• Blaja
  • Archiv
  • Simatic S7 jako CAN master s I/O periferiemi

Simatic S7 jako CAN master s I/O periferiemi

  • pondělí, 17 leden 2011 03:00

Logo automaty Simatic S7 jako CAN master s I/O periferiemi.

Podpora CANbus komunikace u PLC Simatic S7 není, jak to ale udělat pokud něco takového přece jenom potřebujeme nebo chceme? Zkusíme si k PLC Simatic připojit přímý slave výstupní modul 24DO s CANopen komunikací. 

Připojení zařízení s CANopen komunikací jako slave přímo na nějaký port PLC Simatic není samozřejmě možné, Siemens nic takového nepodporuje. Ovšem při použití modulu CAN300 PRO jako mastera do sestavy PLC, je to už o něčem jiném, takže si zkusíme připojit 24DO modul Seneca a uvidíme, jak se dá na tyto výstupy dostat z PLC programu. Zvlášť parametrizace CAN300 PRO ve Step7 je přinejmenším zajímavá.


CAN300 PRO modul od společnosti Helmholz připojený do sestavy PLC Simatic S7 rozšíří možnosti o další komunikační linku na bázi CAN bus, jak s nejběžnějším protokolem CANopen tak i pomocí Layer2. Jak je vidět, modul je přesně přizpůsoben sestavě pro řadu S7-300, pro doplnění informace se vyrábí obdobný i pro řadu S7-400 a ještě varianta s DNV certifikátem, tedy pro použití v lodním průmyslu.

V horní části stavové LED diody a DIP přepínače pro nastavení rychlosti a čísla nodu, doplňuje ještě otvor pro paměťovou MMC kartu k dalšímu zálohování nastavení, což ovšem není nutné pro funkci modulu. Celou parametrizaci CAN komunikace obstará software CANParam, kde se samozřejmě veškeré nastavení navíc uloží i do souboru.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Pod krytem ve spodní části je schován 9pin  konektor CAN bus sběrnice a USB vývod pro parametrizaci celé CAN bus linky a připojených slave zařízení. Komunikační USB kabel je součástí dodávky, takže nemusíte nic shánět i když se jedná o standardní USB kabel podobný jako třeba pro připojení tiskárny.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Pokud někomu CAN konektor připomíná PROFIBUS, podobnost je čistě náhodná, kromě vnitřního zapojení je navíc rozdíl v "pohlaví" konektoru, takže jej nelze zaměnit s PROFIBUS připojením.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Zmíněný 24DO modul společnosti Seneca o kterých jsme již psali, připojíme na sběrnici jako slave. Tyto moduly se vyznačují hlavně tím, že každý z nich je samostatný slave účastník na CAN sběrnici, má vlastní komunikaci a veškeré nastavení. Nejedná se tedy o jeden interface a k němu I/O moduly, jako třeba ET200S, ale každý je sám sebou účastníkem.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Proto u každého musíme nastavit pomocí DIP přepínačů adresu a hlavně rychlost sběrnice. S tímto jsem chvíli bojoval, neboť jak uvidíme dále, pro CAN bus linku byl použit obyčejný kabel ÖLFLEX Classic 110 4x1mm, takže se tomu musely přizpůsobit i rychlosti. Nakonec jsem to vytáhl z 20-ti až na 250kbps.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Tady je hezky vidět zapojení CAN bus sběrnice, které se dá ovšem aplikovat jen pro nějaký pokus, pro skutečné použití platí samozřejmě zapojení s vhodnou stíněnou kabeláží.

PROFIBUS se dá v nouzi na stole taky propojit obyčejným kabelem a pojede to.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Bez patřičného software by ale vše bylo mrtvé. Nastavení CAN bus parametrů a slave zařízení není zase až tak jednoduché, existuje hodně možností jak komunikaci udělat. Proto nejprve instalace software CANParam, nyní ve verzi 4.22. 

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Je to otázka několika minut a po dokončení instalace nám přibude další složka v menu Helmholz s odkazy na parametrizační software.

 

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Přesně tato verze CANParam byla použita pro náš test, v "About" máme k dispozici přehled důležitých nainstalovaných souborů.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Teprve nyní připojíme modul k PC a Windows si spustí vlastní instalátor ovladačů. Průběh je klasický dvoukolový, všechny potřebné soubory najdeme na CD se softwarem.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Druhé kolo instalace, USB sériový port pro CAN300/400.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


 

Po úspěšné instalaci překontrolujeme číslo portu ve správci zařízení Windows. Pro CAN komunikaci si systém vyhradil COM23 a není potřebné nic měnit.

Některý software si sice přiřadí ovladač k vyššímu COMu, ale podporují jen COM1 nebo 2, tudíž je potřeba nastavení upravit. Tady je ale všechno OK a jede i na COM23.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


 

Celý parametrizační software je jen jediné okno, kde se v horní části nastaví jen spojení na modul. Možnosti nastavení CAN parametrů a slave stanic jsou velmi široké, je dobré si o tom něco přečíst, my si ale ukážeme cestu "nejmenšího odporu", tedy takovou, aby nám výstupní modul ožil a fungoval z PLC programu.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


 

Nejdříve zkusíme nastavit, oživit a zprovoznit CAN sběrnice a našeho slave účastníka. Je nutné použít ze začátku "Wizarda", neboť musíme nadefinovat základní parametry CAn bus. Takže v prvé řadě zvolíme typ modulu, v současnosti CAN300 PRO, CAN300 je starší verze.

K modulu CAN300 PRO dostanete podrobný manuál a taktéž "Quick setup", kde je vše opravdu podrobně popsáno včetně nastavení důležitých parametrů CAN bus.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


 

V dalším kroku zkusíme zvolit komunikační protokol, tedy nejběžnější CANopen. Protokol Layer 2 nás pro náš pokus nezajímá, znalci CAN ví, o co jde, a my ostatní se spokojíme s vysvětlením, že nemusíme vše vědět.

Popis Layer 2 protokolu je samozřejmě v přiloženém manuálu, stačí si jen přečíst.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


 

Jako poslední krok nás čeká mód a rychlost komunikace. Zajímavé že ne všechny zařízení mají stejné možnosti nastavení rychlostí. Pokud se podíváte na výše uvedený Seneca 24DO modul, tak na něm třeba chybí rychlost 100K. U jiných zařízení najdete také drobné odchylky.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Po ukončení "Wizarda" máme hotovou základní parametrizaci master modulu.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Další parametrizaci master modulu provedeme v pravé části okna. Nejdůležitější je číslo nodu, nastavitelné v rozsahu 1-127. Další parametry můžeme a nemusíme využívat. Ovšem nejdůležitější je I/O buffer, přes který dostaneme informace do PLC Simatic. Nastavení je srozumitelné, maximální velikost bufferu je 4096 bytes.

V PLC Simatic pak přistupujeme k oblasti jako k PQW, což je pohodlné a není pak v podstatě žádný rozdíl proti fyzickým výstupům třeba přímo na PLC, jak uvidíme dále. Buffer ovšem můžeme nasměrovat i do DB a pak je celá oblast CAN prostoru přístupná v patřičném datovém bloku.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Přidání slave účastníka je možné ručně, vyplněním všech komunikačních parametrů jako PDO a SDO, nebo jednodušeji načtením z patřičného EDS souboru, který obsahuje všechny potřebné data. EDS soubory jsou ke stažení na webech každého výrobce zařízení pro CAN bus, podobně jako GSD soubory pro PROFIBUS.

Pro náš test musel stačit jen jeden slave, jinak si můžeme v podstatě připojit kolik potřebujeme.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Protože se jedná o modul obsahující 24 digitálních výstupů, zajímají nás jen 3 výstupní bytes adresace, QB81-QB83. Celá tato varianta je myslím jasná z obrázku, mapování PDO můžeme nechat standardně a klidně nahrajeme celou parametrizaci do modulu.

Upload zde znamená směr DO modulu, tedy přesně naopak jako ve Step7, naštěstí ikony zůstaly stejné jako ve Step7.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Teď už by nám měla celá naše malá komunikace na CAN straně fungovat. K ověření slouží známá ikonka brýlí, takhle to vypadá, když je vše v pořádku.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Dále máme k dispozici další diagnostické nástroje, zkusíme jen ten, co nám ukáže, v jakém stavu se nacházejí naše výstupy. Načteme si stav SDO pro naši adresu nodu 4 (adresa modulu) a index PDO 0x6200 s 0x01 subindexem, tedy náš jeden výstupní byte. Stav vidíme v hexa, čísla se po každém požadavku mění, neboť obrázek je riplý už z fungujících výstupů, což jsem trošku skočil dopředu.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Zbývá jediné, rozhýbat výstupy na CAN bus 24DO modulu Seneca z PLC Simatic. Samotný modul CAN300 PRO v hardwarové konfiguraci Step7 nenajdete a ani jej nijak do konfigurace nelze importovat. Není to ani nutné, místo něj se vloží k PLC jakýkoliv CP340 modul pro sériovou komunikaci.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Opravdu jakýkoliv z těch sedmi co jsou v mém HW k dispozici. Pro přístup z PLC programu se totiž používají speciální funkční bloky jen pro CP340.

Není nutné instalovat parametrizační Siemens software PtP pro nastavení sériové komunikace přes CP340.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Všechny potřebné bloky pro PLC jsou v příkladu nastavení komunikace, který je na CD s programem. Ke každému FB přísluší ještě DB a máme k dispozici bloky pro všechny možné varianty komunikace. Nás ale zajímá jen ten pro zápis do periferie, tedy FB21.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Zápis v PLC programu, MB1 je clock memory byte z HW konfigurace CPU, takže výstupy QB81 a QB83 PLC spínají podle něj. Takže přístup na jednotlivé výstupy je jako na kterékoliv jiné, tedy Q82.0 atd.

Patřičný FB21 (CANopen IO Write) už zajistí, aby se vše, dostalo kam má. Jak to vypadá naživo, se podívejte na video ukázce na konci článku.

To je opravdu v PLC programu vše. Je vidět, že když to funguje tak je to jednoduché!

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Ve VAT tabulce máme stav výstupů přesně podle skutečnosti.

CAN300 PRO Helmholz + Seneca I/O 


Ukázka chodu Seneca 24DO modulu na CANopen PLC Simatic S7.

Simatic S7-300 jako CANbus master.


Závěr: 

Že by se z CANopen komunikace stal v PLC Simatic S7 nějaký rozšířený standard to asi nehrozí, ale je dobré vědět, jaké jsou možnosti. Když jsem připravoval podklady pro tento článek, zjistil jsem, že tato kombinace není zase až tak úplně neobvyklá, je spousta strojů, u kterých se tato varianta používá. Jen uživatelé a programátoři pouze PLC Simatic o tom často ani neví. Jak se připojí nějaký vstupní modul, uvidíme ještě příště, neboť přesně po dokončení těchto podkladů, jsem dostal Fieldbus CANopen interface Wago s patřičnými vstupy.

Vzhledem k velkému množství výrobců CANopen zařízení se pro případné použití v projektu vyplatí aspoň krátká konzultace podpory zvoleného CANopen slave zařízení u výrobce master modulu, společnosti Helmholz nebo jiné. Podobně jako u různých PROFIBUS zařízení, nemusí být vždy vše plně kompaktibilní.

Jaroslav Blažek


 

Doplňující odkazy k článku: 

Helmholz CAN300 PRO master v ČR: http://www.helmholz.cz/index.php?stranka=produkty&slozka=can-300

Seneca I/O moduly v ČR: http://www.autocontcontrol.cz/kontakt.asp

Seneca I/O moduly Italy: http://www.seneca.it/home.php?set_language=eng

Helmholz Německo: http://www.helmholz.com/

Pro psaní komentářů se přihlašte

Kontakt

email : blaja @blaja.cz
email reklama: info @blaja.cz
email adresy bez mezery 
před zavináčem

Jaroslav Blažek
Štěpánská 1888
755 01 Vsetín
+420 608 180 209