Mitsubishi#RJ71EIP91 x TwinCAT with UCMM message communication

2022/10/19 Beckhoffベッコフオートメーション, EtherNet/IP, GXWORKS3, Protocol, TFxxx, TwinCAT3, 三菱

今回の記事では三菱のRJ71EIP91モジュールを使用しUCMMメッセージをTwinCAT3 Ethernet/IP Adapterに発行します。もし手元にRJ71EIP91あるのにEthernet/IPのAdapterがない…!

UCMMメッセージが試せない時やEthernet/IP 接続テストをしたいとおもったらBeckhoff TwinCAT3を試してください。

Thanks!

この記事が出来上がるのはベッコフ日本法人ベッコフオートメーション株式会社さまとMana Design worksさまから機材を貸してくださったおかけです。誠にありがとうございます。

ベッコフ日本法人ベッコフオートメーション株式会社

IPC6920-005はベッコフ日本法人ベッコフオートメーション株式会社さまが貸してくださったものです。Beckhoff Automationは1980 年会社設立、PCベースの制御技術をベースにしたオープンオートメーションシステム導入の先頭に立つドイツ企業です。

ベッコフ日本法人ベッコフオートメーション株式会社は、2011年に横浜に本社、2017年に名古屋オフィスを設立しました。

こちらはベッコフ日本法人ベッコフオートメーション株式会社様のホームページです。

どうぞよろしくお願いします。

https://www.beckhoff.com/ja-jp/

Reference Link

Project#Omrn NX-CSG320 x RJ71EIP91 Ethernet/IP Class1 Tag Communication
三菱#IQ-R RJ71EIP91を使う

UCMM message?

UCMMはEthernet/IPの中でServerとConnectionを確立しない状態でデータを読み書きできるコマンドになります。昔のTutorialにも書きましたExplicit  Messageと相当し、そのUCMM MessageはServer・Client機能もSupportしており、Client機能ではBuffer Memoryを使用し通信行い、Server機能では自動返答になります。

Client Function

こちらはClient Functionです。

  1. まずEIP91_1.bSet_CommunicationStartupRequest（Y10) をTrueにします。
  2. User ProgramでデータをBuffer Memoryに転送します。
  3. UCMM Data Link実行リクエスト(EIP91_1.bnSet_UCMMSendRequest_D)をTrueにします。
  4. UCMM コマンドを実行します。
  5. Ethernet/IP デバイスはコマンドを処理します。
  6. Ethernet/IP デバイスをコマンドに沿ってデータを返答します。
  7. UCMM Data Link 完成Flag(EIP91_1.bnSts_UCMMSendCompletion_D)がTrueになります。

Server Function

こちらはServer FunctionのFlowでClientより簡単です。

  1. まずEIP91_1.bSet_CommunicationStartupRequest（Y10) をTrueにします。
  2. Ethernet/IP デバイスからコマンドを受信します。
  3. RJ71EIP91がそのコマンドを処理します。
  4. コマンドに沿ってたデータをEthernet/IP デバイスに返答します。

Labels

実際Module Labelを使用せず直接Buffer Memoryにアクセスすることもできます。

Buffer Memory Request Command Area – 1st
Un\G393280 to Un\G39404
Buffer Memory Receive Command Area – 1st
Un\G394048 to Un\G394815

ですがBuffer MemoryのアドレスOffsetを数えるのは間違えやすいので、今回の記事はModule Labelを使用します。

Basic

LabelsTypeDescription
EIP91_1.bSts_ModuleReadyBitモジュール準備完了
EIP91_1.bSts_ModuleErrorBitモジュールエラーあり
EIP91_1.bSts_CommunicationReadyBitモジュール通信状態OK
EIP91_1.bSet_CommunicationStartupRequestBitEthernet/IP Class1通信開始信号
EIP91_1.bSet_ModuleErrorClearRequestBitモジュールエラーリセット信号

UCMM

LabelsTypeDescription
EIP91_1.bnSet_UCMMSendRequest_DBit(1..32)UCMM メッセージリクエスト(Connection1-32)
EIP91_1.stnUCMMCommandAreaM+RJ71EIP91_stUCMMCommand(1..32)UCMM メッセージ通信エリア
EIP91_1.bnSts_UCMMSendRequestAcceptance_DBit(1..32)UCMM メッセージが受け入れた信号
EIP91_1.bnSts_UCMMSendCompletion_DBit(1..32)UMCC メッセージ実行完了信号

EIP91_1.stnUCMMCommandArea

LabelsTypeDescription
uSet_Request_Service_DWordUCMM リクエスト Service Code
uSet_Request_Class_DWordUCMM リクエスト Class Code
uSet_Request_Instance_DWordUCMM リクエスト Instance Code
uSet_Request_Attribute_DWordUCMM リクエスト Attribute Code
uSet_Request_DataLength_DWordUCMM リクエストの合計データサイズ
unSet_Request_RequestData_DWord(0..706)UCMM リクエスト データ
uResult_Response_Service_DWordUCMM リスボン Service Code
uResult_Response_Class_DWordUCMM リスボン Class Code
uResult_Response_Instance_DWordUCMM リスボン Instance Code
uResult_Response_Attribute_DWordUCMM リスボン Attribute Code
uResult_Response_DataLength_DWordUCMM リスボンの合計データサイズ
unResult_Response_ReceiveData_DWord(0..706)UCMM リスボン データ

Implementation

TwinCAT Side

Add Adapter

TwinCAT3を起動し、I/O>Devices>Add New Itemします。

EtherNet/IP Adapter(Slave)を選び>Okします。

Ethernet/IP ネットワークに使用するEthernet Interfaceを選び>Okします。

それでEthernet/IP Adapterが追加されました。

Append IO

次はIO Assemblyを追加します。Box1>右クリック>Append IO Assemblyします。

Assembly 1が追加されました。

Add Input

Inputsを定義します。Assembly 1(input/Output)>Inputs>右クリック>Add New Itemします。

Create Array Typeで配列変数を定義します。

今回はINPUT 20個のWordになります。

Variable>Name Fieldで名前を変更しましょう。

Add Output

Outputsを定義します。Assembly 1(input/Output)>Outputs>右クリック>Add New Itemします。

先程配列を追加しましたので、直接Array[0..19]of WORDを選択すればOkです。

今回はOutput 20個のWordになります。

OUTPUTS変数も名前変更しましょう。

Config Adapter IP

Ethernet/IP  AdapterのBoxにIPを設定します。Boxをダブルクリックします。

SettingsのTabを開き、8000.21、8000.22のFieldでIPとNetwork Maskを入力してください。

最初の構成で書いたように、TwinCAT Ethernet/IP Adapterは192.168.11.122になります。

Add PLC

次はPLCを追加します。PLC>Add New Itemします。

Standard PLC Project>Addします。

Add GVL

Global Variable Listを追加します。GVLs>Add>Global Variable Listします。

GVLの名前をいれて>Open。

GVLが作成されました。

Define Ethernet/IP Variables

Ethernet/IP AdapterのProcess I/Oと紐つけますので、長さ20のWord配列を定義します。％I*と％Q*も忘れないでください。

Build Solution

Build>Build Solutionでプロジェクトをコンパイルします。

Link Inputs

Ethernet/IP Adapter Box1 Assembly1のProcess InputとUser ProgramのGVL変数に紐つけます。Assembly1>Inputs>Data>Variable>右クリック>Change Linkします。

先程に宣言したAT %I* 変数を選び>OK。

Link Output

Ethernet/IP Adapter Box1 Assembly1のProcess OutputとUser ProgramのGVL変数に紐つけます。Assembly1>Outputs>Data>Variable>右クリック>Change Linkします。

先程に宣言したAT %Q* 変数を選び>OK。

Activate Configuration

Activate ConfigurationでHardware ConfigurationをRuntimeにDownloadします。

OKで進みます。

ライセンスが足りないと言われたら、Yesで進みます。

Popupで表示したSecurity Codeとおなじ文字入れたら、TrailライセンスがActivateになり、7日使用可能になります。7日過ぎたらまたSecurity Code入れればまたTrial ライセンスが生成されますので、TwinCATは基本的には無料です。

OKでRuntimeを再起動します。

Login

LoginでUser ProgramをDownloadします。

Yesで進みます。

Start

最後はStartボタンでRuntimeをRun Modeに切り替えます。

Mitsubishi Side

Flow

こちらは三菱GXWORKS3のプログラムFlowです。まずRJ71EIP91の状態をChecksi>Readyなら送信コマンドを待ちます。送信コマンドが来たらTarget IP(今回の場合はTwinCAT)設定>コマンドのClass/Attribute/Instance/Data length/Service Codeを設定>次は送信受信Bufferをクリア>UCMMメッセージ発行>TwinCAT側まつ>また戻すのようなLoopです。

Structured Data Type.

まずは今回使用する構造体を定義します。

DUT_UCMM

毎回Instance・IPなどの変数を定義するのは面倒なので、まとめて構造体として定義すれば便利です。

IP Word [Unsigned]/Bit String [16-bit](0..3)
uInstance Word [Unsigned]/Bit String [16-bit]
uServices Word [Unsigned]/Bit String [16-bit]
uAttribute Word [Unsigned]/Bit String [16-bit]
uClass Word [Unsigned]/Bit String [16-bit]
uDataLen Word [Unsigned]/Bit String [16-bit]

DUT_IECTIMER

TON Timerで送信Timeoutを検知しますので、TON Timerに必要なパラメータもまとめて定義すれば楽になります。

tPT Time
tET Time
bQ Bit
bTrigger Bit

Function

FC_IPEncode

IPをRJ71EIP91のLabel Formatに合わせて変換するFunctionです。MUSTではないが、ip[0]=192,ip[1]=168のほうがわかりやすいと思いますので。

VAR

i_ip Word [Unsigned]/Bit String [16-bit](0..3) VAR_INPUT

PROGRAM

FC_IPEncode[1]:=SHL(i_ip[0],8);
FC_IPEncode[1]:=FC_IPEncode[1]+i_ip[1];

FC_IPEncode[0]:=SHL(i_ip[2],8);
FC_IPEncode[0]:=FC_IPEncode[0]+i_ip[3];

;

MAIN

こちらはMainのプログラムです。

Local Label

bReady Bit VAR
bSendUCMM Bit VAR
bSendingUCMM Bit VAR
bTimeOut Bit VAR

iUCMMStep Word [Signed] VAR
iCounter Word [Signed] VAR
MyData Word [Unsigned]/Bit String [16-bit](0..706) VAR

SendMessage R_TRIG VAR
tTimeOUT TON VAR

Request DUT_UCMM VAR
Response DUT_UCMM VAR
TimeOUT_Flags DUT_IECTIMER VAR

ciStepCheckReady Word [Signed] VAR_CONSTANT 0
ciStepWaitCommand Word [Signed] VAR_CONSTANT 1
ciStepIPConfig Word [Signed] VAR_CONSTANT 10
ciStepUCMMConfig Word [Signed] VAR_CONSTANT 20
ciStepClearBuffer Word [Signed] VAR_CONSTANT 30
ciStepSendUCMM Word [Signed] VAR_CONSTANT 40
ciStepWaitResponse Word [Signed] VAR_CONSTANT 50
ciStepGetData Word [Signed] VAR_CONSTANT 60
ciStepTimeOut Word [Signed] VAR_CONSTANT 999

Program

//Ready
bReady:=
EIP91_1.bSts_ModuleReady
AND NOT EIP91_1.bSts_ModuleError
AND EIP91_1.bSts_CommunicationReady
;
EIP91_1.bSet_CommunicationStartupRequest:=bReady;
//Auto Reset
EIP91_1.bSet_ModuleErrorClearRequest:=EIP91_1.bSts_ModuleError;

CASE iUCMMStep OF

ciStepCheckReady:
IF bReady THEN
iUCMMStep:=ciStepWaitCommand;
bSendingUCMM:=FALSE;
END_IF;

ciStepWaitCommand:
SendMessage(CLK:=bSendUCMM);
IF SendMessage.Q AND NOT bSendingUCMM THEN
iUCMMStep:=ciStepIPConfig;
bTimeOut:=FALSE;
EIP91_1.bnSet_UCMMSendRequest_D[1]:=FALSE;
END_IF;

ciStepIPConfig:
//ip
Request.IP[0]:=192;
Request.IP[1]:=168;
Request.IP[2]:=11;
Request.IP[3]:=122;


EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].unSet_Request_TargetIPAddress_D:=FC_IPEncode(Request.IP);

iUCMMStep:=ciStepUCMMConfig;

ciStepUCMMConfig:
//UCMM Connection No1.
//Services
Request.uServices:=16#1;
EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].uSet_Request_Service_D:=Request.uServices;
//Class
Request.uClass:=16#1;
EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].uSet_Request_Class_D:=Request.uClass;
//Instance
Request.uInstance:=16#1;
EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].uSet_Request_Instance_D:=Request.uInstance;
//Attribute
Request.uAttribute:=16#0;
EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].uSet_Request_Attribute_D:=Request.uAttribute;
//Data Length
Request.uDataLen:=0;
EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].uSet_Request_DataLength_D:=Request.uDataLen;

iUCMMStep:=ciStepClearBuffer;

ciStepClearBuffer:
//Clear the Data Buffer
FOR iCounter:=0 TO 707 DO
//Send Buffer
EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].unSet_Request_RequestData_D[iCounter]:=16#0;
//Receive Buffer
EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].unResult_Response_ReceiveData_D[iCounter]:=16#0;
END_FOR;

iUCMMStep:=ciStepSendUCMM;

ciStepSendUCMM:
//Set the Requset
EIP91_1.bnSet_UCMMSendRequest_D[1]:=TRUE;
bSendingUCMM:=TRUE;
iUCMMStep:=ciStepWaitResponse;

ciStepWaitResponse:
IF EIP91_1.bnSts_UCMMSendRequestAcceptance_D[1] AND EIP91_1.bnSts_UCMMSendCompletion_D[1] THEN
iUCMMStep:=ciStepGetData;
END_IF;

//Time out Detections
TimeOUT_Flags.bTrigger := NOT EIP91_1.bnSts_UCMMSendRequestAcceptance_D[1]
OR NOT EIP91_1.bnSts_UCMMSendCompletion_D[1] ;
TimeOUT_Flags.tPT :=T#2s;
tTimeOUT(
IN:= TimeOUT_Flags.bTrigger
,PT:= TimeOUT_Flags.tPT
,Q=> TimeOUT_Flags.bQ
,ET=> TimeOUT_Flags.tET
);
IF TimeOUT_Flags.bQ THEN
tTimeOUT(
IN:= FALSE
);
iUCMMStep:=ciStepTimeOut;
END_IF;


ciStepGetData:
Response.uAttribute:=EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].uResult_Response_Attribute_D;
Response.uClass:=EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].uResult_Response_Class_D;
Response.uDataLen:=EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].uResult_Response_DataLength_D;
Response.uInstance:=EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].uResult_Response_Instance_D;
Response.uServices:=EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].uResult_Response_Service_D;
MyData:=EIP91_1.stnUCMMCommandArea[1].unResult_Response_ReceiveData_D;
iUCMMStep:=ciStepCheckReady;


ciStepTimeOut:
bTimeOut:=TRUE;
iUCMMStep:=ciStepCheckReady;

END_CASE;

Result

Wiresharkからみると192.168.11.34(RJ71EIP91)からGet Attributes Allのコマンドを192.168.11.122(TwinCAT)に発行し、192.168.11.122(TwinCAT)が返答します。

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