Neutron Modbus RTU/TCP — instrukcja integracji

CloudScale Neutron NS i Neutron NT udostępniają interfejs Modbus do odczytu danych ważenia, informacji o stanie, cyfrowych I/O i danych kalibracji oraz wykonywania wybranych poleceń wagi. Interfejs jest przeznaczony do integracji z PLC, SCADA, HMI, MES i własnym oprogramowaniem.

Neutron obsługuje następujące warianty transportu Modbus:

Dostępne funkcje i obszary rejestrów tworzą ten sam interfejs logiczny dla Modbus TCP i Modbus RTU, z wyjątkiem tego, że TCP używa Unit Identifier tylko tam, gdzie wymaga go klient lub brama.

Ważne: parametry komunikacji, takie jak ustawienia portu szeregowego i sieci, należy skonfigurować w Neutron przed podłączeniem urządzenia nadrzędnego Modbus. Urządzenie używa adresu Modbus skonfigurowanego parametrem MBA.

Modbus TCP jest dostępny przez połączenie sieciowe Neutron. Użyj adresu IP przypisanego do urządzenia i portu TCP 502. Komunikacja TCP nie wymaga konfiguracji linii szeregowej.

Aby korzystać z Modbus TCP, wybierz Modbus TCP w interfejsach komunikacji wagi (parametr SCI). Modbus TCP może działać równocześnie z innymi interfejsami, na przykład nadal można używać RS-232 do komunikacji z komputerem przez protokół CSCP.

Jeśli pokazano kilka wartości SCI, skonfiguruj interfejsy zgodnie z wybraną konfiguracją komunikacji Neutron. Po zastosowaniu zmian konfiguracji uruchom ponownie komunikację lub urządzenie, jeśli wymaga tego menu konfiguracji.

Dla stabilnej instalacji przemysłowej zalecany jest Ethernet, gdy dostępna jest sieć przewodowa. Wi-Fi wprowadza opóźnienie zależne od sieci i wymaga oceny w środowisku zastosowania.

Modbus RTU może działać przez RS-232 lub RS-485. Ustawienia komunikacji szeregowej urządzenia nadrzędnego Modbus muszą odpowiadać ustawieniom interfejsu szeregowego skonfigurowanym w Neutron. Identyfikator urządzenia podrzędnego Modbus ustawia parametr MBA; domyślnie wynosi 1.

Aby korzystać z Modbus RTU, wybierz Modbus RS-232 lub Modbus RS-485 w interfejsach komunikacji wagi (parametr SCI).

Zawsze przestrzegaj oznaczeń zacisków Neutron i schematu okablowania dostarczonego z urządzeniem. Producenci nie zawsze oznaczają polaryzację RS-485 tak samo; jeśli komunikacja nie zostanie nawiązana, sprawdź polaryzację A/B i konfigurację urządzenia nadrzędnego.

Instrukcja używa konwencjonalnej notacji referencyjnej Modbus (na przykład 40101). Wiele narzędzi klientów Modbus używa adresów początkowych liczonych od zera. W takich narzędziach usuń pierwszą cyfrę określającą obszar rejestrów i odejmij 1 od adresu referencyjnego.

Przed uruchomieniem sprawdź konwencję adresowania urządzenia nadrzędnego Modbus. Przesunięcie o jeden rejestr jest najczęstszą przyczyną nieprawidłowej interpretacji danych.

Przykład: gdy pole pozycji przecinka wskazuje 2 miejsca dziesiętne, 32-bitowa wartość ze znakiem 12345 reprezentuje 123.45 w aktywnej jednostce. Jednostka jest dostępna w rejestrze 40113 i jest też zakodowana w rejestrze konfiguracji wyjść/stanu.

Operacje zapisu do wyjść sterowanych skonfigurowaną funkcją wyjścia są odrzucane. Typowe wyjścia sterowane funkcją obejmują wyjścia tolerancji i dozowania.

Mapa główna umożliwia prostym urządzeniom nadrzędnym pobieranie masy netto lub brutto i najważniejszych danych stanu z niewielkiego ciągłego zakresu rejestrów.

W aplikacjach wymagających stanów wszystkich wyjść używaj rejestru 40115. Rejestr 40116 pozwala ustalić, które wyjścia są obecnie zarezerwowane przez aktywną funkcję.

Zapisz kod polecenia w rejestrze holding 40232. Przed wydaniem polecenia zapisz opcjonalny parametr w 40233. Stan polecenia można odczytać z 40231. Kod polecenia 0 kasuje zabezpieczenie przed powtórzeniem i pozwala ponownie wykonać to samo polecenie.

Skrót: zapis kodu polecenia w rejestrze holding 40001 również wykonuje polecenie. Dla przewidywalnej integracji zalecane są rozszerzone rejestry poleceń 40232 i 40233, szczególnie gdy wymagany jest parametr.

Przykład: aby aktywować DO1 i DO3 kodem polecenia 25, zapisz maskę bitową 000101 w zapisie binarnym (dziesiętnie 5) w 40233, a następnie zapisz 25 w 40232. Sprawdź wynik przez rejestr 40115 lub cewki 1..6.

Kalibracja jest wykonywana przez rejestry holding. Prawidłowe dane kalibracji są zapisywane w pamięci flash. Jeśli kalibracja się nie powiedzie, zmienione dane nie zostają zapisane.

Punkt 1 zaczyna się od 40310 (adres początkowy liczony od zera 309). Każdy punkt kalibracji zajmuje osiem rejestrów. Rejestr początkowy punktu N to 40310 + ((N - 1) x 8).

Przykłady: punkt 1 = 40310-40317; punkt 2 = 40318-40325; punkt 3 = 40326-40333; punkt 8 = 40366-40373.

Rejestr flag 40384: bit 0 określa, czy wymagana jest stabilność. Wartość 0 wykonuje operację natychmiast; wartość 1 wymaga stabilnej średniej ADC. Wszystkie pozostałe bity flag są zarezerwowane.

Oprogramowanie układowe przetwarza kalibrację tylko wtedy, gdy rejestr wyzwalający 40385 zmienia się na wartość niezerową. Dla każdego polecenia kalibracji stosuj następującą sekwencję:

Uwaga dotycząca bezpieczeństwa: kalibracja, zerowanie, tarowanie i sterowanie wyjściami mogą wpływać na wynik ważenia i podłączone maszyny. Stosuj kontrolę dostępu, sprawdzaj polecenia w aplikacji nadrzędnej i zapewnij zgodność wszystkich operacji z obowiązującymi wymaganiami metrologicznymi i bezpieczeństwa maszyn.

Rozdział opisuje podstawowy interfejs CHECKWEIGHER, wersja mapy rejestrów 1. Obsługuje odczyt stanu procesu i ostatniego zakończonego wyniku, wybór istniejącej receptury, konfigurację autostartu i START / STOP / STOP NOW / RESET. Nie obejmuje edycji receptur, konfiguracji filtrów, wyboru aplikacji, przypisywania I/O ani szczegółowego strumieniowania diagnostycznego. Skonfiguruj je zwykłym interfejsem ustawień przed użyciem tego bloku.

Mapa jest identyczna w Modbus TCP i włączonych interfejsach Modbus RTU. Używaj jednego klienta/urządzenia nadrzędnego sterującego; dodatkowi odbiorcy mogą monitorować dane. Istnieje jedna wspólna skrzynka poleceń dla wszystkich transportów, a nie po jednej dla każdego klienta. Nie używaj żądań rozgłoszeniowych dla tego interfejsu. Przed sterowaniem odczytaj blok i potwierdź application=4 (CHECKWEIGHER), kanał i poprawność migawki.

Poniższe adresy są adresami PDU liczonymi od zera. Dla klientów używających notacji 4xxxx adres referencyjny = 40001 + adres: adres 400 to 40401, a adres 480 to 40481. Do odczytu używaj funkcji 03 (lub 04). Polecenia zapisuj tylko funkcją 16 (0x10), zaczynając od 480 i zapisując dokładnie osiem rejestrów. Funkcja 06 i zapisy częściowe są odrzucane. Rejestry wyniku/stanu są tylko do odczytu. Przerwy między blokami odczytu i zapisu nie można odczytywać.

Odczytaj adres 400 z liczbą 48, aby uzyskać stan, potwierdzenie polecenia i ostatni wynik w jednym żądaniu. Możesz też odczytać 400/liczba 24 dla stanu lub 424/liczba 24 dla wyniku. Wszystkie wartości 32-bitowe używają najpierw starszego słowa; każdy rejestr używa standardowej kolejności Modbus ze starszym bajtem jako pierwszym. Nie dziel wartości 32-bitowej między oddzielne żądania.

Stan i ostatni wynik są kopiowane pod blokadą procesu. Każda odpowiedź zawiera spójną migawkę; kolejne żądanie może zobaczyć nowsze dane. RESULT_SEQ, RESULT_ID, DECIMALS i UNIT należą do zapisanego wyniku, a nie do aktualnie wybranej receptury. Przed pierwszym wynikiem bit flag 0 jest wyzerowany: nie interpretuj wypełnionych zerami pól wyniku jako rzeczywistego produktu o zerowej masie. Odczyt nigdy nie zużywa ani nie kasuje wyniku.

Przykład: W high=0x0000, low=0x07D1 daje liczbę całkowitą ze znakiem 2001. Przy DECIMALS=1 i UNIT=0 masa wynosi 200.1 g. Wartości ujemne używają 32-bitowego kodu uzupełnień do dwóch. Jeśli konwersja przekracza INT32 lub wartości wagi nie można przedstawić, odpowiedni bit poprawności jest wyzerowany, jej rejestry liczbowe mają wartość zero, a bit flag 3 jest ustawiony. Oryginalny wynik produktu nie zostaje zmieniony.

Dla COMMAND 2, 3 lub 4 wartości CHANGE_MASK, RECIPE_ID i AUTOSTART muszą wynosić 0. Ustawienia można łączyć z COMMAND 0 lub 1. Wybór receptury i zmiany autostartu wymagają zatrzymanego procesu po opróżnieniu. START bez bitu zmiany receptury uruchamia aktualnie wybraną recepturę. Wybór aplikacji i tworzenie receptur pozostają poza zakresem Modbus.

Cała ramka jest sprawdzana przed przyjęciem. Żaden częściowy zapis bloku sterowania nie odnosi skutku. Normalna odpowiedź funkcji 16 oznacza przyjęcie żądania do skrzynki, a nie powodzenie START. Wykonanie odbywa się z istniejącej pętli głównej. Odpytuj, aż ACK_ID będzie równe wysłanemu identyfikatorowi, a COMMAND_STATE wyniesie DONE lub ERROR. BUSY może trwać zbyt krótko, aby je zaobserwować; nigdy nie wymagaj jego zaobserwowania przed zaakceptowaniem DONE.

Utrzymuj jedno niezakończone żądanie. Jeśli zapis przekroczy limit czasu, ponownie odczytaj BOOT_ID, REQUEST_ID i ACK_ID. Jeśli token uruchomienia jest niezmieniony, w razie potrzeby prześlij ponownie dokładnie te same osiem słów. Powtórzenie ostatnio przyjętego żądania z identycznymi danymi jest potwierdzane bez ponownego wykonania, niezależnie od tego, czy oczekuje czy jest zakończone. Ten sam identyfikator ze zmienionymi danymi, pominięte/stare identyfikatory, inny token uruchomienia lub kolejne żądanie podczas BUSY są odrzucane. Po restarcie zsynchronizuj się z nowym tokenem i bieżącym stanem procesu; nie odtwarzaj automatycznie starego START.

Do wykrywania duplikatów zachowywane jest tylko ostatnie żądanie; nie ma trwałego dziennika poleceń. Restart sieci bez restartu urządzenia nie kasuje skrzynki. Protokół zakłada jeden sterujący PLC; nie rozstrzyga konfliktów między konkurującymi nadawcami. Token uruchomienia i licznik żądań zapobiegają przypadkowemu odtwarzaniu, a nie nieautoryzowanemu dostępowi.

Najpierw stosowany jest wybór receptury, następnie autostart, a na końcu polecenie. Składnia, zakres identyfikatorów i poprawność receptury są sprawdzane przed zmianami ustawień. Błędy pamięci flash mogą mimo to pozostawić wcześniejsze ustawienie zastosowane. APPLIED_MASK dokładnie zgłasza, które żądane ustawienia się powiodły. Na przykład receptura 25 i AUTOSTART=1 mogą zostać zapisane, podczas gdy START zostanie odrzucony z powodu nieaktywnego CONS: COMMAND_STATE=ERROR, COMMAND_ERROR=11, APPLIED_MASK=3. Ustawienia nie są wycofywane. Przed decyzją o ponowieniu odczytaj ACTIVE_ID i AUTOSTART.

Poniższe kody błędów należą do COMMAND_ERROR i nie wolno mylić ich z polami błędów procesu/produktu. Odrzucony zapis na poziomie transportu nie zmienia skrzynki ani ACK_ID. Niedozwolone adresy, zapisy tylko do odczytu, zapisy częściowe i nieobsługiwane zakresy bloków zwracają wyjątek Modbus 02. Prawidłowo zaadresowany ośmiosłowowy zapis sterujący z nieprawidłowymi danymi, tokenem, sekwencją lub stanem skrzynki zwraca wyjątek 03.

STOP DRAIN nie przyjmuje nowych produktów i kończy przyjęte produkty oraz zdarzenia wyjść. Jego potwierdzenie DONE oznacza zażądanie zatrzymania; STATE=5 potwierdza zakończenie. STOP NOW anuluje otwarte produkty/zdarzenia i dezaktywuje wyjścia procesowe. STOP nie zastępuje RESET przy usterce blokującej. RESET ponownie sprawdza wagę i warunki wstępne i nie uruchamia taśmy; jeśli przyczyna pozostaje, kończy się niepowodzeniem. Wszystkie polecenia używają normalnych blokad wagi kontrolnej. Wynik jest rezultatem pomiaru, a nie potwierdzeniem zadziałania fizycznego mechanizmu odrzucającego.

AUTOSTART to trwałe ustawienie CWAUTO, domyślnie 0. Włączenie go nie powoduje natychmiastowego uruchomienia; połącz z COMMAND=1, aby wykonać natychmiastowy START. Przy następnym uruchomieniu urządzenia musi być wybrana aplikacja CHECKWEIGHER, początkowe zerowanie musi być włączone i zakończone powodzeniem, a prawidłowa ostatnio aktywna trwała receptura musi być dostępna. Nadal obowiązują normalne kontrole START. Nieudana próba przy uruchomieniu nie jest ponawiana, gdy później zmieni się wejście. Ręczny STOP, PAUSE lub usterki nie wyzwalają automatycznego ponownego uruchomienia. Niezmienione wartości nie powodują kolejnego zapisu ustawień.

AUTO_STATE: 0 DISABLED; 1 WAIT_ZERO; 2 ZERO_DISABLED; 3 ZERO_FAILED; 4 NO_PRODUCT; 5 STARTED; 6 START_FAILED; 7 CANCELLED; 8 INACTIVE; 9 INIT_FAILED. AUTO_ERROR to kod odrzuconego START przy uruchomieniu. Jest to wynik próby przy uruchomieniu; STATE i PROCESS_ERROR opisują bieżący proces.

Przykład 1 — odczyt wszystkiego: funkcja 03, początek PDU=400, liczba=48 (adres referencyjny 40401). Sprawdź MAP_VERSION=1, APPLICATION=4 i SNAPSHOT_VALID=1. Zapisz BOOT_ID i ACK_ID. Odczyt danych nie wymaga polecenia.

Przykład 2 — wybór receptury 25, włączenie autostartu i START w jednym zapisie. Załóż BOOT_ID=0x12345678 i ACK_ID=0. Zapisz funkcją 16, początek PDU=480, liczba=8, słowa dziesiętne: [1, 3, 25, 1, 0, 1, 4660, 22136]. Słowa uruchomienia są poglądowe: zawsze kopiuj je z urządzenia. Czekaj na ACK_ID=1 i COMMAND_STATE=2, a następnie sprawdź STATE=2 (RUN). Jeśli COMMAND_STATE=3, sprawdź COMMAND_ERROR i APPLIED_MASK.

Przykład 3 — STOP DRAIN. Zakładając zakończenie poprzedniego żądania, wyślij [2, 0, 0, 0, 0, 2, 4660, 22136]. Czekaj na ACK_ID=2. DONE potwierdza przyjęcie; kontynuuj odpytywanie aż do STATE=5 (STOPPED). Oczekujące produkty mogą nadal generować wyniki podczas DRAINING.

Przykład 4 — zmień tylko recepturę po zatrzymaniu: [0, 1, 26, 0, 0, 3, 4660, 22136]. Nie zmienia to autostartu i nie uruchamia procesu. Uruchom później przez [1, 0, 0, 0, 0, 4, 4660, 22136].

Przykład 5 — reset usuniętej usterki: COMMAND=4 z mask/recipe/autostart=0, następnym identyfikatorem żądania i bieżącym BOOT_ID. Czekaj na pomyślne potwierdzenie; w razie potrzeby wydaj oddzielny START. Nie wysyłaj wielokrotnie RESET bez zdiagnozowania usterki.

Sugerowana cykliczna logika PLC (pseudokod Structured Text; dostosuj nazwy bloków Modbus do swojego PLC):

ReadHoldingRegisters(Start := 400, Count := 48, Data := Rx);
BootId := JoinUInt32(Rx[1], Rx[2]);
AckId := JoinUInt32(Rx[18], Rx[19]);
IF BootId <> SavedBootId THEN
    SavedBootId := BootId; HaveSeenResult := FALSE;
    (* Resynchronise command handling; do not replay old START. *)
END_IF;
IF (Rx[15] = 1) AND ((Rx[27] AND 1) <> 0) THEN
    Seq := JoinUInt32(Rx[24], Rx[25]);
    IF NOT HaveSeenResult OR (Seq <> SavedSeq) THEN
        SavedSeq := Seq; HaveSeenResult := TRUE;
        IF ((Rx[27] AND 2) <> 0) AND (Rx[29] <> 65535) THEN
            Mass := SignedInt32(Rx[30], Rx[31]) / Power10(Rx[28]);
        END_IF;
        Samples := Rx[40]; ProductResult := Rx[38];
        (* Process this snapshot once, including invalid/rejected products. *)
    END_IF;
END_IF;

NS odnosi się do ostatniego zakończonego produktu i nie zmienia się do nadejścia nowego wyniku. Blok rejestrów ostatniego wyniku nie jest kolejką: jeśli między odczytami zakończą się dwa produkty, pośredniego wyniku nie można pobrać przez tę podstawową mapę. Monitoruj zmiany SEQ i wybierz interwał odpytywania krótszy niż najkrótszy odstęp między produktami. Po ponownym połączeniu zdecyduj, czy pierwszy dostępny wynik zapisać jako odzyskaną migawkę, czy użyć go tylko jako początkowej wartości odniesienia. Interfejs ten nie gwarantuje ścieżki audytu każdego produktu.