PRÁCTICA MODBUSMAESTRO Comunicación Modbus entre un PLC Twido y dos esclavos (ATV31, ATV71) Bloque EXCH 1 Contenido Abreviaturas Sistema Arquitectura Descripción General Diseño Componentes Hardware Software Comunicación Instalación Introducción Tabla de conexionado Esquema de conexionado Descripción Función EXCH Configuración del variador Implementación Descripción funcional Esquema del programa Inicio de la aplicación Configuración parámetros del variador Tabla de animación Contacto 3 3 3 3 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 10 14 16 19 20 26 27 28 2 ) Arquitectura Descripción general La arquitectura que se ilustra a continuación describe una red Modbus Serial RS485 2 hilos. cada uno con un Motor trifásico. voltaje. 3 . Por otra parte. velocidad. La distancia neta entre los extremos del bus y el número de nodos dispuestos a lo largo de ella. torque. etc. El sistema es capaz de realizar acciones de control (arranque. se recomienda conectar los terminadores de línea en los extremos del bus). potencia. La descarga de la configuración del PLC Twido se hace a través de una conexión Modbus TCP/IP entre el PLC y el computador donde se ha descrito la aplicación. La topología de la red consta de un equipo maestro (PLC Twido) y 1 equipos esclavos (Variadores de Velocidad ATV71 o cualquier otro equipo esclavo modbus). paro y modificación de la consigna de velocidad) así como acciones de monitorización de los parámetros más relevantes del motor y el variador (Corriente.Abreviaturas Expresión PLC ATV UTP Significado Controlador Lógico Programable Variador de Velocidad Altívar Unshield Twisted Pair – Par Trenzado Apantallado Sistema Introducción El sistema básicamente consiste en una red de campo (Modbus) orientada al control de variadores de velocidad mediante un equipo maestro (PLC Twido). es necesaria una estación de trabajo (Computador personal) para realizar la configuración del equipo maestro (PLC Twido) por medio de la herramienta TwidoSuite. condiciona el uso de terminadores de línea en los dos extremos del bus (Para garantizar el funcionamiento de la práctica con más de un esclavo. Diseño 4 . Componentes Hardware Componente PLC Twido TWDLCAE40DRF Cantidad: 1 Adaptador Comunicaciones RS485 TWDNAC485T Cantidad: 1 Variador de Velocidad ATV31H075M2 Cantidad: Hasta 31 Variadores Variador de Velocidad ATV71 Cantidad: Hasta 31 Variadores Motor Trifásico Motor Trifásico 1HP Cantidad: 1 Motor Computador Personal Estación de Trabajo Cantidad: 1 Imagen de Descripción o Esquemático Equipo maestro de la red que se va a implementar Adaptador de Red para el equipo maestro (PLC Twido) Equipos esclavos que van a ser controlados y supervisados dentro de la red que se va a implementar Equipos esclavos que van a ser controlados y supervisados dentro de la red que se va a implementar Motor trifásico cuya velocidad será controlada por el equipo esclavo (Variador) Estación de trabajo dispuesta para configurar al equipo maestro (PLC) 5 . el cual es la herramienta de desarrollo para PLCs Twido. TwidoSuite es un programa basado en Windows de 32 bits para un ordenador personal (PC) que se ejecuta en los sistemas operativos Microsoft Windows 2000/XP Professional/Vista/7. Se recomienda 128 MB de RAM o más. La configuración mínima necesaria para utilizar TwidoSuite es la siguiente: Se recomienda un equipo con procesador Pentium a 466 MHz o superior. es necesario un conversor RS485-USB y un cable RJ45-Mini-Din 6 . Adicionalmente. Además se necesita un cable UTP cruzado para conectar el PLC con la estación de trabajo. en caso de necesitar reconfigurar los parámetros IP del PLC. Sistema operativo: Windows 2000. 100 MB de espacio libre en el disco duro. Windows XP o Windows Vista: Comunicación General Se requieren básicamente cables UTP para realizar las conexiones entre los diferentes dispositivos que pertenecen a la red. TwidoSuite es un entorno de desarrollo gráfico.Software General El software que se usará para la realización de la práctica es TwidoSuite. configurar y mantener aplicaciones de automatización para los autómatas programables Twido de Telemecanique. lleno de funciones para crear. Listado de elementos Cable Conversor USB-RS485 TSXCUS485 Cantidad: 1 Conexión Cable RJ45 Mini-Din TSXCRJMD25 Cantidad: 1 Cable UTP con conector RJ45 en un extremo Cantidad: Tramos de 2m por cada esclavo Cable Ethernet Borneras de conexión de cables UTP Tab para red modbus con conector RJ45 LU9GC3(en caso de tener una red de mas de dos variadores) Cantidad: 1 7 . La tabla de conexionado que se muestra a continuación. describe todas las conexiones que debe hacer para realizar la práctica con dos o más esclavos (Variadores de Velocidad). realícelas con cable UTP con un conector RJ45 en uno de sus extremos. Las conexiones del conector RJ45 del Variador a las bornas. es necesario realizar estas conexiones por cada nodo de la red.Instalación Introducción Este capítulo describe los pasos necesarios para la instalación del hardware y configuración del software para cumplir con la siguiente arquitectura de la práctica. 8 . realícelas con cable UTP sin conectores en los extremos. Tenga en cuenta que en caso de realizar la práctica con más esclavos. Tabla de conexionado Equipo o módulo TWDNAC485T TWDNAC485T TWDNAC485T ATV31 ATV31 ATV31 Origen A B SG 4 (D1) 5 (D0) 8 Destino D1 D0 TT D1 D0 TT Descripción Señal positiva “+” Señal Negativa “-” Señal de Referencia Señal Positiva “+” Señal Negativa “-” Señal de Referencia Las conexiones del adaptador de red del equipo maestro a las bornas. Esquema de conexionado ATV71 PLC Twido RJ 45 D1 D1 4 4´ D0 D0 5 5´ TT TT 8 8´ Cable UTP Conector RJ45 A AZUL B BLACO_AZUL SG BLANCO CAFÉ RJ45 4 RJ45 5 RJ45 8 9 . por ejemplo la dirección del esclavo es un byte mas el código de función modbus dos bytes y los datos que continúan se suman esta suma es máximo de bytes 250. Tabla de control Tabla de envío Tabla de recepción Byte más significativo Byte menos significativo Comando Longitud de la trama de envío Corrimiento por recepción Corrimiento por transmisión Direction del esclavo Código de función modbus Datos de envío . Comando: 0: sólo envío (mono broadcast) 1: envío/recepción 2: sólo recepción Longitud de la trama de envío: Numero de bytes que se van a enviar después de la tabla de control. Datos de recepción . En el momento que el esclavo responde esta memoria se sobre escribe con el numero de bytes de la respuesta. Datos de envío . Datos de recepción . 10 . en nuestro caso modbus serial. CARGA LA TRAMA MODBUS: Para usar la función EXCHx es necesario primero componer la trama modbus que se va a enviar cargándola en memorias MW%. a continuación ser hará una breve descripción de su uso y sus elementos.Definición de la función EXCH El bloque de función EXCHx se usa para la transmisión o recepción de tramas en diferentes protocolos de comunicaciones. A diferencia de las Macros DRIVE con el bloque EXCHx podemos controlar el uso de nuestro bus de comunicación en cada momento de nuestro proceso. EXCH3: Puerto Ethernet. 1: si hay un comando no válido. EXCH1: Puerto nativo del Twido (conector mini Dim). agregando un byte a la trama en la posición dada. ENVÍO DE LA TRAMA MODBUS Una vez cargada la trama modbus procedemos a enviarla para esto usamos la función EXCHx donde la x depende del puerto que se va usar en la comunicación. VERIFICACIÓN DE COMUNICACIÓN Se usa la memoria %MSGx para poder comprobar el estado de la comunicación Entrada/salida Definición R Restablecer entrada %MSGx.E Error Descripción Ajuste a 1: reinicia la comunicación o el bloque (%MSGx.E = 0 y %MSGx. 1: comunicación finalizada. se recibe un carácter incorrecto (velocidad.D Comunicación completa %MSGx. 0: solicitud en curso. al momento de recibir los datos (mirar ejemplo). etc.Corrimiento por recepción: Este espacio se usa principalmente para organizar los datos.) o la tabla de recepción está llena. Corrimiento por transmisión: Al igual que el corrimiento por recepción se agrega un byte con el fin de ordenar la trama pero en el momento de la transmisión (mirar ejemplo). EXCH2: Puerto con la bornera. se produce un error o se restablece el bloque 0: longitud del mensaje y enlace correctos. 11 .D = 1). si se produce el final del envío. la tabla se configura de forma incorrecta. se recibe el carácter final. paridad. Le escribimos a nuestro esclavo modbus (ATV 31). y 06 que es el número de bytes que enviamos En este caso el corrimiento no es necesario por esto el valor de MW1 es 0 En la memoria MW2 escribimos el esclavo dos o tres dependiendo del estado del bit %M10 en la parte alta del registro y en la parte baja la función modbus 6 (escribir un solo registro). una velocidad de 20 Hz (al registro 8502(2136) le escribimos 200(C8)). PREGUNTA Nombre RESPUESTA %MWx Valor hex Comando 01 Nombre Dirección esclavo MW0 Longitud trama Corrimiento MW1 Dirección esclavo %MWx Valor hex 02 MW5 06 Función modbus 06 0000 Dir registro MW6 2136 Valor registro MW7 C8 02 MW2 Función modbus 06 Dir registro MW3 2136 Valor registro MW4 C8 En el bloque de memoria MW0 le escribimos el comando 01 para envío y recepción de datos. En MW4 escribimos el valor (2) que es el que queda en registro anterior (3006 2). 12 .Ejemplo de escritura. Le asignamos a la memoria MW3 la dirección del registro del esclavo (3006 o en hex 16#0BBE). este registro se lee para verificar el estado del variador (registro 3201) PREGUNTA Nombre RESPUESTA %MWx Valor hex Comando 01 Nombre Dirección esclavo MW32 Longitud trama Corrimiento MW33 Dirección esclavo %MWx Valor hex 02 MW37 06 Función modbus 03 0300 Contador de Bytes MW38 0006 Valor del registro MW39 xxxx 02 MW34 Función modbus 03 Dir registro MW35 0C81 Número de registro a leer MW36 01 A este bloque de memoria MW32 le escribimos el comando 01 para envío y recepción de datos. ose que corremos el byte 3 un posición a la derecha. Lemos el registro ETA del esclavo modbus (ATV 31).Ejemplo de lectura. como se puede ver MW38 es 0006. y 06 que es el número de bytes que enviamos El corrimiento de recepción en esta función es 03. si no estuviera este corrimiento habilitado la memoria MW38 quedaría 06xx y el valor del registro MW39 quedaba xx00. Le asignamos a la memoria MW35 la dirección del registro del esclavo (3201 o en hex 16#0C81). En MW36 escribimos el número de registros que se leen desde la memoria 3201 en este caso es solo un registro. parte alta del registro y en la parte baja la función modbus 3 (leer un registro de retención). en el momento de la recepción. 13 . En la memoria MW34 escribimos el esclavo. Uso de memorias del variador para su configuración y funcionamiento.1 NOTA: Los primeros 6 parámetros se pueden cambiar manualmente en el variador. Memoria Nombre Valor Descripción 3006 16#0BBE Función de nivel de acceso (LAC) 2 Acceso a configuración por comunicaciones 8413 16#20DD Configuración de la referencia 1 (Fr1) 164 Referencia vía modbus 8401 16#20D1 Modo Mixto (CHCF) 2 Control independiente 8423 16#20E7 Configuración de control 1 (Cd1) 10 Control vía modbus 8421 16#20E5 Cambio de control 131 Se cambia el control del variador con LI3 8411 16#20DB Cambio de referencia (rFC) 132 Se cambia la referencia del variador con LI4 3201 16#0C81 Palabra de estado (ETA) - Estado de funcionamiento del variador (Diagrama de arranque) 8501 16#2135 Palabra de control (CMD) - Para arranque del variador (Diagrama de arranque) 8502 16#2136 Frecuencia de consigna - 1 unidad equivale a 0.1Hz (CCS) Tabla configuración variador 1.CONFIGURACIÓN DEL VARIADOR A Continuación se describirá los parámetros necesarios para poner en marcha el variador ATV31 así como el ATV 71.1Hz 3202 16#0C82 Frecuencia de salida - 1 unidad equivale a 0. 14 . Registro ETA (3201) indica el estado del variador. de lectura y escritura.DIAGRAMA DE ARRANQUE DE VARIADOR Este diagrama hace referencia a dos registros del variador los cuales se usan para controlar y reportar errores del variador. este registro es únicamente de lectura. Registro CMD (8501) este registro sirve para dar los comando de arranque y parada entre otros. Envió parámetros de comunicación Bloqueado Fault reset CMD 16#0080 ETA 16#XXX8 ETA 16#xx50 Apagado CMD 16#0006 En falla Deshabilito voltage CMD 16#0000 En espera ETA 16#XX31 Deshabilito voltage CMD 16#0000 Prendo interruptor CMD 16#0007 Apago CMD 16#0006 Listo ETA 16#XX33 Habilito Operación CMD 16#000F Deshabilito operación CMD 16#0007 Prendido ETA 16#XX37 15 . 3. En la pestaña Describir.Implementación Introducción El capítulo de implementación describe todos los pasos necesarios para configura y programar el software y poner la red de variadores en marcha. Descripción funcional 1. Abra el software TwidoSuite y cree un nuevo proyecto que describa la arquitectura del PLC con la que dispone. Verifique todas las conexiones que realizó en el capítulo anterior. configure el adaptador de red RS485 haciendo doble clic sobre él. 2. seleccionando el protocolo Modbus y asignando la dirección Maestro. 16 . asignando un nombre. Agregue el variador ATV71 y configúrelos según el anexo de configuración de variador ATV 71. dirección y seleccionando tipo de red Modbus. 17 . Configure el elemento haciendo doble clic sobre el dispositivo de red. 5.4. Después de tener toda la red conectada. Una vez configurados todos los elementos de red. 18 . es necesario conectarlos. 8. 7. Tenga en cuenta que los parámetros aquí configurados deben coincidir con la configuración ajustada físicamente en cada esclavo (Variador). se requiere configurarla de la siguiente manera: Haciendo doble clic sobre el identificador de la red encontraremos un panel de configuración con todos los atributos de la red.6. Guarde la configuración realizada anteriormente. Esto se realiza haciendo clic sostenido desde el punto de conexión del elemento origen hasta el punto de conexión del elemento destino. 19 . En la pestaña “Programar” y la opción “Programar” editaremos el programa que me permitirá cumplir con el objetivo de esta práctica. debemos describir una aplicación que me permita configurar y controlar los variadores.Inicio de la aplicación Una vez configurado el hardware y la red de comunicaciones. D y revisamos que este en el ESTADO 1. 20 . Numero de bytes Comando Corrimiento Función Modbus Dirección del esclavo Dirección del registro Valor a escribir Esperamos que el bus de comunicaciones este libre preguntando por el BIT MSG2.Creamos la trama para escribir un registro asignando los datos en las memorias desde la %MW0 para enviarlos usando el bloque de EXCH. la respuesta del esclavo queda grabada en la memoria de la MW5 a la MW7 como se ve en el ejemplo 1. en %mw200 asignamos la dirección donde quiero escribir y en %mw201 el valor que se desea escribir. preguntamos si ya se cargó los datos en la memoria de la MW0 a la MW4 y con la función EXCH2 enviamos los datos. en %mw300 cambiamos la dirección que queremos leer. Enviamos la trama de la misma manera usando la función EXCH y el dato que se llega queda guardado en el registro %MW27.Cargamos los datos en la memoria desde %MW20 para hacer una petición de lectura del variador. 21 . después de esto regresamos al estado 0 donde volvemos a hacer la petición de lectura y escritura. Configuración parámetros del variador Una vez configurado el PLC. Menú 1. Frec. o Configuro los parámetros de comunicación. Modbus:19200 como lo definió en la red Formato Modbus: 8-par-1 como lo definió en la red Timeout Modbus: 10. Nominal Motor. Verifique el cableado de fuerza del variador y el motor para así pasar a energizar los equipos (Recuerde energizar el variador solo si la tapa frontal del mismo se encuentra cerrada). Entre al MENÚ DEL VARIADOR. Entre al MENÚ DEL VARIADOR. Modbus: 2 (depende la que ponga en la tabla de animación ) Vel. Menú 1. Diec.6 CONTROL. Trans. Tensión nominal motor. Parámetros MODBUS RED. Pot. o Configurar los parámetros de placa del motor.4 CONTROL MOTOR. Menú 1. Motor velocidad nominal o Configurar los parámetros de control. Entre al MENÚ DEL VARIADOR. VARIADOR ATV71 Después de energizar el variador en las terminales frontal entre al menú del variador presionando la perilla y desplácese por el menú girando la perilla. procedemos a configurar el variador de Velocidad.0s 22 .9 COMUNICACIÓN. nominal motor. Nominal Motor. Int. como se ve en la siguiente figura.Tabla de animación Descargue la aplicación al PLC. 15 y leemos el registro ETA para verificar el estado del variador DIR_LECTURA=3201 23 . 7. en este caso vamos a escribir la consigna del variador (8502) en un valor fijo 500 que equivalen a 50. ponga en ejecución el programa y creamos una tabla de animación. Ingresamos la dirección de escritura.0HZ Hacemos la secuencia de arranque del variador como se muestra en el DIAGRAMA DE ARRANQUE DE VARIADOR para esto al registro del variador 8501 le escribimos 6. Una vez hecha la secuencia de arranque el motor estar andando. leemos el valor del registro 3202 donde vemos la velocidad actual del variador Paramos el motor al registro 8501 le asignamos 6 y el motor se detendrá dependiendo de la rampa de desaceleración 24 . 25B-86 Oficina 325 Tel: 57 – 1 – 4271931 Fax: 57 – 1 – 4273921 Bogotá D.com www.smart-ing.com Carrera 68D No.Contacto Autor Ing.Colombia 25 . . Germán Bernal Teléfono 57 – 1 – 4271931 E-mail [email protected].