posición relativa en la memoria. Tras completar la configuración de la variable en el Tagname Dictionary se guarda y se cierra. Este procedimiento se repite para las variables que se necesiten configurar, en este caso del Paro y del Motor, esta última con objeto de visualizarla en el HMI. Se podrá notar que las variables Arranque y Paro se pueden considera como los Data Coil (0xxxx) definidos en Modbus, esto en vista de que estamos escribiéndolos, pudiendo decirse entonces que: %M0 se escribe en 00001 (Data Coil) %M1 se escribe en 00002 (Data Coil) En el caso de que se requiera leer datos discretos como estados desde el PLC, también se deberá definir un Memory Bit a través del cual se pueda comunicar vía Modbus ese estado, como se notará este se puede considerar como Data Contact (1xxxx). En el ejemplo se propone %M2, y si tenemos en cuenta que el PLC trabaja en base 1 entonces: Página 31
%M2 se lee en 10003 (Contact Data) De allí que para la lectura del estado de esta marca de memoria, el Item correspondiente será 10003. Vale la pena indicar que si se coloca en Item la dirección 00003 se leerá también la misma marca de memoria pero por motivos de organización durante el desarrollo, es más conveniente guarda la convención de que las marcas que son escritas desde fuera del PLC se las maneje como Data Coils con direcciones 0xxxx, mientras que las marcas que son leídas desde el PLC se manejen como Data Contacts con direcciones 1xxxx. Página 32
En el caso de que los requerimientos ya no se limiten únicamente a variables discretas es factible usar en el PLC las palabras de memoria o Memory Word definidas como %MWx. Estas palabras de memoria se manejarán como los Input Registers (3xxxx) para lectura desde el PLC y los Holding Register (4xxxx) para escritura al PLC. En el siguiente ejemplo simple se muestra como el estado de las 8 primeras entradas analógicas son cargadas a la palabra de memoria %MW0 para que pueda ser leída desde InTouch. Página 33
En este caso al ser de lectura se la considera un Input Register (3xxxx), entonces la lectura de esta se realizará en la dirección 30001. Su estado también puede ser leído en la dirección 40001, pero al igual que en las variables discretas se recomienda manejar las direcciones 3xxxx para la lectura con la finalidad de mantener la organización, de igual forma las de escritura mantener las direcciones 4xxxx. 5. Problema Propuesto Realizar la configuración de tres PLCs Twido para que sean integrados en una red Modbus TCP la misma que vía comunicación debe ser integrada con un interface de operador desarrollado en InTouch. La información a ser adquirida desde los PLCs, así como los mandos que deben estar disponibles en el HMI, será especificada por el Instructor durante la práctica. 6. Informe 1. Escriba el procedimiento de configuración de la red implementada en el laboratorio. 2. Incluya los programas implementados en los PLCs. 3. Realice el mapa Modbus de cada PLC, en este mapa indique la dirección IP de cada dispositivo. 4. Conclusiones y Recomendaciones Individuales. Página 34