PROTOCOLOS INDUSTRIALES SOBRE REDES ... -...

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

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Laboratorio de Redes Industriales

LABORATORIO DE REDES

INDUSTRIALES

PRÁCTICA No. 9

PROTOCOLOS INDUSTRIALES

SOBRE REDES RUTEABLES -

MODBUS TCP Rev.0/20160714/SG

Ing. Cristina Campaña E.

Ing. Silvana Gamboa MSc.



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1. Objetivos Configurar un PLC Twido como un dispositivo Modbus TCP.

Configurar PLCs Twido para que sean integrados en una red Modbus TCP.

Desarrollar la programación y configuración necesaria en Intouch, para la

implementación del sistema supervisor de la red Modbus TCP.

Desarrollar la configuración necesaria de los DAServers de Intouch para la integración

de los PLCs a través de Modbus TCP, en este caso proporcionadas por el DASMBTCP

Server.

2. Equipos y Materiales Computador con TwidoSuite e InTouch que incluya DASMBTCP Server (DAS Server para

Modbus TCP).

PLC Twido TWDLCAA24DRF

3. Preparatorio 1. Consultar las características de los controladores TWIDO TWDLCAA24DRF.

2. Consultar las opciones de comunicación disponibles en los controladores TWIDO

TWDLCAA24DRF.

3. Consultar las características del Puente Ethernet 499TWD01100.

4. Traer un patch cord por grupo.

4. Procedimiento

4.1 Programación del PLC en TwidoSuite Iniciar TwidoSuite.



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Aparece la ventana para la selección del modo de trabajo, en este caso se escoge “Programming”

Mode.

Entonces aparece la ventana para el desarrollo y gestión del proyecto de programación “Project

Management”, la misma que consta de 4 pestañas.

En la pestaña “Project” se da clic sobre Crear nuevo proyecto “Create a new project”, en la cual

se asignará el nombre del proyecto, autor, comentarios, etc., y se da clic en Crear “Create”.



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Para iniciar la configuración del PLC Twido TWDLCAA24DRF ingresamos en la pestaña “Describe”

o describir, en la cual borramos el CPU por defecto si este no corresponde al modelo con el que

se va a trabajar, y en “Catalog” se selecciona el CPU correspondiente y se lo arrastra al área de

trabajo. En el caso del Twido TWDLCAA24DRF dentro del catálogo corresponde a un PLC tipo

compacto.

Dentro de catálogo (“Catalog”) se seleccionarán además otros componentes con los que vaya a

operar el PLC, tales como módulos I/O de expansión, paneles de operador, variadores, módulos

de comunicación, etc.



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En este caso aplica la inclusión del Interface Ethernet, Puente o Gateway 499TWD01100 para

Twido, el mismo que lo habilita para ser conectado en una red Modbus TCP.

Luego se procede a configurar los parámetros de comunicación tanto en el PLC Twido como en

el Interface Ethernet. En el caso del PLC se da clic derecho sobre el puerto de comunicación para

acceder a la configuración, “Configuration”, o a su vez se coloca el cursor sobre el puerto hasta

que este se muestre como un destornillador y se da doble clic.

En este caso que el objetivo es configurar al PLC Twido como un dispositivo Modbus TCP se

escogerá la opción de comunicación Modbus y la dirección 1.



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Luego se procede a configurar el dispositivo de interface o puente, para ello de igual forma clic

derecho e ingresamos a configuración, y procedemos a asignar la dirección IP, las máscara de

subred, y la dirección del gateway.

Realizada la configuración es posible crear la red que unirá el puerto del PLC Twido y el puerto

RS485 del puente, esto se lo realiza colocando el cursor sobre el puerto a unir hasta que este se

muestre como una cruz y luego manteniendo el clic se lo arrastra hasta el segundo puerto a unir.



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Posterior a esto la conexión o red es creada y aparece como se muestra en la siguiente figura.

Creado el enlace es posible verificar y cambiar los parámetros de configuración de este, para

ello se da doble clic sobre el enlace. Se debe tener en cuenta que esta configuración corresponde

al enlace PLC – puente y por lo tanto no influirá ya en la red Modbus TCP, pero es sugerido por

el fabricante la configuración: 19200, 8(RTU), None, 1.



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Es importante indicar que la configuración realizada para el puente se cargará automáticamente

desde el PLC en el siguiente encendido del PLC, por su puesto siempre y cuando tenga conectado

el puente.

Posterior a la configuración de las comunicaciones se procede al desarrollo del programa, para

lo cual ingresamos a la pestaña “Program”, la que por defecto inicia en las opciones de

configuración.

En la pestaña “Configure the Hardware” se puede conocer las direcciones de ubicación de las

entradas y salidas del PLC.



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En la pestaña “Configure the data” se puede conocer sobre los registros tipo marcas de memoria

del PLC (Memory Bit, Memory Word), bloques de función como timers o contadores, objetos

I/O, y relojes en tiempo real.

En la pestaña “Configure the behavior”, entre las opciones una importante es la selección de la

forma en la que el PLC arrancará. La primera opción es que tras la energización el PLC no inicie

arrancado y para arrancarlo se usa una entrada física del PLC, la segunda es que el PLC arranque

automáticamente tras su energización.



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En la pestaña “Define the Protections” se configura si se desea colocar clave para el acceso a la

programación del PLC.

Para el desarrollo del programa se debe ingresar a la pestaña “Program”, donde hay la opción

de edición del programa y la definición de símbolos.



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Si bien no es mandatorio la definición de símbolos, estos ayudan el momento del desarrollo de

la programación por lo que se debe contemplar primero la definición de estos.

Para el desarrollo del programa se debe tener en cuenta que la comunicación Modbus planteada

para el PLC Twido se realiza a través de los registros tipo marcas de memoria o “Memory Bit” y

“Memory Word”.

En el caso de los “Memory Bit” cuya representación general es %Mx (%M0, %M16, etc.) el acceso

es a nivel de bit, pudiéndose hacer una analogía con los “Data Coils” y los “Data Contacts”

definidos en la comunicación Modbus.



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En el caso de los “Memory Word” cuya representación general es %MWx (%MW0, %MW236,

etc.) el acceso es a nivel de palabra es decir 16 bits, pudiéndose hacer una analogía con los “Input

Register” y los “Holding Register” definidos en la comunicación Modbus.

En este caso la programación del PLC está desarrollada para una aplicación simple de

Arranque/Paro de un motor, el mismo que puede ser comandado localmente desde entradas

físicas del PLC, así como desde mandos remotos los mismos que están disponibles en un HMI

implementado en InTouch.

Las opciones Guardar, Analizar programa, Simular, Buscar, Importar o Exportar programa esta

habilitadas en la parte inferior derecha de la ventana de desarrollo del programa.

Como se mencionó líneas arriba es posible entrar en un modo de simulación a través de las

opciones en el menú inferior derecho.



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Para bajar el programa al PLC se ingresa a la pestaña “Debug” en la opción “Connect”,

previamente el PLC fue conectado a través del cable de programación. Ya en la pestaña de

“Debug” se clic en “OK” de “Establish communication”.

Luego aparece la ventana en la que se nos presenta las opciones de bajar el programa al PLC o

la de subir el programa desde el PLC, en este caso seleccionamos bajar el programa.



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Tras dar clic en “OK” aparece el mensaje del que el PLC está corriendo y será detenido, y así

también el mensaje de que el programa actual del PLC será sobreescrito.



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Cuando se finaliza la transferencia, el led “Run” del PLC estará titilando, como indicativo de que

el PLC aún no ha arrancado, el arrancado del PLC se lo realiza en la ventana que aparece

posterior a la finalización de la transferencia del programa en el icono de “Play”.

Con esto el PLC está en modo “Run” y el led correspondiente ahora permanece encendido todo

el tiempo.

4.2 Configuración en InTouch Verificar si la dirección IP estática de la PC en donde se desarrollará la aplicación HMI se

encuentra dentro de la misma red que la dirección IP asignada al PLC.



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Puede realizar un “ping” al PLC desde la PC para verificar la conectividad entre estos.



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Luego procedemos a crear una pantalla en InTouch para el Arranque/Paro Remoto.



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Procedemos a configurar el servidor en “System Management Console”, para ello iniciamos la

misma,



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En “DAServer Manager” en “Local” realizamos la configuración del servidor para dispositivos

Modbus TCP, “DASMBTCP”. Para ello sobre “Configuration” damos clic derecho sobre “Add New

TCP Port”, apareciendo la pantalla donde se muestra el número de puerto asignado a Modbus

a nivel de capa de transporte y que es el 502.



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Tras la creación del puerto TCP se inicia la creación de los objetos a comunicar a través de ese

puerto. En este caso el PLC Twido lo hará a través de un Interface Ethernet 499TWD01100 por

lo se debe escoger “Add ModbusBridge Object”.



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En la nueva pantalla que se despliega se debe configurar la opción “Modbus Bridge” y la

dirección IP asignada durante la configuración del PLC al puente o Interface Ethernet.



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Para crear el PLC damos clic derecho sobre el “Modbus Bridge” creado y seleccionamos “Add

ModbusPLCRS Object”,



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Aparece la pantalla del ModbusPLCRS en la cual se debe configurar el “PLC unit ID” que

corresponde a la dirección de esclavo Modbus del PLC. En este caso corresponde a la dirección

de esclavo 1.



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Posterior a esto se debe crear el “Device Group”, para ello entramos en la pestaña del mismo

nombre y se crea un nuevo grupo. El nombre que se le asigne a este grupo será luego usado

como el “Access Name” para las variables I/O o variables de comunicación que se usen durante

el desarrollo de las pantallas del HMI.



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Finalmente guardamos y activamos el servidor.



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Regresamos al “WindowMaker” de InTouch para configurar las variables vía comunicación, que

en este caso son el arranque y paro del motor. Se definirán tres variables “Arranque”, “Paro” y

“Motor”, las tres variables serán definidas como “I/O Discrete” donde el I/O hace referencia a

que son variables obtenidas vía comunicación, en este caso proporcionadas por el DASMBTCP

Server.



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Usando el procedimiento de definición ya conocido se define la variable como I/O Discrete,



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En ese momento las opciones del “Tagname Dictionary” muestran opciones adicionales para

definir el “Access Name” de la variable I/O creada. Para ello damos clic en “Access Name: … ” y

aparece la ventana donde se deberá crear este.



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Damos clic en “Add” y aparece la pantalla “Add Access Name”. En esta pantalla se sugiere que

tanto el “Access Node Name” y el “Topic Name” lleven el nombre definido en el “Device Group”

durante la configuración del servidor DASMBTCP. En lo que respecta al “Application Name”, en

este se colocará el nombre de la aplicación servidor, en este caso el servidor DASMBTCP.



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Damos “OK” y “Close” en la ventana “Access Name”. Antes de finalizar se debe indicar el “Item:”

en la “Tagname Dictionary”; en comunicación Modbus en este campo se coloca la dirección

Modbus con la que se desea asociar la variable que se está definiendo.



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Para definir qué dirección se colocará, se debe tener en cuenta que TWIDO trabajará como un

dispositivo Modbus base 1, es decir a los registros de memoria utilizados durante la

programación del PLC se les sumará 1 para definir su dirección Modbus. En este caso en la

programación del PLC se propone %M0 y %M1 para el arranque y el paro desde el HMI, así la

variable “Arranque” definida en InTouch se asociará a la %M0 por lo que en “Item” se colocará

“1”, y la variable “Paro” se asociará a la %M1 por lo que en “Item” se colocará “2”, notese que

se está haciendo referencia a su posición relativa en la memoria.

Tras completar la configuración de la variable en el “Tagname Dictionary” se guarda y se cierra.

Este procedimiento se repite para las variables que se necesiten configurar, en este caso del

“Paro” y del “Motor”, esta última con objeto de visualizarla en el HMI.

Se podrá notar que las variables “Arranque” y “Paro” se pueden considera como los “Data Coil”

(0xxxx) definidos en Modbus, esto en vista de que estamos escribiéndolos, pudiendo decirse

entonces que:

%M0 se escribe en 00001 (Data Coil)

%M1 se escribe en 00002 (Data Coil)

En el caso de que se requiera leer datos discretos como estados desde el PLC, también se deberá

definir un “Memory Bit” a través del cual se pueda comunicar vía Modbus ese estado, como se

notará este se puede considerar como “Data Contact” (1xxxx). En el ejemplo se propone %M2,

y si tenemos en cuenta que el PLC trabaja en base 1 entonces:



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%M2 se lee en 10003 (Contact Data)

De allí que para la lectura del estado de esta marca de memoria, el “Item” correspondiente será

10003. Vale la pena indicar que si se coloca en “Item” la dirección 00003 se leerá también la

misma marca de memoria pero por motivos de organización durante el desarrollo, es más

conveniente guarda la convención de que las marcas que son escritas desde fuera del PLC se las

maneje como “Data Coils” con direcciones 0xxxx, mientras que las marcas que son leídas desde

el PLC se manejen como “Data Contacts” con direcciones 1xxxx.



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En el caso de que los requerimientos ya no se limiten únicamente a variables discretas es factible

usar en el PLC las palabras de memoria o “Memory Word” definidas como %MWx. Estas palabras

de memoria se manejarán como los “Input Registers” (3xxxx) para lectura desde el PLC y los

“Holding Register” (4xxxx) para escritura al PLC.

En el siguiente ejemplo simple se muestra como el estado de las 8 primeras entradas analógicas

son cargadas a la palabra de memoria %MW0 para que pueda ser leída desde InTouch.



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En este caso al ser de lectura se la considera un “Input Register” (3xxxx), entonces la lectura de

esta se realizará en la dirección 30001. Su estado también puede ser leído en la dirección 40001,

pero al igual que en las variables discretas se recomienda manejar las direcciones 3xxxx para la

lectura con la finalidad de mantener la organización, de igual forma las de escritura mantener

las direcciones 4xxxx.

5. Problema Propuesto Realizar la configuración de tres PLCs Twido para que sean integrados en una red Modbus TCP

la misma que vía comunicación debe ser integrada con un interface de operador desarrollado

en InTouch. La información a ser adquirida desde los PLCs, así como los mandos que deben estar

disponibles en el HMI, será especificada por el Instructor durante la práctica.

6. Informe 1. Escriba el procedimiento de configuración de la red implementada en el laboratorio.

2. Incluya los programas implementados en los PLCs.

3. Realice el mapa Modbus de cada PLC, en este mapa indique la dirección IP de cada

dispositivo.

4. Conclusiones y Recomendaciones Individuales.

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