S7-1200_cz.3.pdf

Komunikacja PtP w sterownikach S7-1200

Dodatkowe materiały

na CD i FTP

w sterownikach S7-1200

Miesiąc temu przedstawiliśmy możliwości interfejsu Ethernet, który jest

standardowym wyposażeniem wszystkich sterowników z serii S7-1200.

Teraz zajmiemy się komunikacją PtP (point-to-point) przeznaczoną do

prowadzenia znakowej transmisji szeregowej, podczas której aplikacja

użytkownika całkowicie deiniuje i implementuje wybrany protokół.

PtP zapewnia maksymalną swobodę i elastyczność, ale wymaga

implementacji w programie użytkownika.

należy zawsze instalować z lewej strony CPU

lub innego CM. Moduły komunikacyjne mają

separowane galwanicznie porty, są zasilane

z CPU, do ich koniguracji służy specjalny

zestaw instrukcji oraz wcześniej wspomnia-

ne funkcje biblioteczne.

Przed rozpoczęciem pracy z modułami

CM należy je skonigurować, tzn. ustalić

prędkość transmisji, włączyć/wyłączyć bit

parzystości, ustalić liczbę bitów stopu, okre-

ślić sposób kontroli transmsji (RS232) oraz

czas timeoutu . Modyikację parametrów moż-

na przeprowadzić programu projektowego

lub za pomocą instrukcji PORT_CFG (z po-

ziomu programu użytkownika). Wartości

parametrów ustalone instrukcją PORT_CFG

nadpisują war-

tości konigu-

racyjne usta-

lone z portalu

TIA. W przy-

padku wyłącze-

nia zasilania lub

innej jego utraty,

sterownik S7-1200 nie

Zaimplementowane w CPU procedury

obsługi protokołu PtP zapewniają programi-

stom duże możliwości, na przykład: przesy-

łanie informacji bezpośrednio do standardo-

wych urządzeń zewnętrznych (jak drukarka

lub terminal alfanumeryczny) oraz odbiernie

danych z innych urządzeń, jak czytniki kodu

paskowego, odbiorniki GPS, modemy GSM/

GPRS lub Bluetooth.

Do komunikacji PtP jest wykorzystywa-

ny interfejs szeregowy UART, umożliwiają-

cy obsługę wielu prędkości transmisji oraz

kontroli parzystości, chroniącej w pew-

nym stopniu przesyłane dane. Dostępne

w systemie S7-1200 moduły komunikacyj-

ne (CM1221/1241) z interfejsami RS232/

RS485 spełniają rolę warstwy izycznej

interfejsu.

Pakiet narzędziowy służący do projekto-

wania aplikacji dla sterowników PLC irmy

Siemens (portal TIA – Totally Integrated Au-

tomation ) zawiera biblioteki z instrukcjami,

które użytkownik może wykorzystywać pod-

czas tworzenia własnych aplikacji komuni-

kacyjnych. Oferują one funkcje komunikacji

PtP dla następujących protokołów:

– USS do sterowania napędami,

– modbus RTU master ,

– modbus RTU slave .

Do jednego CPU w systemie S7-1200

można podłączyć do trzech modułów komu-

nikacyjnych (dowolnego typu). Moduły CM

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010

117

AutomAtykA i mechAtronikA

Komunikacja PtP

AutomAtykA i mechAtronikA

Programowe sterowanie przepływem

W programowym sterowaniu przepływem są

stosowane specjalne znaki sterujące. Są to

znaki ASCII reprezentujące XON i XOFF.

XOFF sygnalizuje, że transmisja musi być

zatrzymana. XON oznacza, że transmisja może

zostać wznowiona.

Kiedy urządzenia nadawcze otrzyma znak

XOFF z urządzenia odbiorczego, wtedy

zatrzymuje nadawanie. Nadawanie zostaje

wznowione po otrzymaniu przez urządzenie

nadawcze znaku XON. Jeżeli znak XON nie

nadejdzie w ciągu zdeiniowanego podczas

koniguracji portu czasu oczekiwania, to CM

przerywa nadawanie i zwraca do programu

użytkownika błąd.

Programowe sterowanie przepływem wymaga

dupleksowej komunikacji, ponieważ odbiornik

musi mieć możliwość wysłania do nadajnika

znaku XOFF w trakcie trwania transmisji.

Skrócony opis instrukcji do obsługi PtP

zachowuje w pamięci parametrów ustawio-

nych za pomocą instrukcji PORT_CFG.

Kontrola transmisji zastosowana w mo-

dułach CM jest mechanizmem zapobiegają-

cym utracie przesyłanych danych. Zapobie-

ga ona wysyłaniu przez nadajnik większej

liczby danych niż współpracujący odbiornik

będzie w stanie odebrać. Kontrola transmisji

(sterowanie przepływem) może być realizo-

wana sprzętowo lub programowo. Moduł

komunikacyjny CM1221 (RS232) obsługuje

instrukcja Port_cFG

Instrukcja PORT_CFG ( Port Coniguration ) umożliwia zmianę parametrów portu, takich jak szyb-

kość transmisji, z programu użytkownika. Początkowa, statyczna koniguracja portu jest ustalana

w trakcie koniguracji własności sprzętu. Tę konigurację można zmienić za pomocą instrukcji

PORT_CFG uruchomionej z programu użytkownika. Dynamiczne zmiany koniguracji poczynione

za pomocą PORT_CFG nie są trwale pamiętane w PLC.

instrukcja SenD_cFG

Instrukcja SEND_CFG ( Send Coniguration ) pozwala dynamicznie konigurować parametry trans-

misji szeregowej portu komunikacyjnego Point-to-Point . Wszystkie wiadomości oczekujące na

transmisję poprzez moduł komunikacyjny (CM) będą po wykonaniu instrukcji SEND_CFG odrzu-

cone.

Sprzętowe sterowanie przepływem

Sprzętowe sterowanie przepływem odbywa się

za pomocą sygnałów RTS ( Request-

-to-send ) i CTS ( Clear-to-send ). W module

komunikacyjnym CM1221 RTS jest sygnałem

wyjściowym występującym na styku 7 złącza

DB9, a CTS sygnałem odbieranym na styku 8

tego złącza.

Jeżeli w module komunikacyjnym zostanie

uaktywnione sterowanie przepływem

z przełączanym sygnałem RTS, to w celu

wysłania danych moduł ustawia aktywny

poziom sygnału RTS. Następnie monitoruje

sygnał CTS w celu określenia, czy odbiornik

jest gotowy zaakceptować dane. Kiedy poziom

sygnału CTS jest aktywny, moduł może

nadawać dane tak długo, jak długo CTS

pozostaje aktywny. Kiedy poziom CTS zmieni

się na nieaktywny, wtedy nadawanie musi

zostać wstrzymane.

Nadawanie jest wznawiane po tym, jak

CTS przyjmie poziom aktywny. Jeżeli CTS

nie przyjmie poziomu aktywnego w ciągu

zdeiniowanego czasu oczekiwania, to moduł

przerywa nadawanie i zwraca do programu

użytkownika błąd. Czas oczekiwania jest

deiniowany podczas koniguracji portu.

Inną metodą jest domyślne ustawienie

aktywnego poziomu sygnału RTS. Urządzenie

takie jak modem monitoruje stan linii RTS

w CM1221 i wykorzystuje go jako sygnalizację

gotowości do nadawania. W tej realizacji

sterowania przepływem modem nadaje dane

do CM tylko wtedy, kiedy RTS jest aktywny.

Jeśli RTS nie jest aktywny, to moduł nie nadaje

danych do CM.

W celu umożliwienia modemowi przesłania

danych do CM w dowolnej chwili, należy

ustawić sprzętowe sterowanie przepływem

z opcją RTS zawsze aktywny. W tym przypadku

CM utrzymuje przez cały czas aktywny

poziom RTS. CM nie zmieni poziomu RTS

na nieaktywny, nawet jeśli nie jest w stanie

odebrać znaków. Urządzenie nadawcze musi

się upewnić, że nie spowoduje przepełnienia

bufora odbiorczego CM. Modem może w takiej

sytuacji nadawać dane w dowolnej chwili i nie

musi monitorować sygnału CTS z odbiornika.

Urządzenie nadawcze musi monitorować

własne transmisje, ograniczając liczbę ramek

wiadomości lub znaków, które wysyła, by

uniknąć przepełnienia bufora odbiorczego

odbiornika. Jeżeli bufor odbiorczy zostanie

jednak przepełniony, to nadajnik musi odrzucić

odebraną wiadomość i zwrócić do programu

użytkownika błąd.

instrukcja rcV_cFG

Instrukcja RCV_CFG ( Receive Coniguration ) wykonuje dynamiczną konigurację parametrów sze-

regowego odbiornika portu komunikacyjnego Point-to-Point . Instrukcja koniguruje warunki, któ-

re sygnalizują początek i koniec odbieranej wiadomości. Wiadomości, które spełniają te warunki,

będą odbierane za pomocą instrukcji RCV_PTP.

Wszystkie wiadomości oczekujące na transmisję poprzez moduł komunikacyjny (CM) będą po

wykonaniu instrukcji RCV_CFG odrzucone.

Początkowa, statyczna koniguracja portu jest ustalana w trakcie koniguracji urządzenia. Tę kon-

igurację można zmienić za pomocą instrukcji RCV_CFG uruchomionej z programu użytkownika.

Dynamiczne zmiany koniguracji poczynione za pomocą RCV_CFG nie są trwale pamiętane w PLC;

tak więc po wykonaniu cyklu wyłączenia/włączenia zasilania będzie wykorzystana początkowa,

statyczna koniguracja pochodząca z koniguracji urządzenia.

instrukcja SenD_PtP

Instrukcja SEND_PTP ( Send Point-to-Point data ) inicjalizuje transmisję danych. SEND_PTP przesyła

określony bufor do modułu RS232 lub RS485. Wykonanie programu jest kontynuowane przez

CPU, podczas gdy moduł wysyła dane z określoną szybkością.

instrukcja rcV_PtP

Instrukcja RCV_PTP ( Receive Point-to-Point ) sprawdza, czy moduł komunikacyjny (CM) Point-to-

Point odebrał jakieś wiadomości. Jeżeli wiadomość jest dostępna, to zostanie przesłana z modułu

do CPU. Jeżeli wystąpił błąd, to zostanie zwrócona odpowiednia wartość STATUS. Zawiera on

ważną wartość wtedy, kiedy albo NDR, albo ERROR ma wartość TRUE. Wartość STATUS określa

przyczynę zakończenia operacji odbierania przez CM. Zwykle jest to wartość dodatnia sygna-

lizująca, że operacja odbierania odbyła się pomyślnie i proces odbierania danych zakończył się

normalnie. Jeżeli wartość STATUS jest ujemna (ustawiony jest najbardziej znaczący bit wartości

heksadecymalnej), to oznacza, że operacja odbierania zakończyła się z błędem, takim jak błąd

parzystości, ramkowania lub przepełnienia. Każdy moduł CM obsługujący komunikację Point-to-

Point może buforować maksymalnie 1 kB danych. Ten bufor może być zorganizowany tak, by

przechowywać wiele odebranych wiadomości.

instrukcja rcV_rSt

Instrukcja RCV_RST ( Receiver Reset ) kasuje zawartość bufora odbiorczego.

instrukcja SGn_Get

Instrukcja SGN_GET ( Get RS232 Signals ) odczytuje stan sygnałów komunikacyjnych na złączu

RS232. Ta funkcja dotyczy tylko modułu komunikacyjnego (CM) RS232.

instrukcja SGn_Set

Instrukcja SGN_SET ( Set RS232 Signals ) ustawia stan sygnałów komunikacyjnych RS232. Ta funk-

cja dotyczy tylko modułu komunikacyjnego (CM) RS232.

118

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010

Komunikacja PtP w sterownikach S7-1200

zarówno sprzętowe, jak i programowe stero-

wanie przepływem. Moduł komunikacyjny

CM1241 (RS485) nie obsługuje sterowania

przepływem.

Programista może określić, w jaki spo-

sób interfejs komunikacyjny będzie rozpo-

znawał początek wiadomości. Znak począt-

ku wiadomości i kolejne znaki tworzące

wiadomość traiają do bufora odbiorczego,

do chwili aż zostanie spełniony warunek

określający koniec wiadomości. Można

zdeiniować wiele warunków określających

start wiadomości. Jeżeli dowolny z tych wa-

runków jest spełniony, to wiadomość jest

wysyłana.

Jeśli zostanie wybrany specjalny waru-

nek wymagający włączenia do wiadomości

informacji o długości wiadomości, to należy

określić trzy parametry określające długość

wiadomości. Faktyczna struktura wiadomo-

ści zmienia się w zależności od zastosowane-

go protokołu. Wymienione trzy parametry to:

– pozycja znaku w wiadomości zawierają-

cego informację o długości,

– liczba bajtów niosąca informację o dłu-

gości,

– liczba znaków następujących po infor-

macji o długości, które nie są wliczone

do długości.

Portal TIA udostępnia rozszerzone in-

strukcje, które pozwalają w programie użyt-

kownika obsługiwać komunikację Point-to-

-Point za pomocą protokółów dostarczonych

przez irmę Siemens oraz protokołu Freeport.

Są one podzielone na dwie kategorie:

– instrukcje koniguracyjne (PORT_CFG,

SEND_CFG, RCV_CFG),

– instrukcje komunikacyjne (SEND_PTP,

RCV_PTP).

Wszystkie funkcje obsługujące PtP

działają asynchronicznie. W celu okre-

ślenia stanu nadawania i odbioru w pro-

gramie użytkownika można zastosować

architekturę z odpytywaniem ( polling ).

W celu zaimplementowania architektury

odpytywania, w programie użytkownika

należy sprawdzać stan każdej wysyłanej

i odbieranej wiadomości. Odpytywanie jest

zwykle wykonywane jako wątek programu

głównego.

Instrukcje SEND_PTP i RCV_PTP można

wykonywać jednocześnie. Moduły komu-

nikacyjne buforują wiadomości nadawane

i odbierane zgodnie z potrzebami, aż do

maksymalnej pojemności bufora wynoszącej

1024 bajty.

Dodatkowe instrukcje pozwalają kaso-

wać bufor odbiorczy oraz pobierać i usta-

wiać określone sygnały na złączu RS232:

RCV_RST, SGN_GET oraz SGN_SET.

Wiele instrukcji Point-to-Point (PtP) wy-

korzystuje wejście REQ, które inicjalizuje

operację w chwili zmiany stanu z niskiego

na wysoki. Wejście REQ musi być w stanie

wysokim (TRUE) przez jedno wykonanie in-

strukcji i może trwać w stanie TRUE tak dłu-

go, jak jest to potrzebne. Ta instrukcja nie za-

inicjuje żadnej innej operacji dopóty, dopóki

nie zostanie wywołana podczas gdy wejście

REQ jest w stanie FALSE, tak że instrukcja

może skasować stan historii wejścia REQ.

tomasz Starak

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010

119

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: