今回の記事ではPILZのPNOZ m B1 SideにModbus TCP Serverを立ち上げ、OMRON R88D ServoのFSOE状態を公開します。そしてWAGO社のCC100にCDP Runtimeをインストールし、Modbus TCP Clientを構築しそのModbus TCP Serverにアクセスします。また、CDP StudioのWEBUIを使用します。
さ、FAを楽しもう。
前書き
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PNOZ Modbus TCP
Modbus/TCPによるデータ交換では、PNOZmulti 2が接続サーバーとなります。 すべての
サービスデータは1つのデータレコードに定義され、クライアントが直接アクセスできます。
System requirements
PNOZ m B1 SideでModbus TCPを使用するには、最低限下記のシステム要件を満たす必要があります。
- PNOZmulti Configurator: バージョン9.0.0より
- PNOZ m B0 + PNOZ m ES ETH
Modbus/TCP – Basics
Modbus/TCPはユーザーグループMODBUS-IDAによって発行されたオープンなフィールドバス規格です。Modbus/TCPは産業用イーサネット（TCP/IP over Ethernet）をベースとしたプロトコルです。 これはクライアント/サーバ通信のプロトコルの1つです。 データはファンクションコード（FC）を使用したリクエスト/レスポンス・メカニズムで転送されます。
Modbus/TCPはコネクション指向で、使用可能なデータがModbus/TCPで転送される前に、まず2つのModbus/TCPインターフェース間でコネクションを確立する必要があります。
接続が2つのModbus/TCPインターフェース間で確立されなければなりません。
接続のイニシエータはクライアントと呼ばれます。 クライアントが接続を確立する通信パートナーはサーバと呼ばれます。
Modbus/TCP with PNOZmulti 2
Modbus/TCP 経由の通信用インターフェースは、通信モジュールPNOZ m ES ETHを介してPNOZmulti 2に提供されます。
PNOZ m ES ETHは最大8つのModbus/TCP接続を管理できます。 PNOZmulti 2は常に接続のサーバーです。 接続クライアントは、PC（PNOZmulti Configurator）、制御システム、ディスプレイユニットなど、さまざまなデバイスになります。 これらは同時に設定可能な
制御システムPNOZmulti 2にアクセスできます。
仮想I/Oとフィールドバス通信中にポーリングされるすべての情報はデータエリアに含まれます。 データは直接アクセスされます。 もはやテーブル/セグメントを経由して切り替える必要はありません。
Modbus/TCPに必要なコンフィグレーションは、PNOZmulti 2オペレーティングシステムで事前に完全にコンフィグレーションされています。 PNOZmulti Configuratorで必要なのは、仮想入出力をアクティブにすることだけです。
設定可能な制御システムPNOZmulti 2では、Modbus/TCP接続によるデータ交換のためのポート番号「502」がデフォルトとして固定されています。 PNOZmulti Configuratorには表示されず、変更もできません。
Data areas
設定可能な制御システムPNOZmulti 2は、以下のModbus/TCPデータ領域をサポートしています。注意するのはPNOZmultiシステムのアドレス指定は “0 “から始まる。 他のメーカーのデバイスでは、アドレス指定は “1 “から開始できます。
Function codes
Modbus/TCP 経由で PNOZmulti 2 と通信する場合、次のファンクションコード（FC）を使用できます：
Input and output data
以下の表は、PNOZmulti 2の仮想入力の現在の状態を含むModbus/TCPデータ領域について説明しています。 これらはユーザが設定できる仮想入力です。 データの関連領域は、各 Modbus/TCP データ領域（コイル (0x)、ディスクリート入力 (1x)、入力レジスタ (3x)、保持レジスタ (4x)）に定義されています。 リード/ライト・アクセスは Modbus/TCP データ領域に依存します。
以下の表は、PNOZmulti 2 の仮想出力の状態を含む Modbus/TCP データ領域について説明しています。 データの関連領域は Modbus/TCP データ領域 Discrete Inputs (1x) と Input Register (3x) に定義されています。 これらのデータ領域にはリード・アクセスが可能です。
Implementation
PNOZ Side
最初はPILZのPnoz Controller側を構築します。
Add Virtual Interface
PNOZ Mult コントローラーにMODBUS TCP通信を使用するには、PNOZmulti ConfiguratorのプロジェクトからVirutal I/O>> Modules/Interfacesを追加していきます。
Done!
次はModbus TCP Interfaceをわかりやすい名前に変更しましょう。
Program
次はPNOZ 小型コントローラーのプログラムを作成します。
Main Program – Page1
最初はMain Program>Page1を開きます。
こちらはPage1のプログラムになります。
まず非常停止の状態をMODBUS TCPの仮想出力0番と繋がります。
Equipment IDに先ほど追加したVirtual Interfaceを設定してください。
I/Oは仮想出力の番号を設定できます。
次はModbus TCP Clientから信号も受けとりたいので、仮想入力を追加します。
I/Oは仮想入力の番号を設定していきましょう。
Main Program – Page2
次はMain Programのプログラムシート2 Page2を作成します。
OMRONの各R88DのSERVOのFSOE状態をMODBUS TCPの仮想出力と繋がります。
CDP Studio
次はCDP Studio側を構築します。今回のCDP Studio RuntimeはWAGO社のCC100にインストールします。
Add Modbus TCP
プロジェクトにModbus TCP Clientを追加するためにModbusIO>Generic Master/Client>ModbusMasterTCPをDropします。このブロックはModbus TCP Clientとして稼働するためのブロックです。
Add ModbusMaster Packet
ModbusMasterTCPブロックを開き、2つのModbusMaster Packetブロックを追加してください。このブロックは該当するModbusMaster の接続設定を行います。1つのブロックは1つの設定になります。
- FC コード
- レジスタ番号
- レジスタ数
などなどです。
ModbusMasterPacketブロックをクリックし、Propertiesを開いてください。
Read Input Register
1つ目のModbusMasterPacketはInput Registerを読み込みたいので、FunctionCodeをReadInputRegistersに設定します。
ReadAddressとWriteAddressは該当するModbusMasterPacketのアクセスレジスタOFFSETになります。注意するのはこの欄の設定は16進数です。
先ほど追加したModbusMasterPacketを開き→8-AI-shortを追加します。
Done!レジスタは1つ1ワードなので、このブロックは連続8ワードにアクセスすることになります。先ほどReadInputRegistersを200Fに設定しましたので、このブロックにアクセスするのはInput Register200-207になります。
ブロック名を変更したい場合はNameで行ってください。
Write Multiple Register
もう1つのModbusMasterPacketブロックのPropertiesを開き、FunctionCodeにWriteMultipleRegistersを設定します。
WriteAddressは0に設定します。PNOZ m B1 のModbusの仮想入力はModbus Register0から始めるからです。
ModbusMasterPacketを開き、WriteMultipleRegistersを追加します。
数は8-AO Shortのブロックなので、Register0-7を書き込むことになります。
Add HMI Apps
今回はCPD StudioにHMIアプリケーションを追加します。そのアプリケーションもCC100上で実行することになります。プロジェクトに右クリック>Add Newします。
CDP Applicationを選び>Chooseで進みます。
Application TypeをWebUIに選択します。
アプリケーション名を入力し、Nextで進みます。
Finishでプロジェクトを作成しましょう。
Done!
Designをクリックし、WebUIの作成画面に進みましょう。
Add Container
WebUIの作成はGUIアプリケーションと少し異なり、最初は画面にContainerを追加する必要があります。
Configure Screen
こちらは今回の記事で作成した画面です。
- 非常停止の状態
- オムロン R88D 3軸の安全状態
- PNOZ m B1 SideのModbus仮想入力0をON/OFFするボタン
Add CDP Container
WebUIを作成したあと、それと接続する信号を作成します。CDPCore>CDPComponentを追加します。
Done!
CDPComponentに入出力信号を増やしたいので、ResourcesからCDPSignal<bool>をCDPComponentにDropしてください。
Done!
Bit Extract
Bit Extract関数を使用し、16Bitのワード変数にある位置のBitを指定し出力します。
こちらはBitExtractブロックです。
- Source：入力
- BitNo：Sourceワードから取り出したいBit位置(０から計算)
Sourceパラメータを右クリック>Connect Fromをクリックし変数と接続します。
Path設定画面が表示され、先程ModbusMasterPacketに追加した8-AIブロックのAI1…などと接続しましょう。
Done!
Bit Pack
次はBit Packブロックを使用し、ワード変数の指定BitをON/OFFします。
- Source：ワード変数元
- BitNo：アクセスしたいBit位置
- Out：計算結果
Map Write Register
先ほどのBitPack関数と繋がりたいので、ModbusMasterPacket1(WriteMultipleRegisters用)を開きます。
今回の記事では仮想入力にデータを書き込みたいので、AO0を右クリック>Connect Fromクリック>先ほどのBitPack関数の出力と接続しましょう。
Deloy
最後はプログラムとWEBUIプロジェクトをCC100にDownloadしてください。
Result
Done!CC100に必要なアプリケーションをDownloadできました。
下記のLinkにアクセスします(IPアドレスはCC100のアドレスに変更してください)。
http://192.168.0.200:7689/browse/
CDP Studio Runtimeの内部の変数や状態をWeb Browser上で確認できます。
例えばModbusMasterPacketのレジスタ読みの現在値をそのまま確認できます。
WEBUIのURLを確認するにはWEBUIアプリケーション>WebURL変数>その現在値がWebUIのURLになります。
Done!CDP Studio RuntimeとCC100の組み合わせで、PNOZ m B1 Sideコントローラーの状態をModbus経由で取得できました。
また、WEBUIのボタンを押すと、PNOZ m B1 Side側でも信号を受け取れたことを確認できました。
