Embed Size (px)
Citation preview
Modbus bei PCD2/3.Mxxx0
OCT, 23rd 2009, LAH
2Modbus PCD3.Mxx0
Inhalt
• Modbus Saia®PCD Grundlagen
• Modbus Saia®PCD Client und Server
• Modbus Saia®PCD UID‘s, Mapping und Channel
• Behandlung von Werten
• Grenzwerte
3Modbus PCD3.Mxx0
Modbus Grundlagen: « Saia Historie »
Seit einigen Jahren gibt es eine Lösung für den Einsatz des Modbus auf der Saia-PCD-Systemen. (mit einer FBox Bibliothek vom Engiby)
Mit dem Ziel folgendes zu erreichen: mehr Leistungsfähigkeit und für die Verwendung in zukünftigen MB panels (für den Zugriff auf Nicht-Saia-Systeme)Wurde das Modbusprotokoll in die Firmware der PCD3und der PCD2.M5xx0 eingefügt.
Firmware Version 1.10.16 oder Später unterstützen die „Modbus Saia Version“.
Für die Programmierung der Kommunikation gibt es eine FBox Bibliothek.
4Modbus PCD3.Mxx0
Modbus Grundlagen
Modbus TCP / UDP
PG5 SoftwareSchneider SoftwareTwidoSuite
PCD3 M5540Modbus ServerIP : 10.1.2.101Station : 101
PCIP : 10.1.2.1
PCD3 M5540Modbus Client/ServerIP : 10.1.2.100Station : 100
PCD3 M5340Modbus ServerIP : 10.1.2.102Station : 102
Schneider Controller Twido PLCModbus ServerIP : 10.1.2.103Station : 103
Ethernet TCP / UDP
5Modbus PCD3.Mxx0
Modbus Grundlagen
Modbus seriellPCD3 M5540Modbus ClientStation : 100
PCD3 M5340Modbus ServerStation : 102
RS485
Schneider Controller Twido PLCModbus ServerStation : 103
PCD3 M5540Modbus ServerStation : 101
Port 2
Port 2
Port 2
PCD3.F110Port 1
RS485
RTU / ASCII
RTU / ASCII
PCD3.F110Port 1
PCD3.F110Port 1
6Modbus PCD3.Mxx0
Modbus Grundlagen – Das Daten Modell
Es gibt 4 Modbus Medien Typen:
- Holding Registers (HR): 16 bits - read / write
- Input Registers (IR): 16 bits - read only
HR und IR können abgebildet werden auf: PCD Register, Timer, Counter und DBs
- Coils: 1 bit - read / write
- Discrete Inputs (DI): 1 bit - read only
Coils und DI können abgebildet werden auf: PCD Flags, Inputs und Outputs
7Modbus PCD3.Mxx0
Modbus Grundlagen – Adressierungs Modell (Server)
Wie werden Adressen zwischen Modbus frame und Gerätemedien abgebildet?
Modbus frame: jeder Wert adressiert von 0 to 65535 Modbus data model: Jedes Element innerhalb eines Bereichs hat die Nummer 1 bis n Die Zuordnung zwischen dem Modbus data model und der Device Application ist Herstellerbezogen
PCD IOs
PCD Flags
PCD Registers
PCD Timers
8Modbus PCD3.Mxx0
Modbus für Saia®PCD
Im Moment gibt es 8 Public Function Codes:
Name Code
Read Coils 1
Read Discrete Inputs 2
Read Holding Registers 3
Read Input Registers 4
(Force) Write single Coil 5
(Force) Write multiple Coils 15
(Preset) Write single Holding Register 6
(Preset) Write multiple Holding Registers 16
9Name of presentation
Modbus bei Saia®PCD: Master / Slave und Client / Server
Der Serielle Modbus ist eigentlich Master / Slave orientert
Der Modbus auf TCP/UDP ist Client / Server orientert
Zur Vereinfachung wird bei der Saia-PCD in beiden Fällen von
Client / Server in den SFC’s, den FBoxen und der Dokumentation
gesprochen.
10Modbus PCD3.Mxx0
Modbus bei Saia®PCD
Client und Server
Alle Protokolle sind eingebaut (RTU, ASCII, UDP, TCP)
Serieller Modbus ist auf allen Schnittstellen verfügbar, bis auf F2xx (RS232, RS485, RS422, mit/ohne Handshake, …), 1200 Bd 115kBd
Die Medienzuweisung kann vom Anwender definiert werden
Viele Datenverarbeitungen sind möglich Kompatibilität mit nicht Saia Geräten, Zugriff auf PCD Register, …
11Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Server – Server Instances
Mehrere Server Instanzen sind möglich
Server = {Port + Protocol}- Seriell: es sollte pro Schnittstelle nur ein Server verwendet werden
(RTU auf Schnittstelle 1, ASCII auf Schnittstelle 2)
- TCP/UDP: logische Schnittstelle mehrere Server auf dem gleichen Port / oder dem gleichen Protokoll
(TCP auf Port 502, UDP auf Port 502, TCP auf Port 503, …)
Server Zugang über Verbindungen- Seriell und UDP: eine Verbindung pro Server Instanz
- TCP: eine Verbindung pro angeschlossenem Client
Es können keine 2 identische Server Instanzen definiert werden.
12Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Client - Channels
Channels werden für die Anfragen beim Server verwendet
Channel = {Port - Protocol} Port = local port number (Serial) or remote server port (TCP/UDP)
Ex: {RTU – Port 2} , {TCP – Port 502}
Diagnostics Timeouts:
Close timeout close connection (TCP/UDP) – 0 for closing connection immediatly Response timeout time within the response is expected
Channel busy from request sending to response reception (or Response timeout) cannot send another request
Cannot define 2 identical channels
13Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Client
Saia PCD Client Lese- / Schreib-Anfragen (Requests)
Kommunikation über Verbindungen (connections)- Verbindung = {Port – Protocol (– IP address)} eine Verbindung
pro IP Adresse
- Vor dem « Send Request » wird eine Verbindung aufgebaut – für den Anwender versteckter Mechanismus
- Eine Verbindung kann nach einer vom Anwender definierten Zeit geschlossen werden (nur TCP/UDP)
Verbindungszugriff über logische Kanäle (Channels)
Mehrere Daten-Verarbeitungen können durchgeführt werden
14Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Client – Modbus Requests
Read / Write requests
Sent over a Channel ID to an IP address connection Sent to a UID with a Function Code
Modbus Start address + number of Modbus elements Saia address set by user is address sent in the frame Related to server mapping see server device User manual
PCD media: Write request: location where the data are read before being sent Read request: location where to store the requested data
Processing data processing before sending / after receiving
15Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Client – Modbus Requests
Maximale Datenmengen
Das Datenfeld der Anfrage ist auf 253 Byte begrenzt
Für Saia PCD: Read Coils / DI: maximale Anzahl der abgefragten Elemente = 2000 Write Coils: maximale Anzahl der gesendeten Elemente = 1968
Read HR / IR: maximale Anzahl der abgefragten HR/IR = 125 max 62 PCD Register
Write HR: maximale Anzahl der gesendeten HR = 123 max 61 PCD Register
16Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Client – Diagnose
Diagnose reservierte Register und Flags
Channel bezogene Diagnostic (Flags und Register)
Aufbau ähnlich wie « SASI »
Flags: siehe Benutzerhandbuch (Bsp: RBSY, RFUL, TBSY)
Registers: siehe Benutzerhandbuch (Reception Bit 0..15, Transmission Bit 16..31)
17Modbus PCD3.Mxx0
Modbus bei Saia®PCD: Mapping und UID‘s
Was ist eine UID? Eine UID ist wie eine S-Bus-Adresse. Der Unterschied ist, daß ein Server bis zu 9 Adressen
(UID’s) haben kann. Jede UID hat ein eigenes Mapping Auf eine UID kann über jeden Modbus Port und Channel zugegriffen werden.
Client 2
Client 1
Physical Connection
UID 1
UID 2
UID 3
UID 4
Mapping
Mapping
Mapping
MappingData Access
Data AccessZum Beispiel
R 1… R100F 1…F 10
R 101…R 200F 20 …F 30
R 500… R600F 100…F 150
R 700…R 800F 400 …F 500
18Modbus PCD3.Mxx0
Modbus Besonderheiten: Mapping und UID‘s
Wofür benötigt man ein Mapping? Jede UID hat ein Mapping dasa den Zugriff auf bestimmte Resourcen zuläßt. Der Server gewährt über das Mapping Zugriff auf die angeforderten Resourcen.
Der Client kann Resourcen aus dem Server lesen oder schreiben und auf die eigenen Variablen abbilden.
Client Server
Mapping
R100…R102 32Bit
F0…F7
HR1…6 16Bit
Coil 0…7
Mapping
Read Int: HR 1…6 16Bit
Read Bin: Coil 0…7
R 1 [3]
F 0 [8]
19Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Server – Mapping und UIDs
Unit ID (UID) = normalerweise als Server Identifier verwendet (Serial)
UID beschreibt die Grundlegende Behandlung von Daten bezogen auf diese UID
Auf der PCD sind bis zu 9 UIDs definierbar, + default UID 0.Die UID’s können vom Anwender definiert werden.
Für jede UID kann ein anderes Mapping verwendet werden
Pro UID können bis zu 10 Mappingbereiche verwendet werden
UID muß im Bereich 0 – 254 (0 – 247 in seriell) sein
Das default Mapping, UID 0, darf keine Adresskollisionen verursachen.
Eine UID darf nur einmal in einem Netzwerk vorhanden sein
UIDs sind auf alle Server Instanzen bezogen, also alle Modbus Ports
Auf einer seriellen Schnittstelle sind keine 2 gleiche UID’s möglich(außer Default UID)
Eine UID ist zur Laufzeit umkonfigurierbar
20Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Server – UIDs
Unit ID (UID) = normalerweise als Server Identifier verwendet (Serial)
Auf der PCD, mehrere UIDs sind definierbar (Max 9 + default UID 0) UID muß im Bereich 0 – 254 (0 – 247 in serial) sein UIDs sind auf alle Server Instanzen bezogen
Default UID Broadcast in Serial Antwortet immer bei TCP/UDP: wenn die empfangene UID nicht gefunden wird,
wird die default UID verwendet
Default UID wird beim erstellen der ersten Server Instanz generiert Muß vor der Verwendung konfiguriert werden (UID processing, Map, …)
UID Grundlegende Behandlung von Daten bezogen auf diese UID Many UIDs verschiedene Datenbehandlungen, erweitertes Mapping, …
Auf einer seriellen Schnittstelle sind keine 2 gleiche UID’s möglich (außer Default UID) UID ist umkonfigurierbar CSF mit Define UID
21Name of presentation
Modbus Besonderheiten: Default UID
UID 0 ist die Default UID
im Seriellen Modbus ist die Default UID immer aktiv und wird für den
Empfang von Broadcast Telegrammen verwendet
im TCP/UDP ist die Default UID auch immer aktiv, es ist jedoch kein
Mapping zugeordnet. Anfragen zu nicht existierenden UID’s werden
von der Default UID beantwortet. Das bedeutet es wird immer
geantwortet, wenigstens mit einer Fehlermeldung.
Wenn ein Mapping für die Default UID im TCP/UDP konfiguriert wird, wird
dieses für die Default UID und alle nicht konfigurierten UID’s verwendet.
Default UID wird beim erstellen der ersten Server Instanz generiert Sie Muß vor der Verwendung konfiguriert werden (UID processing, Map, …)
22Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Server
SaiaPCD
Map 1.6
Map 1.5
Map 1.4
Map 1.3
Map 1.2
Map 1.1
Map 2.2
Map 2.1
Map 3.5
Map 3.4
Map 3.3
Map 3.2
Map 3.1
Default Mapping
Server 1 (RTU – Port 2) Server 2 (TCP – Port 502)
UID1 UID2 UID3
23Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Server – Media Mapping
Media mapping map Modbus media on PCD media
Media mapping zone :
Modbus Media PCD Media
Access Type
Media Type
Start Address
Range Media Type
Start Address
Range Area Type
Default mapping :
24Name of presentation
Modbus Besonderheiten: Offset
Modbus Ressourcen werden mit 1 beginnend gezählt, aber im
Telegramm wird die Adresse mit 0 angefangen.
dieser Offset kann zu Diskussionen führen, weil der falsche Wert
gelesen oder geschrieben wird. Dies ist von den Einstellungen
auf beiden Seiten abhängig.
Mit den SFC‘s und FBoxen kann im Slave/Server der Offset
eingestellt werden.
26Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Server – Diagnose
Diagnose reserviert Register und Flags
Für alle Server, UID bezogene Diagnose (Flags und Register)
Für serielle Server, zusätzlich serielle Diagnose
Aufbau ähnlich wie « SASI »
Flags: siehe Benutzerhandbuch (Bsp: RBSY, RFUL, TBSY)
Register: siehe Benutzerhandbuch (Reception Bit 0..15, Transmission Bit 16..31)
27Name of presentation
Modbus Besonderheiten: Multiple Servers
Ein Modbus Channel wird durch eine Gruppe bestehend aus Port und Protokoll
definiert, z.B. Port 502 und TCP oder Port 2 und ASCII
Bis zu 4 Server Channels können pro PCD definiert werden. Der gleiche Channel kann nur einmal definiert werden Beispiel gültige Channels: 502 bei TCP, 502 bei UDP, 503 bei TCP,
Schnittstelle 2 bei ASCII
Channel: Communication channel, the number is not related to a physical port Serial port: Physical port
Protocol: Communication protocol
28Name of presentation
Modbus Besonderheiten: 16 Bit und 32 Bit
Modbus ist 16 bit (word) orientiert Das Übertragen von 32 bit werten ist alltäglich, aber nicht genormt; weder für
für Ganzzahlen, noch für Gleitkommazahlen. das bedeutet es gibt verschiedene Wege 32 bit Werte auf Holding Register
abzubilden (mapping) und umgekehrt. Um das zu bewältigen werden die Methoden des Wort-Tauschens
(word swapping) und der Umformung (conversion) unterstützt.
Beispiel: ein Holding Register mit Vorzeichen mit dem Wert -5 wird auf ein
Register abgebildet. Die oberen 16 Bit des Empfangsregisters werden mit “1”
aufgefüllt, um einen 32 bit Wert zu erhalten. Wenn 32 Bit Werte mit anderen Herstellern ausgetauscht werden sollen, muß
man sich über das Mapping verständigen:
mit/ohne Vorzeichen?
Niederwertiges Wort zuerst? (Schneider Electric hat das LSW zuerst,
d.h. swap bytes)
nur bei Gleitkomma: IEEE or FFP?
Mapping address 01? (das erste Element von Modicon Geräten ist 1)
29Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Server – UID Datenbehandlung
UIDs processing Behandlung der Daten für alle Anfragen zu der UID
Offset : Die Anfrageadresse wird um 1 erhöht; wird für manche clients, wie Schneider Electric verwendet
Saia Server: Modbus Adresse HR 0 Mapped auf Reg 0, HR1 on Reg 1
Schneider client requests element 1 modbus address 0
without offset: gets element mapped from HR 0 (here Reg 0)
with offset: gets element mapped from HR 1 (here Reg 1)
Swap: only used in 32-bits access
32-bits register wordwise swapped
MSW (16bits) LSW (16bits) LSW (16bits) MSW 1 (16bits)
DefMap: stellt fest, welches Mapping bei Anfragen verwendet wird
0: default mapping wird nicht verwendet nur Anwendermapping
1: wenn kein Anwendermapping paßt, wird das Default verwendet
30Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Server – Media Mapping
Area Type Datenverarbeitung beim Empfang / vor dem Senden
Coils keine spezielle Behandlung
16 Bit mit Vorzeichen (nur Schreiben) wenn der Wert des HR / IR < 0,
setzt man das MSW des PCD Registers auf 0xFFFFBsp: HR = 0x8001 PCD register = 0xFFFF 8001
16 Bit ohne Vorzeichen das MSW des PCD Registers wird auf 0x0000 gesetztBsp: HR = 0x8001 PCD register = 0x0000 8001
32 Bit 2 HR / IR = 1 PCD Register, keine Behandlung
32 bit IEEE FFP wird in IEEE gewandelt bevor die Daten auf den Bus gesendet
werden (wird nur auf FFP Werte angewendet), IEEE wird in FFP gewandelt, bevor die
Daten auf PCD Medien geschrieben werden (nur nötig, wenn die Werte in FFP
gewünscht werden)
31Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Client – Modbus Requests
Processing Datenbearbeitung nach Empfang / vor dem Senden
Coils_DI_Processing keine Bearbeitung
16 bits mit Vorzeichen (nur bei Leseanfragen) wenn HR / IRWert < 0, setzt man das MSW des PCD Registers auf 0xFFFFBsp: HR = 0x8001 PCD register = 0xFFFF 8000
16 bits ohne Vorzeichen MSW des PCD Registers wird auf 0x0000 gesetztBsp: HR = 0x8001 PCD register = 0x0000 8001
32 bits binär 2 HR / IR = 1 PCD register, keine Bearbeitung 32 bits tauschen 2 HR / IR wortweise tauschen = 1 PCD register
Bsp: HR0 = 0x1234, HR1 = 0x5678 PCD register = 0x1234 5678 (32 bits binär) PCD register = 0x5678 1234 (32 bits tauschen)
32Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Client – Modbus Requests
Processing Datenbearbeitung beim Empfang / vor dem Senden
32 bits IEEE2FFP - 32 bits FFP2IEEEWandlung von FFP nach IEEE wird vor dem Senden auf den Bus durchgeführt (nur wenn der Anwender FFP Werte hat, sonst 32 Bit)
Wandlung von IEEE nach FFP vor dem Schreiben auf PCD-Medien
(nur wenn der Anwender FFP Werte benötigt, sonst 32 Bit)
Swap + 32 bits IEEE2FFP / 32 bits FFP2IEEEwortweise tauschen wird vor dem Senden / nach dem Empfang ausgeführt
33Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Server – UID processing
Holes (Löcher): definiert, wie die Adressen zwischen HR (16 bits) und PCD Registern (32 bits) zugewiesen werden.
Saia Server: 16 HR von Adresse 0 Mapping auf 16 PCD Reg von Adresse 0
PCD Registers (Server)
Modbus Holding Registers
R0
HR4HR3HR2HR1HR0 HR5
R1 R2
R0 R2 R4
UID: Holes = 0, Offset = 0
UID: Holes = 1, Offset = 0
34Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus Server – Media Mapping
Was ist beim Zuordnen der Medien (media mapping) wichtig?
Die Anzahl der Elemente ist abhängig von der UID Verarbeitung« no holes », benötigt 1 PCD Register für 2 HR/IR –
« holes » benötigt zweimal so viele PCD Registers (2 PCD Register für 2 HR/IR)
In einem 32-bits Bereich, kann nicht auf eine ungerade Adresse eines HR/IR
zugegriffen werden
PCD Registers (Server)
Modbus Holding Registers
R0
HR4HR3HR2HR1HR0 HR5
R1 R2
R0 R2 R4
UID: Holes = 0, Offset = 0
UID: Holes = 1, Offset = 0
35Modbus PCD3.Mxx0
Saia Modbus - Grenzwerte
Server: maximal 4 pro PCD System
zum Beispiel: 1 Server TCP port 502, 1 server TCP port 503, 1 server UDP port 502 and 1 server RTU on serial port 2.
UIDs: maximum 10 pro PCD System: 10 = 9 + DefaultUID
Mapping Areas: maximum 10 pro UID wenn mehr als 10 mapping areas erforderlich sind, kann eine zusätzliche UID definiert werden
Channels: maximum 10 pro PCD System zum Beispiel: 1 channel TCP to server port 502, 1 channel TCP to server port 503, 1 channel UDP to server port 502 and 1 channel RTU using port 1.
Connections: max 26 Verbindungen gleichzeitig offen. maximum 10 connections offen auf dem Client verbleibende connections können vom Server genutzt werden
36Modbus PCD3.Mxx0
Modbus
Noch Fragen?
Vielen Dank!
