CAN300 PRO modul od společnosti Helmholz připojený do sestavy PLC Simatic S7 rozšíří možnosti o další komunikační linku na bázi CAN bus, jak s nejběžnějším protokolem CANopen tak i pomocí Layer2. Jak je vidět, modul je přesně přizpůsoben sestavě pro řadu S7-300, pro doplnění informace se vyrábí obdobný i pro řadu S7-400 a ještě varianta s DNV certifikátem, tedy pro použití v lodním průmyslu.

V horní části stavové LED diody a DIP přepínače pro nastavení rychlosti a čísla nodu, doplňuje ještě otvor pro paměťovou MMC kartu k dalšímu zálohování nastavení, což ovšem není nutné pro funkci modulu. Celou parametrizaci CAN komunikace obstará software CANParam, kde se samozřejmě veškeré nastavení navíc uloží i do souboru.

Pod krytem ve spodní části je schován 9pin  konektor CAN bus sběrnice a USB vývod pro parametrizaci celé CAN bus linky a připojených slave zařízení. Komunikační USB kabel je součástí dodávky, takže nemusíte nic shánět i když se jedná o standardní USB kabel podobný jako třeba pro připojení tiskárny.

Pokud někomu CAN konektor připomíná PROFIBUS, podobnost je čistě náhodná, kromě vnitřního zapojení je navíc rozdíl v "pohlaví" konektoru, takže jej nelze zaměnit s PROFIBUS připojením.

Zmíněný 24DO modul společnosti Seneca o kterých jsme již psali, připojíme na sběrnici jako slave. Tyto moduly se vyznačují hlavně tím, že každý z nich je samostatný slave účastník na CAN sběrnici, má vlastní komunikaci a veškeré nastavení. Nejedná se tedy o jeden interface a k němu I/O moduly, jako třeba ET200S, ale každý je sám sebou účastníkem.

Proto u každého musíme nastavit pomocí DIP přepínačů adresu a hlavně rychlost sběrnice. S tímto jsem chvíli bojoval, neboť jak uvidíme dále, pro CAN bus linku byl použit obyčejný kabel ÖLFLEX Classic 110 4x1mm, takže se tomu musely přizpůsobit i rychlosti. Nakonec jsem to vytáhl z 20-ti až na 250kbps.

Tady je hezky vidět zapojení CAN bus sběrnice, které se dá ovšem aplikovat jen pro nějaký pokus, pro skutečné použití platí samozřejmě zapojení s vhodnou stíněnou kabeláží.

PROFIBUS se dá v nouzi na stole taky propojit obyčejným kabelem a pojede to.

Bez patřičného software by ale vše bylo mrtvé. Nastavení CAN bus parametrů a slave zařízení není zase až tak jednoduché, existuje hodně možností jak komunikaci udělat. Proto nejprve instalace software CANParam, nyní ve verzi 4.22. 

Je to otázka několika minut a po dokončení instalace nám přibude další složka v menu Helmholz s odkazy na parametrizační software.

Přesně tato verze CANParam byla použita pro náš test, v "About" máme k dispozici přehled důležitých nainstalovaných souborů.

Teprve nyní připojíme modul k PC a Windows si spustí vlastní instalátor ovladačů. Průběh je klasický dvoukolový, všechny potřebné soubory najdeme na CD se softwarem.

Druhé kolo instalace, USB sériový port pro CAN300/400.

Po úspěšné instalaci překontrolujeme číslo portu ve správci zařízení Windows. Pro CAN komunikaci si systém vyhradil COM23 a není potřebné nic měnit.

Některý software si sice přiřadí ovladač k vyššímu COMu, ale podporují jen COM1 nebo 2, tudíž je potřeba nastavení upravit. Tady je ale všechno OK a jede i na COM23.

Celý parametrizační software je jen jediné okno, kde se v horní části nastaví jen spojení na modul. Možnosti nastavení CAN parametrů a slave stanic jsou velmi široké, je dobré si o tom něco přečíst, my si ale ukážeme cestu "nejmenšího odporu", tedy takovou, aby nám výstupní modul ožil a fungoval z PLC programu.

Nejdříve zkusíme nastavit, oživit a zprovoznit CAN sběrnice a našeho slave účastníka. Je nutné použít ze začátku "Wizarda", neboť musíme nadefinovat základní parametry CAn bus. Takže v prvé řadě zvolíme typ modulu, v současnosti CAN300 PRO, CAN300 je starší verze.

K modulu CAN300 PRO dostanete podrobný manuál a taktéž "Quick setup", kde je vše opravdu podrobně popsáno včetně nastavení důležitých parametrů CAN bus.

V dalším kroku zkusíme zvolit komunikační protokol, tedy nejběžnější CANopen. Protokol Layer 2 nás pro náš pokus nezajímá, znalci CAN ví, o co jde, a my ostatní se spokojíme s vysvětlením, že nemusíme vše vědět.

Popis Layer 2 protokolu je samozřejmě v přiloženém manuálu, stačí si jen přečíst.

Jako poslední krok nás čeká mód a rychlost komunikace. Zajímavé že ne všechny zařízení mají stejné možnosti nastavení rychlostí. Pokud se podíváte na výše uvedený Seneca 24DO modul, tak na něm třeba chybí rychlost 100K. U jiných zařízení najdete také drobné odchylky.

Po ukončení "Wizarda" máme hotovou základní parametrizaci master modulu.

Další parametrizaci master modulu provedeme v pravé části okna. Nejdůležitější je číslo nodu, nastavitelné v rozsahu 1-127. Další parametry můžeme a nemusíme využívat. Ovšem nejdůležitější je I/O buffer, přes který dostaneme informace do PLC Simatic. Nastavení je srozumitelné, maximální velikost bufferu je 4096 bytes.

V PLC Simatic pak přistupujeme k oblasti jako k PQW, což je pohodlné a není pak v podstatě žádný rozdíl proti fyzickým výstupům třeba přímo na PLC, jak uvidíme dále. Buffer ovšem můžeme nasměrovat i do DB a pak je celá oblast CAN prostoru přístupná v patřičném datovém bloku.

Přidání slave účastníka je možné ručně, vyplněním všech komunikačních parametrů jako PDO a SDO, nebo jednodušeji načtením z patřičného EDS souboru, který obsahuje všechny potřebné data. EDS soubory jsou ke stažení na webech každého výrobce zařízení pro CAN bus, podobně jako GSD soubory pro PROFIBUS.

Pro náš test musel stačit jen jeden slave, jinak si můžeme v podstatě připojit kolik potřebujeme.

Protože se jedná o modul obsahující 24 digitálních výstupů, zajímají nás jen 3 výstupní bytes adresace, QB81-QB83. Celá tato varianta je myslím jasná z obrázku, mapování PDO můžeme nechat standardně a klidně nahrajeme celou parametrizaci do modulu.

Upload zde znamená směr DO modulu, tedy přesně naopak jako ve Step7, naštěstí ikony zůstaly stejné jako ve Step7.

Teď už by nám měla celá naše malá komunikace na CAN straně fungovat. K ověření slouží známá ikonka brýlí, takhle to vypadá, když je vše v pořádku.

Dále máme k dispozici další diagnostické nástroje, zkusíme jen ten, co nám ukáže, v jakém stavu se nacházejí naše výstupy. Načteme si stav SDO pro naši adresu nodu 4 (adresa modulu) a index PDO 0x6200 s 0x01 subindexem, tedy náš jeden výstupní byte. Stav vidíme v hexa, čísla se po každém požadavku mění, neboť obrázek je riplý už z fungujících výstupů, což jsem trošku skočil dopředu.

Zbývá jediné, rozhýbat výstupy na CAN bus 24DO modulu Seneca z PLC Simatic. Samotný modul CAN300 PRO v hardwarové konfiguraci Step7 nenajdete a ani jej nijak do konfigurace nelze importovat. Není to ani nutné, místo něj se vloží k PLC jakýkoliv CP340 modul pro sériovou komunikaci.

Opravdu jakýkoliv z těch sedmi co jsou v mém HW k dispozici. Pro přístup z PLC programu se totiž používají speciální funkční bloky jen pro CP340.

Není nutné instalovat parametrizační Siemens software PtP pro nastavení sériové komunikace přes CP340.

Všechny potřebné bloky pro PLC jsou v příkladu nastavení komunikace, který je na CD s programem. Ke každému FB přísluší ještě DB a máme k dispozici bloky pro všechny možné varianty komunikace. Nás ale zajímá jen ten pro zápis do periferie, tedy FB21.

Zápis v PLC programu, MB1 je clock memory byte z HW konfigurace CPU, takže výstupy QB81 a QB83 PLC spínají podle něj. Takže přístup na jednotlivé výstupy je jako na kterékoliv jiné, tedy Q82.0 atd.

Patřičný FB21 (CANopen IO Write) už zajistí, aby se vše, dostalo kam má. Jak to vypadá naživo, se podívejte na video ukázce na konci článku.

To je opravdu v PLC programu vše. Je vidět, že když to funguje tak je to jednoduché!

Ve VAT tabulce máme stav výstupů přesně podle skutečnosti.

Video ukázka Simatic S7-300 jako CANbus master s 24DO CANopen modulem: http://www.youtube.com/watch?v=sSzSqvBuW0E