Jste zde

TEST - Ovládání a vizualizace zásuvek NETIO přes Modbus-TCP

Antonín Vojáček, 10. Prosinec 2019 - 21:33

Ovládání a vizualizace dálkově ovládaných zásuvek prostřednictvím protokolu Modbus-TCP je velmi jednoduché na zprovoznění a dovoluje prakticky kompletní ovládání i zobrazení zařízení NETIO naměřených hodnot na libovolném zařízení typu PC, PLC či HMI. Zde je praktická ukázka.

Pro svůj test jsem použil zařízení Netio PowerPDU 4C v provedení EU, které disponuje čtyřmi ovládanými zásuvkami a podporuje i zmíněnou komunikaci protokolem Modbus-TCP. PowerPDU 4C je prostě taková černá celokovová krabička, která na jedné straně má jeden vestavěný vstupní napájecí konektor IEC60320 C14 ve formě zástrčky (počítačový konektor typ male) s přepínačem sloužící k přivedení silového napájení 230 V AC a vedle něho čtveřici stejných zásuvek IEC60320 C13 (počítačový konektor typ zásuvka) slouží další rozvod a rozdělení napájení do 1 až 4 dalších zařízení. Každý je dimenzován na max. zatížení až 8 A, ale celkové max. zatížení najednou ze všech čtyřech zásuvek najednou je 10 A, na které je dimenzována vstupní zástrčka. Na čelní straně krabičky je pak dvojce klasických ethernetových konektorů RJ-45 pro napojení na lokální LAN síť, jehož prostřednictvím se provádí kompletní nastavení a ovládání jednotky PowerPDU 4C. Tedy i možné vzdálené ovládání / spínání 4 zmíněných napájecích výstupů. To je jen jedna z možností řízení, protože druhou možností je i několik režimů automatického řízení zapínání a vypínání výstupů - podle nastavení jednotky.

Krabička může svojí konstrukci ležet na skříni počítače, v rozvaděči, lze i místo nalepených gumových nožiček přišroubovat otvory na zeď či jinou konstrukci, případně i zabudovat od racku.

Modbus-TCP v zařízeních NETIO

Součástí zařízení Netio PowerPDU 4C je i kompletní podpora komunikačního protokolu Modbus-TCP. Zde jen upozorňuji, že ne všechny typy zařízení NETIO komunikaci ModBus-TCP podporují a je tedy při nákupu se ujistit v parametrech, že daný produkt Modbus umí. Všechna varianty zařízení Netio PowerPDU 4C protokol Modbus-TCP podporují, ale například zařízení Netio PowerCable QIG musí být vybráno právě ve variantě s Modbus-TCP. Ta je označená jako

Zařízení NETIO s Modbusem vždy pracují v režimu tzv. Slave (Server) jednotky, takže k navázání komunikace je nutné použít zařízení chovající se jako Modbus-TCP Master (klient). Proto pro realizaci komunikace, tj. pro získání hodnot či stavů zařízení, resp. pro zápis parametrů nebo ovládání zařízení, je nutné na straně NETIO zařízení znát čísla Modbus registrů a jaké čtecí/zapisovací funkce (příkazy) lze použít na straně nadřazené Master jednotky (PC, PLC, HMI atd.).

Aktivace a nastavení Modbus-TCP komunikace na intergovaném webu zařízení Netio PowerPDU 4C.

V případě zásuvek NETIO je možné Modbus-TCP registry obecně registry rozdělit do dvou oblastí:

Registry a funkce pro ovládání sepnutí zásuvek:
- Funkce 01 = Read Coils - přečtení stavu jednoho výstupu ZAP / VYP (On/Off).
- Funkce 05 = Write Single Coil - nastavení stavu výstupu ZAP / VY/ (On/Off).
- Funkce 03 = Read Holding Registers - přečtení ovládacích parametrů / stavů zásuvek (například počet výstupů).
- Funkce 06 = Write Single Register - zápis ovládacích parametrů nebo aktivaci akce s výstupem:
  - 0 = Akce vypnutí výstupu (Off),
  - 1 = Akce zapnutí výstupu (On),
  - 2 = Akce vypnutí výstupu na krátkou dobu (short Off),
  - 3 = Akce zapnutí výstupu na krátkou dobu (short On),
  - 4 = Akce přepnutí výstupu z jednoho stavu do druhého (toggle),
  - 5 = Akce ponechání stavu výstupu (no change).
Registry pro čtení měřených elektrických parametrů:
- Funkce 04 = Read Input Registers - čtení měřených hodnot - el. napětí, el. proudu, frekvenci, příkon a spotřebu celkovou i jednotlivých zásuvek.

Podrobný popis celé Modbus-TCP komunikace lze nalézt v podrobném pdf popis na stránkách NETIO - viz odkaz: https://www.netio-products.com/cs/ke-stazeni#M2Mspecification .

Pro větší přehlednost bych ale zde uvedl takovou zkrácenou verzi popisu nejdůležitějších Modbus registrů pro mnou testované zařízení PowerPDU 4C se 4 ovládanými zásuvkami:

Čtení stavu a zapnutí / vypnutí jednotlivých zásuvek 1 až 4:
- Coil registry 101 až 104 - Modbus funkce 01 a 05 - zápis hodnoty 0 / 1
- Holding registry 102 až 105 (v klasickém zápisu 400102 až 400105) - Modbus funkce 03 a 06 - zápis hodnoty 0 až 4 pro změnu funkce (viz výše)
Čtení / změna nastavení doby krátkodobého zapnutí / vypnutí zásuvek 1 až 4:
- Holding registry 202 až 205 (v klasickém zápisu 400202 až 400205) - Modbus funkce 03 a 06 - zápis hodnoty času 0 až 500 pro čas 0 až 50,0 sekund.
Čtení naměřených hodnot el. veličin - celkové i jednotlivých zásuvek 1 až 4:
- Input registr 101 (v klasickém zápisu 300101) - Modbus funkce 04 = celková spotřeba el. proudu.
- Input registry 102 až 105 (v klasickém zápisu 300102 až 300105) - Modbus funkce 04 = spotřeba el. proudu zásuvky 1 až 4 v mA
- Input registr 201 (v klasickém zápisu 300201) - Modbus funkce 04 = celkový příkon ve Wattech.
- Input registry 202 až 205 (v klasickém zápisu 300202 až 300205) - Modbus funkce 04 = el. příkon zásuvky 1 až 4 v Wattech.
- Input registr 301 a 302 (v klasickém zápisu 300301 a 300302) - Modbus funkce 04 = celková el. spotřeba ve Wh jako 32bitové číslo.
- Input registry 303 až 308 (v klasickém zápisu 300303 až 300308) - Modbus funkce 04 = el. spotřeba zásuvky 1 až 4 ve Wh jako 32bitové číslo.

Samozřejmě je možné využít jen ty Modbus registry, které konkrétně chcete a ostatními se vůbec nezabývat. Takže například pokud potřebujete jen zapínat a vypínat konkrétní zásuvku zcela stačí Modbus příkazem (funkcí) 05 jednoduše do registru 101 pro 1. zásuvku, 102 pro 2. zásuvku, 103 pro 3. zásuvku nebo 104 pro 4. zásuvku zapsat hodnotu 0 pro vypnutí či hodnotu 1 pro zapnutí zásuvky. A je to.

Více možností ovládání pak poskytuje zapsání hodnoty 0 až 4 pomocí Modbus příkazu (funkce) 06 opět do registrů 104 až 104 (v klasickém Modbus zápisu Holding registrů 400101 až 400104). Například zapsáním hodnoty "3" pak zapne příslušnou zásuvku na dobu 0 až 50,0 sekund a pak ji opět vypne. Doba zapnutí je daná hodnotou uloženou v Holding registru 202 až 205 (v klasickém zápisu 400202 až 400205).

Z pohledu použití Modbus komunikace je na stránkách výrobce moc hezký a velmi podrobný návod označený jako AN27 Protokol Modbus/TCP a NETIO zařízení - odkaz https://www.netio-products.com/cs/aplikacni-poznamky/an27-protokol-modbustcp-a-netio-zarizeni .

Test Modbus komunikace s HMI Weintek

Pro praktické vyzkoušení Modbus ovládání zásuvek Netio PowerPDU 4C jsem použil HMI panel MT8071iP společnosti Weintek, ale stejně to lze použít i pro každý HMI Weintek s alespoň s jedním ethernetovým portem. Zároveň je to ukázka, jak snadné je zásuvky NETIO snadno začlenit i do průmyslového řízení a tedy možnosti použití i v průmyslu.

Pro HMI Weintek jsem vytvořil základní jednoduchou vizualizaci umožňující jak základní zapnutí / vypnutí stiskem ikony tlačítka "ZAP/VYP", tak i volbu režimu zapnutí/vypnutí stiskem položky v zobrazeném menu "VOLBY". Obrázek světla "STAV" pak indikuje zapnutí dané zásuvky. V položce "Doba sepnutí" pak je možné zadat dobu krátkodobého sepnutí nebo vypnutí. V ostatních políčkách je pak možné vidět aktuální naměřené hodnoty Netio PowerPDU 4C.

Na následujících obrázcích pak můžete vidět konkrétní nastavení Modbus registru dané funkce. Zde je důležité poznamenat, že v mém případě jsem využíval tzv. Modbus adresování od nuly, tedy všechny výše uvedené hodnoty Modbus registrů je nutné o jedničku snížit - tedy místo Coil registrů 101 až 104 pro zapnutí / vypnutí zásuvky jsou v mém případě zadány registry 100 až 103.

Vytvořená ukázková vizualizace zobrazení a ovládání jednotky Netio PowerPDU 4C pro HMI panely Weintek.

Zobrazení aktuálního napětí a celkového příkonu jednotky Netio PowerPDU 4C.

Zobrazení příkonu jednotlivých zásuvek - zde konkrétně zásuvky 1 a zásuvky 4.

Zobrazení spotřeby jednotlivých zásuvek - zde konkrétně zásuvky 1 a zásuvky 4.

Volba funkce ovládání každé zásuvky - zde Modbus adresa konkrétně zásuvky 4 a tabulka volby.

Nastavení doby krátkého sepnutí či rozepnutí dané zásuvky - zde konkrétně zásuvky 1 a zásuvky 4.

Ukázka provozu vizualizace se zatíženými zásuvkami č. 1 a 2 a porovnání Modbus hodnot vizualizace s hodnotami na interním webu zařízení Netio PowerPDU 4C.

Závěr

Realizace Modbus-TCP komunikace s PLC nebo HMI panel není v případě zařízení NETIO nijak složitá. Stačí jen správně použít potřebné Modbus registry a jejich čtecí / zapisovací funkce a vše hned na první pokus běhá jak má. A to i díky vynikající popsané dokumentaci i s mnoha příklady.

Zařízení NETIO PowerPDU 4C můžete zakoupit v internetovém HW obchodě - obchod.hw.cz .