キーエンスSafety ControllerのTutorial第5話です。今回はみなさんがよく使われているSafetyリレーと配線し、Modbus/TCP Serverを立ち上げ、Beckhoff TwinCAT3のTF6250から様々なレジスタにアクセスします。

さ、はじめよう！

Reference Video

こちらは記事の動画Versionになります。

Beckhoff.TF6250でKeyence GC1000とModbus TCP/IP接続チュートリアル

Reference Link

http://soup01.com/ja/category/keyence%e3%82%ad%e3%83%bc%e3%82%a8%e3%83%b3%e3%82%b9/gc-1000/

Implementation

Wiring

プロジェクトを構築する前に、まず配線を簡単に説明します。

Input

こちらはGC1000の入力側配線になります。GC1000から以下の入力信号を取り込んでいます:

非常停止
安全リレーのNO接点
安全リレーのNC接点
リセットボタン

Output

こちらはGC1000の出力側配線になります。GC1000から以下の入力信号を取り込んでいます:

安全リレーのコイル出力
安全リレーOFFときのランプ出力
安全リレーONときのランプ出力

Keyence Side

今回の記事ではキーエンスGC1000 Safety ControllerのModbus TCP Server機能を使用します。

Specification

こちらはGC1000のModbus TCP Server仕様で、固定のPort502を使って、最大4つのConnectionになります。

Function Code

こちらはキーエンスGC1000 Safety Controllerが対応してるModbus Function Codeです。

Input Register

こちらは今回記事で使用したGC1000 のInput Registerです。

レジスタ100Hから103HまではGC1000のCommunication Inputになります。

Holding Register

こちらは今回記事で使用したGC1000 のHoldingRegisterです。

レジスタ214Hから215HまではGC1000の状態やエラー発生数になります。

レジスタ252Hから255HまではGC1000のCommunication Outputになります。

レジスタ700Hから73FHまでは現在GC1000が実行してるプロジェクト名になります。

Input Configuration

こちらはGC1000の入力構成になります。

EMS00：非常停止ボタン
SNO2005_NC_INPUT：安全リレーSNO2005のB接点
SNO2005_NO_INPUT：安全リレーSNO2005のA接点
RST000：リセットボタン

Output Configuration

こちらはGC1000の出力構成になります。

SNO2005_MAIN_COIL：安全リレーSN2005のコイル
AUX‐SNO2005_OFF：現在安全リレーSNO2005のコイルがOFFしてる状態を示すランプ出力
AUX-SNO2005_READY：現在安全リレーSNO2005のコイルがONしてる状態を示すランプ出力
SNO2005_V31：安全リレーSN2005のKMあたりオンコイル

Register Configuration

今回の記事もGC1000の内部レジスタを使用します。

プロジェクトに4つのRegisterがあり、非常停止の状態・安全リレーの状態とModbus のLife bitになります。

Program

プログラムは2ページに分かれております。

Page1

Page1はメインの制御や内部レジスタにデータ出力のプログラムになります。

Page2

Page2はGC1000の状態を通信出力に渡すためのプログラムです。

ModbusTCP/IP Configuration

次はGC1000のModbus TCP/IP設定を行います。

GC ConfiguratorからModbusTCPをEthernet Fieldに追加しましょう。

Done!Modbus TCP/IP Driverが追加されました。

Ethernet Setting

次はEthernetの設定を行うため、Basic Settingをクリックしてください。

EthernetのBasic Setting画面が表示されます。

Transfer communication settingsのCheckboxを入れ、Static IPを選択します。

次はIPアドレスを設定してください。プロジェクトのIP設定をGC1000に転送することになります。

Done!

Beckhoff Side

次はBeckhoff TwinCAT側の実装を説明します。今回はTF6250にあるFB_MBREADREGSとFB_MBWriteRegsのFBを使用しGC1000のレジスタにアクセスします。

Install TF6250

下記のLinkからTF6250のSetup FileをDownloadし、インストールしてください。

https://www.beckhoff.com/en-en/products/automation/twincat/tfxxxx-twincat-3-functions/tf6xxx-connectivity/tf6250.html?

Add library

Program

FC_ClearArray

こちらの関数では配列値を0にクリアします。

FUNCTION FC_ClearArray

VAR_IN_OUT
io:ARRAY[*]OF WORD;
END_VAR
VAR
i:DINT;
END_VAR

FOR i:=LOWER_BOUND(io,1) TO UPPER_BOUND(io,1) DO
io[i]:=16#0;
END_FOR

MAIN

こちらはMAINプログラムです。

PROGRAM MAIN
VAR
//Function Block
_MBRead:FB_MBReadInputRegs;
_MBWrite:FB_MBWriteRegs;

//Buffer
ReadBuffer:ARRAY[0..99]OF WORD;
WriteBuffer:ARRAY[0..99]OF WORD;

//Data From GC1000
ProjectName :WSTRING;
GC1000_Running,GC1000_Normal:BOOL;
GC1000_NumberOfError:WORD;
EStopTriggered,SNO2005_CoilOFF,SNO2005_CoilON:BOOL;

//Command to GC1000
bReset:BOOL;

//Program Flow Control
iStep:INT;
TON1,TON2,TON3:TON;

END_VAR
aInit();aReadDataFromGC1000();aWriteData2GC1000();aBusyTimeOut();

ACTION:aBusyTimeOut

こちらのActionはInput Registerに受信するときのタイムアウト設定になります。

//Busy Timeout
TON3(in:=_MBRead.bBusy );
IF TON3.Q THEN
iStep:=0;
END_IF

ACTION:aInit

こちらのActionはタイマーの設定値などを初期化します。

TON1.PT:=T#1S;
TON2.PT:=T#1S;
TON3.PT:=T#5S;

TON1(IN:=NOT TON2.Q);
TON2(in:=TON1.Q);

ACTION:aReadDataFromGC1000

こちらのActionはCASE分を使ってGC1000に各Input Registerを読み取ります。

//Read Process
CASE iStep OF

0:
_MBRead.sIPAddr:=’192.168.5.21′;
_MBRead.nTCPPort:=502;
_MBRead.nUnitID:=1;
_MBRead.cbLength:=SIZEOF(ReadBuffer);
_MBRead.pDestAddr:=ADR(ReadBuffer);
_MBWrite.sIPAddr:=’192.168.5.21′;
_MBWrite.nTCPPort:=502;
_MBWrite.nUnitID:=1;
_MBWrite.cbLength:=SIZEOF(WriteBuffer);
_MBWrite.pSrcAddr:=ADR(WriteBuffer);
_MBRead(bExecute:=FALSE);

EStopTriggered:=FALSE;
SNO2005_CoilOFF:=FALSE;
SNO2005_CoilON:=FALSE;
ProjectName:=” “;

iStep:=10;
10:
_MBRead.nMBAddr:=16#252;
_MBRead.nQuantity:=4;
_MBRead(bExecute:=TRUE);
IF _MBRead.cbRead <> 0 OR _MBRead.bError THEN
_MBRead(bExecute:=FALSE);
IF _MBRead.cbLength <> 0 THEN
EStopTriggered:=ReadBuffer[0].0;
SNO2005_CoilOFF:=ReadBuffer[0].1;
SNO2005_CoilON:=ReadBuffer[0].2;
iStep:=20;
END_IF;
IF _MBRead.bError THEN
iStep:=900;
END_IF
END_IF
20:
IF NOT _MBRead.bBusy THEN
FC_ClearArray(io:=ReadBuffer);
iStep:=30;
END_IF
30:
_MBRead.nMBAddr:=16#700;
_MBRead.nQuantity:=64;
_MBRead(bExecute:=TRUE);
IF _MBRead.cbRead <> 0 OR _MBRead.bError THEN
_MBRead(bExecute:=FALSE);
IF _MBRead.cbLength <> 0 THEN
MEMMOVE(
destAddr:=ADR(ProjectName)
,srcAddr:=ADR(ReadBuffer)
,n:=64*2
);
iStep:=40;
END_IF;
IF _MBRead.bError THEN
iStep:=901;
END_IF
END_IF
40:
IF NOT _MBRead.bBusy THEN
FC_ClearArray(io:=ReadBuffer);
iStep:=10;
END_IF
50:
_MBRead.nMBAddr:=16#214;
_MBRead.nQuantity:=2;
_MBRead(bExecute:=TRUE);
IF _MBRead.cbRead <> 0 OR _MBRead.bError THEN
_MBRead(bExecute:=FALSE);
IF _MBRead.cbLength <> 0 THEN
GC1000_Running:=ReadBuffer[0].0;
GC1000_Normal:=NOT ReadBuffer[0].1;
GC1000_NumberOfError:=ReadBuffer[1];
iStep:=60;
END_IF;
IF _MBRead.bError THEN
iStep:=902;
END_IF
END_IF
60:
IF NOT _MBRead.bBusy THEN
FC_ClearArray(io:=ReadBuffer);
iStep:=10;
END_IF
900,901,902:
iStep:=0;
END_CASE

ACTION:aWriteData2GC1000

こちらのActionはリセット信号とハートビートをGC1000のHolding Registerに書き込みます。

WriteBuffer[0].0:=bReset;
WriteBuffer[0].1:=TON1.Q;

//Write Process
//100=Communication Input
_MBWrite(
nMBAddr:=16#100
,nQuantity:=4
,bExecute:=NOT _MBWrite.bBusy
);