Neutron Modbus RTU/TCP – navodila za integracijo

CloudScale Neutron NS in Neutron NT omogočata vmesnik Modbus za branje tehtalnih podatkov, statusov, digitalnih vhodov in izhodov ter kalibracijskih podatkov in za izvajanje izbranih ukazov tehtnice. Vmesnik je namenjen povezovanju s PLC, SCADA, HMI, MES in lastno programsko opremo.

Neutron podpira naslednji izvedbi komunikacije Modbus:

Razpoložljive funkcije in območja registrov tvorijo enak logični vmesnik za Modbus TCP in Modbus RTU. Pri TCP se Unit Identifier uporablja tam, kjer ga zahteva odjemalec ali prehod.

Pomembno: pred povezavo nadrejene naprave Modbus v Neutronu nastavite komunikacijske parametre, med drugim serijska in omrežna vrata. Naprava uporablja naslov Modbus, določen s parametrom MBA.

Modbus TCP deluje prek omrežne povezave Neutrona. Uporabite naslov IP naprave in vrata TCP 502. Za TCP ni treba nastaviti serijske povezave.

Za Modbus TCP med komunikacijskimi vmesniki tehtnice izberite Modbus TCP (parameter SCI). Hkrati lahko uporabljate druge vmesnike, na primer RS-232 za povezavo z računalnikom prek protokola CSCP.

Kadar je navedenih več vrednosti SCI, vmesnike nastavite skladno z izbrano komunikacijsko konfiguracijo Neutrona. Po spremembah znova zaženite komunikacijo oziroma napravo, če to zahteva meni z nastavitvami.

Za stabilno industrijsko povezavo uporabite Ethernet, kadar je na voljo žično omrežje. Wi-Fi lahko povzroči zakasnitve, odvisne od omrežja, zato njegovo delovanje preizkusite v dejanskem okolju uporabe.

Modbus RTU deluje prek RS-232 ali RS-485. Serijske nastavitve nadrejene naprave morajo ustrezati nastavitvam serijskega vmesnika v Neutronu. Naslov podrejene naprave določa MBA; privzeta vrednost je 1.

Za Modbus RTU med komunikacijskimi vmesniki tehtnice izberite Modbus RS-232 ali Modbus RS-485 (parameter SCI).

Upoštevajte oznake sponk Neutrona in vezalno shemo naprave. Proizvajalci polarnosti RS-485 ne označujejo vedno enako. Če komunikacija ne deluje, preverite polarnost A/B in nastavitve nadrejene naprave.

Navodila uporabljajo običajno referenčno naslavljanje Modbus, na primer 40101. Številni odjemalci uporabljajo začetni naslov od nič. V takem primeru odstranite vodilno številko območja registrov in od preostalega naslova odštejte 1.

Pred zagonom preverite način naslavljanja nadrejene naprave Modbus. Zamik za en register je pogost vzrok napačne razlage podatkov.

Primer: če polje decimalnih mest določa dve decimalki, predznačeno 32-bitno število 12345 pomeni 123,45 v aktivni enoti. Enota je na voljo v registru 40113 in je kodirana tudi v konfiguracijskem registru izhodov/statusa.

Zapis na izhode, ki jih krmili nastavljena funkcija, se zavrne. Med takšne izhode sodijo izhodi za tolerance in doziranje.

Osnovna mapa omogoča enostavnim nadrejenim napravam branje neto ali bruto mase in ključnih statusov iz majhnega strnjenega območja registrov.

Za branje vseh izhodov uporabite register 40115. Register 40116 določa, katere izhode trenutno krmili aktivna funkcija.

Kodo ukaza zapišite v register Holding 40232. Izbirni parameter zapišite v 40233 pred izdajo ukaza. Status ukaza preberete iz 40231. Koda ukaza 0 ponastavi zaščito pred ponovitvijo in omogoči ponovno izvedbo enakega ukaza.

Bližnjica: tudi zapis kode ukaza v register Holding 40001 sproži izvedbo ukaza. Za predvidljivo integracijo uporabite razširjena registra ukazov 40232 in 40233, zlasti kadar je potreben parameter.

Primer: za vklop DO1 in DO3 z ukazom 25 zapišite bitno masko 000101 (desetiško 5) v 40233, nato 25 v 40232. Rezultat preverite v registru 40115 ali izhodnih bitih 1..6.

Kalibracija poteka prek registrov Holding. Uspešni kalibracijski podatki se shranijo v pomnilnik flash. Če kalibracija ne uspe, se spremenjeni podatki ne shranijo.

Točka 1 se začne pri 40310 (začetni naslov od nič: 309). Vsaka kalibracijska točka uporablja osem registrov. Začetni register točke N je 40310 + ((N − 1) × 8).

Primeri: točka 1 = 40310–40317; točka 2 = 40318–40325; točka 3 = 40326–40333; točka 8 = 40366–40373.

Register zastavic 40384: bit 0 določa zahtevo po stabilnosti. Vrednost 0 sproži takojšnjo izvedbo, vrednost 1 pa zahteva stabilno povprečje ADC. Vsi drugi biti so rezervirani.

Programska oprema izvede kalibracijo samo, ko register sprožilca 40385 preide na neničelno vrednost. Za vsak kalibracijski ukaz uporabite naslednje zaporedje:

Varnost: kalibracija, ničliranje, tariranje in krmiljenje izhodov lahko vplivajo na rezultat tehtanja ter povezane stroje. Omejite dostop, preverjajte ukaze v nadrejeni aplikaciji in poskrbite, da so operacije skladne z veljavnimi meroslovnimi zahtevami ter zahtevami za varnost strojev.

Poglavje opisuje osnovni vmesnik CHECKWEIGHER, različico mape registrov 1. Omogoča branje statusa procesa in zadnjega dokončanega rezultata, izbiro obstoječe recepture, nastavitev samodejnega zagona ter ukaze START / STOP / STOP NOW / RESET. Urejanje receptur, nastavitev filtrov, izbira aplikacije, dodelitev I/O in podroben diagnostični tok niso vključeni. Pred uporabo bloka jih uredite v običajnem nastavitvenem vmesniku.

Mapa je enaka pri Modbus TCP in omogočenih vmesnikih Modbus RTU. Uporabite enega krmilnega odjemalca oziroma nadrejeno napravo; dodatni odjemalci lahko podatke samo spremljajo. Vsi načini prenosa si delijo en predal ukazov, ne ločenega predala za vsakega odjemalca. Ne uporabljajte oddajnih zahtev broadcast. Pred krmiljenjem preberite blok in preverite application=4 (CHECKWEIGHER), kanal ter veljavnost posnetka.

Spodnji naslovi so naslovi PDU od nič. Za zapis 4xxxx velja: referenca = 40001 + naslov. Naslov 400 je torej 40401, naslov 480 pa 40481. Za branje uporabite funkcijo 03 ali 04. Ukaze zapisujte samo s funkcijo 16 (0x10), od naslova 480 in z natanko osmimi registri. Funkcija 06 in delni zapisi se zavrnejo. Registri rezultatov in statusov so samo za branje. Presledka med bralnim in zapisovalnim blokom ni mogoče brati.

Za status, potrditev ukaza in zadnji rezultat v eni zahtevi preberite 48 registrov od naslova 400. Ločeno lahko preberete 400/24 za status ali 424/24 za rezultat. Pri vseh 32-bitnih vrednostih je najprej višja beseda, znotraj registra pa višji bajt, skladno z Modbus. 32-bitne vrednosti ne razdelite med ločeni zahtevi.

Status in zadnji rezultat se kopirata pod zaklepom procesa. Vsak odgovor vsebuje skladen posnetek; naslednja zahteva lahko vrne novejše podatke. RESULT_SEQ, RESULT_ID, DECIMALS in UNIT pripadajo shranjenemu rezultatu, ne trenutno izbrani recepturi. Pred prvim rezultatom je bit 0 zastavic izključen: ničelnih polj ne razlagajte kot dejanski izdelek z maso nič. Branje rezultata nikoli ne porabi ali izbriše.

Primer: W high=0x0000 in low=0x07D1 sestavita predznačeno celo število 2001. Pri DECIMALS=1 in UNIT=0 je masa 200,1 g. Negativne vrednosti uporabljajo 32-bitni dvojiški komplement. Če pretvorba preseže INT32 ali vrednosti tehtnice ni mogoče predstaviti, se ustrezni bit veljavnosti izključi, številski registri so nič in bit 3 zastavic se vključi. Izvirni rezultat izdelka ostane nespremenjen.

Pri COMMAND 2, 3 ali 4 morajo biti CHANGE_MASK, RECIPE_ID in AUTOSTART vsi 0. Nastavitve lahko združite s COMMAND 0 ali 1. Izbira recepture in sprememba samodejnega zagona zahtevata ustavljen in izpraznjen proces. START brez bita za spremembo recepture zažene trenutno izbrano recepturo. Izbira aplikacije in ustvarjanje receptur nista del tega vmesnika Modbus.

Pred sprejemom se preveri celoten okvir. Delni zapisi krmilnega bloka nimajo učinka. Običajni odgovor funkcije 16 pomeni, da je bila zahteva sprejeta v predal, ne da je START uspel. Izvedba poteka v obstoječi glavni zanki. Berite stanje, dokler se ACK_ID ne ujema s poslano številko in COMMAND_STATE ni DONE ali ERROR. Stanje BUSY je lahko prekratko, da bi ga zaznali; zaznava BUSY ne sme biti pogoj za sprejem DONE.

Hkrati naj bo odprta samo ena zahteva. Ob prekoračitvi časa zapisa znova preberite BOOT_ID, REQUEST_ID in ACK_ID. Če se zagonski žeton ni spremenil, po potrebi ponovno pošljite natanko istih osem besed. Ponovitev zadnje sprejete zahteve z enakimi podatki se potrdi brez ponovne izvedbe, tako med čakanjem kot po dokončanju. Enak ID s spremenjenimi podatki, preskočeni ali stari ID-ji, drug zagonski žeton in nova zahteva med BUSY se zavrnejo. Po ponovnem zagonu se uskladite z novim žetonom in trenutnim stanjem procesa; starega START ne ponavljajte samodejno.

Za zaznavanje podvojenih zahtev se ohrani samo zadnja zahteva; trajnega dnevnika ukazov ni. Ponovni zagon omrežja brez ponovnega zagona naprave predala ne izbriše. Protokol predvideva en krmilni PLC in ne razrešuje sporov med več zapisovalci. Zagonski žeton in števec zahtev preprečujeta nenamerne ponovitve, ne nepooblaščenega dostopa.

Najprej se uveljavi izbira recepture, nato samodejni zagon in nazadnje ukaz. Pred spremembo nastavitev se preverijo sintaksa, območje ID-ja in veljavnost recepture. Napaka pomnilnika flash lahko kljub temu pusti predhodno nastavitev uveljavljeno. APPLIED_MASK natančno pove, katere zahtevane nastavitve so uspele. Na primer: receptura 25 in AUTOSTART=1 se lahko shranita, START pa se zavrne zaradi neaktivnega CONS: COMMAND_STATE=ERROR, COMMAND_ERROR=11, APPLIED_MASK=3. Nastavitve se ne povrnejo. Pred odločitvijo o ponovitvi preberite ACTIVE_ID in AUTOSTART.

Spodnje kode pripadajo COMMAND_ERROR in jih ne smete zamenjati s polji napak procesa ali izdelka. Zapis, zavrnjen na ravni prenosa, ne spremeni predala ali ACK_ID. Nedovoljeni naslovi, zapis na registre samo za branje, delni zapisi in nepodprta območja blokov vrnejo izjemo Modbus 02. Pravilno naslovljen zapis osmih besed z neveljavnimi podatki, žetonom, zaporedjem ali stanjem predala vrne izjemo 03.

STOP DRAIN ne sprejema novih izdelkov ter dokonča že sprejete izdelke in izhodne dogodke. Njegova potrditev DONE pomeni, da je bila ustavitev zahtevana; STATE=5 potrdi zaključek. STOP NOW prekine odprte izdelke in dogodke ter izključi procesne izhode. Pri napaki, ki preprečuje delovanje, STOP ne nadomesti RESET. RESET znova preveri tehtnico in predpogoje, traku pa ne zažene; če vzrok ostaja, ukaz ne uspe. Vsi ukazi upoštevajo običajne blokade kontrolne tehtnice. Rezultat pomeni izid meritve, ne potrditve, da je fizični izločevalnik dejansko deloval.

AUTOSTART je trajna nastavitev CWAUTO, privzeto 0. Vklop ne sproži takojšnjega zagona; za takojšnji START jo združite s COMMAND=1. Ob naslednjem zagonu naprave mora biti izbrana aplikacija CHECKWEIGHER, začetno ničliranje omogočeno in uspešno ter na voljo veljavna zadnja aktivna trajna receptura. Še vedno veljajo običajna preverjanja START. Neuspešen poskus ob zagonu se ne ponovi, ko se pozneje spremeni vhod. Ročni STOP, PAUSE in napake ne sprožijo samodejnega ponovnega zagona. Nespremenjene vrednosti ne povzročijo novega zapisa nastavitev.

AUTO_STATE: 0 DISABLED — izključeno; 1 WAIT_ZERO — čakanje na ničlo; 2 ZERO_DISABLED — ničliranje izključeno; 3 ZERO_FAILED — ničliranje neuspešno; 4 NO_PRODUCT — ni recepture; 5 STARTED — zagnano; 6 START_FAILED — zagon neuspešen; 7 CANCELLED — preklicano; 8 INACTIVE — neaktivno; 9 INIT_FAILED — inicializacija neuspešna. AUTO_ERROR je koda zavrnjenega START ob zagonu. To je izid zagonskega poskusa; STATE in PROCESS_ERROR opisujeta trenutni proces.

Primer 1 — branje vseh podatkov: funkcija 03, začetni PDU=400, število=48 (referenca 40401). Preverite MAP_VERSION=1, APPLICATION=4 in SNAPSHOT_VALID=1. Shranite BOOT_ID in ACK_ID. Za branje podatkov ukaz ni potreben.

Primer 2 — z enim zapisom izberite recepturo 25, omogočite samodejni zagon in sprožite START. Predpostavimo BOOT_ID=0x12345678 in ACK_ID=0. Uporabite funkcijo 16, začetni PDU=480, število=8 ter desetiške besede [1, 3, 25, 1, 0, 1, 4660, 22136]. Zagonski besedi sta primer: vedno ju preberite iz naprave. Počakajte na ACK_ID=1 in COMMAND_STATE=2, nato preverite STATE=2 (RUN). Pri COMMAND_STATE=3 preverite COMMAND_ERROR in APPLIED_MASK.

Primer 3 — STOP DRAIN. Če je prejšnja zahteva dokončana, pošljite [2, 0, 0, 0, 0, 2, 4660, 22136]. Počakajte na ACK_ID=2. DONE potrdi sprejem; nadaljujte branje do STATE=5 (STOPPED). Med DRAINING lahko čakajoči izdelki še ustvarjajo rezultate.

Primer 4 — po ustavitvi spremenite samo recepturo: [0, 1, 26, 0, 0, 3, 4660, 22136]. Samodejni zagon ostane nespremenjen, proces se ne zažene. Pozneje ga zaženite z [1, 0, 0, 0, 0, 4, 4660, 22136].

Primer 5 — ponastavitev po odpravi napake: COMMAND=4, mask/recipe/autostart=0, naslednji ID zahteve in trenutni BOOT_ID. Počakajte na uspešno potrditev; po potrebi nato ločeno pošljite START. RESET ne pošiljajte večkrat zapored brez ugotavljanja vzroka napake.

Predlagana ciklična logika PLC (psevdokoda Structured Text; imena blokov Modbus prilagodite svojemu PLC-ju):

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;
    (* Ponovno uskladite ukaze; starega START ne ponavljajte. *)
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];
        (* Ta posnetek obdelajte enkrat, tudi za neveljavne ali izločene izdelke. *)
    END_IF;
END_IF;

NS se nanaša na zadnji dokončani izdelek in ostane nespremenjen do novega rezultata. Blok zadnjega rezultata ni čakalna vrsta: če se med dvema branjem dokončata dva izdelka, vmesnega rezultata prek osnovne mape ni mogoče pridobiti. Spremljajte spremembe SEQ in izberite interval branja, krajši od najkrajšega razmika med izdelki. Po ponovni povezavi določite, ali se prvi razpoložljivi rezultat zabeleži kot obnovljeni posnetek ali uporabi le kot začetno izhodišče. Vmesnik ne zagotavlja revizijske sledi za vsak izdelek.