RS-ETH I -INTRODUÇÃO. Figura I.1 Módulo RS-ETH. Manual do Módulo Convensor RS-ETH. Controle e Automação Industrial

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Controle e Automação Industrial

RS-ETH

I -INTRODUÇÃO

O módulo conversor RS-485 para Ethernet RS-ETH é um equipamento que permite dar conectividade em redes ethernet 10Mb/s via protocolo Modbus/TCP a equipamentos Fertron que se comuniquem via RS-485 em protocolos Ferbus ou Modbus-RTU, operando também com equi-pamentos de outros fabricantes que se comuniquem em Modbus-RTU. Como uma segunda opção, pode-se configurar o RS-ETH como um módulo conversor de protocolos seriais, permitindo que equipamentos que utilizam o protocolo Ferbus possam ser integrados a redes Modbus-RTU. Este tipo de configuração será explicado com mais detalhes posteriormente, ao longo deste manual.

O módulo RS-ETH tem vários LEDs de diagnóstico e detecção de erros tanto para verificar a sinalização ethernet quanto para verificar a sinalização em serial RS-485.

Cada módulo RS-ETH contém seu MAC address (também conhecido como endereço ethernet), permitindo acesso e configuração do equipamento. Cada RS-ETH pode ser acessado simultanea-mente por até oito clientes Modbus/TCP.

A Figura I.1 mostra o RS-ETH.

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II – INSTALAÇÃO

Antes da instalação do RS-ETH, é necessário configurar seu hardware, informando o endereço máximo na linha serial que será acessado via Modbus/TCP ou Modbus-RTU, assegurando-se que os jumpers estejam conectados de acordo com a Erro! A origem da referência não foi encontrada.

II.1 – PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO

O RS-ETH pode utilizar tanto o protocolo Modbus-RTU para uma comunicação serial RS-485 quanto o protocolo Modbus/TCP para uma comunicação padrão em rede ethernet.

O Modbus-RTU e o Modbus/TCP, por serem protocolos abertos, são amplamente utilizados por diversos fabricantes. Em Modbus-RTU, podem ser configurados quatro baud-rates diferentes: 9600bps, 19200bps, 57600bps e 115200bps.

Nos itens a seguir estão demonstradas as tabelas de configuração de jumpers e dip-switch para cada um dos protocolos de comunicação.

II.2 – CONFIGURAÇÃO DOS JUMPERS PARA CONEXÃO ETHERNET OU RS-485 A configuração dos jumpers encontrados na placa principal para conexão ethernet ou RS-485 deve respeitar a Erro! A origem da referência não foi encontrada. A identificação “a-b” indica que um jumper fecha as posições “a” ou “b”. Por exemplo, para conexão Modbus/TCP para Modbus-RTU, JP1 e JP8 serão fechados e também será fechada a posição “B” do JP11.

Nesta placa ainda há jumper para ativação do watchdog externo (JP4) e jumper para ativar o resistor terminador da linha Ferbus (JP3).

Jumpers Modbus/TCP para Modbus-RTU Modbus/TCP para Ferbus Modbus-RTU para Ferbus

JP1 Fechado Aberto Aberto

JP2 Aberto Aberto Fechado

JP7 Aberto Fechado Aberto

JP8 Fechado Aberto Aberto

JP9 Aberto Aberto Fechado

JP10 Aberto Fechado Aberto

JP11 Posição B Aberto Posição A

Tabela II.1 – Configuração dos jumpers

Os jumpers JP5 e JP6 são utilizados unicamente durante a produção do equipamento e não de-vem ser utilizados pelo usuário. Assim, eles sempre deverão estar desconectados.

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Figura II.1 – Posição dos jumpers na placa

II.3 – CONFIGURAÇÃO DA CHAVE DIP-SWITCH

A chave dip-switch é utilizada com dois propósitos distintos: indicar o endereço máximo do equi-pamento na linha serial e também selecionar o baud-rate do protocolo de comunicação Modbus-RTU. As chaves 7 e 8 são utilizadas unicamente quando o RS-ETH estiver configurado para traba-lhar em Modbus-RTU. Em outro caso, essas chaves são desconsideradas.

As chaves de 1 a 5 representam o endereço máximo do equipamento que está conectado ao ETH na linha serial Ferbus. No exemplo abaixo, há 18 equipamentos na linha serial e o RS-ETH está trabalhando em Modbus-RTU com uma taxa de comunicação de 57600bps (observar Figura II.2). A chave 6 não tem função, e está reservada para uso futuro.

Figura II.2 – Configuração do endereço máximo e baud-rate no dip-switch

A seleção do baud-rate no dip-switch é feita de acordo com a Tabela II.2 abaixo.

Tabela II.2 – Configuração do baud-rate para o Modbus-RTU

8 7

0 0 9600

0 1 19200

1 0 57600

1 1 115200

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II.4 - INSTALAÇÃO DO CABO ETHERNET

O módulo RS-ETH utiliza o conector padrão RJ-45 para rede 10BASE-T. Ele apresenta ainda 4 LEDs para indicação dos status da comunicação ethernet. Esses LEDs são mostrados na Erro! A origem da referência não foi encontrada.

Figura II.3 – Vista frontal dos LEDs e suas funções

Para verificar os estados e diagnósticos da rede é necessário observar a Tabela II.3 abaixo.

Tabela II.3 – Estados e diagnóstico dos LEDs ethernet

LED DESCRIÇÃO FUNÇÕES DOS LEDS

PWR Power LED vermelho. Aceso indica equipamento ligado FAIL Fail LED vermelho. Aceso indica falha no equipamento FB-RX Ferbus-RX LED verde. Status da recepção Ferbus

FB-TX Ferbus-TX LED verde. Status da transmissão Ferbus MB-RX Modbus-RX LED verde. Status da recepção Modbus MB-TX Modbus-TX LED verde. Status da transmissão Modbus

C1 Estado do canal 1 do serial LED verde sempre aceso indica que o canal 1 está ocioso. Se o LED verde piscar, indica que o canal 1 está conectado na rede e ativo. C2 Estado do canal 2 do serial LED amarelo sempre aceso indica que o canal 2 está ocioso. Se o LED amarelo piscar, indica que o canal 2 está conectado na rede e ativo.

Diag. Diagnósticos Se o LED vermelho estiver piscando ou sempre aceso em combina ção com o LED verde (canal 1) indica diagnóstico e detecção de erros.

Vermelho aceso e o verde piscando: 1x: Erro no checksum da EPROM 2x: Erro na RAM

3x: Erro no controlador de rede 4x: Erro no checksum da EEPROM 5x: Endereço IP duplicado na rede

6x: O Software não é compatível com o hardware Vermelho e o verde piscando

4x: Erro na conexão de rede

5x: Não foi recebida nenhuma resposta do DHCP

Link Estado de conexão da rede LED verde sempre aceso indica que o porto da rede está conectado na rede

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É necessário considerar os seguintes pontos antes de conectar e configurar o módulo na rede: • O endereço IP do módulo deve ser configurado antes que seja estabelecida uma conexão de rede;

• Apenas uma pessoa por vez pode conectar-se no porto de rede para configuração. Isto elimi-na a possibilidade de várias pessoas tentarem simultaneamente configurar o RS-ETH;

• A conexão com o porto de rede pode ser desabilitada. O gerenciador do sistema não será capaz de acessá-lo. Este porto também pode ser protegido por senha.

Nos próximos itens serão explicados com mais detalhes como se fazer a conexão ethernet com módulo RS-ETH, configurando seu IP através do software telnet.

II.5 - ALIMENTAÇÃO

O módulo RS-ETH pode ser alimentado por 110VAC ou 220VAC, em 50 ou 60Hz. Para ali-mentação em 110VAC, deve-se realizar a conexão à borneira conforme mostrado na Figura II.4 (a). Se a alimentação for em 220VAC, deve-se usar a conexão à borneira como mostrado no item (b) da mesma figura.

Figura II.4 (a)

Figura II.4 – Borneira para alimentação em 110V (a) ou 220V (b)

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III - CONFIGURAÇÃO DO MÓDULO RS-ETH

Para configurar o módulo RS-ETH são necessárias pelo menos duas funções de rede: Telnet e ARP.

O ARP é necessário para informar a máquina local (máquina que irá acessar o RS-ETH) que o endereço IP do RS-ETH corresponde ao seu MAC Address.

O Telnet é necessário para configurar o módulo RS-ETH.

III.1 - CONFIGURAÇÃO DO ENDEREÇO IP

O endereço IP do RS-ETH deve ser configurado antes que haja uma conexão de rede. A atribui-ção do endereço IP deve ser feita via ARP. O método ARP está disponível nas plataformas UNIX e nos sistemas baseados em Windows.

Num host UNIX, deve-se criar em sua tabela ARP uma entrada com o IP pretendido e o ende-reço de hardware do RS-ETH, que pode ser encontrado na etiqueta colada no produto, com o co-mando:

arp –s 191.12.3.77 00:20:4A:xx:xx:xx

Figura III.1 – ARP no UNIX

Para conseguir que o comando ARP trabalhe no Windows, a tabela ARP do PC deve conter no mínimo um endereço IP definido que não seja o seu próprio. Se a tabela ARP estiver vazia, o co-mando retornará uma mensagem de erro. Deve-se Digitar ARP –A como coco-mando no prompt do DOS para verificar que há no mínimo um endereço de entrada na tabela ARP.

Se a máquina local for a única entrada da tabela, deve-se executar um comando ping para um outro endereço IP na rede para construir uma nova entrada na tabela ARP; logicamente o endereço IP deve ser outro que não seja a máquina na qual se está trabalhando. Uma vez que haja no mínimo uma entrada adicional na tabela ARP, usa-se o seguinte comando do ARP no endereço IP do RS-ETH:

arp –s 191.12.3.77 00-20-4A-xx-xx-xx

Figura III.2 – ARP no Windows

Deve-se em seguida abrir uma conexão ethernet no porto 1. A conexão falhará rapidamente (3 segundos), mas o RS-ETH temporariamente mudará seu endereço IP para aquele designado neste passo.

Figura III.3 – Telnet no porto 1

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Finalmente, deve-se abrir uma conexão telnet no porto 9999 e configurar todos os parâmetros requeridos.

telnet 191.12.3.77 9999

Figura III.4 – Telnet no porto 9999

IMPORTANTE:

Este endereço IP é temporário e será revertido ao valor default quando o RS-ETH for reiniciado, a não ser que o usuário armazene as mudanças permanentemente. Isto será explicado no próximo item.

III.2 - CONFIGURANDO O RS-ETH VIA TELNET

Como já foi explicado na Figura III.4, ao digitar o endereço IP do RS-ETH no porto 9999 via telnet, serão acessados os parâmetros de configuração do módulo.

No prompt do DOS aparecerá:

Figura III.5 – Telnet no prompt do DOS (1)

Pode-se observar o endereço IP e o MAC address na tela do telnet.

Se a tecla ENTER não for pressionada durante 3 segundos, aparecerá a mensagem “conexão ao

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Figura III.6 – Telnet no prompt do DOS (2)

Dessa maneira é necessário que seja teclado ENTER para configurar o RS-ETH. Ao teclá-la, a mensagem da Figura III.7 aparecerá no prompt:

Figura III.7 – Telnet no promprt do DOS (3)

Como mostrado na Figura III.7, há 4 itens a configurar:

1. Network IP Settings (Configuração do IP na rede) IP Address (Endereço IP do módulo)

Default Gateway (Gateway da rede LAN ao qual o RS-ETH será conectado) Netmask (Máscara de rede na LAN onde o RS-ETH será conectado)

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1. Serial & Mode Settings (Configurações da linha serial)

Protocol (Protocolo de Comunicação, no caso, Modbus-RTU slave)

Serial Interface (interface serial, com os parâmetros na ordem da Tabela III.1 de acordo com

o exemplo da Figura III.7)

Tabela III.1 – Tabela de configuração da interface serial

Deve-se sempre lembrar que o baud-rate do RS-ETH deve estar de acordo com o baud-rate selecionado na chave DIP-SWITCH, conforme Tabela II.2. Os outros parâmetros (bits de dados, paridade, stop bit e meio físico), sempre deverão estar de acordo com a Tabela III.1.

III.3 - CONFIGURANDO O RS-ETH PARA TRABALHAR COM MODBUS-RTU

Para trabalhar com Modbus-RTU, o meio físico será RS-485 e deve-se conectar à borneira Modbus-RTU os sinais RS+ e RS-. Deve-se também configurar os jumpers de acordo com a Erro! A origem da referência não foi encontrada para trabalhar em Modbus-RTU.

Uma vez que o cabo foi conectado, deve-se certificar que o baud-rate escolhido para a comuni-cação está de acordo com o selecionado na chave dip-switch, conforme na Tabela II.1.

Após isso, deve-se selecionar também na chave dip-switch o maior endereço dos equipamentos conectados ao RS-ETH, de forma a otimizar seu desempenho.

Baud-Rate 7/8 bits de dados Paridade Stop Bit Meio Físico

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IV - CONFIGURANDO EQUIPAMENTOS FERTRON VIA FERCONF

O Modbus-RTU, por ser um protocolo aberto, é amplamente utilizado por diversos fabricantes. Para configurar um equipamento Fertron via Modbus-RTU, serão necessários o software configurador Ferconf, que opera em ambiente Windows e uma interface de comunicação para con-verter os sinais da linha RS-485 para RS-232. Se a forma de configuração escolhida for via Modbus/ TCP (ethernet), apenas o módulo RS-ETH será necessário.

Figura IV.1 – Configurar porta no Ferconf v.2.0

Figura IV.2 – Configurar Max. IAdr (para Ferconf) e Endereço IP do RS-ETH

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Figura IV.4 – Relação de equipamentos conectados ao RS-ETH

Figura IV.5 – Configurar Communication Timeout

Os seguintes passos são necessários para configurar um equipamento Fertron via Ferconf: 1. Abrir o Ferconf (versão 2.0 ou superior);

2. Clicar no ícone Configurar portas de acordo com a Figura IV.1. A caixa de diálogo “Parâmetros de Comunicação” será abeta;

3. Nesta caixa de diáglogo, deve-se configurar portas para TCP/IP, o endereço máximo do equi-pamento que se deseja configurar em Max. Iadr., e selecionar o endereço IP do RS-ETH de acordo com a Figura IV.2. Clicar em OK confirma as mudanças;

4. Conectar o Ferconf de acordo com a Figura IV.3;

5. Neste momento todos os equipamentos conectados aparecerão na tela (observar Figura IV.4). Se os equipamenots estiverem sumindo periodicamente da tela, será necessário aumentar o tempo em communication timeout (default = 300 ms para um único micro conectado) de acordo com a Figura IV.5;

6. Para monitorar ou configurar cada um dos cartões, basta clicar em Monitoring ou

Configuration, respectivamente.O módulo RS-ETH consegue trabalhar com até 8 clientes

simulta-neamente.

Obviamente, o desempenho será melhor quando houver menos clientes conectados, já que ocor-re a divisão do tempo entocor-re eles. Dessa maneira, o parâmetro Communication Timeout deve ser atualizado de acordo com o número de clientes, até que a comunicação não apresente Timeout ou Erros (observar esses parâmetros em Estatísticas da Comunicação em Ferramentas);

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TCP, porém muda-se a conexão de TCP/IP para a COM do computador. Para que o Ferconf se comunique via Modbus-RTU, basta fazer os seguintes passos:

1. Abrir o Ferconf (versão 2.0 ou superior);

2. Clicar no ícone Configurar portas de acordo com a Figura IV.1. A caixa de diálogo “Parâmetros de Comunicação” será aberta;

3. Nessa caixa de diálogo, deve-se configurar Portas para a COM do computador desejada, colocar o endereço máximo que se quer configurar em Max. Iadr. e selecionar o baud-rate corres-pondente ao do RS-ETH. Clicar em OK confirmará as mudanças;

4. Conectar o Ferconf de acordo com a Figura IV.3;

5. Neste momento todos os equipamentos conectados ao RS-ETH aparecerão na tela (observar Figura IV.4). Se os equipamentos estiverem sumindo periodicamente da tela, será necessário au-mentar o tempo em Polling Delay (default = 25 ms para um micro conectado) e Message Timeout (default = 100 ms para um micro conectado) de acordo com a Figura IV.5;

6. Para monitorar ou configurar cada um dos cartões, basta clicar em Monitoring ou

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V - EXEMPLO DE APLICAÇÃO UTILIZANDO O IFIX 3.5

Neste capítulo será mostrado um exemplo de aplicação utilizando o SCETH, que é um equipa-mento dedicado à família PHC-400 cujos princípios de operação são os mesmos do RS-ETH. Nes-te exemplo será mostrado como configurar os parâmetros para que a comunicação se torne o mais otimizada possível sem ocorrer timeouts ou overruns.

Foram utilizados 6 cartões SC4AIO (endereços 8 a 13), 4 Cartões SC8AI (endereços 14 a 17), 1 cartão SC4AIO-FV (endereço 18) e um SCCPU (endereço 7).

É importante salientar que este é apenas um exemplo de aplicação para o cartão SCETH e não um manual de usuário para IFIX. Considera-se que o usuário esteja familiarizado com este supervisório. Outro ponto que deve ser considerado é a de que o usuário deva saber o mapa de memória dos cartões (em anexo) para poder fazer a aplicação.

A tela do supervisório foi feita para simplesmente mostrar todos os valores analógicos disponíveis nos cartões e ler todos as entradas digitais da CPU. Pode-se ver na Figura V.1 a tela do supervisório.

Figura V.1 – Tela de apresentação das variáveis

Como podemos ver na Figura V.1 foram lidos 4 loops de cada cartão, contendo os tipos de informações analógicas: PV, MV, SP, KP, RTM, DTM e autom./manual.

Para que possamos ler todos essas informações sem que haja overruns ou timeouts na comuni-cação é necessário que o usuário configure alguns parâmetros que estarão disponíveis no driver

ethernet.

Na Figura V.2 pode-se ver o driver no momento da conexão com o SCETH. No lado esquerdo da figura pode-se ver os blocos para cada um dos cartões (11 cartões e uma CPU) e no lado direi-to (Channel Statistics for ETH1). Podemos ver que o número de timeouts é praticamente inexistente em relação ao número de poll rates feito pelos blocos.

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Para que se consiga chegar nestas estatísticas foi necessário configurar os seguintes parâmetros do driver:

1. No bloco principal (SC4IO-X):

• Reply Timeout: Especifica o tempo em segundos necessário para que o driver espere por uma resposta do SCETH (Na Figura V.3, Reply Timeout = 3 para todos os blocos);

• Retries: Número de tentativas que o driver fará caso o tempo Reply timeout seja expirado (Na Figura V.3, Retries = 1 para todos os blocos);

• Delay Time: Tempo em segundos esperado pelo driver antes de fazer uma nova tentativa (Retries) de transmissão (Na Figura V.3, Delay Time = 1 para todos os blocos);

Figura V.3 – Configuração dos blocos no driver ethernet Figura V.2 – Estatísticas do driver Intellution

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Todos esses valores poderão mudar de acordo com o número de cartões, o número de informa-ções (PV, MV, etc) de cada cartão e o número de computadores conectados ao cartão SCETH. Obviamente, quanto maior a aplicação, menor será o tempo de atualização da tela. No exemplo acima estávamos utilizando somente um computador.

Quando estiver utilizando o supervisório para comunicar com o cartão ethernet, ficar sempre atento ao parâmetro Overrun, mostrado na Figura V.2 que contém as estatísticas do driver. Este parâmetro indica que o supervisório não está otimizado para a aplicação e desta maneira, os parâmetros Reply

timeout, Retry, Primary Rate, etc deverão ser reconfigurados.

Figura V.4 – Configuração dos loops dentro dos blocos

1. Dentro de cada um dos blocos (SC4IO-X):

· Primary Rate: Este parâmetro especifica a taxa na qual serão feitos os polls records em se-gundos (Na Figura V.4, Primary Rate = 3 para a variável PV. Para todos os outros blocos Primary

Rate foi colocado igual a 20, pois não havia a necessidade de ficar atualizando sempre as variáveis

MV, SP, KP, RTM, DTM e autom./manual);

· Phase: Este parâmetro especifica o atraso antes do driver ler o dado. Neste exemplo, para o bloco SC4AIO-1 foi colocado Phase = 1, para o bloco SC4AIO-2 foi colocado Phase = 2, para o bloco SC4AIO-3 foi colocado Phase = 3 e assim por diante. Desta maneira sincronizamos todos os blocos com suas diferentes fases;

Access Time: É o tempo, dado em segundos, que o driver espera antes de fazer o próximo poll Record de acordo com o Primary Rate. (Access Time = 1 para todos os blocos);

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VI - MAPA DE MEMÓRIA PARA PARAMETRIZAÇÃO E CONFIGURAÇÃO

Os equipamentos Fertron que se comunicam via protocolo Ferbus são fornecidos acompanha-dos de um mapa de memória que permite o acesso às suas diversas variáveis e parâmetros.

Para acessar, através do RS-ETH, as variáveis de um equipamento que se comunica via Ferbus, deve-se calcular o número do holding register correspondente àquele endereço de memória. Isso é necessário porque o protocolo Modbus não acessa endereços físicos de memória, mas conteúdos virtuais denominados Holding Registers.

O cálculo é feito da seguinte forma:

Seja END o endereço de memória que se deseja acessar no equipamento Fertron (Ferbus), em hexadecimal, e HR o número em decimal do holding register correspondente em Modbus. Então,

Assim, por exemplo, se o endereço desejado for 00C0h, então o holding register correspon-dente será 12385. Se for A100h, o holding register acessado deve ser 129.

HR = END - A000h - 1, se END > A000h 2

HR =10000h - END - A000h - 1, se END < A000h 2

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APÊNDICE A – ACESSÓRIOS

Os seguintes acessórios podem ser utilizados juntamente com o módulo RS-ETH para interface com um microcomputador do tipo IBM-PC:

A.1 - INTERFACE SERIAL E ISOLADOR RS-400

A RS-400 é um acessório que opera como interface entre os meios físicos RS-232 e RS-485 e também como isolador e repetidor de linha RS-485. É um hardware totalmente opto-isolado, pro-jetado para uso contínuo. Este acessório só será utilizado se o usuário escolher a opção Modbus-RTU ao invés de Modbus/TCP, quando então fará a conexão entre o microcomputador e o módulo RS-ETH.

A RS-400 é mostrada na figura abaixo.