lr_2_ip320_plc_rs485

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Сетевое взаимодействие панели оператора и контроллера по интерфейсу RS-485 с применением протокола ModBus ASCII/RTU

Цели работы:

– изучение основных принципов сетевого обмена данными между ПО ИП320 и ПЛК150 ОВЕН по интерфейсу RS-485 и протоколу ModBus ASCII/RTU в режиме «ведущий-ведомый» изучение и настройка интерфейсов RS-232, RS-485; – конфигурирование программного модуля ModBus-Slave в конфигурации ресурсов ПЛК ОВЕН в среде CoDeSys2.3; – конфигурирование панели оператора ИП320 в программе «Конфигуратор ИП320».

1. Описание стенда

Общий вид стенда представлен на рис. 2.1. На этом рисунке сносками обозначены: 1 – имитатор нагревателя, 2 – имитатор охладителя, 3 – клавиша включения панели оператора, 4 – имитатор аналогового сигнала (R~), 4 – имитатор аналогового сигнала (U~), 6 – блок питания ОВЕН, 7 – ПЛК ОВЕН, 8 – имитатор дискретных сигналов, 9 – панель оператора ИП320, 10 – клавиша включения ПЛК, 11 – термопара.

1. Имитатор нагревателя – мощное проволочное сопротивление в керамическом корпусе типа ПЭВ-100 номиналом 47 Ом.

2. Имитатор охладителя – вентилятор обдува постоянного напряжения 12 В.

3. Клавиша включения питания панели оператора.

4. Имитатор аналогового сигнала – переменное сопротивление номиналом 0…1 кОм.

5. Имитатор аналогового сигнала – источник напряжения постоянного тока (унифицированный сигнал напряжения, U=0…10В).

6. Блок питания типа БП-15Б ОВЕН для панели оператора ИП320, имитатора напряжения постоянного тока и вентилятора.

7. Контроллер ОВЕН модели ПЛК150-220.И-L с внутренним источником питания представляет собой моноблок, объединяющий в себе контактные группы для подключения дискретных и аналоговых сигналов ввода/вывода, а также интерфейсы обмена: RS-232 – для загрузки программ и обмена данными с ПК, RS-485 – для сетевого обмена с другими устройствами и Ethernet – для загрузки программ и обмена данными с ПК.

8. Имитатор входных дискретных сигналов ЭДИ-6 – 6 переключателей.

9. Панель оператора ИП320 для индикации данных с функциями редактирования для распределенных систем управления в сети RS-485 и RS-232.

10. Клавиша включения питания контроллера.

11. Датчик температуры – термопара.

На рис. 2.2 представлена принципиальная электрическая схема стенда, а в табл. 2.1 – спецификация стенда. Структурная схема коммуникационных связей изображена на рис. 2.3.

Принцип работы стенда следующий. Клавиши SW7, SW8 предназначены для включения питания ПЛК и ПО соответственно. Дискретные сигналы подаются на входы DI 1..6 ПЛК при помощи переключателей SW1-SW6. Они могут имитировать сигналы дискретных датчиков («вкл.»/«выкл.»), управлять режимами работы («Ручной»/«Автомат») или технологическим процессом («Больше»/«Меньше»). Имитаторы нагревателя и охладителя подключены к дискретным выходам, причем нагреватель подключен напрямую к релейному выходу DО4 ПЛК, а охладитель – через преобразователь напряжения 24/12 В к выходу DО3 ПЛК. Переменное сопротивление подключено ко входу AI4 ПЛК. Сигнал напряжения (0…10 В) подключен ко входу AI4 ПЛК.

Таблица 2.1 – Спецификация элементов стенда

Преобразователь напряжения, V	КРЕН 7818, 12В
Нагревательный резистор, R1	ПЭВ-100
Переменное сопротивление, R2	1 кОм
Переменное сопротивление, R3	1 кОм
Вентилятор обдува, М	DC FAN 12V/0.1A
Термодатчик, TD	термопара ТХК1479
Тумблеры, SW1…SW6	MTS-1
Клавиши включения, SW7, SW8	220В/5А

2. Порядок выполнения работы

Выполнение лабораторной работы состоит из следующих этапов:

2.1 Подготовка ПЛК к работе в составе системы управления технологическим процессом.

2.2 Конфигурирование программного модуля ModBus-Slave в конфигурации ресурсов ПЛК для сетевого обмена между ним и панелью оператора.

2.3 Конфигурирование панели оператора ИП320 для сетевого обмена между нею и ПЛК.

2.4 Отладка работы макета системы управления технологическим процессом.

3. Ход выполнения работы

3.1 Подготовка ПЛК к работе в составе системы управления.

В качестве проекта предлагается проект с пользовательской программой двухпозиционного регулятора для управления процессом нагревания или охлаждения (по указанию преподавателя). Ниже представлен вариант пользовательской программы:

IF pusk THEN

ust1:=ust1_sl;

ust2:=ust2_sl;

IF temperatura>ust1 THEN

ten:=FALSE;

vent:=TRUE;

lamp:=TRUE;

END_IF

IF temperatura<ust2 THEN

ten:=TRUE;

vent:=FALSE;

lamp:=FALSE;

END_IF

END_IF

temperatura1:=temperatura;

В данной программе система управления включается по значению переменной «pusk», а состояние выходных элементов определяют переменные «lamp», «vent» и «ten». Текущее значение температуры и уставку определяют переменные temperatura и ust1:=ust1_sl или ust2:=ust2_sl. Так как все перечисленные переменные необходимо передавать по сети их необходимо дублировать для сохранения их значения в программном модуле ModBus-Slave.

Итак, создайте в среде CoDeSys 2.3 проект с именем lr_2_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. Перейдите во вкладку «Ресурсы» и выберите утилиту «Конфигурация ПЛК». В соответствии с полученным заданием проведите конфигурирование ПЛК в соответствии со схемой стенда и описанными выше переменными. После конфигурирования ПЛК фиксированного набора программных модулей ввода/вывода перейдите в окно POU PLC_PRG для ввода пользовательской программы. Далее после ввода откомпилируйте программу, подключитесь к ПЛК с помощью программного коммуникационного модуля и загрузите готовый проект в ПЛК. Для загрузки используйте интерфейс RS-232. При необходимости отладьте готовый проект.

3.2 Конфигурирование программного модуля ModBus-Slave.

Д ля реализации сетевого обмена по последовательному интерфейсу RS-485 создайте через контекстное меню в папке «PLC150.I-L» модуль «Modbus (slave)». Во вкладке «Параметры модуля» оставьте настройки без изменений. В модуле «Modbus (slave)» снова через контекстное меню создайте элемент «RS-485-1» и во вкладке параметры модуля настройте параметры обмена в соответствии с экранной формой, изображенной на рис.2.4.

.

Д алее в модуль «Modbus (slave)» через контекстное меню необходимо добавить элементы для хранения переменных соответствующих типов: Float, 8 bits, как это показано на рис. 2.5. Например, это будут регистры для хранения значений текущего параметра, уставки и управляющих сигналов («Ручной режим», «Сброс» и т.д.), которые будут передаваться по последовательному интерфейсу RS-485 между ПЛК и панелью оператора.

Снова сохраните проект и откомпилируйте его, используя команду «Компилировать все» в меню «Проект». Далее загрузите проект в ПЛК по интерфейсу RS-232. Для запуска проекта необходимо нажать функциональную кнопку «F5» или выбрать команду «Старт» в меню «Онлайн».

3.3 Конфигурирование панели оператора

Выполнение пункта 2.3 требует загрузки программы конфигурации панели оператора «Конфигуратор ИП320». Для этого используйте ярлык на рабочем столе ПК или соответствующую команду в меню «Пуск».

Программа «Конфигуратор ИП320» производства компании ОВЕН – это программное обеспечение, предназначенное для программирования панели оператора ИП320. Программа работает под управлением ОС MS Windows 98/2000/XP и позволяет формировать и сохранять пользовательские экраны, отображаемые на дисплее панели в процессе эксплуатации и настраивать обмен между панелью и ПЛК данными, отображаемыми в пользовательских экранах.

Прибор ИП320 предназначен для отображения и редактирования значений параметров, полученных по сети RS-485 от ПЛК, работающих по протоколу ModBus.

Последовательность выполнения операций в программе «Конфигуратор ИП320» следующая:

1. Создание нового или запуск существующего проекта.

2. Создание нового экрана или редактирование существующего экрана.

3. Сохранение изменений в проекте.

4. Загрузка проекта в панель оператора ИП320.

Конфигурация прибора («Проект») представляет собой совокупность значений параметров, определяющих работу прибора. Проект может быть сохранен в специальном файле с расширением *.dp2.

Ниже описан порядок разработки проектов, позволяющих прибору выполнять функции «Мастера сети». После запуска программы-конфигуратора откроется окно, имеющее вид, представленный на рис. 2.6.

Для создания нового проекта следует:

1. Нажать кнопку «Новый проект» панели инструментов, или выбрать команду Файл|Новый проект, или нажать сочетание горячих клавиш <Ctrl+N>. Откроется окно «Выбор ПЛК» для определения статуса панели по отношению к ПЛК. В этом окне в строке «Тип ПЛК» выбирается протокол связи ПЛК и режим работы панели:

– для того, чтобы панель ИП320 работала главным устройством, следует выбрать Modbus-RTU (ИП320_Master);

– для того, чтобы панель ИП320 была подчиненным устройством, следует выбрать Modbus-RTU (ИП320_Slave). В этом же окне выбирается адрес панели – диапазон значение от 1 до 255.

Выберите режим панели – «Мастер».

2. Далее в этом же окне – нажать кнопку «Настройки». Откроется окно «Настройки параметров соединения» (см. рис. 2.7), где необходимо выбрать соответствующие настройки.

П осле того, как требуемые значения заданы – нажать кнопку «ОК». Окно закроется, а введенные данные будут сохранены в проекте. Далее нажмите кнопку «ОК» в окне «Выбор ПЛК». Окно закроется, а введенные данные будут сохранены в проекте. Теперь все готово для создания проекта.

Работа с программой заключается в создании экранов, выборе графических элементов и настройке их свойств. Используйте «Руководство пользователя» для конфигурирования панели оператора ИП320.

Далее используя «Руководство…» необходимо создать ряд экранов: для выбора текущего экрана, для отображения числового значения параметра, для отображения графика изменения параметров, для ввода заданий и отображения состояния объектов стенда (ТЭН, вентилятор, кнопка «Пуск» и т.д.). После окончания создания проекта сохраните проект, используя стандартные процедуры.

ЗАМЕЧАНИЕ: Для загрузки проекта в панель необходимо отключить переходник с интерфейсом RS-485 и подключить кабель конфигуратора RS-232 напрямую к панели. После удачной загрузки отключите кабель и подключите переходник. Теперь будут соединены только ПЛК и ПО с помощью интерфейса RS-485 с применением протокола Modbus-RTU.

3.4 Проверьте правильность настроек сетевых переменных и параметров протокола, а также работу системы управления.

3.5 Составьие отчет в редакторе Microsoft Office в соответствии с правилами оформления отчетов: сведения об исполнителе, название и цели работы, схему соединений, листинг программы ПЛК и параметры сетевых настроек.

Контрольные вопросы.

1. Каково назначение ПЛК и ПО?

2. Какие интерфейсы и протоколы используют для обмена информацией между ПЛК и ПК, ПО и ПК, а также между ПЛК и ПО?

4. Какая последовательность создания проекта в CoDeSys2.3?

5. Какая последовательность конфигурирования ПО ИП320?

6. Формат кадра в протоколе Modbus.

7. Почему Modbus-RTU быстрее, чем Modbus-ASCII?

10