Modbus мчится

В широкомасштабных критически важных задачах, таких как системы мониторинга электропитания, SCADA-системы не могут ждать, пока полевые устройства друг за другом пришлют ответ на одновременный запрос на получение данных. Представьте себе 300 полевых счетчиков и только один Modbus-шлюз для сбора данных – для завершения опроса потребуется не менее 30 секунд, что неприемлемо, поскольку будет непросто отследить динамические данные или выявить сбой.

Кроме того, общим требованием для таких систем является время опроса устройств – от 3 до 5 секунд. Поэтому инженеры обычно рассматривают возможность установки нескольких Modbus-шлюзов параллельно, чтобы сократить цикл опроса. Однако это довольно затратно, а для максимальной производительности системы потребуется установка чересчур большого количества шлюзов. На этом этапе инженеры сталкиваются с проблемой выбора: либо увеличивать бюджет для удовлетворения требований, либо допускать низкую скорость получения данных с последовательных устройств из-за долгого цикла опроса.

Подключаем

Мы будем использовать частотный преобразователь Inovance MD310 и контроллер Modicon M241 с программным обеспечением EcoStruxure Machine Expert.

Клеммы RS-485 в частотном преобразователе и ПЛК

Подключение RS-485

Обозначения на схеме:
Master или Slave — Master это главное устройство в сети — ведущее, а Slave это ведомые — подчиненные устройства. Обмен информацией может быть инициирован только ведущим устройством.

TB Serial 2 или RS-485 — винтовые клеммы для подключения по физическому интерфейсу RS-485. Клеммы на ПЛК или ЧРП могут иметь разные обозначение. Клемма «D1» может обозначаться: «485+», «D+», «D1», «A+», «Data+». Клемма COM может обозначаться как «GND». Клемма D0 может иметь обозначение: «485-», «D-», «D0», «B-», «Data-».

Rоср — помехоподавляющий резистор или по-другому «терминатор». Терминатор необходим, когда линия длинная — больше 3х метров. Он устанавливается на концах линии — крайних устройствах, подключенных к общей сети. Номинал резисторов, для линии RS-485: 120 Ом.

J8, J15 — две перемычки на плате частотника, подключающие встроенный помехоподавляющий резистор.

По линии RS485 можно подключить до 32 подчинённых устройств: в нашем случае частотных преобразователей. Если частотников будет больше одного то подключаем по схеме:

Подключение нескольких устройств по RS-485

Для подключения частотного преобразователя к ПЛК используют обычно скрученную пару проводов – «витая пара» или экранированный провод. Витая пара хорошо сохраняет уровень сигнала из-за отсутствия паразитной ёмкости на экран, а экранированный провод лучше защитит от электромагнитных помех.

Витая пара

Форум АСУТП

Pashkevich осмотрелся
Сообщения: 131 Зарегистрирован: 30 окт 2009, 11:29 Имя: Киселёв Павел Евгеньевич Страна: Россия город/регион: Санкт-Петербург Благодарил (а): 24 раза Поблагодарили: 3 раза

Получить по Modbus, передать по GSM.

• Цитата

Сообщение Pashkevich » 07 дек 2009, 17:50

Jackson администратор
Сообщения: 13284 Зарегистрирован: 17 июн 2008, 15:01 Имя: Евгений свет Брониславович Страна: Россия город/регион: Санкт-Петербург Благодарил (а): 348 раз Поблагодарили: 632 раза

Re: Получить по Modbus, передать по GSM.

• Цитата

Сообщение Jackson » 08 дек 2009, 09:26

• использовать поддержку GSM-модема средствами управляющего контроллера ГА
• использовать внешний GSM/GPRS-модем в режиме прозрачного канала
• Использовать концентратор (мы пробовали NetBitter), подключенный к нескольким контроллерам

Вариант 1 можно комбинировать с 2 и 3, то есть исходно никто ничего не мониторит, произошло события, контролер через модем или нетбиттер отправляет СМС, увидев которое оператор поднимает соединение с нетбиттером/контроллером и смотрит, потом отключается.

Сейчас несколько контроллеров ДГА через нетбиттер подключены к сети и работают у нас на стенде.

В первую голову вопрос: какие контроллеры стоят на ваших генераторах?

Ну и, звоните если что, (812) 318-30-69, Евгений, http://www.dvk-electro.ru (официальное представительство ф.DEIF A/S в России).

Pashkevich осмотрелся
Сообщения: 131 Зарегистрирован: 30 окт 2009, 11:29 Имя: Киселёв Павел Евгеньевич Страна: Россия город/регион: Санкт-Петербург Благодарил (а): 24 раза Поблагодарили: 3 раза

Re: Получить по Modbus, передать по GSM.

• Цитата

Сообщение Pashkevich » 08 дек 2009, 10:46

Вот это вариант от меня пока ускользнул. Надо посмотреть, обмозговать.

Я пока больше склонялся к варианту поставить простенький комп, софтом отсеивать ненужное и ужо после этого паковать и отсылать.

Jackson администратор
Сообщения: 13284 Зарегистрирован: 17 июн 2008, 15:01 Имя: Евгений свет Брониславович Страна: Россия город/регион: Санкт-Петербург Благодарил (а): 348 раз Поблагодарили: 632 раза

Re: Получить по Modbus, передать по GSM.

• Цитата

Сообщение Jackson » 08 дек 2009, 11:04

Pashkevich осмотрелся
Сообщения: 131 Зарегистрирован: 30 окт 2009, 11:29 Имя: Киселёв Павел Евгеньевич Страна: Россия город/регион: Санкт-Петербург Благодарил (а): 24 раза Поблагодарили: 3 раза

Re: Получить по Modbus, передать по GSM.

• Цитата

Сообщение Pashkevich » 08 дек 2009, 11:15

Jackson администратор
Сообщения: 13284 Зарегистрирован: 17 июн 2008, 15:01 Имя: Евгений свет Брониславович Страна: Россия город/регион: Санкт-Петербург Благодарил (а): 348 раз Поблагодарили: 632 раза

Re: Получить по Modbus, передать по GSM.

• Цитата

Сообщение Jackson » 08 дек 2009, 11:43

Sergey Terentiev здесь недавно
Сообщения: 7 Зарегистрирован: 06 апр 2009, 09:29 Имя: Терентьев Сергей Геннадьевич Страна: Россия город/регион: Казань

Re: Получить по Modbus, передать по GSM.

• Цитата

В свое время прорабатывали решения для схожей задачи, только у нас вместо Modbus был МЭК-101.
В итоге пришли к выводу, что проще организовать передачу данных с использованием сквозного канала через GPRS.
Принцип простой. В поле устанавливаете GPRS-шлюз (например, Невод-GSM, производства Геолинк), к нему сводите по RS-232 или RS-485 весь Modbus с данного узла (или часть, в зависимости от объема данных).
Операторскую станцию подключаете к интернету. Подключение должно идти со статическим IP адресом. С Невод-GSM в комплекте идет софт, который создает на операторской станции виртуальный COM порт и позволяет настраивать маршрутизацию данных между узлами. Удаленные модемы настраиваются на связь с вашим IP адресом и организуют сквозные шлюзы в соответствии с вашей таблицей маршрутизации.
А теперь ставите на вашу станцию любой Modbus-OPC сервер и через виртуальный COM порт собираете данные с удаленных объектов.

Качество связи определяется уровнем GSM сигнала на удаленных объектах и качеством GPRS услуг предоставляемых вашим провайдером.

Вместо Невод_GSM, можно использовать модемы AnCom RM/D, данные модемы, на мой взгляд, надежнее Неводов (поддерживают резервирование), но программа маршрутизации у Неводов реализована значительно лучше.

С уважением,
Терентьев Сергей.

Jackson администратор
Сообщения: 13284 Зарегистрирован: 17 июн 2008, 15:01 Имя: Евгений свет Брониславович Страна: Россия город/регион: Санкт-Петербург Благодарил (а): 348 раз Поблагодарили: 632 раза

Re: Получить по Modbus, передать по GSM.

• Цитата

Сообщение Jackson » 09 дек 2009, 18:48

1) Русской документации на нетбиттер нет.

2) Невод-GSM мы пробовали использовать как раз в рамках этой задачи. Остались неудовлетворены самим Неводом.

3) Просто транслировать весь поток шины ModBUS через GPRS — не слишком разумно. Вы представляете себе какой обмен данными идёт при мониторинге ДГА? Параметров не очень много, но при такой организации этого объёма вполне хватает чтобы забить весь канал мониторингом только одного ДГА, а там их — 4 Это специфика объекта. Так что фильтровать надо ДО канала GPRS (а не через него), т.е. иметь какой-то OPC, с которого спрашивать только то что нужно для каждой задачи мониторинга. Мы пробовали решить задачу во всех вариантах и пришли к такому решению, как наиболее оптимальному.

MODBUS разветвитель интерфейса RS485 Schneider Electric

Пускатели электромагнитные и сопутствующее оборудование разработано для понижения первичного показателя до оптимальных значений, с которыми смогут работать измерительные приборы и другое электрооборудование. Поэтому они используются везде, где есть необходимость в такой корректировке. Но для их стабильной работы важно правильное подключение и качественные комплектующие, которые упростят контроль. MODBUS разветвитель интерфейса RS485 Schneider Electric и другие товары в нашей номенклатуре не боятся сложных условий эксплуатации, поэтому риск сбоев минимизирован. Продукция прошла строгие испытания на качество и соответствие отраслевым стандартам.

• Безналичный расчет (для юридических лиц). Вместе с заказом вышлите нам реквизиты Вашей компании. Отдел продаж выставит Вам счёт и вышлет его по электронной почте и факсу.
• Банковский перевод (для физических лиц). Наши менеджеры вышлют Вам по электронной почте счет на оплату, который Вы можете оплатить через любой банк действующий на территории РФ (комиссия банка может составлять 2-5% от суммы стоимости заказа).

1. Самовывоз При получении груза с нашего склада необходимо иметь при себе: Доверенность (форма № М-2, утверждённая постановлением Госкомстата России от 30.10.97 №71а) или печать от организации Получателя на право получения оборудования.
2. ДОСТАВКА АВТОТРАНСПОРТОМ МЕРАТЕСТ по Москве и Московской области осуществляется бесплатно если сумма оплаченного Вами счета превышает 300 (триста тысяч) рублей. Стоимость остального вида доставки груза по Москве и Московской области составляет от 500 до 1500 рублей. Точную стоимость доставки просим уточнять у менеджеров Метрологического Центра МЕРАТЕСТ. ВНИМАНИЕ:ожидание водителя на месте разгрузки товара составляет не более 30 минут.Для получения продукции Вам необходима печать или доверенность.
3. Доставка через транспортную компанию ДЕЛОВЫЕ ЛИНИИ Доставка Деловыми линиями является оптимальной с точки зрения соотношения скорости перевозки и цены. Доставка до склада транспортной компании по г. Москве осуществляется нашей компанией бесплатно.Сразу же после отправки груза к Вам на эллектронную почту придет уведомление об отправки груза, в виде отсканированной ТТН. По ее номеру на сайте ТК Деловые Линии Вы сможете отследить отправку и местонахождение Вашего груза.

Гарантия 12 месяцев, если иное не предусмотрено заводом производителем В течении 30 дней компании обязуется заменить прибор или произвести гарантийный ремонт.

Информация о товаре

Назначение и описание MODBUS разветвитель интерфейса RS485 Schneider Electric:

MODBUS разветвитель интерфейса RS485

Основные технические характеристики MODBUS разветвитель интерфейса RS485 Schneider Electric:

Основные данные MODBUS разветвитель интерфейса RS485 Schneider Electric:

Пускатели электромагнитные и сопутствующее оборудование разработано для понижения первичного показателя до оптимальных значений, с которыми смогут работать измерительные приборы и другое электрооборудование. Поэтому они используются везде, где есть необходимость в такой корректировке. Но для их стабильной работы важно правильное подключение и качественные комплектующие, которые упростят контроль. MODBUS разветвитель интерфейса RS485 Schneider Electric и другие товары в нашей номенклатуре не боятся сложных условий эксплуатации, поэтому риск сбоев минимизирован. Продукция прошла строгие испытания на качество и соответствие отраслевым стандартам.

• Безналичный расчет (для юридических лиц). Вместе с заказом вышлите нам реквизиты Вашей компании. Отдел продаж выставит Вам счёт и вышлет его по электронной почте и факсу.
• Банковский перевод (для физических лиц). Наши менеджеры вышлют Вам по электронной почте счет на оплату, который Вы можете оплатить через любой банк действующий на территории РФ (комиссия банка может составлять 2-5% от суммы стоимости заказа).

Гарантия и доставка

1. Самовывоз При получении груза с нашего склада необходимо иметь при себе: Доверенность (форма № М-2, утверждённая постановлением Госкомстата России от 30.10.97 №71а) или печать от организации Получателя на право получения оборудования.
2. ДОСТАВКА АВТОТРАНСПОРТОМ МЕРАТЕСТ по Москве и Московской области осуществляется бесплатно если сумма оплаченного Вами счета превышает 300 (триста тысяч) рублей. Стоимость остального вида доставки груза по Москве и Московской области составляет от 500 до 1500 рублей. Точную стоимость доставки просим уточнять у менеджеров Метрологического Центра МЕРАТЕСТ. ВНИМАНИЕ:ожидание водителя на месте разгрузки товара составляет не более 30 минут.Для получения продукции Вам необходима печать или доверенность.
3. Доставка через транспортную компанию ДЕЛОВЫЕ ЛИНИИ Доставка Деловыми линиями является оптимальной с точки зрения соотношения скорости перевозки и цены. Доставка до склада транспортной компании по г. Москве осуществляется нашей компанией бесплатно.Сразу же после отправки груза к Вам на эллектронную почту придет уведомление об отправки груза, в виде отсканированной ТТН. По ее номеру на сайте ТК Деловые Линии Вы сможете отследить отправку и местонахождение Вашего груза.

Гарантия 12 месяцев, если иное не предусмотрено заводом производителем В течении 30 дней компании обязуется заменить прибор или произвести гарантийный ремонт.

Функции ModBus

Номер функции определяет тип запрашиваемых данных и что с ними нужно сделать (прочитать/записать).

Функций ModBus достаточно много и они разделены на три категории:

• стандартные — функции, описанные в стандарте протокола. Среди них много устаревших и неиспользуемых.
• пользовательские — диапазон номеров функций (с 65 по 72 и с 100 по 110), которые может использовать любой производитель устройств для реализации своих специфичных функций. При этом вполне возможно, что у устройств различных производителей под одинаковыми номерами будут разные по смыслу функции.
• зарезервированные — функции, не описанные в базовом стандарте, но реализованные в устройствах различных производителей. При этом гарантируется, что данные производители зарезервировали эти номера для себя и другие производители не могут ими воспользоваться.

Однако, это всё лирика… На практике в большинстве случаев используются всего несколько функций, мы подробно поговорим о них в отдельной статье , а в этой будем рассматривать всё на примере функции Read Holding Registers (чтение регистров общего назначения).

Функция Read Holding Registers (0x03)

Функция под номером 3 — одна из самых употребимых функций, предназначена для чтения регистров общего назначения устройства.

В запросе указывается количество регистров, которые нужно прочитать и адрес первого из них.

Ответ содержит количество байт (количество регистров умноженное на 2) и значения запрошенных регистров.

alt=»Структура запроса ModBus» width=»462″ height=»148″ />

Рис. Запрос от мастера

alt=»Структура ответа ModBus» width=»590″ height=»194″ />

Рис. Ответ слейва

Количество байт в ответе помогает ведущему устройству по мере получения данных понять, когда все данные уже получены. То есть если мастер получил третий байт с числом 200 — это означает, что ему осталось получить еще 100 байт + 2 байта контроля целостности. Это позволит ему посчитать количество пришедших байт и закончить приём, не дожидаясь, когда закончится время таймаута, отведённое слейву на ответ.

Используем протокол ModBus с Arduino

Modbus — стандартный протокол последовательной связи. В настоящее время стал общедоступным средством подключения промышленных электронных устройств. В Modbus RTU и Modbus ASCII интерфейс RS485 используется как физический уровень. Этот интерфейс можно использовать Arduino как Slave (а с некоторыми ограничениями и как Master) в приложениях Modbus. В качестве последовательной связи будем использовать плату RS422/RS485 Shield. Она предназначена для использования с Arduino UNO и другими совместимыми платами, такими как Arduino 101, STM Nucleo и т. д. Плата имеет гальваническую развязку между шиной RS485 и Arduino. Без такой изоляции возможно повреждение Arduino или неисправность устройства из-за больших расстояний шины RS485. Кроме того, имеется возможность подключить и полнодуплексный интерфейс — RS422.

Цель этой статьи — показать, как создать простое ведомое устройство Modbus на основе Arduino UNO . Будем использовать ПК в качестве мастера Modbus.

Демонстрация

Инструменты и материалы

• Плата Arduino UNO
• Плата RS485 Shield for Arduino
• Любой USB-RS485-Адаптер для присоединения к ПК

• Монтажная платаd
• Кнопка
• Светодиод красного цвета
• Резистор 220 Ом
• Резистор 10 кОм
• Соединительные провода

Схема соединений для RS485

Схема очень проста. Необходимо просто подключить линии А и В адаптера USB-RS485 с такими же линиями платы. Линии Z и Y не используются в нашем случае. Для больших расстояний рекомендуется использовать витую пару.

Подключение Arduino (опция)

Рекомендуется добавить светодиод и кнопку для Arduino, чтобы увидеть некоторые эффекты связи Modbus. Это необязательно, но визуально будет лучше.

Монтажная плата, соединенная с Arduino UNO + RS485

Установка DIP-переключателей

Плата RS422/RS485 выполнена с тремя группами DIP-переключателей. Нужно установить эти DIP-переключатели для Modbus, как показано на рисунке ниже.

• Группа 1: 1-Off 2-On 3-On 4-Off
• Группа 2: 1-Off 2-Off 3-On 4-ON
• Группа 3: 1-Off или On * 2-Off 3-Off 4-Off

* В зависимости от положения платы RS422/RS485 в сети Modbus нужно включить или выключить оконечный резистор. Переключите резистор в положение On только в том случае, если плата находится на конце шины. Во всех остальных случаях выключите оконечный резистор

Положение DIP-переключателей

Настройки перемычек

На плате есть 3 группы перемычек. Очень важно правильно выставить перемычку JP1, отвечающую за напряжение питания. Arduino UNO работает с напряжением 5V. Поэтому нужно установить JP1 на 5V (а для плат с питанием 3.3V, например, Arduino 101, в положение 3.3V).

Кроме того, установите перемычки для портов связи в верхнем левом углу, как показано на рисунке выше. Внутренний UART на портах 0 и 1 будет подключен в этом случае к интерфейсу RS485 платы.

И последнее, но не менее важное, необходимо установить перемычку для управляющего порта RX/TX. Мы не используем эту перемычку, потому что настроено автоматическое переключение RX/TX.

Установите программное обеспечение Modbus Tester на ПК

В нашем случае будем использовать ПК в качестве мастера Modbus. Вам нужно скачать Modbustester. После скачивания распакуйте zip-архив в новый каталог на вашем жестком диске. Откройте программное обеспечение и измените отмеченные поля, как показано на рисунке ниже. Вам необходимо подключить USB-RS485-адаптер к ПК. Выберите правильный COM-порт для этого адаптера в Modbustester.

Программное обеспечение Arduino

Загрузите прошивку в среду разработки Arduino для компиляции и программирования платы.

Пришло время проверить вашу работу!

Вы можете нажать кнопку «Read» в Modbustester. Эта команда будет читать 8 байтов памяти нашего нового ведомого устройства. В адресе 400008 вы можете найти статус кнопки. Адрес 400001 — 400006 содержит значения портов ADC.

С помощью кнопки «Write» вы можете управлять регистрами в подключенном устройстве. Вы можете записать 0 или 1 по адресу 400007, чтобы включить или выключить светодиод.

Минусы применения OPC

Конечно у любой хорошей технологии есть свои минусы. Например, разработчики SCADA Trace Mode 6 из компании АдАстра Рисерч Груп, выделяют типовые ошибки в проектировании АСУ ТП.

К ошибкам можно отнести:

Например, вы узнали о хорошей технологии OPC и стремитесь заменить все протоколы нижнего уровня только на OPC. Но конвертация промышленных протоколов Modbus, Profibus и любых других на ПК будет занимать дополнительное время и тратить ресурсы компьютера. Тесты показали, что SCADA система работает в 2 раза быстрее напрямую с промышленными протоколами, чем через промежуточный OPC сервер. Конечно, есть системы где процесс не нужно контролировать в реальном времени, но это нужно учитывать при проектировании АСУ ТП.

К недостаткам также можно отнести сложность настройки OPC сервера и необходимость ручной привязки тысячи тегов. Кроме того, OPC-сервер не всегда поставляется бесплатно и чаще всего на каждый ПК придется покупать отдельную лицензию.

Если система отправляет данные через Интернет в Облако, то наличие слабого шифрования может стать потенциальной уязвимостью и целью для атак хакеров, что ставит под сомнение безопасность всей АСУ ТП.

Диапазоны измеряемых расходов пара для счетчиков «Ирга-2.3С» в комплекте с вихревыми расходомерами «Ирга-РВ»

Таблица 1

* Для Ду, равных 100, 150, 250, 300, 400, 500, 700 и 800 мм, Дпч соответственно составляют 98, 148, 257, 310, 410, 510, 698 и 796 мм, в остальных случаях Ду и Дпч совпадают.
** Верхний предел измерения в рабочих условиях при необходимости может меняться. Допустимо превышение максимального расхода, указанного в паспорте на расходомер, не более чем на 10 %.
*** Типоразмеры, выпускаемые по специальному заказу.