informatyczne systemy sterowania instrukcja ćwiczenia

INFORMATYCZNE SYSTEMY STEROWANIA
INSTRUKCJA ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO
Ćwiczenie nr 7
Protokół sieci przemysłowej MODBUS
Czas trwania: 3h
I. CHARAKTERYSTYKA ĆWICZENIA
Cel i zakres:
Protokół Modbus został opracowany przez firmę Modicon na początku lat
osiemdziesiątych XX wieku. Pomimo upływu dość długiego czasu od jego wprowadzenia,
wciąŜ pozostaje on często stosowanym protokołem w aplikacjach automatyki
przemysłowej, zwłaszcza w przypadku niskich wymagań dotyczących szybkości
i częstości transmisji danych. Jest standardem przyjętym przez większość producentów
sterowników przemysłowych dla asynchronicznej komunikacji pomiędzy urządzeniami
wyposaŜonymi w interfejs zgodny z RS-232 taki jak np.: RS-422 czy RS-485. Większość
dostępnych na rynku pakietów SCADA (systemów nadzoru i akwizycji danych)
udostępnia procedury komunikacyjne realizujące ten protokół (w tym m.in. Wonderware
InTouch).
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z protokołem sieci przemysłowej MODBUS oraz
jego odmianami.
Zakres tego ćwiczenia jest ograniczony do implementacji protokołu MODBUS w wersji
dla portu szeregowego, a w szczególności do:
1. implementacji programu umoŜliwiającego komputerowi PC działanie jako urządzenie
Master sieci MODBUS,
2. implementacji programu umoŜliwiającego komputerowi PC działanie jako urządzenie
Slave sieci MODBUS.
Wymagane przygotowanie:
Znajomość teoretycznych podstaw działania protokołu MODBUS (a w szczególności:
przebiegu transmisji oraz budowy ramek).
Literatura
1. Mielczarek W., Szeregowe interfejsy cyfrowe, Helion 1994.
2. Daniluk A., RS 232C - praktyczne programowanie. Od Pascala i C++ do Delphi
i Buildera, Helion 2002.
3. Strona organizacji Modus-IDA [dostęp on-line:] http://www.modbus-ida.org/
(w szczególności specyfikacja protokołu:
http://www.modbus-ida.org/docs/Modbus_Application_Protocol_V1_1b.pdf).
2
II. ZADANIA LABORATORYJNE
Zadanie 1. Implementacja obsługi interfejsu RS 232.
W trakcie realizacji zadania naleŜy napisać prosty program, który umoŜliwia
komunikację z komputerem PC za pomocą interfejsu szeregowego RS 232. Program
umoŜliwiać ma konfiguracje podstawowych parametrów transmisji takich jak: prędkość
transmisji, długość słowa, bity stopu oraz bit parzystości.
Zadanie 2. Implementacja urządzenia Master sieci MODBUS.
W trakcie realizacji zadania naleŜy, wykorzystując program napisany w ramach zadania
1., oprogramować aplikację umoŜliwiającą komputerowi PC pełnienie funkcji urządzenia
Master sieci przemysłowej MODBUS. Program ma umoŜliwiać: wybór adresu
urządzenia, do którego zostanie wysłane Ŝądanie, wybór trybu pracy (ASCII / RTU),
wybór rozkazu, ustalenie parametrów transmisji (dostępnych dla wybranego trybu
protokołu).
Program ma równieŜ umoŜliwiać śledzenie wysyłanych zapytań (w formie ramek) oraz
uzyskiwanych odpowiedzi.
Zadanie 3. Implementacja urządzenia Slave sieci MODBUS
W trakcie realizacji zadania naleŜy, wykorzystując program napisany w ramach zadania
1., oprogramować aplikację umoŜliwiającą komputerowi PC pełnienie funkcji urządzenia
Slave w sieci przemysłowej MODBUS (symulator sterownika). Program ma umoŜliwiać
wybór trybu pracy (ASCII / RTU) oraz wybór parametrów transmisji (dostępnych dla
wybranego trybu protokołu).
Ponadto program ma umoŜliwiać ustawianie przez uŜytkownika wartości rejestrów
urządzenia Slave oraz śledzenie przebiegu komunikacji (tj. odbieranych i wysyłanych
ramek).
Wyniki
Student demonstruje prowadzącemu działanie napisanych przez siebie programów,
wykorzystując do tego dwa komputery PC, połączone z sobą za pomocą interfejsów
szeregowych RS 232 (jeden komputer działa jako urządzenie Master, a drugi – Slave
w sieci MODBUS). Student potrafi wyjaśnić prowadzącemu budowę wskazanej ramki
protokołu MODBUS.
Na koniec zajęć, student dostarcza prowadzącemu zajęcia w formie elektronicznej
aplikacje wykonane w ramach zadania 2. i 3.