Jste zde

TEST: OPLC Unitronics Vision700 s Modbus-TCP komunikací

Antonín Vojáček, 28. Červenec 2016 - 8:00

OPLC Unitronics řady Vision700 patří mezi velmi univerzální 7" HMI panel s funkcemi PLC s integrovaným ethernetem s podporou Modbus-TCP v již základu. To umožňuje snadné napojení na široké spektrum zařízení. Tuto funkci jsem prakticky vyzkoušel.

HMI panely s PLC funkcemi jsou stále populárnější zařízení v průmyslové automatizaci, protože v sobě v jednom pouzdře spojují složku řídící a regulační se složkou ovládací a zobrazovací. Jejich zástavba do zařízení je tedy jednoduší, protože odpadá propojovací kabeláž nutná k propojení samostatného PLC a HMI panelu. V současné době jsou stále žádanější 7" modely, které v sobě spojí kompromis dostatečně velké zobrazovací a ovládací plochy a malých zástavbových rozměrů. Menší panely jsou sice levnější, ale méně vizualizačně praktické, zatímco HMI větších plochy jsou již obvykle dost nákladné. Do této "7palcové" kategorie pak patří i velmi praktické OPLC zařízení Unitronics řady Vision700.

Základní představení OPLC Vision700

OPLC Unitronics Vision700, přesněji základní typ V700-T20BJ, vypadá na první pohled pouze jako HMI panel. Zařízení dominuje jeho obrazová a ovládací HMI část tvořena dnes běžnou konfiguraci 7" TFT LCD barevného displeje s rozlišením 800x600 px, v poměru stran 4:3, doplněné bílým LED podsvícení s nízkou spotřebou. Dotykový plocha je rezistivní a dostatečně citlivá. Použití starší rezistivní technologie snímání je v průmyslu využíván čistě z praktického důvodu, protože jej lze ovládat nejen holou rukou, ale i v téměř libovolné rukavici nebo pomocí různých neostrých předmětů. To je ve znečištěném či naopak velmi hygienickém prostředí velmi žádoucí a tento fakt převáží všeobecně větší citlivost kapacitních dotykových ploch.

PLC řídící prostředky zařízení jsou v základní konfiguraci tvořeny "jen" programovou částí v podobě liniového diagramu, protože hardware neobsahuje žádné přímé vestavěné hardwarové "IO" vstupy/výstupy. Ať již digitální/binární/spínané, tak i analogové. Ty se dokupují ve formě rozšiřujících "Snap-in I/O" modulů, které se připevňují na zadní stranu panelu nebo jako moduly pro upevnění na DIN lišty, které jsou připojeny kabelem přes tzv. "Expansion port". Nicméně i základní "holá" konfigurace obsahuje však komunikační rozhraní v podobě ethernetu na jednom portu RJ-45 označený jako "ethernet" a jedno rozhraní sériové komunikaci RS-232/RS-485 vyvedený méně typicky na 4-vývodové konektoru RJ-11. Ethernet lze použít s klasickým TCP/IP protokolem například pro vzdálený přístup z PC či programování, tak podporuje i komunikační protokol Modbus-TCP využívaný v průmyslovém prostředí. RS-232/RS-485 rozhraní pak lze použít jak pro základní ASCII přenos, tak díky podpoře Modbus-RTU jako další průmyslové komunikační rozhraní. Ve všech případech se jejich ovládání provádí pomocí k tomu určených speciálních funkčních bloků vkládaných do liniového diagramu v programovacím softwaru VisiLogic. O tom však podrobněji až dále.

Na základním OPLC Unitronics Vision700 se standardně nachází mimo zeleného napájecího konektoru i ethernetový port RJ-45, port RJ-11 pro sériovou komunikaci RS-232/RS-485, miniUSB pro programování, tzv. Expansion port pro připojení univerzálních rozšiřujících modulů Unitronics a slot pro miniSD kartu. Speciální "Snap-in" IO moduly se upevňují pak na zadní stranu.

Pomocí protokolů Modbus-TCP a Modbus-RTU lze v režimu master poměrně snadno realizovat snadné připojení nejrůznějších snímačů a měřících zařízení nebo i akčních členů různých výrobců. Například lze použít stále populárnější různé vzdálené "Remote I/O" jednotky vstupů a výstupů, které jsou právě připojeny pomocí Modbusu. Někdy je toto řešení levnější než kupovat tzv. rozšiřující moduly přímo do panelu. Buď jak buď, je zde prostě vždy velká svoboda ve volbě jen přesně takových komponent, které jsou pro danou realizaci aplikace potřeba. Zde bych měl ještě alespoň stručně doplnit, že pro komunikaci OPLC s PC je zde miniUSB port a pro rozšíření paměti nebo záznam nasbíraných / naměřených dat lze využít microSD slot pro kartu.

Nejen programování komunikace a PLC funkcí, ale i vytváření vizualizace se provádí v PC softwaru VisiLogic. Lze tedy velmi snadno a operativně přecházet / přepínat jedním klikem myši mezi dvěma okny "Ladder" / "HMI" a tak rychle vytvářet výsledný program komplexně. Základní PLC i HMI funkce vkládané do liniového diagramu, resp. na plochu vytvářených vizualizačních obrazovek, jsou obdobné jako u zařízení konkurenčních výrobců. Proto asi každý obecně zkušenější uživatel/programátor PLC a HMI se v ovládání VisiLogicu poměrně rychle zorientuje. Nicméně je nutné uvést, že jeho obecná koncepce je již poměrně hodně zastaralá a nelze si vůbec srovnávat s naopak velmi vyspělým kolegou, softwarem UniLogic pro OPLC UniStream (viz například TEST OPLC Unitronics UniStream15). Předpokládám však, že v budoucnu Unitronics celou koncepci programovacích softwarů sjednotí, protože je to moderní trend který již aplikovali nebo k němu směřují všichni velcí výrobci PLC a HMI.

Jak na Modbus-TCP u OPLC Vision700?

K testu Modbus-TCP komunikace OPLC Vision V700-T20BJ zapůjčené společností Schmachtl CZ s.r.o, jsem jako vzdálenou měřící Modbus slave (server) jednotku využil zařízení HWg Poseidon2 4002, které jsem použil již i v jiných testech. Její výhodou je přítomnost dvoustavových vstupů, spínaných výstupů, i číselných hodnot / signálů z teplotních nebo i jiných senzorů.

Na začátek musím uvést, že před tímto testem jsem neměl vůbec žádnou zkušenost se zprovozněním Modbus-TCP u OPLC Vision. Jak jsem pocítil na vlastní kůži, může to být pro podobného uživatele v tomto směru trošku na začátek náročnější. Zatímco například u výrobců IDEC, Siemens, či Weintek, a stejně tak i u OPLC Unitronics nové koncepce UniStream, se Modbus-TCP komunikace zprovozňuje pomocí klikacích nabídek v nastavovacích oknech či položkách, zde u OPLC řady Vision se softwarem VisiLogic se to musí provést o něco složitěji vložením většího množství funkčních bloků do liniového diagramu a jejich propojení ve správné posloupnosti. Zde se definují jak různé časové limity komunikace, tak vlastní IP adresa a TCP port OPLC, režim master nebo slave, i cílová IP adresa a TCP port komunikujícího zařízení. Pod různým číslem "slotu" lze pak nastavit různá nastavení a ty pak v programu přepínat. Zde u Vision700 lze mít až 8 různých slotů. Kladně kvitovat lze v tomto směru poměrně názorný HELP, díky kterému jsem nakonec vše správně bez cizí pomoci rozběhl. Částečnou výhodou je možná univerzálnost tohoto konceptu, ale dle mého názoru by bylo jednodušší celé nastavení Modbus komunikace "spojit" alespoň jen do jednoho "inicializačního" bloku.

Konfigurace Modbus-TCP komunikačních parametrů pomocí bloků, které je nutné správně za sebou poskládat v liniovém diagramu. Kvalitní nápověda HELP softwaru VisiLogic mi v tomto směru hodně pomohla.

Zvolený systém "programování" komunikace má mimo jiné za následek, že přímo v OPLC se přímo nepracuje se speciálními Modbus registry jako takovými, ale s klasickými registry interní pamětí OPLC, do které se přenáší data pomocí použitých funkčních bloků "MODBUS IP Read Input registers", "MODBUS IP Force Coils", "MODBUS IP Read Inputs" apod. Jejich pomocí se požadovaná data vzdálených adresovaných Modbus zařízení vysílají a přijímají. Výhoda tohoto způsobu je větší svoboda a možnost detailního ovlivnění přenosu. Na druhou stranu je zprovoznění trošku náročnější a musí se liniový diagram použít i v případě, že chcete využívat jen funkce ovládání a vizualizace hodnot.

Následně pro samotnou Modbus komunikaci ze vzdáleným slave zařízením s provádí vložením příslušného funkčního bloku, který se volí podle typu přenášených dat.

Nechci to tu příliš podrobně rozebírat, zájemci o zprovoznění MODBUS-TCP konkrétně pro Vision700 mohou si přímo v odkazech stáhnout zdrojový kód, který jsem si pro tento test s Poseidonem konkrétně vytvořil. Je však snadno modifikovatelný pro další aplikace. Nicméně je nutné zde konstatovat, že nelze tento zdroják použít pro jiné OPLC Vision (např. typy 430 nebo 570), kde je nutné použít některé jiné bloky.

V uvedeném kódu je jsem také vytvořil jednoduchou ovládací obrazovku v podobné konfiguraci jako u podobného testu s HMI Weintek MT807xiE (viz např. článek TEST: 7" HMI MT8070iE s Ethernetem - 4. díl Modbus-TCP). Pro displeje do 7" je dle mého názoru méně vhodné vkládat nějakou složitou grafiku a raději realizovat dostatečně velké popisky a ovládací (dotyková) tlačítka, aby bylo ovládání pro obsluhu v průmyslu dostatečně snadné a přehledné. Pro složitější grafiku, animace a fotografie je lepší použít alespoň 10" HMI.

V mém testu jsem tak použil základní grafické funkce zobrazení pevného textu pro popisy, zobrazení analogových hodnot pro zobrazení senzorů teploty připojených na měřící jednotku Poseidon2 4002 a přenášených spolu se stavy dvoustavových vstupů a spínaných výstupů přes Modbus-TCP do OPLC Vision. Vizualizace vstupů je pak provedena "rozsvícením či zhasnutím" obrázku žárovky funkce "Variable Binary image" zobrazení binárního stavu. Obrázek žárovky byl vybrán ze základní integrované databáze softwaru VisiLogic. K ovládání čtyř spínaných výstupů pak slouží zcela stejná funkce opět s přiřazeným obrázek kolébkového spínače, který se při stisku překlápí.

Příklad vizualizační / ovládací obrazovky v mém testu pro zobrazení a ovládání jednotky Poseidon2 4002 s připojenými dvěma senzory teploty a obsahující 12 dvoustavových vstupů a 4 spínané reléové výstupy.

Základní parametry OPLC Vision700 (V700-T20BJ):

Závěr

OPLC Unitronics Vision700 je zařízení ideální pro většinu dnes běžných standardních průmyslových aplikací, ať již jde o střední a velké stroje nebo menší linky. Mechanické provedení pouzdra je velmi kvalitní, zobrazení displeje i reakce a citlivost rezistivní dotykové plochy je z mého pohledu prakticky shodné s konkurenčními 7" HMI panely (Omron, IDEC, Weintek, Siemens). V základu, tj. bez dokoupení rozšiřujících I/O modulů, jsou k dispozici komunikační sběrnice s podporou Modbus, které umožňují napojení vzdálených I/O zařízení jiných výrobců. I přes o něco složitější způsob programové konfigurace parametrů Modbus komunikace, je následně po jejím správném provedení celá funkce stabilní, spolehlivá a bez problémová, což jsem ověřil jak na připojené měřící jednotce Poseidon2 4002, tak i při napojení na PC.

Zařízení OPLC Unitronics Vision700 (přesněji typ V700-T20BJ) pro testování zapůjčila společnost Schmachtl CZ s.r.o., jako výhradní prodejce a zastoupení Unitronics v ČR.