<- До підрозділу CODESYS (загальні теми) PLC MachineStruxure M241, M251, M262 та інші Коментувати

Реалізація Modbus TCP Client в CODESYS Control Win з використанням бібліотеки ModbusFB

Теоретична частина

У CODESYS Control Win та в інших PLC під CODESYS є кілька варіантів реалізації Modbus TCP Client. Здебільшого в PLC він реалізований на рівні операційної системи і не потребує написання коду. Однак у ряді випадків потребується програмна реалізація. Зокрема це може бути пов’язано з необхідністю перевірки роботи програми без наявного PLC у зв’язці з іншими програмними засобами, наприклад іншими PLC. Цей варіант потребує використання повноцінного середовища виконання, наприклад з використанням CODESYS Control Win.

Серед доступних бібліотек для реалізації Modbus є ModbusFB, яка описана в онлайн довіднику ModbusFB. Реалізація Modbus TCP Client і з використанням цієї бібліотеки і є предметом даного розідлу.

ClientTCP

Зверніть увагу: деякі вхідні змінні, що стосуються конфігурації з’єднання, зчитуються під час фронту сигналу xConnect (перехід FALSE → TRUE). Щоб змінити конфігурацію з’єднання, прикладна програма повинна:

• роз’єднатися (xConnect := FALSE і виконати FB)
• змінити відповідні вхідні змінні
• під’єднатися (xConnect := TRUE і виконати FB)

Client надає певну статистику відправлених повідомлень запиту та отриманих коректних повідомлень відповіді. Некоректні повідомлення відкидаються на рівні комунікації, тому не відображаються у статистиці. Для аналізу ситуацій, коли можуть виникати некоректні повідомлення відповіді, можна використовувати udiLogOptions з LoggingOptions.WarnOnReceivedInvalidFrames.

Inputs

Outputs

ClientRequestReadHoldingRegisters

Клієнтський запит ReadHoldingRegisters (функція FC03).

Inputs

Outputs

InOut

ClientRequestWriteMultipleRegisters

Input

Output

InOut

Практична частина

1. Встановлення CODESYS Control Win

• Встановіть CODESYS Control Win V3. Інструкція по встановленню знаходиться за посиланням

2. Створення проєкту з конфігурацією

• Створіть проєкт з назвою ModbusClient
• У апаратній конфігурації добавте пристрій CODESYS Control Win V3. Як це зробити описано в Встановлення та робота з CODESYS Control Win: практичне заняття
• Запустіть програмного PLC CODESYS Control Win та завантажте туди проєкт
• Від’єднайте середовище розробки від PLC CODESYS Control Win
• У межах пристрою CODESYS Control Win добавте карту Ethernet

рис.1.

• Зайдіть в налаштування добавленої карти Ethernet, натисніть кнопку Browse...

рис.2.

• Підключіться до програмного ПЛК та виберіть мережний адаптер через який буде відбуватися підключення.

рис.3.

• Для задачі MAST виставте інтервал 200 мс та час сторожового таймеру 2 с, для того щоб ControlWin не сильно навантажував ПК та не вилітав при перевищенні задачі.

рис.4.

3. Добавлення бібліотеки Modbus та Standard

• Зайдіть в Tools Tree

рис.5.

• Добавте бібліотеку ModbusFB

рис.6.

• Подивіться на зміст бібліотеки і подивіться синтаксис функціонального блоку ClientTCP
• Добавте також бібліотеку Standard для реалізації стандартних програмних блоків IEC61131-3

4. Реалізація Modbus TCP Client

• Створіть функціональний блок з іменем MODBUS_Client на мові ST.
• У розділі означення змінних вставте наступний код

FUNCTION_BLOCK MODBUS_Client
VAR_INPUT
	IPAddress: ARRAY [0..3] OF BYTE;
	uiStartItem: UINT :=0; 
	uiQuantity: UINT:=10;
	tPeriod: TIME := T#1S;   
END_VAR
VAR
	clientTcp: ModbusFB.ClientTcp;
	aRegisters : ARRAY[0..119] OF UINT;
	Request: ModbusFB.ClientRequestReadHoldingRegisters;
	tmTimer: TON;
	xConnect: BOOL;
	eLastError: Error;
END_VAR

• У розділі коду вставте наступний код

IF clientTcp.xError AND xConnect THEN
	xConnect := FALSE;
ELSE 
	xConnect := TRUE;
END_IF;
clientTcp (
	aIPaddr:=IPAddress, 
	uiPort:=502,
	xConnect:= xConnect, 
	tConnnectTimeOut := T#3S);
Request (
	rClient:=clientTcp, 
	xExecute := tmTimer.Q, 
	uiUnitId:=1, 
	uiStartItem:=uiStartItem, 
	uiQuantity:=uiQuantity, 
	pData:=ADR(aRegisters), 
	udiReplyTimeout := 1000000, //1 s
	udiTimeOut := 2000000, //2 s
	);
IF Request.xError THEN 
	eLastError:= Request.eErrorID;
END_IF;
tmTimer (IN :=  clientTcp.xConnected AND NOT (Request.xDone OR Request.xError), PT:= tPeriod);

• У розділі означення змінних POU SR_Main добавте наступні змінні, зверніть увагу що значення ініціалізації масиву має бути за вашою IP адресою:

PROGRAM SR_Main
VAR
	MBTClient : MODBUS_Client;
	Server1Address: ARRAY [0..3] OF BYTE := [10, 0, 2, 15]; //IP address
END_VAR

• У розділ коду POU SR_Main добавте наступний код:

MBTClient(IPAddress := Server1Address, uiStartItem :=0, uiQuantity :=10, tPeriod:=t#1s );

• Зробіть компіляцію проєкту, завантажте в ControlWin та запустіть на виконання.

5. Встановлення тестового Modbus Server

Для перевірки роботи клієнта необідно встановити тестовий Modbus Server. У цьому паркичному занятті пропонується використовувати безкоштовне ПЗ Modrsim2

• Завантажте Modrsim2 якщо його немає на Вашому ПК перейшовши за цим посиланням , натиснувши download. Це імітатор Modbus Server, який буде слугувати джерелом даних.
• Створіть папку на диску, перемістіть туди файл, та завантажте в неї файл mfc100.dll який знаходиться за цим посиланням. Ця бібліотека потрібна для роботи Modrssim2.
• Якщо буде потреба, то завантажте та встановіть Microsoft Visual C++ Redistributable for Visual Studio 2010 http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkID=177916&clcid=0x489

Для того щоб вхідний порт який використовує Modbus TCP не блокувався брандмауером до нього необхідно надати доступ. Це можна зробити через командний рядок.

• Запустіть командний рядок в режимі адміністратора

рис.7.

• Виконайте наступну команду:

netsh advfirewall firewall add rule name="Modbus TCP 502" dir=in action=allow protocol=TCP localport=502

6. Перевірка роботи

• Запустіть Modrsim2, проконтролюйте що він підключаєтсья саме по Modbus TCP
• Якщо програма в PLC вже в режимі виконання, то Ви маєте побачити кількість клієнтів рівною 1 (Connected (1/10)) а також що відбувається опитування 1-го веденого.

рис.8.

• Змініть значення регістрів в Modrsim2 і подивіться як вони змінилися в Machine Expert або CodeSys

рис.9

7. Індивідуальне завдання

• Змініть прогграму так, щоб клієнт звератвся за іншим UnitID, відповідно до Вашого варіанту і перевірте роботу
• Змініть програму так, зчитування відбувалося з іншого діапазону HoldingRegisters, відповідно до Вашого варіанту і перевірте роботу

8. Завдання на підвищену оцінку

• Використовуючи функцію ClientRequestWriteMultipleRegisters реалізуйте самостійно запис регістрів за тригером.

9. Підготовка та відправлення звіту

• На Google диску створіть папку з назвою MyLabs, якщо вона ще не створена, а в ній створіть папку LabMBClient. Посилання на папку MyLabs необхідно переслати викладачу для звітності.
• У межах папки LabMBClient розмістіть файл проєкту.
• У межах папки LabMBClient створіть Google документ з копіями екрану та іншими матеріалами, якщо такі потребуються.

Джерела

1. Онлайн допомога ModbusFB
2. Example projects for MODBUS

Автори

Теоретичне заняття розробив Олександр Пупена.

Feedback

Якщо Ви хочете залишити коментар у Вас є наступні варіанти:

• Обговорення у WhatsApp
• Обговорення в Телеграм
• Група у Фейсбуці

Про проект і можливість допомогти проекту написано тут