こちらの記事ではPilz CPUでModbus TCP/IP Serverを立ち上げ、Omron NX CPUからModbus TCP Clientのプログラムを組んでアクセスします。Omron のManualはほぼSTで自分も最初にSTで書こうと思いますが、あえてラダーを書いてみました。よろしくおねがいします。

Thanks!

この記事が出来上がったのはオムロン株式会社さまとPilz Japan.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。

オムロン株式会社

オムロン株式会社は、オートメーションのリーディングカンパニーとして、工場の自動化を中心とした制御機器、電子部品、駅の自動改札機や太陽光発電用パワーコンディショナーなどの社会システム、ヘルスケアなど多岐にわたる事業を展開し、約120の国と地域で商品・サービスを提供しています。

こちらはオムロン株式会社のホームページです。

どうぞよろしくお願いします。

https://www.omron.com/jp/ja/

PILZ

PILZは安全およびオートメーション技術のソリューションでトータルソリューションサプライヤとしてのFA現場を支え、人の安全だけではなく、機械、および環境の安全を保証し、機械や設備をいかに安全に稼働させます。ピルツは全世界に42の現地法人や支社を設置し、包装、自動車産業、ロボットアプリケーション、さらに風力発電、鉄道技術など様々な分野で活躍しています。

Office:

ピルツジャパン株式会社

〒222-0033

横浜市港北区新横浜3-17-5

いちご新横浜ビル 4階

HP

https://www.pilz.com/ja-JP

Reference Link

http://soup01.com/ja/category/omron%e3%82%aa%e3%83%a0%e3%83%ad%e3%83%b3/

http://soup01.com/ja/category/pilz/

Pilz

IP Connections?

PSS4000システムでは、IP Connectionsを使用することにより、CPUと3rd Partyデバイス間でModbus TCP/Raw TCP/Raw UDPで通信可能になります。PSS4000システムの視点からみるとそれらのConnectionは全て外部通信です。

Max Number of IP connections?

PSS4000システムの最大IP Connections数はツールから設定できますが、32を超えることができません。ですが、SafetyNet p ConnectionsはIP Connectionsに管理されていませんので、Connections数とて計算されません。

IP Connections Name?

プロジェクト内のIP Connectionsの名前は必ず重複しないようにしてください。

Local Port Number?

プロジェクト内のIP Connectionsで使用するLocal Port(CPU本体)も必ず重複しないようにしてください。CPUでは1つのPortと1つのIP Connectionは1対1の関係で、Raw TCP/UDPを使用するとき該当するPortはすでに別のSerivcesに占有されたかを確認しておきましょう。(そしてRaw TCP/UDP Servicesで使用できるPort番号は1024から5000まで、UDPは49152から65535までになります)

Modbus TCP

Data Area(Server)

こちらはPSS4000 システム Modbus TCP Server SideのData Areaになります。注意するのはPSS4000は0からスタートですが、メーカーにより1からスタートの場合もございますので、注意してください。

Data Area	Modbus Synatax	R/W	Range	Example
Coils(Bit)	0x[xxxxx]	Read/Write可能	0x00000から0x65535まで	0x01234
Discrete Inputs(Bit)	1x[xxxxx]	Readのみ	0x00000から0x65535まで	1×5123
Input Register(Word 16 bit)	3x[xxxxx]	Readのみ	0x00000から0x65535まで	3×0111
Holding Register(Word 16 bit)	4x[xxxxx]	Read/Write可能	0x00000から0x65535まで	4×1234

Function Codes

こちらはClient側PSS4000のModbus TCP Serverデータにアクセスする際、使用するFunction Codeです。

Data Area	Data Length	FC(Writing From Client)	FC (Reading From Client)
0x[xxxxx] Coils	=1Bit	FC=05(Write Single Coil)	FC=01(Read Coil,Range:1-2000)
0x[xxxxx] Coils	>1Bit	FC=15(Write Multiple Coils,1-1968)	FC=01(Read Coil,Range:1-2000)
1x[xxxxx]Discrete Input	>=1Bit	–	FC=02(Read Discrete Input,Range:1-2000)
3x[xxxxx]Read Input Register	>=1Word	–	FC=04(Read Input RegisterRange:1-125)
4x[xxxxx]Read Holding Register	=1Word	FC=06(Write Single RegisterRange:1-123)	FC=03(Read Holding RegisterRange:1-125)
4x[xxxxx]Read Holding Register	>1 Word	FC=16(Write Multiple RegisterRange:1-123)	FC=03(Read Holding RegisterRange:1-125)

Implementation

Pilz Side

PAS4000を起動し、Hardware ConfigurationからIP Connectionsをクリックします。

Connectionsの設定画面が表示されています。

New Modbus/TCP Server

”New Modbus/TCP Server”をクリックしPilz CPUから新しいModbus/TCP Serverを構築します。

Done!Severが作成され、Registerの設定画面が見えました。

Server

Network Settings

Connection name

そのIP Connectionsの名前です。

Local Port Number

Range:1-65535、Defaultは502です。Modbus TCP Clientを構築する際は、このPort番号に合わせてください。

Remote IP address

Defaultは0.0.0.0です。接続可能なModbus TCP Client IPです。0.0.0.0であればすべてのIPも接続可能です。

Remote Port number

Range:0-65535、Defaultは0です。接続可能なModbus TCP Client Port番号です。0であればすべてのPortも接続可能です。

Keep alive settings

Enable keep alive

Check=Keep Aliveします。

Keep alive time[ms]

ServerとClientの間でデータTrafficがないとき、最大のKeep Alive時間です。

Keep alive interval[ms]

ServerとClientの間の最大のKeep Alive メッセージ待ち時間です。

Connecton timeout

PSS4000システムはClientからMonitor時間内で返答がこない場合、Timeoutとして検知できます。計算は：Timeout=(Number of Connection cycles)*(Connection cycle time)

Enable Connection Timeout

CheckするとTimeoutを監視します。

Connection Cycle

Timeout検知するためのConnection cycle数。

Server Allocation Table

PSS4000システムの各Allocatonのサイズ・Start Addressを設定できます。

Program

PROGRAM POU_2
VAR
ModbusCoil00_Read AT %i*:ARRAY[0..99]OF BOOL;
ModbusCoil00_Write AT %Q*:ARRAY[0..99]OF BOOL;
ModbusCoil01_Write AT %Q*:ARRAY[0..99]OF BOOL;
ModbusRegister03_Write AT %Q*:ARRAY[0..99]OF WORD;
ModbusRegister04_Write AT %Q*:ARRAY[0..99]OF WORD;
ModbusRegister04_Read AT %I*:ARRAY[0..99]OF WORD;
b1,b2:BOOL;
w1,w2:WORD;
END_VAR

//Read Coils Function Code01
ModbusCoil00_Write[0]:=TRUE;
ModbusCoil00_Write[99]:=TRUE;

//Read Discrete Inputs Code02
ModbusCoil01_Write[1]:=TRUE;
ModbusCoil01_Write[98]:=TRUE;

//Write Multiple Coils Code15
b1:=ModbusCoil00_Read[0];
b2:=ModbusCoil00_Read[99];

//
w1:=ModbusRegister04_Read[0];
w2:=ModbusRegister04_Read[99];

//Read Input Register Code04
ModbusRegister03_Write[0]:=WORD#99;
ModbusRegister03_Write[99]:=WORD#123;

//Read Holding Register Code 03
ModbusRegister04_Write[0]:=WORD#56;
ModbusRegister04_Write[99]:=WORD#912;

END_PROGRAM

Mapping

プログラム準備が終わったら次はI/O Mappingを行います。

IP ConnectionsでModbus TCP Serverの各Registerが表示されるはずです。

しっかり間違えないようにMappingをしましょう。

Omron Side

こちらは自分が使用するSysmac Studio Versionです。

VAR

次はOmron NX CPUでEthernet通信を使用するとき必要な変数を紹介します。

_EIP_EthXXOnlineSta

Variable Name	Type	Description
_EIP_EthOnlineSta	BOOL	True=NX CPU 内蔵のEthernet/IP Portが使用可能になります。
_EIP1_EthOnlineSta	BOOL	True=NX CPU 内蔵のEthernet/IP Port1使用可能が使用可能になります。
_EIP2_EthOnlineSta	BOOL	True=NX CPU 内蔵のEthernet/IP Port2使用可能が使用可能になります。
_EIPIn1_EthOnlineSta	BOOL	True=NY CPU 内蔵のEthernet/IP Port1使用可能が使用可能になります。

Socket

Variable Name	Type	Description
Handle	UDINT	0=すべでのTCP接続をCloseします。
SrcAdr	_sSOCKET_ADDRESS	NX CPUのLocal IPとPort番号
DstAdr	_sSOCKET_ADDRESS	Remote ServerのIPとPort番号

_sSOCKET_ADDRESS

Variable Name	Type	Description
PortNo	UINT	Port番号
IpAdr	String	IPアドレス

_eMDB_FUN

Enum Name	Range	Data Type
_MDB_READ_COILS	Read Outputs(Bit,1-2000)	Bool/Bool配列
_MDB_READ_DISCRETE_INPUTS	Read Inputs(Bit,1-2000)	Bool/Bool配列
_MDB_READ_HOLDING_REGISTERS	Read Holding Register(Word,1-125)	Word/Word配列
_MDB__READ_INPUT_REGISTERS	Read Input Register(Word,1-125)	Word/Word配列
_MDB_WRITE_SINGLE_COIL	Write Single Coils(Bit,1)	Bool/Bool配列
_MDB_WRITE_SINGLE_REGISTER	Write Holding Register(Word,1)	Word/Word配列
_MDB_WRITE_MULTIPLE_COILS	Write multiple outputs (Bit,1968)	Bool/Bool配列
_MDB_WRITE_MULTIPLE_REGISTERS	Write multiple holding registers (Word,123)	Word/Word配列

Function Block

SktTCPConnect

こちらのFunction Blockを使用しOmron CPUからRemote Serverに接続リクエストを送信できます。接続が成功した場合Done=Trueになります。

VAR_INPUT

Variable Name	Type	Description
SrcTcpPort	Bool	Local(Omron CPU)のPortを指定します。0=1024以上の使用可能なPortを自動的に使います。Default=0です。
DstAdr	String	最大200Bytesの文字列でRemote ServerのIPアドレスを指定できます。
DstTcpPort	UINT	Remote Serverの接続Port番号(1-65535まで)

VAR_OUTPUT

Variable Name	Type	Description
Done	Bool	FB実行成功
Busy	Bool	FB実行中
Error	Bool	FBがエラーあり
ErrorID	WORD	FBのエラー情報
Socket	_sSOCKET	Socket変数

SktClose

こちらのFunction Blockを使用しNX CPUとRemote ServerのSocket接続を切断できます。実行が成功した場合Done=Trueになります。

VAR_INPUT

Variable Name	Type	Description
Execute	Bool	立ち上げて実行する
Socket	Socket	SktTCPConnectから取得したSocket変数

VAR_OUTPUT

Variable Name	Type	Description
Done	Bool	FB実行成功
Busy	Bool	FB実行中
Error	Bool	FBがエラーあり
ErrorID	WORD	FBのエラー情報

SktSetOption

こちらのFunction Blockを使用するとSocket通信のOptionsを設定できます。

Done=FB実行成功、Error=FB実行エラーあり。

VAR_INPUT

Variable Name	Type	Description
Execute	Bool	立ち上げて実行する
Socket	Socket	SktTCPConnectから取得したSocket変数
OptionType	_sSKT_OPTION_TYPE	SocketのOption Type
OptionParam	BOOL	True=NO Delayを有効する(Nagle アルゴリズムを無効)

VAR_OUTPUT

Variable Name	Type	Description
Done	Bool	FB実行成功
Busy	Bool	FB実行中
Error	Bool	FBがエラーあり
ErrorID	WORD	FBのエラー情報

ModbusTCPRead

こちらのFunction Blockを使用すると確立されたConnectionから”Read”コマンドをRemote Modbus TCP Serverに送信することができます。読込されたデータサイズは”ReadSize”パラメータに格納され、読込されたデータはReadDatに割り付けられたパラメータに格納されます。(もしエラーが発生したらReadDatとReadSizeはわからないままになるので、該当するFBを実行する前にそれらのパラメータをリセットしたほうよいと思います)

VAR_INPUT

Variable Name	Type	Description
Execute	Bool	立ち上げて実行する
Socket	Socket	SktTCPConnectから取得したSocket変数
UnitIdentifier	USINT	Unit ID Default=255
ReadCmd	_sMODBUS_READ	Modbus Function Code・サイズ・Start アドレス
TimeOut	Time	Timeout時間(0.1s単位)を設定する、Defalt=2s(20)

VAR_OUTPUT

Variable Name	Type	Description
Done	Bool	FB実行成功
Busy	Bool	FB実行中
Error	Bool	FBがエラーあり
ErrorID	WORD	FBのエラー情報
ErrorIDEx	DWORD	FBのエラー情報2
ReadSize	UINT	読みされた合計サイズBitの場合は1−2000(Bit単位で計算)Wordの場合は1−125(Word単位で計算)

VAR_IN_OUT

Variable Name	Type	Description
ReadDat	ANY	Modbus TCP ServerからRegisterを読み込まれたデータ

TimeChart-Normal

TimeChart-Error

ModbusTCPWrite

こちらのFunction Blockを使用すると確立されたConnectionから”Write”コマンドをRemote Modbus TCP Serverに送信することができます。書き込むデータサイズは”WriteDat”パラメータに格納され、書き込むデータはWriteDatに割り付けられた変数から転送されます。

VAR_INPUT

Variable Name	Type	Description
Execute	Bool	立ち上げて実行する
Socket	Socket	SktTCPConnectから取得したSocket変数
UnitIdentifier	USINT	Unit ID Default=255
WriteCmd	_sMODBUS_WRITE	Modbus Function Code・サイズ・Start アドレス
TimeOut	Time	Timeout時間(0.1s単位)を設定する、Defalt=2s(20)

VAR_OUTPUT

Variable Name	Type	Description
Done	Bool	FB実行成功
Busy	Bool	FB実行中
Error	Bool	FBがエラーあり
ErrorID	WORD	FBのエラー情報
ErrorIDEx	DWORD	FBのエラー情報2

VAR_IN_OUT

Variable Name	Type	Description
WriteDat	ANY	Modbus TCP ServerにRegisterを書き込むデータ

TimeChart-Normal

TimeChart-Error

Function

AryMove

こちらの関数を使用すると配列変数間のデータ転送ができます。転送元と転送先のData Typeは不一致でもOKです。

VAR_INPUT

Variable Name	Type	Description
In	Bool	転送元

VAR_OUTPUT

Variable Name	Type	Description
Out	Bool	常時True

VAR_IN_OUT

Variable Name	Type	Description
AryOut	ANY	転送先

Clear

この関数を使用することによりInOutの変数を初期化します。該当する変数が初期値に設定された場合は初期値に戻りますが、なかった場合はDefault初期値になります。

Default Initial Value

以下は各データタイプのDefault初期値です。

VAR_INOUT

Variable Name	Type	Description
InOut	ANY	初期化する変数

VAR_OUT

Variable Name	Type	Description
Out	Bool	常時Trueの出力

NumToEnum

DINT変数をEnum変数に変換する関数です。

VAR_IN

Variable Name	Type	Description
In	DINT

VAR_OUT

Variable Name	Type	Description
InOut	Enum	Enum変数

Configuration

NX CPUの内蔵Ethernet/IP Port設定を行います。

Configuration and Setup>Controller Setup>Build-in Ethernet/IP Port Settingsをします。

使用するPortのIPアドレスを設定しましょう。

DUT

Socket FBやModbus TCP FBのFlagとまとめて定義する構造体です。

Program

プログラムの流れです。

VAR

Variable	Type	Description
_SktTCPConnect	SktTCPConnect	SktTCPConnectのInstance
_SktTCPClose	SktClose	SktCloseのInstnace
bExecute	BOOL	SktTCPConnect FBを実行する
bClose	BOOL	SktClose FBを実行する
Socket	_sSOCKET	Socket変数
_ModbusTCPRead	ModbusTCPRead	ModbusTCPReadのInstance
bError	BOOL
ModbusReadDat	ARRAY[0..99] OF word	ModbusTCPRead FBで使用するRead Buffer(Word)
ModbusWriteDat	ARRAY[0..99] OF word	ModbusTCPWrite FBで使用するWrite Buffer
ModbusReadDataCoil	ARRAY[0..99] OF bool	ModbusTCPRead FBで使用するRead Buffer(Coil)
ModbusWrite_16	ARRAY[0..99] OF word	FC16で使用するWord配列
ModbusRead_03	ARRAY[0..99] OF word	FC3で使用するWord配列
ModbusRead_04	ARRAY[0..99] OF word	FC4で使用するWord配列
ModbusRead_01	ARRAY[0..99] OF bool	FC1で使用するBool配列
ModbusRead_02	ARRAY[0..99] OF bool	FC2で使用するBool配列
ModbusWrite_15	ARRAY[0..99] OF bool	FC15で使用するBool配列
ReadCmd	_sMODBUS_READ	ModbusTCPReadのコマンド(サイズ・FCなど)
bReads	ARRAY[0..15] OF bool	ModbusTCPReadを実行する
iStep	INT
bWrites	ARRAY[0..15] OF bool	ModbusTCPWriteを実行する
bStart	BOOL	プログラムスタートする
R_TRIG1	R_TRIG	立ち上げ検知のInstance
ModbusTCPReadStatus	DUT_ModbusTCPReadStatus	ModbusTCPRead(Word)FBのStatus
ModbusTCPReadCoilStatus	DUT_ModbusTCPReadStatus	ModbusTCPRead(Coil)FBのStatus
SktBasicStatus	DUT_srtBasic	SktTCPConnect FBのStatus
SktCloseStatus	DUT_srtBasic	SktClose FBのStauts
_SktSetOption	SktSetOption	SktSetOption FBのInstance
SktSetOptionStatus	DUT_srtBasic	SktSetOptionの設定Option
bSetOptions	BOOL	SktSetOption FBを実行する
bOptionNoDelay	BOOL
TONs	ARRAY[0..15] OF ton
Dummy	BOOL
_ModbusTCPWriteRegister	ModbusTCPWrite	ModbusTCPWrite FBのInstance
WriteCmd	_sMODBUS_WRITE	ModbusTCPWriteのコマンド(サイズ・FCなど)
ModbusTCPWriteRegisterStatus	DUT_ModbusTCPReadStatus	ModbusTCPWrite(Word)FBのStatus
ModbusWriteDatCoils	ARRAY[0..99] OF bool	ModbusTCPWriteで使用するBool配列
_ModbusTCPWriteCoils	ModbusTCPWrite	ModbusTCPWrite FBのInstance(Coils)
ModbusTCPWriteCoilsStatus	DUT_ModbusTCPReadStatus	ModbusTCPWrite(Coil)FBのStatus

Code

Rung0-1

Rung0はbStartの立ち上げを待ち、bStartなおかつ現在EIP Portが使用可能であればR_TRIG1のClkがTriggerされます。
Rung1がStartがトリガーされたらiStep=1になります。

Rung2-4

Rung2はComment Listを表示しやすいように作ったDummy回路です。
Rung3はiStep=1ならbExecuteがTrueになり、SktTCPConnect Function Blockを実行し、DoneがTrueなら実行成功ならiStep=5で、ErrorがTrueなら実行失敗でiStep=9000になります。
Rung4はiStep=5ならbSetOptionsがTrueになり、SktSetOptions Function Blockを実行し、DoneがTrueなら実行成功ならiStep=10で、ErrorがTrueなら実行失敗でiStep=9000になります。

Rung5-7

Rung5はiStep=10、つまりNX CPUとRemote Serverと接続に成功した状態です。ModbusTCP Serverに送信する前BufferをクリアしiStepを15にします。
Rung6はModbusTCPReadのFunction BlockをトリガーするbRead[0]をTrue同時に、Modbus Function Code3、Register 0から100を取得するようにReadCmdに設定を転送します。もしDone=True、つまりFB実行成功であればiStep=20にいき、Error=True、つまりFB実行エラーありならiStep=9001になります。
Rung7は次のModbusReadの準備のためBufferをクリアし、0.1sのDelay後にiStepを25にします。

Rung8-9

Rung8はModbusTCPReadのFunction BlockをトリガーするbRead[1]をTrue同時に、Modbus Function Code4、Register 0から100を取得するようにReadCmdに設定を転送します。もしDone=True、つまりFB実行成功であればiStep=30にいき、Error=True、つまりFB実行エラーありならiStep=9006になります。
Rung9は次のModbusReadの準備のためBufferをクリアし、0.1sのDelay後にiStepを35にします。

Rung10-11

Rung10はModbusTCPReadのFunction BlockをトリガーするbRead[2]をTrue同時に、Modbus Function Code1、Coil 0から100を取得するようにReadCmdに設定を転送します。もしDone=True、つまりFB実行成功であればiStep=40にいき、Error=True、つまりFB実行エラーありならiStep=9006になります。
Rung11は次のModbusReadの準備のためBufferをクリアし、0.1sのDelay後にiStepを45にします。

Rung12

Rung12はModbusTCPReadのFunction BlockをトリガーするbRead[3]をTrue同時に、Modbus Function Code2、Coil 0から100を取得するようにReadCmdに設定を転送します。もしDone=True、つまりFB実行成功であればiStep=50にいき、Error=True、つまりFB実行エラーありならiStep=9006になります。

Rung13

Rung13はModbusTCPWriteのFunction BlockをトリガーするbWrite[0]をTrue同時に、Modbus Function Code16、Register 0から100を書き込むようにWriteCmdに設定を転送します。もしDone=True、つまりFB実行成功であればiStep=60にいき、Error=True、つまりFB実行エラーありならiStep=9006になります。

Rung14

Rung14はModbusTCPWriteのFunction BlockをトリガーするbWrite[0]をTrue同時に、Modbus Function Code15、Coil 0から100を書き込むようにWriteCmdに設定を転送します。もしDone=True、つまりFB実行成功であればiStep=400にいき、Error=True、つまりFB実行エラーありならiStep=9006になります。

Rung15-18

Run15はiStep=400、Remote Serverの接続を切断します。Done=Trueなら実行成功でiStep=0でErrorなら実行失敗でiStep=9002にします。
Rung16はComment Listを表示しやすいように作ったDummy回路です。
Rung17はSktTCPConnectのFunction Blockを呼び出します。
Rung18はSktSetOptionsのFunction Blockを呼び出します。