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施耐德开放自动化平台初期经验(5)-硬件文章

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发表于 2021-5-13 00:09:01 | 显示全部楼层 |阅读模式



终于收到施耐德硬件PAC产品M251MDESE。以前对EcoStruxure  Automation  Expert的测试是基于软件SoftDPAC。总是有运行模拟软件的感觉。心里有点不踏实。现场要用硬件设备解决问题。现在终于看到了能够运行IEC61499的硬件DPAC。能运行IEC61499的PAC是我第一次看到。实际上,基于施奈德成熟的PLC硬件产品,通过软件升级升级到IEC61499 PAC。这意味着可以在现场以高可靠性运行,并选择更多的I/o模块。施奈德的EcoStruxure  Automation  Expert系统提供了将长期停留在学术领域的IEC61499标准实际应用于自动控制领域的机会。因此,我特别期待EAE的硬件产品测试。

251 简介

M251是施耐德基于IEC61131-3的PLC产品。其中TM251MESE型号是双端口以太网的PLC产品。





主要特点如下:

2端口以太网交换机接口(以太网1 _ 1和以太网1 _ 2),100米速度,可连接到分布式网络。它还有另一个以太网接口(以太网2),100米的速度。可以连接到现场总线。例如,modbusTCP。有一个串行端口和一个SD卡支架USB插槽,可以更新固件和某些参数的设置。可以扩展TM3 /M251系列的IO模块(右侧),也可以扩展TM4 IO模块(左侧),我收到的型号是TM251MDESE。这里D大概代表dPAC吧?

测试目的和方案

我主要测试两个方面。

1通过以太网2连接到modbusTCP控制器,实现modbusTCP通信。

这意味着可以访问各种第三方远程IO模块或第三方专用传感器、执行部件等。也就是说,M251被称为IEC61499网关,许多非IEC61499设备将立即具备IEC499的功能。这是一件令人兴奋的事。为此,我使用了最初开发的基于cortex-M处理器的控制器modular-2,该控制器使用Arm公司的Mbed  OS,具有以太网网。我为此编写了modbusTCP  server端程序。(必要的读者可以个人分享。)我相信很多国产远程IO模块也很容易访问。

添加一个2 TM3DM8R-G模块。数字IO控制接口测试

有了I/o模块才更像PLC。但是施耐德提供的M251不包含IO模块,所以在淘宝上购买了带有4个24V输入的TM3DM8R-G模块。
c;4 个继电器输出。希望后面能接一些灯和开关,电机。构建一个应用场景。

测试床的框架如下图所示:





测试的过程
设置IP 地址
   第一件事情是要知道M251的IP 地址,几乎没有地方能找到M251的IP 出厂设置。我使用wireshark 软件检测它的IP ,具体的做法是打开wireshark ,选择ethernet。然后插拔一下网线,M251 会报一个IP 地址出来。经我们的测试,这台M251 的以太网IP 地址分别为:

  •   ethernet1  的IP 地址: 10.10.1.175
  •   ethernet 2 的IP 地址:10.11.1.176
    ethernet 1 和ethernet 2 是隔离的,需要设置为两个网段。 下面我们会介绍通过EAE 软件也可以修改设备的Ethernet 1 的 IP 地址,而ethernet2 的IP 地址则需要通过 Automation Device Maintenance 软件才能够修改。这个软件可以在施耐德官网上免费下载。设置IP地址折腾了我一段时间,后来还是在施耐德工程师帮助下得以完全解决。

    新建一个项目mtest
    这个过程在我前面的博文中都有详细的描述,这里就不再絮叨。应用程序依然是最简单的功能块网络-一个计数器。





    系统的拓扑图({physical Topology)




    系统由交换机, M251和一个通用以太网现场设备 Generic Ethernet field device 构成,其中的通用以太网现场设备是一台基于低成本cortex-M Arm芯片的控制器,它运行Arm 公司的Mbed OS,我们在它上面编写了一个modbusTCP 的测试程序。你也可以连接一台PC 机,运行modbusTCP server 程序来测试。

    下面是M251的 IP 地址的配置:



    在这里我们修改了Ethernet 的IP 地址为192.168.31.175 .这要与M251 内部的IP地址一致。

    注意:M251设备中的IP 地址要通过EAE 软件来设置,具体的做法如下:

    鼠标点到左边Ethernet 1 的位置后击右键。弹出下面的子菜单:



    选择 Set IP Address。然后会弹出:



    这时你可以修改IPv4 address。然后按Apply 。修改IP地址之后,机器重新上电。

    Ethernet 2 的地址可以使用Automation Device Maintenance 软件。这是一个设备维护软件,用来下载硬件的固件和修改某些参数。你可以使用它修改modbus TCP 的IP 地址。这里就不多描述。

    添加modbus 和TM3DM8R-G 的硬件配置
    添加modbus的Hardware CAT

    在《施耐德开放自动化平台初体验(3)》已经有了描述。读者可以参考。再次提醒下面几点:

    MODBUSGENTCPS 的属性中的IP 地址修改为外接modbusTCP 设备的IP 地址 10.11.1.100。

    VAL_IN1_MODBUSGENTCPS和VAL_IN1_MODBUSGENTCPS 的ioevent 只能修改为cycle 。不能是requestread(我不知道这是为什么,按理说request read 是需要的,为什么不行呢?要进一步测试)

    添加TM3DM8R-G模块 的Hardware CAT

    打开HW_Configuration ,点击窗口上方的第一个图标 Add new master hardware CAT  ,然后弹出下面的窗口:



    选择ST_IoTMx.BMTM3,在产生的项目上右键Add ,出现:



    选择 :SE.IoTMx。TM3DM8R-G 模块。于是,HW_Configuration 的窗口变成为:



                在这个窗口中要填入“PLC_1"和”DOUT“ 。虽然它称为Value 实际上是一个符号连接(symbol link ),它是为这个硬件输出引脚定义了一个符号(名称)。

        App 中变量连接到硬件CAT  的符号连接

             BMTM3 CAT 不会像modbus 那样 通过mapping 在RES 中自动产生对应的SYMLINKMULTIVARSSRC功能块,需要手动地在App 中添加。

           在应用中,要使用一个符号连接多变量源功能块(SYMLINKMULTIVARSSRC) 或者符号连接多变量目标功能块(SYMLINKMULTIVARSDSR)来建立功能块网络中的数据与symbol link 的连接。这两个功能块在runtime.System 库中。在App 中添加了这个功能块后发现Value 带一个小红的x



    这是因为VALUE 的类型为ANY ,可以通过interface 编辑,修改它的类型和数量。方法是击右键



          选择interface edit 。这时会出现下列对话框:



       第一行是Value的数量,可以增加,也可以将Any 改为UINT。这个功能还是比较贴心的。减少了IEC61499 功能块类型转换的麻烦(4diac 就是如此)。

    适当的连线。



    添加DPAC_FULLINIT 功能块
             完成了上面的功能块网络后,将应用部署到M251 中运行,发现程序运行正常,观察(watch )有关的数据也都能够看到正确的数据,但是令人遗憾的是M251 的硬件没有任何反应,Ethernet 2 没有发送ModbusTCP 数据帧,TIM3DM8R-G 也没有继电器的开关和信号灯闪烁。反复搞了很长时间,结果还是在施耐德上海公司的工程师给我了帮助,他提醒我要放置一个DPAC_FULLINIT功能块。这个功能块在SE>DPAC 库中。放上去以后,只要连一个INIT。

           OC_RETRIGGER 可以不用连接事件。然后下载下去后,modbusTCP 和TM3DM8R-G 都工作了。



    使用中的一些小技巧
    在使用中也发现一些奇奇怪怪的事情,比如在RES 中无法删除额外的连线。后来我就不使用HW_Configuration 边上的Mapping ,尽量在App 中放置所有的功能块,在本项目中,App 最后改为:





    自动上电运行
    测试完成后发现,M251 关电之后重新上电,PLC 不会自动运行重新,需要在EAE 中login 而后device run。如何做到自动上电运行呢?做法如下:

    1 在logical device 中选中M251 ,右边的runtime Configuration 中有一个 boot 选项修改为overwrite 。



    2. 部署界面 击右键 选择deploy device configuration



    3 重新部署 App 。

    4 OK





    结束语
       整整花了两天的时间,在施耐德公司工程师的指导下初步完成了 EcoStruxure Automation Expert   硬件 M251 PLC  应用测试。感谢施耐德公司的技术工程师们的帮助。他们总是能够在我山穷水尽时带来柳暗花明。

    通过这个测试,我们更加能够体会到施耐德公司EcoStruxure Automation Expert 的魅力。在未来的工程中,只要使用像M251 这样成熟硬件的小型PLC 就可以实现一个IEC61499 分布式控制系统,由于采用了开放型现场控制协议,第三方的传感器,执行部件和远程IO模块也可以轻松地连接到IEC61499 网络中。 EcoStruxure Automation Expert使一个长期徘徊在实际应用系统之外的,孤芳自傲的IEC61499 标准走到了自动控制系统的现场。当然软件的逐步完善,文档,应用指南以及社区交流都非常重要。

    下面我还将进一步地做细节的测试。也希望与正在测试EAE 软件的朋友做交流。
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    有竞争才有进步嘛
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    写的真的很不错
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    LZ说的很不错
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    不错不错,很好哦
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    发表于 2021-5-13 10:09:38 | 显示全部楼层
    真是 收益 匪浅
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