Jste zde

TEST - Převodník Profibus-DP na sériovou linku RS-232/485

Antonín Vojáček, 16. Červenec 2013 - 19:25

Potřebujete například data z jednoduchého snímače či ze čtečky čárových kódů s RS-232 velmi snadno a levně napojit na Profibus? Vyzkoušel jsem levný převodník RS-232/485 na Profibus-DP rozhraní chovající se jako Slave od italské společnosti ADFweb. Konfigurace převodníku se provádí z PC přes RS-232 a automaticky je vygenerován dle nastavení i kompletní GSD soubor pro nadřazené Profibus Master zařízení. Pojďme se na převodník podívat blíže...

Průmyslová sběrnice Profibus-DP je díky rozšířenosti a masivní propagaci společnosti Siemens všeobecně dost používaná a často má "punc" etalonu na poli průmyslové komunikace, kterému může snad jen trošku v průmyslové automatizaci konkurovat díky oficiální standardizaci a otevřenému použití sběrnice Modbus. Profibus je sběrnice v mnoha aspektech "vypiplaná do dokonalosti", ale to ji současně přidává dost na složitosti a pro techniky doposud nepracující a nevyužívající průmyslovou sběrnici Profibus-DP, mohou být první kroky docela obtížné. Zvláště složité může být řešení připojení "neProfibus" komponent, strojů a zařízení do Profibus sběrnice. Zde jsou obvykle pouze následující 3 možnosti:

Využít vzdáleného připojovacího Profibus-DP rozhraní od Siemense - např. "stavebnici" vzdálených vstupů/výstupů ET200S.
Použít komunikační bránu nabízející přímo výrobce daného zařízení (pokud ji tedy nabízí) - např. Profibus gateway k měničům SEW (viz článek)
Použít obecný nezávisle na ostatních komponentách konfigurovatelný převodník na rozhraní Profibus-DP - např. některý z převodníku od ADFWEB (viz článek)

První varianta je zajímavá tím, že nadřazené zařízení je Siemens PLC, protože například "stavebnici" vzdálených vstupů/výstupů ET200S je nutné před provozem z tohoto PLC nakonfigurovat. Dále jsou obvykle komponenty Siemens v tomto směru dost drahé, takže připojení i různých levných čidel a strojů se může dost prodražit.

Druhá varianta, tedy pořízení komunikační brány či karty pro dané zařízení přímo od výrobce zařízení, také nebývá levná záležitost a navíc pouze velcí výrobci jsou obvykle schopni něco takového nabídnout. Často spíše nabízejí a využívají CAN či Modbus sběrnici, která je oficiálně mezinárodně standardizována a všeobecně volná k použití a implementaci do systémů a zařízení libovolného výrobce.

Třetí varianta prakticky umožňuje napojit na Profibus-DP libovolné zařízení, které již má jiný datový komunikační výstup a případně adresování a formát komunikace, aniž by bylo nutné jakkoliv zasahovat do funkce daného zařízení, snímače či stroje a přitom z pohledu Profibus komunikace či programátorovi nadřazeného Master systému se připojované zařízení zcela chovalo jako pravá Profibus slave jednotka. Navíc dnes již lze na světovém trhu nalézt několik výrobců s rozsáhlou nabídkou těchto převodníků sběrnic a datové komunikace a někteří nabízejí své výrobky i za velmi přijatelné ceny. Osobně mám nově nabité zkušenosti s výrobky italské společnosti ADFWEB, jejiž Profibus-DP slave převodník na RS-232/485 jsem měl možnost prakticky vyzkoušet.

Konektorová čelní strana s konektorem RS-232 a Profibus-DP převodníku HD67045.

Převodník ADFweb typ HD67045

Převodník v provedení na DIN lištu v celoplastovém pouzdru s označením HD67045 představuje kompletní převodník základního sériového rozhraní RS-232/485 na rozhraní Profibus-DP slave. Tedy umožňuje přes tento převodník přímo připojit například čtečku čárových kódů, různých snímačů nebo lokální PLC se základním RS-232 (příp. RS-485) rozhraním na Profibus-DP sběrnici bez potřeby nějakých úprav připojovaného přístroje. Veškeré nastavení "převodu", včetně adresy a komunikační rychlosti Profibus rozhraní se provádí přímo uvnitř převodníku pomocí konfiguračního PC softwaru pro OS Windows, který je volně ke stažení ze stránek ADFweb a komunikuje v tomto případě s převodníkem přes RS-232 port.

Převodník HD67045 je dodán dobře zabalený v krabičce.

Hardwarové provedení

Pojďme však od začátku... Kompaktně provedený převodník s rozměry 120 x 101 x 23 mm je tvořen jednou deskou plošných spojů, která je "na výšku" vestavěna do plastového pouzdra opatřeného na spodu uchycením na 35 mm DIN lištu, v bocích šroubovacím konektorem RS-485 a dvěma konfiguračními DIP přepínači a nakonec na čele pouzdra dvěma 9pinovými konektory - samec pro Profibus a samice pro RS-232 a dvěma indikačními LED diodami ukazujícími běh / chybu převodníku a komunikaci sériového rozhraní (příjem/vyslání dat).

RS-232 konektor má osazeny jen piny 2, 3 a 5, tedy TxD, RxD a GND. Tedy žádný hardwarový handshake, ale jen čisté vysílání a příjem dat. RS-485 šroubovací port pak obsahuje jen RxTx+ a RxTx- signály. Profibus konektor pak dle požadavku protokolu využívá vývody 3 a 8 pro komunikační vodiče A a B a pak ještě zemnící vývod na pinu 5 a kladné napětí na pinu 6.

Nastavovací DIP přepínače převodníku - volba zakončovacího odporu u RS-485 (obr. vlevo) a spuštění tzv. Bootovacího režimu pro nahrávání nastavení a firmwaru do převodníku (obr. vpravo).

Dvojpřepínačový DIP hned vedle RS-485 konektoru slouží k "nahození" ukončovacího odporu 220 ohmů pro RS-485, zatímco stejně vypadající DIP přepínače na protilehlé straně slouží k zapnutí tzv. Boot režimu, který přepne RS-232 vstup pro nahrání konfigurace převodníku z konfiguračního PC softwaru do převodníku. A to je z hardwarového pohledu vše. Vše ostatní se již definuje konfigurací z PC.

Vnitřní provedení převodníku HD67047 tvořené jednou deskou plošných spojů (obr. vlevo) a detail konektorů na boku převodníku (napájecí konektor, RS-485 a DIP přepínač připojení zakončovacího odporu - obr. vpravo).

Softwarová konfigurace

Nejdříve je nutné si ze stránek ADFweb stáhnout příslušný konfigurační software, který je určený pro OS Windows XP až Win7. Tento software je vždy konkrétně určený pro každý převodník v nabídce ADFweb. Tedy pro mnou testovaný typ HD67045 se musí stáhnout instalační soubor "SW67045" z odkazu "http://www.adfweb.com/home/download...".

Ten je nutné spuštěním EXE souboru standardně nainstalovat a vytvoří se v nabídce "Start" pod položkou ADFweb spouštěcí odkaz. Běh softwaru jsem osobně odzkoušel pod Windows XP i Win7 a běží bez problémů, pouze u Windows 7 a určitě i případně u verze Vista je dobré dát programové složce na disku maximální přístupová práva i pro běžného uživatele, která jsou standardně mimo administrátorský přístup omezena. Jde zde o spolehlivou funkci režimu nahrání konfigurace do převodníku. Nejlépe je však konfigurační program vždy spouštět v režimu administrátora, kdy mi osobně pod Win7 vždy komunikoval bez problému. U WinXP je to vždy v pohodě... Pro připojení RS-232 převodníku k PC pro nahrání konfiguračního nastavení je možné bez problémů využít i běžně dostupné USB-RS232 převodníku, které v PC vytvoří virtuální COM port.

Po spuštění konfiguračního softwaru se otevře základní jednoduché okno prakticky rozdělené do 4 kroků. První kroku "Step 1" obsahuje možnost vytvoření nového či načtení již dříve vytvořeného tzv. projektu. Prakticky jde o vytvořené podadresáře v programové složce na disku, kam se uloží dále provedené nastavení.

V druhém řádku "Step 2" je pak tlačítko "Set Communication", které slouží pro vyvolání oken pro nastavení obou komunikačních rozhraní, tedy jak RS-232/485, tak i Profibus-DP. V něm je možné nastavit ProfibusDP slave adresu konkrétního převodníku, komunikační rychlost a velikost přenášených dat (velikost buferu). Rychlost je však nejlépe nechat v režimu Auto, tedy definované jednotkou Profibus Master. To je z Profibus strany prakticky vše. Ze strany RS-232/485 je nutné nastavit komunikační rychlost a přidružené komunikační parametry (stop bity, parita...), systém rozlišení konce dat buď uplynutím času dat na sériové lince nebo přijmutím definovaného ukončovacího znaku, zvolit možnost obousměrné komunikace či jen příjem do převodníku (např. v případě čidel či čteček kódu nás může zajímat jen příjem hodnot).

Po nastavení parametrů je možné v kroku 3 "Step 3" uložit na disk PC kompletní podrobný konfigurační GSD soubor pro Profibus-DP master jednotku tlačítkem "Uložit GSD soubor". Zde je příklad GSD souboru z níže uvedeného obrázku nastavení: priklad_vygenerovany_gsd_hd67045.

Ukázky oken konfiguračního PC softwaru pro převodník HD67045 - vlevo: nastavení komunikace převodníku, vpravo: uložení vygenerovaného GSD souboru pro Profibus master jednotku.

Celé nastavení je pak nutné ještě nahrát do převodníku v kroku 4 (Step 4) přes "tlačítko Update Device". Spustí se okno "Update Firmware form Serial" a následně vybere, zda chceme updatovat firmware i nastavení. Můžete klidně nechat zatrhnuté oboje a potvrdí se stiskem "Execute update firmware". Pak se otevře okno s pokyny jak postupovat při updatu. Zde je důležité nejdříve konfigurovaný převodník vypnout od napájení a nahodit DIP č. 2 přepínače na opačné straně než je napájecí a RS-485 konektor a vybrat v okně na PC příslušný COM port z PC na převodník. Pozor pro propojení PC a převodníku je nutné použít křížený sériový kabel! Pak převodníku zapnout napájení a až začne indikační LED u Profibus konektoru velmi rychle blikat, spustit nahrávání do převodníku stiskem tlačítka "Next" v programu v PC.

Pokud je fyzické propojení s PC v pořádku a převodník běží v boot režimu, tak by postupně na obrazovce zobrazené položky měly být odškrtávány. Až je vše odškrtnuté a označené jako OK, je konfigurace nahrána a je možné vypnout napájení převodníku, odpojit jej od PC, přepnout zpět DIP č. 2 přepínač do "Normal mode" a vypnout konfigurační software. Konfigurace je hotova! Teď už stačí jen převodník opět zapnout, připojit přes sériové rozhraní k zařízení a přes Profibus rozhraní k Profibus-DP sběrnici. Profibus master jednotka pak může být nakonfigurována pomocí vygenerovaného GSD souboru.

Okno výběru přepojovacího COM portu a spuštění načítání nastavení a firmwaru do převodníku (obr. vlevo) a okno průběhu nahrávání do převodníku (obr. vpravo).

Běžná činnost převodníku

Data zasílaná do převodníku např. ze strany RS-232 jsou zapsána do vnitřního registru převodníku, kde jsou k dispozici pro přečtení pro Profibus z master jednotky až do doby přijmutí dalších nových dat, která vždy přepíší ta starší předchozí.

Ve směru od Profibus sběrnice na sériové rozhraní jsou pak zaznamenaná data do převodníku ihned bez prodlení vyslána ven ze sériového rozhraní (např. RS-232) do připojeného zařízení.

Závěr

Převodník "ADFweb HD67045 ProfibusDP slave/RS-232/485 converter" pracuje zcela bez problémů a s provozem ani s konfigurací mi nenastaly žádné problémy. Zařízení jsem testoval několik dní. Cena převodníku při objednání přímo u výrobce je i v případě 1 ks 279,- EURO + 22,- EURO dopravné a balné, tedy celkem 301,- EURO. Platba musí být provedena před dodáním buď převodem na účet nebo i pomocí platby platební kartou.

Komunikace s ADFweb je přitom i pomocí e-mailu rychlá. Vždy jsem obdržel na anglicky psaný dotaz odpověď ještě týž den. Převodníky mají skladem a hned po obdržení platby zboží automaticky odesílají na udanou adresu společností FEDEX.