Komunikacja szeregowa w oparciu o sieć Ethernet w rozproszonym systemie sterowania

Rozproszone systemy sterowania pozwalają na obniżenie kosztów budowy instalacji. Krótsze przewody od czujników i elementów wykonawczych to również zmniejszenie prawdopodobieństwa wystąpienia zakłóceń. Ale jaką sieć wykorzystać, aby całościowo system był optymalny?

Obecnie już nikt nie ma wątpliwości, że podstawą sieci systemu rozproszonego powinno być rozwiązanie oparte o sieć Ethernet. Powody? Niskie koszty wdrożenia, prostota rozbudowy sieci, elastyczność dopasowania do instalacji, możliwość rozproszenia w bardzo dużym zakresie. Sieć Ethernet jest podstawą kilku rozwiązań wykorzystywanych w instalacjach przemysłowych. Jednym z nich, a przy tym bardzo łatwym w implementacji jest sieć Profinet.

Wykorzystując interfejsy Profinet niemal w sposób naturalny można stworzyć sieć o budowie zbliżonej do połączenia magistralowego – umożliwiają to dostępne po dwa porty na interfejsach sieciowych urządzeń rozproszonych. O ile tylko interfejs sieciowy obsługuje również protokół MRP, wówczas strukturę sieci można przekształcić w układ typu RING, dzięki któremu uzyskujemy zwiększoną niezawodność, odporność na awarie nawet w przypadku zerwania jednego z połączeń sieciowych.

Przykładem interfejsu sieciowego opartego o interfejs Profinet są układy z rodziny RSTI-EP.

Układy tego typu charakteryzują się małymi wymiarami, łatwością montażu, łatwą konfiguracją. Podstawowym zastosowaniem układów RSTI-EP jest przekazywanie informacji o sygnałach dyskretnych i analogowych, wejściowych i wyjściowych. I choć na uwagę zasługuje wiele dostępnych modułów, takich jak obsługujące zliczanie sygnałów, funkcje PWM czy moduły typu Safety, to specjalnym modułem jest moduł interfejsu szeregowego.

Moduł EP-5261 pozwala na przesyłanie/odbiór danych do zewnętrznego podłączonego urządzenia za pomocą interfejsu RS232, RS422 lub RS485 (Rys. 1.) Z nadrzędnym sterownikiem wymiana danych następuje oczywiście w sieci Profinet. Wykorzystanie takiego modułu pozwala na ujednolicenie sieci w całości rozproszonego systemu i zminimalizowanie długości przewodów do urządzeń wykorzystujących interfejs RS.

Należy jednak zauważyć, że jest to jedynie moduł interfejsu wymagający odpowiedniego napisanego algorytmu sterowania, aby odbierane dane z czytnika kodów kreskowych, wagi lub innych podłączonych urządzeń trafiły do nadrzędnego PLC. Na szczęście z pomocą przychodzą biblioteki dostarczane przez producenta. Biblioteki i struktury danych pozwalają na odbiór / wysyłanie znaków poprzez EP-5261, a także implementację protokołu Modbus RTU na porcie tego modułu. Biblioteka dostępna jest w Proficy ME 95. SIM 6 lub nowszym i może być wykorzystana w kontrolerach RX3i, CPE100, CPE400. (Rys. 2, 3)

Moduł EP-5261 należy dodać jako moduł sieci Profinet, dokonać parametryzacji parametrów pracy portu oraz dodać strukturę danych i bloki do obsługi portu, i realizujący funkcje interfejsu Modbus RTU. Następnie należy podłączyć właściwe zmienne do bloku „Modbus”, które posłużą do wykonywania poszczególnych funkcji w komunikacji szeregowej – zapis / odczyt rejestrów/ bitów. Warto zauważyć, że dzięki wykorzystaniu programowej formy implementacji Modbus RTU, możliwa jest „zmiana na ruchu” sposobu, w jaki pracuje interfejs. (Rys. 4.)

Oczywiście użycie modułu EP-5261 to nie jedyny sposób uzyskania rozproszonej komunikacji w systemie (dostępny jest np. moduł VersaMax Profinet IO do obsługi sieci Modbus RTU), ale należący do najbardziej ekonomicznych – szczególnie jeżeli budowany jest mały lub średniej wielkości system sterowania.

Więcej szczegółowych informacji można znaleźć na stronie astor.com.pl/wsparcie oraz w podręczniku GFK-2992C.