Хід виконання роботи

3.1 Підготовка модуля МДВВ до роботи у складі РСУ.

Для інтеграції модуля МДВВ до складу РСУ необхідно виконати ряд кроків:

- по-перше, за допомогою програми-конфігуратора набудувати інтерфейс і протокол обміну даними з ПК або ПЛК

- по-друге, - провести конфігурацію входів/виходів.

Модуль МДВВ - це модуль дискретних входів і виходів, призначений для розподілених систем в мережі Rs-485. Може використовуватися для збільшення входів/виходів ПЛК ОВЕН або контроллерів інших виробників, а також спільно з ПК із застосуванням перетворювача інтерфейсів (ПІ) Rs-485/rs-232. Модуль МДВВ може працювати в мережі Rs-485 за наявності в ній прібора-«мастера», при цьому сам МДВВ не може бути «Майстром» мережі. «Майстром» може бути ПЛК або ПК, підключений за допомогою ПІ.

Основні функції і технічні характеристики модуля:

- передача зміряних значень по інтерфейсу Rs-485 (максимальна швидкість обміну 115200 біт/сек);

- підтримка протоколів MODBUS (режими ASCII, RTU), DCON, ОВЕН;

- 12 дискретних входів для підключення контактних датчиків і транзисторних ключів n-p-n-типа;

- можливість використання будь-якого дискретного входу в режимі лічильника (максимальна частота сигналу - 1 кгц, мінімальна тривалість імпульсу, що сприймається дискретним входом 0,5 мс);

- 8 вбудованих дискретних вихідних елементів в різних комбінаціях:

- е/м реле 8 А 220 В;

- оптотранзісторний ключ 400 ма 60 В;

- оптосимістор 0,5 А 300 В;

- для управління твердотільним реле;

- можливість генерації ШИМ-сигнала будь-яким з виходів;

- автоматичний переклад виходногоустройства в аварійний режим роботи при порушенні мережевого обміну.

Для конфігурації модуля і реєстрації стану дискретних входів і вихідних елементів (шпаруватості ШИМ) надається безкоштовна програма «Конфігуратор МДВВ», яка встановлюється на звичайний ПК.

На мал. 4.4 показана функціональна схема приладу і варіанти його використання в системі управління технологічним процесом.

 

 
 

 


При мережевому обміні модуль по інтерфейсу Rs-485 може реалізувати наступні функції:

- передачу в мережу сигналів стану дискретних входів;

- отримання з мережі сигнали для управління станом дискретних виходів і шпаруватістю ШИМ-сигнала;

- реєстрацію стану дискретних входів і виходів приладу.

Для мережевого обміну з МДВВ користувач може вибрати будь-який протокол: ОВЕН, Modbus Rtu/ascii або DCON. Конфігурація приладу здійснюється тільки по протоколу ОВЕН. Підтримка поширених протоколів Modbus і DCON дозволяє модулю працювати в одній мережі з контроллерами і модулями як фірми ОВЕН, так і інших виробників.

Примітка: оскільки конфігурація модуля здійснюється тільки по протоколу ОВЕН, то при установці зв'язку з приладом «Конфігуратор» посилає спеціальну посилку, роботу, що переводить його, по мережевому протоколу ОВЕН. Для переходу приладу на роботу по протоколу, вказаному в параметрі «Prot» після завантаження конфігурації необхідно вимкнути і включити модуль або відправити команду INIT.

До 12-і дискретним входам модуля можна підключати пристрої з «сухими» контактами (кнопки, вимикачі, геркони, реле і ін.) або транзисторні ключі n-p-n типу. Кожен дискретний вхід може працювати в одному з двох режимів:

- On/off, при цьому прочитується безпосередньо стан входу;

- режим лічильника.

При роботі в режимі лічильника в мережу передається кількість імпульсів, що поступили на дискретний вхід. Максимальна частота імпульсів рахунку складає 1 кгц. Розмір змінної рахунку рівний 16 битий. При переповнюванні лічильника його значення автоматично обнуляється і рахунок продовжується. При пропажі живлення результати рахунку зберігаються в незалежній пам'яті приладу.

Дискретні виходи модуля управляють виконавчими механізмами. У приладі за бажанням замовника можуть бути встановлені в різних комбінаціях 8 дискретних вихідних елементів (ВЕ): е/м реле, транзисторні або симісторниє оптопари, виходи для управління твердотільним реле.

Модуль МДВВ дозволяє безпосередньо управляти дискретними виходами і підключеними до них виконавчими механізмами через мережу Rs-485. Завдяки цьому модуль може бути використаний як модуль виходів для будь-якого програмованого контроллера, наприклад ОВЕН ПЛК.

Управління дискретними виходами можливо в двох режимах:

- On/off, при якому дискретний вихідний елемент включається і вимикається по сигналу з мережі;

- ШИМ, при якому прилад по сигналу шпаруватості з мережі самостійно генерує ШИМ-сигнал.

На мал. 4.5. показані номери контактів і схема підключення модуля до системи управління, а на мал. 4.6 (а, би, в, г) - варіанти підключення вихідних елементів до виходів.

 

 
 

 

 


3.1.1 Порядок подключения модуля МДВВ к ПК с помощью ПИ

 

Для подключения к компьютеру приборов с интерфейсом RS-485 используются следующие устройства:

– ОВЕН АС3-М – автоматический преобразователь RS-232/RS-485 (установлен на стенде);

– ОВЕН АС4 – автоматический преобразователь USB/RS-485.

Возможно также использование ПИ сторонних производителей.

Без использования средств усиления сигнала к преобразователю АС3-М, АС3 или АС4 можно подсоединять до 32 приборов, с использованием усилителя – до 256.

Схема подключения приборов ОВЕН с интерфейсом RS-485 через преобразователь интерфейса АС3-М показана на рис. 4.7.

 
 

 

 


3.1.2 Настройка зв'язку з приладом МДВВ ОВЕН і конфігурація модуля за допомогою програми «Конфігуратор МДВВ».

Для підготовки приладу необхідно підключити його через адаптер інтерфейсу Rs-232/rs-485 ОВЕН Ас3-м (або аналогічний) до персонального комп'ютера і підключити живлення.

Конфігурація приладу проводиться за допомогою програми «Конфігуратор МДВВ» і включає настройку мережевих параметрів і мережевого інтерфейсу (конфігурація приладу - це повний набір значень параметрів приладу, що визначає роботу приладу). Для запуску програми можна використовувати ярлик або програму можна запустити через меню «Пуск» у вкладці «OWEN» вибравши програму «Конфігуратор МДВВ» у відповідній теці.

Основні можливості і порядок роботи з програмою «Конфігуратор МДВВ» можна побачити в Довідці до програми або в Керівництві по експлуатації приладу МДВВ.

Після запуску програми у вікні установки зв'язку з модулем (див. мал. 4.8) необхідно задати мережеві параметри для приладу, щоб програма-конфігуратор могла підключитися до приладу через адаптер Ас3-м ОВЕН:

 

 

 

- швидкість обміну даними - 9600 біт/с;

- довжина поля даних - 8 битий;

- контроль парності поля даних - відсутній;

- кількість стоп-біт в посилці - 1 битий;

- довжина мережевої адреси - 8 битий;

- базова адреса приладу - 16;

- порт комп'ютера - Comх.

Примітка: Якщо робота виконується на ПК, до якого стенд не підключений, то необхідно вибрати варіант «Працювати OFFLINE». Номер і параметри СОМ-ПОРТА ПК з підключеним стендом призначити виходячи з параметрів меню ПК «Панель управління».

На ріс.4.9 показаний зовнішній вигляд головного вікна програми з відкритим слотом мережевих настройок.

 

 
 

 

 


Для зв'язку приладу МДВВ з ПЛК у складі РСУ необхідно вибрати необхідний інтерфейс і протокол обміну. Оскільки передбачається доступ до даним модуля з боку ПЛК по протоколу Modbus в режимі RTU із застосуванням послідовного інтерфейсу Rs-485, мережеві параметри набудуйте відповідно до ріс.4.9. При цьому за умовчанням використовуйте мережеву адресу, яка рівна «16».

Далі, слідуючи Довідці і Керівництву по експлуатації проведіть конфігурацію каналів введення/виводу модуля відповідно до принципової схеми стенду (див. мал. 4.2). На стенді до модуля МДВВ підключені наступні датчики і вихідні пристрої: до вхідних каналів Вх1.Вх4 - датчики типу «сухий контакт», до входу Вх12 - термореле, до вихідних каналів Вих1.Вых4 - сигнальні лампи (дані канали набудувати по два на роботу в режимах On/off і PWM), до вихідних каналів Вих7, Вих8 - вентилятор і ТЕН відповідно.

3.1.3 Принципи обміну по протоколу Modbus. Опис параметрів.

Протокол Modbusє відкритим протоколом обміну даними між пристроями по послідовному інтерфейсу Rs-485. Для доступу до даним по протоколу Modbus використовують технологію «главний-подчиненний» («master-slave»), при якій тільки одне пристрій (головний) може ініціювати передачу (зробити запит). Інші пристрої (підлеглі) передають запрошувані головним пристроєм дані, або проводять запрошувані дії.

Робота по протоколу Modbus може йти в режимах ASCII або RTU, залежно від заданого значення параметра Prot. Шпаруватість ШИМ записується в регістри, відповідні кожному з дискретних ВЕ. Запис здійснюється командою 16 (0x10), читання - командами 3 (0x03) або 4 (0x04). Список регістрів протоколу Modbus приведений в табл. 4.2.

Посилка групової команди включення/виключення ВЕ здійснюється в регістр з номером 50 (0x32). У регістр (див. табл. 4.3) записується число від 0 до 255 в двійковому вигляді, кожен біт значення відповідає стану дискретного приладу ВЕ. Одиничне значення біта відповідає стану «Включено» для ВЕ. Читання стану входів реалізоване через регістр 51 (0х33) (див. табл. 4.3).

Примітка: По протоколу Modbus можлива зміна періоду ШИМ і значення безпечного стану. Ці дані при отриманні зберігаються в незалежній пам'яті приладу, що має обмежений ресурс перезаписів (близько 1 млн.), тому не рекомендується міняти значення періоду ШИМ або значення безпечного стану також часто, як передавати значення шпаруватості ШИМ.

 

Таблиця 4.2 Список регістрів протоколу Modbus модуля МДВВ

 

 

Параметр Ед. изм. Значение Адрес регистра
(HEX) (DEC)
Значення на вихід №1 0.1% 0…1000
Значення на вихід №2   0.1% 0…1000
   
Ав. значення на виході №8 0.1% 0…1000
Ав. значення на виході №1 0.1% 0…1000
Ав. значення на виході №2 0.1% 0…1000
   
Ав. значення на виході №8 0.1% 0…1000
Ав. значення на виході №1 сек. 1..900
Ав. значення на виході №2 сек. 1…900
   
Період ШИМ на виході №8 сек. 1…900
Бітова маска значень виходів   - 0…255
Битовая маска значений входов - 0…4095
Значення лічильника входу №1 фронт 0…65535
Значення лічильника входу №2 фронт 0…65535
   
Значення лічильника входу №12 фронт 0…65535 004В

Таблиця 4.3 Форматів регістрів з масками входів/виходів МДВВ

Входы
№ бита
значение всегда равны «0» состояние входов с 12 до 1
Выходы
№ бита
значение всегда равны «0» состояние входов с 8 до 1

3.2. Конфігурація ПЛК для мережевого обміну з МВА по протоколу Modbus з використанням інтерфейсу Rs-485

У ПЛК ОВЕН програмно реалізовано обидва типи пристроїв: «головний» і «підпорядкований». Також програмні модулі можуть бути налаштовані на два режими роботи: ASCII або RTU. Користувач вибирає необхідний режим разом з іншими параметрами (швидкість передачі, режим паритету і так далі) під час конфігурації ПЛК.

«Modbus»- це протокол обміну, і розроблений для ПЛК однойменний програмний модуль забезпечує роботу ПЛК відповідно до цього протоколу. Для доступу до даним ПЛК із застосуванням протоколу Modbus по послідовних інтерфейсах використовують технологію «главний-подчиненний» («master-slave»), при якій тільки одне пристрій (головний) може ініціювати передачу (зробити запит). Інші пристрої (підлеглі) передають запрошувані головним пристроєм дані, або проводять

запрашиваемые действия. В данной работе роль главного устройства выполняет контроллер ОВЕН модели ПЛК150-220.И-L, а подчиненным устройством является модуль МДВВ.

Итак, создайте в среде CoDeSys2.3 проект с именем lr_4_name.pro (где name – фамилия студента), определите необходимый таргет-файл и язык программирования POU PLC_PRG. В качестве целевой платформы выберите ПЛК ОВЕН150-I.L, а язык программирования выберите CFC. Так как ПЛК будет только опрашивать удаленный модуль, окно POU PLC_PRG оставьте пустым. Далее перейдите во вкладку «Ресурсы» и выберите утилиту «Конфигурация ПЛК». В ней через контекстное меню создайте программный модуль ModBus (Master), а в нем замените слот с интерфейсом RS-232 на слот RS-485. Далее, настройте интерфейс обмена с модулем в соответствии с экранной формой, изображенной на рис.4.10.

 

 
 

 

 


Также, через контекстное меню, добавьте подчиненное устройство, это будет прибор МДВВ. Для прибора настройте параметры в соответствии с экранной формой, изображенной на рис.4.11.

 

 
 

 

 


Далі привласніть символьні імена вимірювальним каналам модуля для їх відображення у візуалізації проекту. Відкомпілюйте програму і підключіться до ПЛК за допомогою програмного комунікаційного модуля і завантажте готовий проект в ПЛК. Для завантаження використовуйте інтерфейс Rs-232. Для запуску проекту натисніть функціональну кнопку «F5» або виберіть команду «Старт» в меню «Онлайн». При необхідності відладьте готовий проект.

3.3. Розробка візуалізації для відображення мережевих змінних.

Для створення візуалізації перейдіть у вкладку «Візуалізація» менеджера проектів в середовищі Codesys. Далі використовуючи інструменти малювання, створіть графічні елементи з необхідними настройками компонентів.

Для відображення значення параметрів (наприклад, значення ШИМ) в каналах модуля МВА створіть графічний елемент «Прямокутник». Подвійним кліком миші відкрийте бланк настройки елементу. У категорії «Текст» введіть формат виведення значення змінної - «%3.1f», в категорії «Кольору» набудуйте кольори фону для нормального і аварійного значення змінної, в категорії «Змінні» в рядок «Виведення тексту» використовуючи «Асистент введення» введіть символьне ім'я змінної. Набудуйте даний ГЕ для введення необхідного значення. Аналогічно створіть і набудуйте графічні елементи для відображення значення інших каналів модуля.

 

Отже, створіть в проекті візуалізацію мережевого обміну, наприклад, зображену на ріс.4.12. При необхідності, використовуйте вбудовану в Codesys довідку, розділ «Візуалізація».

Збережіть проект і відкомпілюйте його, використовуючи команду «Компілювати все» в меню «Проект».

 
 

 

 


3.4 Перевірте правильність мережевих настройок і роботу системи контролю.

3.5 Составте звіт в редакторові Microsoft Office відповідно до правил оформлення звітів: відомості про виконавця, назву і цілі роботи, схему з'єднань, параметри настройки всіх програмних і апаратних засобів системи управління і параметри мережевих настройок.

Контрольні питання.

1. Яке призначення модулів розширення в АСОВІ ТП?

2. Призначення і порядок роботи адаптерів інтерфейсів.

3. Які інтерфейси і протоколи використовують для обміну даними між УСО і ПЛК виробництва компанії ОВЕН?

4. Яка послідовність конфігурації МДВВ?

5. Формат кадру в протоколі Modbus.

6. Порядок адресації приладів в мережах Modbus.

7. Чому MODBUS-RTU швидше, ніж MODBUS-ASCII?