こちらの動画は三菱IQ-RのRJ71PN92を利用し、Beckhoff TwinCAT3 TF6270 と Belden のマルチプロトコルBlock IOをProfinetで接続する手順を1から説明します。

さ、はじめよう！

Reference Link

三菱#RJ71PN92をSIEMENSとProfinet通信する

Project#Beckhoff TwinCAT3 x Siemens S210 Servo Drvie_Part1

Reference Video

RJ71PN92?

RJ71PN92は三菱のIQ-Rの拡張通信モジュールです。このモジュールを使用することによりProfinet IO Controllerを立ち上げ、複数のProfinet IO Devicesと通信することができます。

Layout

こちらはRJ71PN92 モジュールのLayoutです。

Flow

こちらはRJ71PN92を使用するときのTime Chartです。

Download GSDML

下記のLinkからBeldenのProfinet・Ethernet/IPマルチプロトコルに対応するIO BlockのGSDML FileをDownloadしてください。

https://catalog.belden.com/index.cfm?event=pd&p=PF_0980ESL393121DCU1

GX Configurator-PN

RJ71PN92のProfinetネットワークを構築するにはGX Configurator‐PNのインストールが必要です。GX Configurator‐PNのセットアップFileは三菱電機の営業部署に問い合わせてください。

セットアップFileを起動し、Next>で進みます。

簡単な個人情報を入力し、Next>で進みます。

Installする場所を設定し、Next>で進みます。

Installで開始します。

しばらく待ちます…

Driverもインストールしていきましょう。

Done!

最後はパソコンを再起動しましょう。

Implementation

Beckhoff Side

Add Profinet Devices

I/O>Devices>Add New Itemで新規デバイスを追加します。

Profinet>Profinet I/O Device(RT)を選び>Okで進みます。

Profinet Deviceとして使用するEthernet Interfaceを設定してください。

Configure Task

Profinet Devices通信用の専用Taskを追加するため、Sync Task>Special Sync Taskを選び>Create new I/O Taskを追加します。

Task 名を入力し>Okで進みます。

Done!次はCycle TicksでTaskの更新時間を設定します。注意するのはProfinet ControllerのClockはProfinet Devicesより低くなると、Timeoutになる可能性が高いです。

Add New PNTC Device

次は三菱のモジュールと通信するデータを定義するため、Device 1>右クリック>Add New Itemします。

PNTC Deviceを選び>Okで進みます。

こちらはProfinet Versionを設定する画面です。TwinCAT3側は一番古いのV2.0にします。

Configure Slots

Beckhoff TwinCAT3のAPIにある各Slotのデータ交換領域を定義するため、API>Add New Itemします。

Device Configuration画面が表示されるので、アプリケーションに合わせてSlotを定義しましょう。今回の記事ではSlot1-3までModulesを定義しました。

Slot1

Slot1は64Word の入出力になります。

Slot2

Slot2は10 Float32 の入出力になります。

Slot3

Slot3は100DWord の入出力になります。

Generate GSDML

最後はGSDML Generator のTabを開き、”Create GSDML from original”でGSDML Fileを生成しましょう。

Add PLC

今度はPLCプロジェクトを追加するため、PLC>右クリック>Add New Itemします。

Standard PLC Projectを選び>AddでPLCプロジェクトを追加しましょう。

Add DUT

Process Input/Outputと紐つけるための変数を一括定義できるように、構造体を作成します。

構造体の名前を設定します。

こちらは三菱のRJ71PN92 Profinet IO Controllerと交換するデータ領域になります。今回の記事では入出力も同じサイズなので、定義も一回で済ませます。

TYPE DUT_dataExchange_Mels :
STRUCT

dataWords:ARRAY[0..63]OF WORD;
dataFloat:ARRAY[0..9]OF REAL;
dataDWord:ARRAY[0..99]OF DWORD;
END_STRUCT
END_TYPE

Add GVL

次はGlobal Variable Listを追加するため、右クリック>Add>Global Variable Listをクリックします。

GVLの名前を定義します。

先ほど定義した構造体を利用し、三菱のRJ71PN92のモジュールとデータ交換する変数を定義します。

{attribute ‘qualified_only’}
VAR_GLOBAL

dataFromMels AT %I*:DUT_dataExchange_Mels;
dataToMels AT %Q*:DUT_dataExchange_Mels;
END_VAR

MAIN

こちらはMAINプログラムになります。TwinCAT3のライブラリを使用し乱数を生成し各Registerにデータを書き込みます。

PROGRAM MAIN
VAR
i:INT;
rand:DRAND;
nrand:REAL;
END_VAR

rand();
nrand := rand.Num*5.0;
FOR i := 0 TO 99 BY 1 DO
GVL_data.dataToMels.dataDWord[i] := REAL_TO_DWORD(100.0*nrand*(i+1));
END_FOR

FOR i := 0 TO 9 BY 1 DO
GVL_data.dataToMels.dataFloat[i] := 10.0*nrand*(i+1);
END_FOR

FOR i := 0 TO 63 BY 1 DO
GVL_data.dataToMels.dataWords[i] := i+1;
END_FOR

Activate Configuration

Activate ConfigurationでプロジェクトをCPUにDownloadしましょう。

OKで進みます。

Yesで進みます。

もしライセンスが足りない場合、魔法のコードを入力しましょう。

TwinCAT RuntimeをRun Modeに切り替えます。

Login

次はLoginします。

Yesで進みます。

最後はStartでプログラムをRunにします。

３

GXWORKS3 Side

Module Configuration

まずはModule Configurationを構築します。

R35B

Rack Module R35Bを追加します。

R61P

次は電源モジュールR61Pを追加します。

CPU

今度はプロジェクトを作成したとき追加されたR04EU CPUをCPU Slotに引っ張ってきます。

Done!

CPU Ext

こちらは今回使用したR04ENCPUですが、隣には1つの拡張モジュールがあり、実際このCPUは2Slotを占有しています。なので、Module Configurationでは隣の拡張モジュールも構築する必要があります。

CPU Extenstionには4つの_RJ71EN71 Slotがあり、実際のアプリケーションに合わせて適切なSlotを追加しましょう。

Done!今回は_RJ71EN71(E+IEF)を追加しました。

RJ71PN92

最後に今回の記事の主役RJ71PN92を追加してください。

Done!

Add System Label

このStepではMustではありませんが、ラベルを使用したい方にはModule Label>右クリック>Add Module LabelでCPUのラベルを追加しましょう。

Module Parameter

次はRJ71PN91のパラメータを設定するためRJ71PN92>Module Parameterをダブルクリックしましょう。

モジュールのIpアドレスとSubnetをアプリケーションに合わせて設定してください。

次はRJ71PN91のController 名も設定しましょう。

PROFINET Module Setting

今度はProfinetネットワークを構築するため、PROFINET Module Settingをダブルクリックします。

先ほど言ったGX Configurator PNをインストールしたら、ツールが自動的に立ち上げます。

Add GSDML

PROFINETネットワークを構築するにはGSDML Fileが必要で、赤矢印のボタンをクリックしGSDML Fileを追加します。

GSDML Management画面が表示され、Next>で進みます。

Add File(s)を選び、BrowseでGSDMLが格納された場所を設定し、Next>で進みましょう。

先程Beckhoff TwinCAT3でExportされたGSDML Fileを開きましょう。

Next>で進みます。

GSDML Fileがインストールされました。

Done!Finishをクリックし終了しましょう。

Device Libraryに先ほど追加したTwinCAT Deviceが表示されました。

同じ操作でBelden社のProfinet IO Blockも追加しましょう。

Add Devices

Device Libraryから先程のTwinCAT ProfinetデバイスをDropし、PROFINETネットワークに追加しましょう。

Profinet Deviceの設定画面が表示されます。

Device Name

Profinetネットワークを構築するには各IO Deviceにもデバイス名が必要で、こちらのDevice Nameはデバイス名になります。実際のアプリケーションに合わせて設定していきましょう。

IP Address

こちらはProfinet IO デバイスのIPアドレスになります。

NumberのDrop-Listからデバイスの番号を設定すると、該当する番号はIPアドレスの一番最後に数字に反映されます。例えば下図のようにNumberを99に設定すると、このProfinet IO DeviceのIPアドレスは192.168.5.99になります。

Activate Configuration

Defaultでは”Active Configuration”のCheck Box入れていますが、念の為にもう一度確認していきましょう。

Module Configuration

Module Configurationでは今回使用するGSDML Fileもすでに各Slotの領域が決められたので、特に設定する必要がありません。もし自由設定できるProfinet IO Deviceの場合、ProfinetのIO Device側が構築したSlot構成と一致する必要があります。

Parameters

ParametersではByteの並び(Device Data Order)・通信周期(Refresh Period)・タイムアウト参数(Watchgod Factor、Refresh Period x Watchdog Factor=実際のWatchgod タイム)を設定できます。

今回は1ms周期で設定します。

Result

Beldenのデバイスも先程と同じ操作で追加や設定してください。

Save

Profinet IO Deviceの構築が完了したら、設定を保存してください。

MAIN

こちらは今回記事で使用するMainプログラムです。

bPNConectOKTwinCAT3 Bit VAR
iCounter 　　　　　　 Word [Signed] VAR

こちらのプログラムはRJ71PN92から受信したデータをそのままTwinCATにFeedbackするプログラムです。また、Beldenのモジュールの入力を監視し、入力0と入力1がTrueの場合は非常停止のランプを点灯させます。

glRJ71PN92_1.stMgmtOutputs.bReq_DataExchangeStartRequest:=
glRJ71PN92_1.stMgmtInputs.bSts_ConfigurationStatus;

bPNConectOKTwinCAT3:=glRJ71PN92_1.stMgmtInputs.bnSts_IODevicesConnStatus[99];

glRJ71PN92_1.SLV099SLOT001DataStructOut.SLOT001_1_WORD_OUTPUT:=
glRJ71PN92_1.SLV099SLOT001DataStructIn.SLOT001_1_WORD_INPUT;

glRJ71PN92_1.SLV099SLOT001DataStructOut.SLOT001_1_WORD_OUTPUT62:=
glRJ71PN92_1.SLV099SLOT001DataStructIn.SLOT001_1_WORD_INPUT62;

glRJ71PN92_1.SLV099SLOT002DataStructOut.SLOT002_1_FLOAT32_OUTPUT:=
glRJ71PN92_1.SLV099SLOT002DataStructIn.SLOT002_1_FLOAT32_INPUT;

glRJ71PN92_1.SLV099SLOT002DataStructOut.SLOT002_1_FLOAT32_OUTPUT8:=
glRJ71PN92_1.SLV099SLOT002DataStructIn.SLOT002_1_FLOAT32_INPUT8;

glRJ71PN92_1.SLV099SLOT003DataStructOut.SLOT003_1_DWORD_OUTPUT:=
glRJ71PN92_1.SLV099SLOT003DataStructIn.SLOT003_1_DWORD_INPUT;

glRJ71PN92_1.SLV099SLOT003DataStructOut.SLOT003_1_DWORD_OUTPUT98:=
glRJ71PN92_1.SLV099SLOT003DataStructIn.SLOT003_1_DWORD_INPUT98;

glRJ71PN92_1.SLV111SLOT001DataStructOut.SLOT001_8_BIT_OUTPUT_DATA[0]:=
(glRJ71PN92_1.SLV111SLOT001DataStructIn.SLOT001_16_BIT_INPUT_DATA[0]
AND glRJ71PN92_1.SLV111SLOT001DataStructIn.SLOT001_16_BIT_INPUT_DATA[1]
)
AND RCPU.stSM.b1sClock
;
;

Update Label

GX Configurator-PNからIO デバイスが登録された項目名、関連するグローバルラベルと構造体をプロジェクトに反映するため、GXWORKS3で手動更新する必要があります。

モジュールを右クリック>Update PROFINET Labelをクリックします。

Global Label FolderにはGlobal_PN92_1というSheetが追加されます。

glRJ71PN92_1というGlobal Labelがあり、先程Update Labelの操作でGlobal Labelが更新されました。

中にRJ71PN92で構築したProfinet デバイスの入出力もすべて定義されました。

Autorefresh Settings

次はRJ71PN92 Profinet IO Controllerと各Profinet Deviceを交換する入出力データのとき、CPUの中にどこのメモリ番地を設定する必要があります。

モジュールを右クリック>Autorefresh Settingsをクリックします。

Output device(IQ-R -> PN Controller)はCPU側RJ71PN92 Profinet Controllerに出力するとき、CPU内のメモリ番地を指定します。下図ではUser CPU Deviceをw0に設定しましたので、つまりw0からw189まではCPU‐>RJ71PN92の出力データ領域になります。

Input device(IQ-R <ー PN Controller)はRJ71PN92 Profinet ControllerがCPU側に出力するとき、CPU内のメモリ番地を指定します。下図ではUser CPU Deviceをw0に設定しましたので、つまりw3Aからw2A6まではCPU‐>RJ71PN92の出力データ領域になります。

それらの設定はすべてGXWORKS3が自動で行うので、特に手動で設定する必要がありません。