Concepción ING.EN AUTOMATIZACION Y CONTROL INDUSTRIAL
SUPERVISION Y ADQUISICION DE DATOS
INFORME TRABAJO PROGRAMACION DE HMI CON SOFWARE “INFILINK”
Protocolo Modbus Modbus es un protocolo de transmisión desarrollado por la Gould Modicon (ahora AEG Schneider Automation) para sistemas de control y supervisión supervisión de procesos (SCADA) con control centralizado. Utilizando este protocolo, una Estación Maestra (MTU) puede comunicarse con una o varias Estaciones Remotas (RTU) con la finalidad de obtener datos de campo para la supervisión y control de un proceso. El protocolo Modbus es muy utilizado en la industria en una gran variedad de sistemas SCADA. En Modbus los datos pueden intercambiarse en dos modos de transmisión: en Modo RTU y en Modo ASCII. El Modo RTU, algunas veces denominado Modbus-B (por Modbus Binario), es el tipo más común y es el que describiremos describiremos a continuación. continuación. En el modo de transmisión ASCII los mensajes generalmente son de duración casi del doble que en el modo de transmisión RTU. Características Características (Modo RTU): • Control por Conteo de Caracteres • Transmisión FDX/HDX asincrónica • Cará Caráct cter er Bási Básico co NRZ NRZ de ocho ocho dígi dígito tos s de info inform rmac ació ión n (tra (trans nsmi miti tido dos s como como dos dos caracteres hexadecimales hexadecimales de cuatro dígitos), un dígito de arranque, un dígito de paridad y un dígito de pare; si no hay paridad, se toman dos dígitos de pare • Una Maestra puede controlar hasta 247 Remotas Funciones Todas las funciones soportadas por el Protocolo MODBUS se identifican mediante un código. Algunas Algunas de estas funcione funciones s son: • Comando Comandos s de control para lectura lectura de posición posición y reposici reposición ón de una bobina bobina o de un grupo de bobinas • Comandos de control para lectura de entradas y salidas digitales (discretas) • Comandos de control para lectura y reposición de registros • Otras funciones para test, diagnóstico, polling, condiciones de excepción, etc. En la Tabla siguiente se muestran los códigos y direcciones de algunas de las funciones más utilizadas en el Protocolo Modbus. Nótese que las entradas discretas y las bobinas se representan con simples dígitos, mientras que las variables analógicas que van en los registros se representan con octetos. En los formatos de comando/respuesta se colocan las direcciones relativas y el sistema hace la conversión correspondiente. Por ejemplo, el registro de memoria 40001 se representa con la dirección relativa 0000 (00H).
Sincronización y Estrategias de Interrogación (Polling) La sincronización de la trama se establece limitando el intervalo de tiempo (silencio o “gap”) entre caracteres sucesivos dentro de una trama. Si dentro de una trama el intervalo sin recibir un nuevo carácter es mayor que la duración de 1,5 caracteres, el mensaje es descartado y el nuevo carácter que llega se interpreta como la dirección de una nueva trama. Después del BCC o CRC se tiene otro “gap” de por lo menos 3,5 caracteres como separación con el nuevo mensaje. Si este gap es menor que 3,5 caracteres, el sistema lo interpreta como un carácter de la trama anterior, lo cual produce un error que es detectado por el CRC. Cuando se programa la MTU en el sistema Modbus, debe considerarse que ha ocurrido un error en la comunicación si no se recibe respuesta desde la RTU dentro de un tiempo razonable. Este retardo depende del tipo de mensaje, de la distancia, de la velocidad de transmisión, de las características de los transceptores (preámbulo, tiempo de alzada,etc.) Y del período de interrogación o barrido. Este tiempo se fija como el tiempo cumplido (time-out) y se incluye en la secuencia de interrogación. En el caso de que una RTU no responda a un comando, la MTU debe retransmitir el mensaje un cierto número de veces; este número es variable. Si la falla continúa, la MTU anotará a la RTU en la lista de interrogación y continuará con la rutina de interrogación para unidades fuera de línea. Normalmente esta rutina consiste en interrogar a la RTU fallante una sola vez por ciclo de barrido, en vez de realizar el número de interrogaciones normal establecido en la lista de interrogación.
Estructura de la red Medio Físico El medio físico de conexión puede ser un bus semidúplex (half duplex) (RS-485 o fibra óptica) o dúplex (full duplex) (RS-422, BC 0-20mA o fibra óptica). La comunicación es asíncrona y las velocidades de transmisión previstas van desde los 75 baudios a 19.200 baudios. La máxima distancia entre estaciones depende del nivel físico, pudiendo alcanzar hasta 1200 m sin repetidores. Acceso al Medio La estructura lógica es del tipo maestro-esclavo, con acceso al medio controlado por el maestro. El número máximo de estaciones previsto es de 63 esclavos más una estación maestra. Los intercambios de mensajes pueden ser de dos tipos: • Intercambios punto a punto, que comportan siempre dos mensajes: una demanda del maestro y una respuesta del esclavo (puede ser simplemente un reconocimiento («acknowledge»). • Mensajes difundidos. Estos consisten en una comunicación unidireccional del maestro a todos los esclavos. Este tipo de mensajes no tiene respuesta por parte de los esclavos y se suelen emplear para mandar datos comunes de configuración, reset, etc. Protocolo La codificación de datos dentro de la trama puede hacerse en modo ASCII o puramente binario, según el estándar RTU (Remote Transmission Unit). En cualquiera de los dos casos, cada mensaje obedece a una trama que contiene cuatro campos principales, según se muestra en la figura 1. La única diferencia estriba en que la trama ASCII incluye un carácter de encabezamiento («:»=3AH) y los caracteres CR y LF al final del mensaje. Pueden existir también diferencias en la forma de calcular el CRC, puesto que el formato RTU emplea una fórmula polinómica en vez de la simple suma en módulo 16. Con independencia de estos pequeños detalles, a continuación se da una breve descripción de cada uno de los campos del mensaje:
Controlador universal de proceso N 1100 (novus) Controlador de características universales, acepta un único modelo la mayoría de los censores y señales utilizados en la industria, y proporciona todos los tipos de salidas necesarias a la actuación en los diversos procesos. Toda la configuración del controlador es hecha a través del teclado, sin cualquier alteración en el circuito, Así, la selección del tipo de entrada y de salida, de la forma de actuación de las alarmas, además de otras funciones especiales, son todas alcanzadas y programadas vía teclado frontal. Es importante que el usuario lea atentamente este manual antes de utilizar el controlador, Verifique que la versión de este manual coincida con la de su instrumento (el numero de versión del software es mostrado cuando el controlador es energizado). Comunicación serial El controlador puede ser dado opcionalmente con interfase de comunicación serial asíncrona RS-485, tipo maestro –esclavo, para la comunicación con un computador supervisor (maestro) .el controlador actúa siempre como esclavo La comunicación es siempre indicada por el maestro, que transmite un comando para la dirección de esclavo con el cual desea comunicarse. El esclavo destinatario asume el comando y envía la respuesta correspondiente. Características Señales compartibles con padrón RS 485. Conexión a dos hilos entre 1 maestro y hasta 31 (pudiendo destinar hasta 247) instrumentos en topología barométrica, máxima distancia de conexión: 1000 metros .tiempo de desconexión del controlador. Máximo 2 metros después del último byte.
Las señales de comunicación son aisladas eléctricamente del resto del aparato, con velocidad seleccionable entre 1200, 2400, 4800,9600, o 19200 bps. Número de bits de datos: 8, sin paridad Numero de stop bits: 1 Tiempo de inicio de transmisión de respuesta: máxima 100 ms. después de recibir el comando Protocolo utilizado: MOBUS (RTU), Disponible en la mayoría de los software de supervisión encontrados en el mercado. Las señales RS-485 son: D: línea bidireccional de datos D: línea bidireccional de datos invertida GND: conexión opcional que mejora el desempeño de la comunicación
Novus N1100:
Características Principales:
Entrada multi-sensor universal sin el cambio del hardware.
Protección
para
sensor
abierto
en
cualquier
condición;
Salidas de control del tipo relé, 4 -20mA y pulso todas disponibles;
Auto sintonía de los parámetros PID;
Función automática / manual con transferencia “ bumpless ”,
Tres salidas de alarma en la versión básica, con funciones de mínimo, máximo, diferencial (desvío) sensor abierto y seguimiento;
Temporización para dos alarmas;
Retransmisión de PV o SP en 0 - 20 mA o 4 - 20mA;
Entrada para set-point remoto; Entrada digital con 5 funciones;
Soft-start programable;
Comunicación serial RS-485, protocolo MODBUS RTU;
Señal para protección del teclado;
Interfaz de comunicación. RS-232C Interfaz ETD/ETCD de 25 conductores para el intercambio de datos binarios en transmisión serie. La última versión de esta norma es la ANSI/EIA-232D. Operación sincrónica o asincrónica bajo 20 kbps hasta 15 m de distancia. La nueva versión EIA-232D es 100% equivalente a la última revisión de la interfaz UIT-T V.24/V.28.
RS-485 Normas para las Características Eléctricas de los Generadores y Receptores Tri-State en sistemas balanceados multipunto. Operación bajo 10 Mbps. La interfaz RS-485 utiliza normalmente conectores de 9/15 conductores y en conexión multipunto Maestra/Esclava puede atender hasta 32 estaciones esclavas. La estación esclava más alejada puede estar a 1200 m de distancia. Esta interfaz se ha desarrollado específicamente para aplicaciones industriales multipunto. COMUNICACIONES SERIALES VIA RS485
El propósito es permitir monitoreo, programación y supervisión remota de los instrumentos desde un computador personal tipo PC o sencillamente el reporte de datos, a una impresora común. Si sólo se desea reportar datos de un instrumento a una impresora, lo único necesario será la tarjeta RS485 en el instrumento y una impresora con puerto serial. (P.ej. Epson LX-300). Para tener un sistema completo de control supervisor sobre varios instrumentos de la serie 400, son necesarios los siguientes requisitos: a) Colocar en cada instrumento desde el que se desea reportar, una tarjeta de comunicaciones RS485. b) Instalar un par de cables que recorre la planta conectándose con un máximo de 32 instrumentos y finalmente llega a la oficina o sitio donde estará el PC. c) Uso de un convertidor, aislador RS485 á RS232 para conectar el cable del bus RS485 con el computador vía la puerta serial RS232 del mismo. d) Es necesario también tener en el computador un sofware que maneje el protocolo de comunicación y presente en forma gráfica los datos solicitados. VENTAJAS 1) Reducción de costos por cableado al instalar sólo un par de cables. 2) Mayor inmunidad al ruído al usar comunicación dígital, que es inherentemente más inmune que la análoga. 3) Permite un máximo de 32 instrumentos por nodo, que pueden ser instalados progresivamente y a medida que se requieran. 4) Software de desarrollo muy sencillo de operar y además económico. CARACTERISTICAS TECNICAS: Aislación Galvánica de instrumentos con el bus y del bus al PC Standard de transmisión. RS485, Half duplex (1 par) Data rate. 300, 600, 1200, 2400 Baud. Formato. Binario (no ASCII) : Start bit, 8 bits, 1 bit, Stop bit Chequeo de error. Detección de errores mediante algoritmo particular (Xor Helicoidal, detecta 3 bit) Protocolo. Particular, entregado con los instrumentos. Longitud máxima. 1200 metros. Número de instrumentos. 32 máximos.
MODULO CONVERSOR AISLADOR ISO485 El módulo aislador conversor ISO485 cumple una doble labor: 1) Aislar galvánicamente las tierras de computador PC y el cable. 2) Convertir los niveles de voltaje del RS232 a RS485 y al revés. Debe conectarse al PC por un cable RS232 de 25 pin ambos conectores y no con un cable de impresora serial (modem null). Este tipo de conversor cuenta con una serie de mini-interruptores que se utilizan para configurar la cantidad de bits que se van a ocupar y la velocidad de transmisión de los datos. La tensión necesaria para que funcione de manera optima esta entre los 10 y 30 volt continuos.
Conexión de los elementos involucrados.
Forma de realizar la comunicación. Manual de cómo lograr comunicación con el controlador novusN1100. Para este caso comunicaremos al controlador Novus N1100.Existen muchos softwares que ofrecen versiones que son muy amigables pero solo si tienes el controlador adecuado, en este caso usare dos tipos de softwares que son: -KEPServerEx V4.0 que sirve para hacer comunicación entre el controlador y el programa de HMI. -Infilink_5_0_7_Spanish que se encarga de recibir los datos provenientes del primer software para mostrarlos en la pantalla de nuestro HMI. Primero empezaremos (después de haber instalado ambos el software). Con KEPServerEx. Hacer doble clic sobre el icono KEPserverEX V4.0!!!
Entonces debería aparecer lo siguiente:
Después se dirigen a “file” y seleccionan un proyecto nuevo
Ahora seleccionamos en “click to add to channel”
Ingresar el nombre del proyecto (en este caso le pusimos Novus).
Luego hacer click en siguiente y seleccionen Modbus serial (ojo que para cada controlador puede ser distinto!!!).
Si seleccionamos la opción “Enable diagnostics” podremos ver la MATRIX de la comunicación o de los códigos de comunicación. Clic en siguiente para ahora configurar los datos de comunicación.
En este caso el controlador (Novus N1100) se comunica sin bits de paridad, 1bit de parada, con un velocidad en baudios de 9600 (auque puede con otras velocidades) y sin flujo de control (flow control). Realizar click en siguiente hasta que aparezca el cuadro que se muestra a continuación:
Este cuadro muestra los parámetros ingresados para la comunicación.
Al realizar click en finalizar deberá aparecer lo siguiente: Pincha sobre las letras azules.
Ingresar el nombre del equipo y luego seleccionar “siguiente”.
Seleccionar “Siguiente”.
Aquí seleccionen un numero de identificación (device ID) del instrumento (controlador) en nuestro caso es el 1 ya que se selecciono ese mismo numero de identificación en el controlador novusN1100 (Parámetro addr).
Esto depende de la velocidad con la que queremos que trabaje el software para leer y escribir los datos en el instrumento. Para el novusN1100 como máximo 100ms según el manual. A medida que aumenta el número de tags también deberá aumentar el tiempo de respuesta para evitar errores en la comunicación al no alcanzar a leer de forma correcta todos los tags debido a la velocidad. Ahora realizar click en “siguiente” hasta obtener este recuadro.
Quedara de la siguiente manera:
Dirigirse a “clic to add a static tag...” (Letras azules), para comenzar a añadir los tags: Cada ves que se quiera añadir un tag realizar esta operación. Según el manual de tags de nuestro controlador, cada parámetro se representa por un valor de tag que se representa como 400XX donde XX representan un número de parámetro. Como en este caso 400001 = Variable de proceso.
Aquí una pequeña reseña de lo que representa cada numero, tener en cuenta que los números designado en el recuadro siguiente están desfasados en un digito, por ejemplo el numero 0000 que en el recuadro corresponde al set-point, lo correcto será el numero 0001. y así sucesivamente (0002 corresponde PV)
Entonces debería parecerse a esta lista auque faltan datos que comunicar he puesto los mas comunes. Tengan muy en cuenta que en algunos casos fue necesario cambiar el tipo de dato de Word a Short.
Ahora hacemos clic en el siguiente símbolo
. Para que nos aparezca este recuadro:
Seleccionamos “Novus.Novus1100” para que aparezcan todos los tags creados con la observación de los valores que emite nuestro controlador según cada parámetro y notando que donde dice “Quality” todos los tags deben decir “Good” para afirmar que la comunicación se logro exitosamente.
Si queremos cambiar el valor de cualquier parámetro (siempre que se pueda) solo debes hacer clic derecho sobre el tag y seleccionar “Asynchronous Write”, Ingresar el valor deseado para luego aplicar y aceptar.
Través de estos tenemos la comunicación para controlar nuestro proceso desde tu ordenador personal o PC.
