Целью данного технического решения является демонстрация возможных вариантов технических решений взаимодействия пользователя с прибором М3000-ВВ-0010.
Прибор М3000-ВВ-0010 представляет собой модуль ввода-вывода, работающий в режиме ведомого прибора по интерфейсу RS-485 в протоколе ModBus RTU. Для использования этого прибора в системе требуется инструмент, позволяющий формировать команды манипулирования выходами, позволяющий производить мониторинг состояния выходов и прибора в целом. Такой инструментарий полезен на ранних этапах проектирования, установки и пуско-наладки системы. В общем случае возможны несколько вариантов подключения прибора через преобразователь интерфейсов к ПК, на котором установлено необходимое ПО, или с приборами верхнего уровня, поддерживающими протокол ModBus RTU в режиме мастера.
Рис.1 Четыре типовых варианта подключения прибора
На рисунке 1 представлены четыре варианта наиболее часто встречаемых типовых варианта подключения прибора.
Локальное управление нагрузками 20 реле с ПК через С2000-USB
Вариант 1 следует рассматривать как начальный этап работы с прибором. Всё, что необходимо пользователю, чтобы приступить к работе – это ПК с подключенным к нему преобразователем интерфейсов (в данном случае С2000-USB) и любая программа, способная формировать и отправлять в COM-порт запросы и принимать ответы в протоколе ModBus RTU. Это может быть как самостоятельно разработанное отладочное пользовательское приложение, так и широко представленные в интернете программы типа ModBusTESTER. Компания «БОЛИД» для упрощения работы с прибором предлагает воспользоваться приложением «Панель управления М3000-ВВ-0010», позволяющим максимально упростить взаимодействие пользователя с прибором. Программу целесообразно использовать для ознакомления с прибором, как вспомогательное средство для ознакомления с прибором, при ручном управлении и при пуско-наладочных работах. Если по каким-либо причинам производится доработка проекта в СКАДА-системе, то эта программа позволит провести ручное манипулирование нагрузками «по временной схеме» до готовности рабочего проекта. Кроме того, программа позволяет проследить процесс обмена пакетами прибора с ведущим прибором по протоколу ModBus RTU, что может существенно облегчить процесс настройки ОПС-сервера.
Рис.1 Подключение к ПК по RS-485 через С2000-USB
Удаленное управление нагрузками 20 реле с ПК через С2000-Ethernet
Вариант 2 *(представлен на рисунке 2) следует рассматривать как разновидность уже рассмотренного выше варианта 1 c той лишь разницей, что в качестве преобразователя интерфейсов выступает преобразователь интерфейсов С2000-ETHERNET. Всё, что необходимо пользователю, чтобы приступить к работе – это ПК с подключенным к нему преобразователем интерфейсов (в данном случае С2000-ETHERNET) и любая программа, способная формировать и отправлять в COM-порт запросы и принимать ответы в протоколе ModBus RTU. Это может быть как самостоятельно разработанное простейшее пользовательское приложение, так и широко представленные в интернете программы типа ModBusTESTER. Как и в варианте 1, для максимального упрощения работы с прибором целесообразно воспользоваться специализированным приложением «Панель управления М3000-ВВ-0010». Сам пользовательский (рабочий) интерфейс программы не зависит от интерфейса. Всё отличие в подготовке к работе состоит в отличиях настройки приборов преобразования интерфейсов.
Рис.2 Подключение к ПК по RS-485 через С2000-ETHERNET
Основной шлюз — как узнать его адрес
Есть несколько способов. В этом материале мы рассмотрим три самых простых из них, чтобы это не занимало у пользователя много времени и было не слишком сложно.
1. Нажмите одновременно «WIN + R» на клавиатуре, вбейте ncpa.cpl и нажмите «ОК».
2. Откройте действующее сетевое подключение и нажмите на кнопку «Сведения». Откроется новое окно с его адресом (смотрите скриншот).
1. Также разом нажмите клавиши «WIN + R», но в этом раз уже введите команду cmd.
2. В открывшейся командной строке введите — ipconfig /all. Адрес будет у строки «Основной-шлюз».
Далее приведены примеры настройки для С2000-Ethernet версии 2.6:
Настройка для С2000-Ethernet версии 2.6:
Настройка для С2000-Ethernet версии 2.6:
Распределенное управление нагрузками 20 реле с ПК в Scada через С2000-USB
Если Варианты 1 и 2, по сути, являются вспомогательными «отладочными» вариантами, то Варианты 3 и 4 следует рассматривать как полноценные «рабочие» схемы.
Вариант 3 отличается от Варианта 1 только программным обеспечением, установленным на ПК. В качестве ПО может выступать как разнообразные СКАДА-системы с ОПС-серверами с поддержкой протокола ModBus RTU, так и специально разработанные на языках высокого уровня пользовательские приложения. На рисунке 3 а представлено применение прибора в СКАДА-системе MASTERSCADA 4D при подключении через С2000-USB. На рисунке 3 б представлен вариант подключения прибора по локальной сети через два преобразователя C2000-ETHERNET, настроенными на работу в прозрачном режиме. Следует особо отметить, что при работе прибора по локальной сети необходимо учитывать задержки распространения пакетов.
Рис.3 а Вариант 3. Подключение к ПК по RS-485 через С2000-USB
Рис.3 б Вариант 3. Подключение к ПК по RS-485 по локальной сети через два С2000-ETHERNET.
Имеет смысл рассмотреть более универсальный вариант 3: применение прибора в СКАДА-системе MASTERSCADA 4D при подключении через С2000-USB.
Учитывая, что каждый проект имеет свои особенности и применение прибора может отличаться в различных проектах, рассмотрим типовой вариант управления и визуализации в окне СКАДА-системы одного произвольно выбранного выхода прибора.
Для замыкания и размыкания конкретного реле прибора будем использовать типовой компонент визуализации – флаг.
Для индикации состояния этого реле (замкнуто или разомкнуто) будем использовать типовой компонент визуализации – примитив (круг), у которого в зависимости от состояния реле будет изменяться цвет (замкнуто – зелёный, разомкнуто – чёрный).
Запускаем на выполнение программу МАСТЕРСКАДА 4, установленную на компьютере, по щелчку мыши на иконке . Строго говоря, запускается только одна часть программы, которая называется среда разработки. После пуска программы появляется стартовое окно программы, представленное на рис. 4
Рисунок 4 Стартовое окно при открытии МАСТЕРСКАДА 4 Д.
При старте среды разработки пользователю предлагается на выбор 3 варианта начала работы
Рисунок 5 Диалоговое окно создания проекта
Присвоим проекту имя «Панель Управления М3000-ВВ-0010» и укажем путь к хранилищу, который предлагает МАСТЕРСКАДА 4Д по умолчанию.
Рисунок 6 Проект с именем «Панель Управления М3000-ВВ-0010» со стартовой страницей редактора проектов
На этой странице можно выбрать различные, ранее созданные в качестве примеров демонстрационные проекты и всевозможные справочные материалы. Закроем стартовую страницу редактора и приступим к созданию собственного проекта.
Рис. 7. Добавление в проект объекта
После добавления объекта в проект появляется объект с именем Объект 1, представленный на рис. 8а. Желательно, чтобы каждое имя объекта в проекте несло смысловую нагрузку. Назовём новый объект mod_ВВ-0010.
Рис. 8а. Присвоение объекту имени.
Присвоить объекту имя можно несколькими способами. Классический способ именования любого объекта – это задание имени во вкладке Свойства в поле Имя. Для этого достаточно в дереве объектов выбрать требуемый объект и в панели свойств объекта (справа от окна редактора) в строке имя ввести требуемое имя и нажать ENTER. После ввода нового имени менеджер проекта обновит все окна проекта и поменяет название объекта везде, где оно фигурирует (См. Рис. 8б).
Рис. 8б. Присвоение объекту имени.
Добавляем в объект окно. Этот окно «привязано» к созданному ранее объекту и является его составной частью. Для добавления в объект окна:
Рис. 9. Добавление в проект окна
После добавления окна в проект появляется объект окно с именем Окно 1, представленное на рис. 10а.
Рис. 10а. Присвоение окну имени.
Для придания названию окна смысловой нагрузки назовём его Окно_выходов.
Присвоить окну имя можно несколькими способами. Классический способ именования – это задание имени во вкладке Свойства в поле Имя. Для этого достаточно в дереве объектов выбрать требуемый Объект, в объекте Окно и в панели свойств окна (справа от окна редактора) в строке имя ввести требуемое имя – Окно_выходов и нажать ENTER. После ввода нового имени менеджер проекта обновит все окна проекта и поменяет название окна везде, где оно фигурирует (См. Рис. 10б).
Рис. 10б. Присвоение окну имени.
Добавляем в объект параметр. Этот параметр будет «привязан» к созданному ранее объекту и станет его составной частью. Для добавления параметра в объект:
Рис. 11 Добавление параметра в объект.
Рис. 12 Присвоение параметру имени и типа.
Рис. 13 Окно среды разработки после присвоения параметру имени и типа
Рис. 14 Диалог установки в окно флага с «привязанным» к нему параметром ВКЛ/ВЫКЛ.
Рис. 15 Окно среды разработки после установки в окно флага с «привязанным» к нему параметром ВКЛ/ВЫКЛ.
Рис. 16 Диалог установки в окно Окно_выходов графического примитива «Овал».
Рис. 17 Присвоение графическому примитиву овал имени «Сост_Вых_1».
Рис. 18 «Привязка» свойства «Заливка фона» графического примитива с именем «Сост_Вых_1» к параметру ВКЛ/ВЫКЛ объекта «mod_BB-0010».
Рис. 19 Окно среды разработки после «привязки» свойства «Заливка фона» графического примитива с именем «Сост_Вых_1» окна «Окно_выходов» к параметру ВКЛ/ВЫКЛ объекта «mod_BB-0010».
Рис. 20 Диалог и последовательность действий по привязке параметра «ВКЛ/ВЫКЛ» объекта «mod_BB-0010» к свойству «Заливка фона» графического примитива с именем «Сост_Вых_1» при помощи Конвертора связей
Рис. 21 Итоговое окно Конвертора связей перед закрытием.
По сути, в окне конвертора указано:
Таким образом, если входной параметр «Заливка фона» графического примитива с именем «Сост_Вых_1» , который в свою очередь «привязан» к параметру «ВКЛ/ВЫКЛ» объекта «mod_BB-0010», соответствующему состоянию флага в окне Окно_выходов, равен False, то примитив приобретает серый цвет (точнее DarkGray), а если True, то – красный (точнее Crimson).
Логическая часть проекта, фактически, настроена. По клику мыши на компоненте (флаг) происходит изменение другого компонента (графический примитив овал меняет свой цвет).
Теперь можно проверить правильность работы проекта, воспользовавшись возможностями среды разработки. Не вдаваясь в детали, достаточно запустить созданный проект на исполнение на компьютере в режиме эмуляции.
Для того чтобы запустить созданный проект на исполнение на компьютере в режиме эмуляции необходимо:
Указываем (подключаем к проекту) физический прибор – в нашем случае это АРМ.
Для добавление в проект автоматизированного рабочего АРМа необходимо:
Среда разработки и последовательность добавления в проект автоматизированного рабочего места приведена на Рис. 22.
Рис. 22 Добавление в проект автоматизированного рабочего места - АРМа.
Назначаем стартовое окно проекта
Для указания в проекте стартового окна необходимо:
Среда разработки и последовательность добавления в проект автоматизированного рабочего места приведена на Рис. 23.
Рис. 23. Среда разработки и последовательность добавления в проект автоматизированного рабочего места.
В среде разработки может быть несколько окон, но только одно из окон может быть стартовым. Это стартовое окно помечается специальным символом См. Рис. 24.
Рис. 24. Среда разработки с добавленным в проект стартовым окном.
Переход в режим исполнения и запуск в режим эмуляции
Все предыдущие манипуляции с проектом производились во вкладке Проект (в режиме проектирования).
Переход в режим Исполнение позволяет произвести запуск проекта или перевод в рабочий режим (часто применяется термин RUNTIME) и посмотреть результат разработки – проект в действии.
Для перехода в режим Исполнение необходимо:
Среда разработки и последовательность добавления в проект автоматизированного рабочего места приведена на Рис. 25.
Рис. 25. Среда разработки и последовательность запуска проекта в режиме эмуляции
Если в проекте не содержатся ошибки, то среда разработки начнёт компиляцию проекта, занимающую некоторое время, после чего выдаст сообщение вида, представленного на Рис. 26, которое предлагает пользователю выбрать среду визуализации запущенного проекта (встроенный клиент или браузер по умолчанию).
Выбираем Да – это означает, что в качестве среды визуализации будет использован встроенный собственный клиент среды исполнения.
Рис. 26 Сообщение среды исполнения. Запрос выбора среды визуализации запущенного проекта
Вид окна среды исполнения проекта «M3000-BB-0010» при отображении объекта «АРМ_Панель» в режиме эмуляции на представлен на Рис. 27. При сброшенном флаге (левая сторона рисунка) цвет овала (заливка фона) серый, при установленном флаге (правая сторона рисунка) – красный.
Рис. 27 Окно проекта в режиме эмуляции.
После того как мы убедились, что логическая часть проекта реализована корректно, можно переходить к физической составляющей проекта – подключению прибора М3000-ВВ-0010 к компьютеру.
Каждый прибор, поддерживающий протокол ModBus RTU, имеет набор свойств, атрибутов, параметров и правил работы с ним, которые в свою очередь имеют свои адреса и набор соответствующих значений. Эти параметры, свойства, особенности и правила подробно описаны в Руководстве по эксплуатации полном «М3000-ВВ-0010» АЦДР.421459.002 РЭп», выложенном на сайте компании.
Таблица. Прямое управление дискретными выходами
| Адрес | Тип данных (код функции для чтения/записи) | Назначение и диапазон допустимых линий | Значение по умолчанию |
| 4096 (0х1000) | Coil (1/5, 15) | текущее состояние выхода: - 0 (разомкнут) - 1 (замкнут) | - |
Так, например, для того чтобы замкнуть реле номер один модуля М3000-ВВ-0010, необходимо сформировать команду
Как следует из таблицы, для того чтобы замкнуть реле 1 (выход 1), можно, пользуясь функциями записи 5 или 15, записать в регистр с адресом 4096 соответствующую константу.
Для облегчения работы с прибором производители поставляют специальные библиотеки, позволяющие пользователю работать с прибором, не вдаваясь в подробности его устройства.
Для прибора М3000-ВВ-0010 есть соответствующая библиотека, и мы рассмотрим как с её помощью производить управление выходом № 1, не вдаваясь в специфику прибора и протокола.
Библиотеки – это набор файлов, описывающих конкретный прибор, и они, естественно, занимают место в памяти программ. Для конкретного проекта требуются только некоторые из них и поэтому все они не хранятся в проекте, а только подгружаются (подключаются) по мере необходимости. В нашем случае для работы с прибором М3000-ВВ-0010 необходимо подключить библиотеку c именем lib M3000-BB0010.
Для подключения библиотеки к проекту необходимо:
Рис. 28. Среда разработки и последовательность действий для подключения в проект библиотеки lib M3000-BB0010, содержащей описание модуля ввода-вывода М3000-ВВ-0010
После выполнения указанной последовательности действий произойдёт подключение библиотеки и обновление конфигурации проекта. Этот процесс требует некоторого времени и отражается в строке статуса в нижней части экрана среды разработки.
Рис. 29. Среда разработки и последовательность действий для подключения в проект протокола ModBus RTU
Для подключения в линию приборов ведомого модуля M3000-BB0010 необходимо:
Рис. 30. Среда разработки и последовательность действий для подключения в линию приборов ведомого модуля M3000-BB0010
Рис. 31. Связывание логического параметра ВКЛ/ВЫКЛ объекта с физическим состоянием первого релейного выхода – параметром Value выхода DO 1 прибора
Рис. 32. Отображение результата связывания логического параметра ВКЛ/ВЫКЛ объекта с физическим состоянием первого релейного выхода – параметром Value выхода DO 1 прибора
Уменьшим размер окна браузера так, чтобы на в левой части экрана можно было видеть левую часть среды разработки, а в правой части экрана среду исполнения . Выведем окно среды исполнения поверх окна среды разработки (См. Рис . 33 и Рис. 34).
Проверим работу прибора и СКАДА-системы.
При запуске проекта на исполнения в АРМе появляется окно среды исполнения, представленное на Рис. 33. При запуске флажок не установлен и цвет овала – серый, что соответствует разомкнутому состоянию реле № 1 прибора. Кроме того МАСТЕРСКАДА позволяет производить наблюдение как параметров и переменных проекта, так и состояние входов, выходов и параметров подключенного оборудования (в нашем случае прибор М3000-ВВ-0010). Последовательно раскрывая ветки Система -> АРМ Панель -> Протоколы ModBus RTU -> M3000-BB-0010 -> Coils write -> DO 1 Выход , можно вывести на экран параметры, отражающие состояние дискретного выхода 1 DO 1. Как видно из Рис. 33 в окне отображения параметров выведены параметры :
Value – велиичина, в данном случае текущее значение – False - разомкнуто
SourceTime – время источника, в данном случае текущее значение – 2021-03-26-16:14:38:883 - это дата - 2021.03.26 и время - 16 часов 14 минут 38 секунд и 883 милисекунды.
StatusCode– статус параметра, в данном случае текущее значение – Good – означает, что данные достоверны.
Рис. 33 Экран компьютера с одновременным отображением среды разработки и среды исполнения в режиме реального времени – реле разомкнуто.
При установке флага кликом мыши в окне среды исполнения (правая часть экрана) (Рис. 34) цвет овала изменяется с серого на красный. В окне отображения параметров произойдут изменения. Параметры релейного выхода Value и SourceTime изменятся, параметр StatusCode останется неизменным.
Рис. 34 Экран компьютера с одновременным отображением среды разработки и среды исполнения в режиме реального времени – реле замкнуто
Таким образом, запуская проект на исполнение и наблюдая одновременно изменения в среде исполнения и в среде разработки, пользователь получает возможность производить отладку проекта.
Если при запуске проекта на исполнении прибор М3000-ВВ-0010 был обесточен, или отсутствовала связь с прибором, или прибор был неработоспособен, то среда исполнения выведет на экран сообщение вида Рис.35
Рис. 35 Сообщение среды исполнения об отсутствии связи или неработоспособности модуля ввода-вывода М3000-ВВ-0010.
Распределенное управление нагрузками 20 реле с ПЛК М3000-Т Инсат
Вариант 4 представляется, пожалуй, самым предпочтительным.
Программное обеспечение в этом варианте располагается на программируемом логическом контроллере или панели оператора, при этом, естественно, этот ПЛК или панель должны поддерживать протокол ModBus RTU в режиме мастера. Такой вариант подключения прибора позволяет разгрузить центральное рабочее место и распределить систему как логически, так и территориально.
Особый интерес в данном случае представляет вариант использования прибора в связке с контроллером М3000-Т ИНСАТ. Контроллер изначально проектировался именно для подобного применения. Особенностями этого контроллера являются:
Вариант 4 представлен на рисунке 36.
Рис.36 Вариант 4. Подключение к ПЛК по RS-485.
Рассмотрим типовой вариант управления и визуализации в окне СКАДА-системы одного, произвольно выбранного выхода прибора.
Пусть требуется реализовать то же самое, что и в примере, рассмотренном выше, но с дополнением. Пусть в том случае, если в контроллере отсутствует достоверная информация о состоянии выхода компонент визуализации – примитив (круг) будет изменять свой цвет на красный. Таким образом
если реле разомкнуто – цвет компонента визуализации чёрный
если реле замкнуто – цвет компонента визуализации зелёный
если состояние реле не известно – цвет компонента визуализации красный
Для замыкания и размыкания конкретного реле прибора будем использовать типовой компонент визуализации – флаг.
Для индикации состояния этого реле (замкнуто или разомкнуто) будем использовать типовой компонент визуализации – примитив (круг), у которого в зависимости от состояния реле будет изменяться цвет (замкнуто – зелёный, разомкнуто – чёрный).
Мы уже создали проект, в котором прибор подключается к АРМу на компьютере, на котором установлена МАСТЕРСКАДА. В нашем случае та же МАСТЕРСКАДА установлена на контроллере и всё, что требуется – это просто перенести проект с АРМа на контроллер. Другими словами логическая часть проекта остаётся неизменной. Меняется только физическая составляющая проекта.
Для работы с контроллером М3000-Т ИНСАТ необходима библиотека Болид.
Для подключения библиотеки к проекту необходимо:
Рис. 37. Среда разработки и последовательность действий для подключения в проект библиотеки Болид, содержащей описание контроллера М3000-ИНСАТ
Рис. 38. Среда разработки и последовательность действий по удалению из проекта АРМ_Панель.
Настройка контроллера через браузер
Настройка контроллера через браузер производится записью в поисковой строке браузера командой вида: http://ip_device:8090, где «ip_device» – текущий сетевой адрес контроллера (по умолчанию 192.168.0.50 в подсети 24).
После выполнения этой команды (при прямом подключении с настройками IP-адреса к контроллеру ПК IP-адрес: 192.168.0.1, маска подсети: 255.255.255.0) появляется окно конфигурирования контроллера
Рис. 39. Среда разработки и последовательность действий по заданию адреса контроллеру М3000-Т.
Рис.39а. Среда разработки и последовательность действий по добавлению контроллеру М3000-Т протокола ModBus RTU.
Рис. 40. Среда разработки и последовательность действий по указанию порта и его настроек контроллеру М3000-Т в протоколе ModBus RTU.
Рис. 41. Среда разработки и последовательность действий по добавлению в проект контроллеру М3000-Т в протоколе ModBus RTU ведомого модуля М3000-ВВ-0010.
Рис. 42. Среда разработки и последовательность действий по «связыванию» параметра ВКЛ/ВЫКЛ объекта mod_BB-0010 Value
Предварительный вариант прошивки Wifi модуля прибора М3000-ВВ-1020 с возможностью управления через телеграмм-бота и получения уведомления о переключении входов M3000_VV_1020_WROOM02_V_1_0_TG.zip
Общая Панель управления модулями ввода-вывода Mpanel для визуализации работы Modbus приборов С2000-ПП, М3000-ВВ-0010,1020, М2000-4ДА, С2000-Т instMPanel.zip
