RS-ETH I -INTRODUÇÃO. Figura I.1 Módulo RS-ETH. Manual do Módulo Convensor RS-ETH. Controle e Automação Industrial

Transcrição

1 I -INTRODUÇÃO O módulo conversor RS-485 para Ethernet é um equipamento que permite dar conectividade em redes ethernet 10Mb/s via protocolo Modbus/TCP a equipamentos Fertron que se comuniquem via RS-485 em protocolos Ferbus ou Modbus-RTU, operando também com equipamentos de outros fabricantes que se comuniquem em Modbus-RTU. Como uma segunda opção, pode-se configurar o como um módulo conversor de protocolos seriais, permitindo que equipamentos que utilizam o protocolo Ferbus possam ser integrados a redes Modbus-RTU. Este tipo de configuração será explicado com mais detalhes posteriormente, ao longo deste manual. O módulo tem vários LEDs de diagnóstico e detecção de erros tanto para verificar a sinalização ethernet quanto para verificar a sinalização em serial RS-485. Cada módulo contém seu MAC address (também conhecido como endereço ethernet), permitindo acesso e configuração do equipamento. Cada pode ser acessado simultaneamente por até oito clientes Modbus/TCP. A Figura I.1 mostra o. Figura I.1 Módulo 1

2 II INSTALAÇÃO Antes da instalação do, é necessário configurar seu hardware, informando o endereço máximo na linha serial que será acessado via Modbus/TCP ou Modbus-RTU, assegurando-se que os jumpers estejam conectados de acordo com a Erro! A origem da referência não foi encontrada. II.1 PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO O pode utilizar tanto o protocolo Modbus-RTU para uma comunicação serial RS-485 quanto o protocolo Modbus/TCP para uma comunicação padrão em rede ethernet. O Modbus-RTU e o Modbus/TCP, por serem protocolos abertos, são amplamente utilizados por diversos fabricantes. Em Modbus-RTU, podem ser configurados quatro baud-rates diferentes: 9600bps, 19200bps, 57600bps e bps. Nos itens a seguir estão demonstradas as tabelas de configuração de jumpers e dip-switch para cada um dos protocolos de comunicação. II.2 CONFIGURAÇÃO DOS JUMPERS PARA CONEXÃO ETHERNET OU RS-485 A configuração dos jumpers encontrados na placa principal para conexão ethernet ou RS-485 deve respeitar a Erro! A origem da referência não foi encontrada. A identificação a-b indica que um jumper fecha as posições a ou b. Por exemplo, para conexão Modbus/TCP para Modbus- RTU, JP1 e JP8 serão fechados e também será fechada a posição B do JP11. Nesta placa ainda há jumper para ativação do watchdog externo (JP4) e jumper para ativar o resistor terminador da linha Ferbus (JP3). Jumpers Modbus/TCP para Modbus-RTU Modbus/TCP para Ferbus Modbus-RTU para Ferbus JP1 Fechado Aberto Aberto JP2 Aberto Aberto Fechado JP7 Aberto Fechado Aberto JP8 Fechado Aberto Aberto JP9 Aberto Aberto Fechado JP10 Aberto Fechado Aberto JP11 Posição B Aberto Posição A Tabela II.1 Configuração dos jumpers Os jumpers JP5 e JP6 são utilizados unicamente durante a produção do equipamento e não devem ser utilizados pelo usuário. Assim, eles sempre deverão estar desconectados. 2

3 Figura II.1 Posição dos jumpers na placa II.3 CONFIGURAÇÃO DA CHAVE DIP-SWITCH A chave dip-switch é utilizada com dois propósitos distintos: indicar o endereço máximo do equipamento na linha serial e também selecionar o baud-rate do protocolo de comunicação Modbus- RTU. As chaves 7 e 8 são utilizadas unicamente quando o estiver configurado para trabalhar em Modbus-RTU. Em outro caso, essas chaves são desconsideradas. As chaves de 1 a 5 representam o endereço máximo do equipamento que está conectado ao na linha serial Ferbus. No exemplo abaixo, há 18 equipamentos na linha serial e o RS- ETH está trabalhando em Modbus-RTU com uma taxa de comunicação de 57600bps (observar Figura II.2). A chave 6 não tem função, e está reservada para uso futuro. Figura II.2 Configuração do endereço máximo e baud-rate no dip-switch A seleção do baud-rate no dip-switch é feita de acordo com a Tabela II.2 abaixo. Dip-Switch (DIP 1) Baud-rate Tabela II.2 Configuração do baud-rate para o Modbus-RTU 3

4 II.4 - INSTALAÇÃO DO CABO ETHERNET O módulo utiliza o conector padrão RJ-45 para rede 10BASE-T. Ele apresenta ainda 4 LEDs para indicação dos status da comunicação ethernet. Esses LEDs são mostrados na Erro! A origem da referência não foi encontrada. Figura II.3 Vista frontal dos LEDs e suas funções Para verificar os estados e diagnósticos da rede é necessário observar a Tabela II.3 abaixo. LED DESCRIÇÃO FUNÇÕES DOS LEDS PWR Power LED vermelho. Aceso indica equipamento ligado FAIL Fail LED vermelho. Aceso indica falha no equipamento FB-RX Ferbus-RX LED verde. Status da recepção Ferbus FB-TX Ferbus-TX LED verde. Status da transmissão Ferbus MB-RX Modbus-RX LED verde. Status da recepção Modbus MB-TX Modbus-TX LED verde. Status da transmissão Modbus C1 Estado do canal 1 do serial LED verde sempre aceso indica que o canal 1 está ocioso. Se o LED verde piscar, indica que o canal 1 está conectado na rede e ativo. C2 Estado do canal 2 do serial LED amarelo sempre aceso indica que o canal 2 está ocioso. Se o LED amarelo piscar, indica que o canal 2 está conectado na rede e ativo. Diag. Diagnósticos Se o LED vermelho estiver piscando ou sempre aceso em combina ção com o LED verde (canal 1) indica diagnóstico e detecção de erros. Vermelho aceso e o verde piscando: 1x: Erro no checksum da EPROM 2x: Erro na RAM 3x: Erro no controlador de rede 4x: Erro no checksum da EEPROM 5x: Endereço IP duplicado na rede 6x: O Software não é compatível com o hardware Vermelho e o verde piscando 4x: Erro na conexão de rede 5x: Não foi recebida nenhuma resposta do DHCP Link Estado de conexão da rede LED verde sempre aceso indica que o porto da rede está conectado na rede Tabela II.3 Estados e diagnóstico dos LEDs ethernet 4

5 É necessário considerar os seguintes pontos antes de conectar e configurar o módulo na rede: O endereço IP do módulo deve ser configurado antes que seja estabelecida uma conexão de rede; Apenas uma pessoa por vez pode conectar-se no porto de rede para configuração. Isto elimina a possibilidade de várias pessoas tentarem simultaneamente configurar o ; A conexão com o porto de rede pode ser desabilitada. O gerenciador do sistema não será capaz de acessá-lo. Este porto também pode ser protegido por senha. Nos próximos itens serão explicados com mais detalhes como se fazer a conexão ethernet com módulo, configurando seu IP através do software telnet. II.5 - ALIMENTAÇÃO O módulo pode ser alimentado por 110VAC ou 220VAC, em 50 ou 60Hz. Para alimentação em 110VAC, deve-se realizar a conexão à borneira conforme mostrado na Figura II.4 (a). Se a alimentação for em 220VAC, deve-se usar a conexão à borneira como mostrado no item (b) da mesma figura. Figura II.4 (a) Figura II.4 Borneira para alimentação em 110V (a) ou 220V (b) Figura II.4 (b) 5

6 III - CONFIGURAÇÃO DO MÓDULO Para configurar o módulo são necessárias pelo menos duas funções de rede: Telnet e ARP. O ARP é necessário para informar a máquina local (máquina que irá acessar o ) que o endereço IP do corresponde ao seu MAC Address. O Telnet é necessário para configurar o módulo. III.1 - CONFIGURAÇÃO DO ENDEREÇO IP O endereço IP do deve ser configurado antes que haja uma conexão de rede. A atribuição do endereço IP deve ser feita via ARP. O método ARP está disponível nas plataformas UNIX e nos sistemas baseados em Windows. Num host UNIX, deve-se criar em sua tabela ARP uma entrada com o IP pretendido e o endereço de hardware do, que pode ser encontrado na etiqueta colada no produto, com o comando: arp s :20:4A:xx:xx:xx Figura III.1 ARP no UNIX Para conseguir que o comando ARP trabalhe no Windows, a tabela ARP do PC deve conter no mínimo um endereço IP definido que não seja o seu próprio. Se a tabela ARP estiver vazia, o comando retornará uma mensagem de erro. Deve-se Digitar ARP A como comando no prompt do DOS para verificar que há no mínimo um endereço de entrada na tabela ARP. Se a máquina local for a única entrada da tabela, deve-se executar um comando ping para um outro endereço IP na rede para construir uma nova entrada na tabela ARP; logicamente o endereço IP deve ser outro que não seja a máquina na qual se está trabalhando. Uma vez que haja no mínimo uma entrada adicional na tabela ARP, usa-se o seguinte comando do ARP no endereço IP do RS- ETH: arp s A-xx-xx-xx Figura III.2 ARP no Windows Deve-se em seguida abrir uma conexão ethernet no porto 1. A conexão falhará rapidamente (3 segundos), mas o temporariamente mudará seu endereço IP para aquele designado neste passo. telnet Figura III.3 Telnet no porto 1 6

7 Finalmente, deve-se abrir uma conexão telnet no porto 9999 e configurar todos os parâmetros requeridos. telnet Figura III.4 Telnet no porto 9999 IMPORTANTE: Este endereço IP é temporário e será revertido ao valor default quando o for reiniciado, a não ser que o usuário armazene as mudanças permanentemente. Isto será explicado no próximo item. III.2 - CONFIGURANDO O VIA TELNET Como já foi explicado na Figura III.4, ao digitar o endereço IP do no porto 9999 via telnet, serão acessados os parâmetros de configuração do módulo. No prompt do DOS aparecerá: Figura III.5 Telnet no prompt do DOS (1) Pode-se observar o endereço IP e o MAC address na tela do telnet. Se a tecla ENTER não for pressionada durante 3 segundos, aparecerá a mensagem conexão ao host perdida, e a sessão será encerrada. 7

8 Figura III.6 Telnet no prompt do DOS (2) Dessa maneira é necessário que seja teclado ENTER para configurar o. Ao teclá-la, a mensagem da Figura III.7 aparecerá no prompt: Figura III.7 Telnet no promprt do DOS (3) Como mostrado na Figura III.7, há 4 itens a configurar: 1. Network IP Settings (Configuração do IP na rede) IP Address (Endereço IP do módulo) Default Gateway (Gateway da rede LAN ao qual o será conectado) Netmask (Máscara de rede na LAN onde o será conectado) 8

9 1. Serial & Mode Settings (Configurações da linha serial) Protocol (Protocolo de Comunicação, no caso, Modbus-RTU slave) Serial Interface (interface serial, com os parâmetros na ordem da Tabela III.1 de acordo com o exemplo da Figura III.7) Baud-Rate 7/8 bits de dados Paridade Stop Bit Meio Físico bps 8 Even (Par) 1 RS-485 Tabela III.1 Tabela de configuração da interface serial Deve-se sempre lembrar que o baud-rate do deve estar de acordo com o baud-rate selecionado na chave DIP-SWITCH, conforme Tabela II.2. Os outros parâmetros (bits de dados, paridade, stop bit e meio físico), sempre deverão estar de acordo com a Tabela III.1. III.3 - CONFIGURANDO O PARA TRABALHAR COM MODBUS-RTU Para trabalhar com Modbus-RTU, o meio físico será RS-485 e deve-se conectar à borneira Modbus-RTU os sinais RS+ e RS-. Deve-se também configurar os jumpers de acordo com a Erro! A origem da referência não foi encontrada para trabalhar em Modbus-RTU. Uma vez que o cabo foi conectado, deve-se certificar que o baud-rate escolhido para a comunicação está de acordo com o selecionado na chave dip-switch, conforme na Tabela II.1. Após isso, deve-se selecionar também na chave dip-switch o maior endereço dos equipamentos conectados ao, de forma a otimizar seu desempenho. 9

10 IV - CONFIGURANDO EQUIPAMENTOS FERTRON VIA FERCONF O Modbus-RTU, por ser um protocolo aberto, é amplamente utilizado por diversos fabricantes. Para configurar um equipamento Fertron via Modbus-RTU, serão necessários o software configurador Ferconf, que opera em ambiente Windows e uma interface de comunicação para converter os sinais da linha RS-485 para RS-232. Se a forma de configuração escolhida for via Modbus/ TCP (ethernet), apenas o módulo será necessário. Figura IV.1 Configurar porta no Ferconf v.2.0 Figura IV.2 Configurar Max. IAdr (para Ferconf) e Endereço IP do Figura IV.3 Conectar o Ferconf 10

11 Figura IV.4 Relação de equipamentos conectados ao Figura IV.5 Configurar Communication Timeout Os seguintes passos são necessários para configurar um equipamento Fertron via Ferconf: 1. Abrir o Ferconf (versão 2.0 ou superior); 2. Clicar no ícone Configurar portas de acordo com a Figura IV.1. A caixa de diálogo Parâmetros de Comunicação será abeta; 3. Nesta caixa de diáglogo, deve-se configurar portas para TCP/IP, o endereço máximo do equipamento que se deseja configurar em Max. Iadr., e selecionar o endereço IP do de acordo com a Figura IV.2. Clicar em OK confirma as mudanças; 4. Conectar o Ferconf de acordo com a Figura IV.3; 5. Neste momento todos os equipamentos conectados aparecerão na tela (observar Figura IV.4). Se os equipamenots estiverem sumindo periodicamente da tela, será necessário aumentar o tempo em communication timeout (default = 300 ms para um único micro conectado) de acordo com a Figura IV.5; 6. Para monitorar ou configurar cada um dos cartões, basta clicar em Monitoring ou Configuration, respectivamente.o módulo consegue trabalhar com até 8 clientes simultaneamente. Obviamente, o desempenho será melhor quando houver menos clientes conectados, já que ocorre a divisão do tempo entre eles. Dessa maneira, o parâmetro Communication Timeout deve ser atualizado de acordo com o número de clientes, até que a comunicação não apresente Timeout ou Erros (observar esses parâmetros em Estatísticas da Comunicação em Ferramentas); Para a comunicação em Modbus-RTU, o Ferconf trabalhará de forma semelhante ao Modbus/ 11

12 TCP, porém muda-se a conexão de TCP/IP para a COM do computador. Para que o Ferconf se comunique via Modbus-RTU, basta fazer os seguintes passos: 1. Abrir o Ferconf (versão 2.0 ou superior); 2. Clicar no ícone Configurar portas de acordo com a Figura IV.1. A caixa de diálogo Parâmetros de Comunicação será aberta; 3. Nessa caixa de diálogo, deve-se configurar Portas para a COM do computador desejada, colocar o endereço máximo que se quer configurar em Max. Iadr. e selecionar o baud-rate correspondente ao do. Clicar em OK confirmará as mudanças; 4. Conectar o Ferconf de acordo com a Figura IV.3; 5. Neste momento todos os equipamentos conectados ao aparecerão na tela (observar Figura IV.4). Se os equipamentos estiverem sumindo periodicamente da tela, será necessário aumentar o tempo em Polling Delay (default = 25 ms para um micro conectado) e Message Timeout (default = 100 ms para um micro conectado) de acordo com a Figura IV.5; 6. Para monitorar ou configurar cada um dos cartões, basta clicar em Monitoring ou Configuration, respectivamente. 12

13 V - EXEMPLO DE APLICAÇÃO UTILIZANDO O IFIX 3.5 Neste capítulo será mostrado um exemplo de aplicação utilizando o SCETH, que é um equipamento dedicado à família PHC-400 cujos princípios de operação são os mesmos do. Neste exemplo será mostrado como configurar os parâmetros para que a comunicação se torne o mais otimizada possível sem ocorrer timeouts ou overruns. Foram utilizados 6 cartões SC4AIO (endereços 8 a 13), 4 Cartões SC8AI (endereços 14 a 17), 1 cartão SC4AIO-FV (endereço 18) e um SCCPU (endereço 7). É importante salientar que este é apenas um exemplo de aplicação para o cartão SCETH e não um manual de usuário para IFIX. Considera-se que o usuário esteja familiarizado com este supervisório. Outro ponto que deve ser considerado é a de que o usuário deva saber o mapa de memória dos cartões (em anexo) para poder fazer a aplicação. A tela do supervisório foi feita para simplesmente mostrar todos os valores analógicos disponíveis nos cartões e ler todos as entradas digitais da CPU. Pode-se ver na Figura V.1 a tela do supervisório. Figura V.1 Tela de apresentação das variáveis Como podemos ver na Figura V.1 foram lidos 4 loops de cada cartão, contendo os tipos de informações analógicas: PV, MV, SP, KP, RTM, DTM e autom./manual. Para que possamos ler todos essas informações sem que haja overruns ou timeouts na comunicação é necessário que o usuário configure alguns parâmetros que estarão disponíveis no driver ethernet. Na Figura V.2 pode-se ver o driver no momento da conexão com o SCETH. No lado esquerdo da figura pode-se ver os blocos para cada um dos cartões (11 cartões e uma CPU) e no lado direito (Channel Statistics for ETH1). Podemos ver que o número de timeouts é praticamente inexistente em relação ao número de poll rates feito pelos blocos. 13

14 Figura V.2 Estatísticas do driver Intellution Para que se consiga chegar nestas estatísticas foi necessário configurar os seguintes parâmetros do driver: 1. No bloco principal (SC4IO-X): Reply Timeout: Especifica o tempo em segundos necessário para que o driver espere por uma resposta do SCETH (Na Figura V.3, Reply Timeout = 3 para todos os blocos); Retries: Número de tentativas que o driver fará caso o tempo Reply timeout seja expirado (Na Figura V.3, Retries = 1 para todos os blocos); Delay Time: Tempo em segundos esperado pelo driver antes de fazer uma nova tentativa (Retries) de transmissão (Na Figura V.3, Delay Time = 1 para todos os blocos); Figura V.3 Configuração dos blocos no driver ethernet 14

15 1. Dentro de cada um dos blocos (SC4IO-X): Primary Rate: Este parâmetro especifica a taxa na qual serão feitos os polls records em segundos (Na Figura V.4, Primary Rate = 3 para a variável PV. Para todos os outros blocos Primary Rate foi colocado igual a 20, pois não havia a necessidade de ficar atualizando sempre as variáveis MV, SP, KP, RTM, DTM e autom./manual); Phase: Este parâmetro especifica o atraso antes do driver ler o dado. Neste exemplo, para o bloco SC4AIO-1 foi colocado Phase = 1, para o bloco SC4AIO-2 foi colocado Phase = 2, para o bloco SC4AIO-3 foi colocado Phase = 3 e assim por diante. Desta maneira sincronizamos todos os blocos com suas diferentes fases; Access Time: É o tempo, dado em segundos, que o driver espera antes de fazer o próximo poll Record de acordo com o Primary Rate. (Access Time = 1 para todos os blocos); Figura V.4 Configuração dos loops dentro dos blocos Todos esses valores poderão mudar de acordo com o número de cartões, o número de informações (PV, MV, etc) de cada cartão e o número de computadores conectados ao cartão SCETH. Obviamente, quanto maior a aplicação, menor será o tempo de atualização da tela. No exemplo acima estávamos utilizando somente um computador. Quando estiver utilizando o supervisório para comunicar com o cartão ethernet, ficar sempre atento ao parâmetro Overrun, mostrado na Figura V.2 que contém as estatísticas do driver. Este parâmetro indica que o supervisório não está otimizado para a aplicação e desta maneira, os parâmetros Reply timeout, Retry, Primary Rate, etc deverão ser reconfigurados. 15

16 VI - MAPA DE MEMÓRIA PARA PARAMETRIZAÇÃO E CONFIGURAÇÃO Os equipamentos Fertron que se comunicam via protocolo Ferbus são fornecidos acompanhados de um mapa de memória que permite o acesso às suas diversas variáveis e parâmetros. Para acessar, através do, as variáveis de um equipamento que se comunica via Ferbus, deve-se calcular o número do holding register correspondente àquele endereço de memória. Isso é necessário porque o protocolo Modbus não acessa endereços físicos de memória, mas conteúdos virtuais denominados Holding Registers. O cálculo é feito da seguinte forma: Seja END o endereço de memória que se deseja acessar no equipamento Fertron (Ferbus), em hexadecimal, e HR o número em decimal do holding register correspondente em Modbus. Então, HR = ou END - A000h 2-1, se END > A000h HR = 10000h - END - A000h - 1, se END < A000h 2 Assim, por exemplo, se o endereço desejado for 00C0h, então o holding register correspondente será Se for A100h, o holding register acessado deve ser

17 APÊNDICE A ACESSÓRIOS Os seguintes acessórios podem ser utilizados juntamente com o módulo para interface com um microcomputador do tipo IBM-PC: A.1 - INTERFACE SERIAL E ISOLADOR RS-400 A RS-400 é um acessório que opera como interface entre os meios físicos RS-232 e RS-485 e também como isolador e repetidor de linha RS-485. É um hardware totalmente opto-isolado, projetado para uso contínuo. Este acessório só será utilizado se o usuário escolher a opção Modbus- RTU ao invés de Modbus/TCP, quando então fará a conexão entre o microcomputador e o módulo. A RS-400 é mostrada na figura abaixo. Figura A.1 Interface serial e isolador/repetidor RS