Ma megosztom veled, hogyan csatlakoztassa az Arduino-t PLC S7-300-mal Etherneten keresztül. Internetről is tanulmányoztam néhány olyan könyvtárat, amely képes kezelni ezt a kommunikációt, például:

• MQTT-Siemens-S7-300
• Settimino Könyvtár

A „settimino” könyvtárat választottam az Arduino és a PLC közötti kommunikáció tesztelésére, mivel profi és könnyen érthető. Ahhoz, hogy ezt a tesztet megkapjuk, bizonyos ismeretekkel kell rendelkeznie a PLC Siemens-ről, és természetesen elég pénzt kell költenie.

Vigyázat:

A projekt VIDEO alatt, a NODEMCU + MPU6050 közölni a PLC-n keresztül a WIFI-n keresztül, hogy szabályozza a sebesség / egyenáramú motor irányát.

kellékek:

1. lépés: ARDUINO LIBRARY & PLC SIEMENS

Dave Nardella - olasz - az ARM Linux / MIPS mikroprocesszorok és a PLC Siemens S7 ™ közötti két nagykönyvtár szerzője:

• Snap7: A Snap7 egy cross-platform, nyílt forráskódú Ethernet kommunikációs könyvtár a Siemens PLC számára (LOGO 0BA7 / 0BA8, S7-200 / 300/400 és CPU 1200/1500) és a málna PI (1 és 2), BeagleBone Black … Link:

snap7.sourceforge.net/

• Settimino: A Snap7-ről átírták, hogy kompatibilis legyen az Arduino platformtal.

settimino.sourceforge.net/

A PLC-ről a Siemens hivatalos honlapján olvashat:

• A Siemens Global honlapja
• SIMATIC S7-300 CPU 31xC technológiai funkciók
• Az S7 CPU 31xC integrált funkciója "Impulzusszélesség moduláció"

2. lépés: B.O.M

A Bill Of Material az alábbi:

Fontos megjegyzés az Ethernet Shield-ről: A piros téglalap ellenállási értéke 49R9 vagy 510 (kb. 50 ~ 51 ohm), néhány Ethernet Shield esetén ez az érték 511 (510 ohm). Problémám van az 511 ellenállással, így nem tudok csatlakozni a PLC-hez, és végül R510-el kell vásárolnom egy újat, akkor a kapcsolat sikeres.

Két lehetőséggel teszteltem a PLC & Arduino kommunikációt:

• ARDUINO UNO R3 ARDUINO Ethernet Shield R3-val felszerelt.
• NodeMCU ESP 12-E V1.0 önálló és wifi útválasztón keresztül történő csatlakozás.

3. lépés: HARDWARE CONFIGURATION - ETHERNET SHIELD

Hardver konfiguráció - ARDUINO UNO R3, ARDUINO Ethernet Shield R3-val

Hardverkonfiguráció magyarázata:

• Ezzel a konfigurációval szabadon módosíthatja mind a PLC programot, mind az adatokat és az Arduino vázlatot. A Snap7 ClientDemo opcionális.
• Az Arduino IDE-ben a ConnectTo-t () használtuk az IP_Address, Rack, Slot az első kapcsolathoz, amely beállította a belső paramétereket és csatlakozik a PLC-hez.
• A STEP 7 programban a PLC IP-címének (CP343-1) kell lennie az Arduino programban megadott címnek: 192.168.0.71. A részleteket lásd a képen.

Hardver konfiguráció a SIMATIC MANAGER-ben

Aktuális hardver demo készlet:

A fenti konfigurációval két vezérlő könnyen cserélhet adatokat egymással, például:

• A PLC oldal az MPU-6050 adatait, a HC-SR05 olvasási távolságát vagy az RC-SERVO vezérlést kapja.
• Az Arduino oldala a PT100 / termoelemek hőmérsékletét tudja olvasni, 24V-os közelségkapcsolók állapotát, vagy 220VAC lámpák be- és kikapcsolását.

4. lépés: PROGRAM - ETHERNET SHIELD

1. SETTIMINO LIBRARY

A linket letöltheti a következő helyen: Settimino Library, amely tartalmazza: könyvtár, részletes utasítások a settiminno könyvtár és a mintaprogramok használatára.

A kézikönyvben vegye figyelembe a "Big-Endian" és a "Little-Endian" kifejezéseket az ARDUINO ™ (Little -Endian) és a PLC Siemens S7 ™ (Big -Endian) közötti adatok olvasási és írási különbségeinek leírására.

• Nagy –Egyes: MSB (bal oldali bit) -> LSB (jobb oldali bit), például DWORD 0x4C21112F a PLC Siemens S7 ™ készülékben a következőképpen tárolódik:

• Kis Endian: LSB (bal oldali bit) -> MSB (jobb oldali bit), ugyanazzal a DWORD-szal, de az ARDUINO ™ a PLC-vel ellentétes módon tárolódik

2. PLC PROGRAM

A STEP 7 Professional 2010 V5.5 programot használtam a PLC hardver és írási programjának konfigurálásához. Ha Ön automata mérnök, akkor nagyon jól fog tudni róla …

A SIMATIC WinCC-t HMI / SCADA rendszerként is használhatja a Siemens S7 ™ PLC-k vagy az ARDUINO ™ vezérlésére.

A Settimino közvetlenül hozzáférhet a Siemens PLC-hez a beépített Ethernet formával (mint például a CPU 315-2PN / DP, CPU412-2PN / DP, CPU414-3PN / DP …) vagy egy különálló Ethernet kártya segítségével (például CP343 CPU S7 -300), vagy CP733 CPU S7-400 esetén). Az S7-300 CPU + CP343 esetében teszteltem.

3. ARDUINO PROGRAM

3.1. Arduino olvasott DB értékeket a PLC-től - „DBGetDemo”

• A PLC programban létrehoztam a DB2-t, amely 100 bájtot tartalmazott, kezdeti értékekkel 0 ~ 99-ben rendezve.
• A „DBGetDemo” 100 bájt értéket olvasott a DB2-ből, és megjelenítette az Arduino IDE soros monitorján.
• Míg Arduino a DB2-t a PLC-ről olvasta, a "FORCE" funkciót használtam két DB2DBB0 & DB2.DBB1 bájt értékének megváltoztatására annak ellenőrzésére, hogy Arduino helyesen olvas-e.

A részleteket lásd:

3.2. Írjon a PLC adatblokkjába a 3. biztonsági szinten

Program áttekintés:

• Engedélyezze a 3. biztonsági szintet (olvasás / írásvédelem) a CPU300 konfigurációban - majd fordítsa és töltse le a modult.
• A PLC-ben létrehoztuk az 1 090 bájtnyi DB1-et (Data Block) KNOW_HOW_PROTECT (általánosságban ez a DB zárva van a Siemens terminológiájában).
• A „WriteDemo” program írja be a kívánt értéket Arduino-ból a PLC-ben tárolt DB1.DBB0 & DB1.DBB1-be.
• Változtassa meg a DB1 értékeket az Arduino program segítségével, és ellenőrizze a PLC DB1 online felügyeletét.

A részleteket ellenőrizheti:

5. lépés: HARDWARE CONFIGURATION - NODEMCU ESP 12-E V1.0

Hardverdiagram:

Aktuális rendszerkép:

A vezeték nélküli útválasztó az otthonomban helyezkedik el, körülbelül 15m távolságban, és nem jelenik meg a képen.

NodeMCU intergate MPU6050 képként:

Hardverkonfiguráció magyarázata:

• A fenti képen 24VDC PLC kimenet kapcsolódik a "24V-tól 5V-os átalakítóhoz"a feszültségszint megváltoztatása és az egyenáramú motor vezérlése az L298N-en keresztül a PLC 314C-2DP PWM integrált funkciójával.
• A NodeMCU + MPU6050-et wifi útválasztó csatlakoztatja a PLC rendszerhez tekercsérték az MPU6050-től az egyenáramú motor irányának és sebességének beállításához.
• Ez a demo a CPU314C-2DP integrált PWM funkcióján alapul. Az impulzusszélesség-moduláció felhasználói programon keresztüli vezérléséhez SFB 49 "PULSE" -t használunk. A következő műveletek állnak rendelkezésre:
  • * SW_EN szoftverkapu indítása / leállítása.
  • * A kimenet DO engedélyezése / vezérlése.
  • * STS_EN, STS_STRT és STS_DO állapotbitek lekérése.
  • * A kimeneti érték bevitele.
  • * A regiszterek olvasására / írására szolgáló munkák.
• E projekt kezdetétől az a célom, hogy egy olyan rezgésérzékelőt hozzunk létre, amely integrálható az ipari hálózatba, mint például: http://www.dytran.com/Series-7556A-Analog-6D-Sen… olcsó és hasznos vibrációs védelem vagy rezgéselemzéshez. A nagy teljesítményű motorral például a sebességváltóhoz csatlakoztatható, és 6DOF rezgési adatokat készíthet elemzéshez vagy felugró riasztáshoz a PLC rendszerhez, ha a rezgés magasabb, mint a határérték. Vagy használhatjuk azt hordozható elemző eszközként a megakadályozott karbantartáshoz. Ezzel a bemutatóval csak kezdőpont és elfogadható mintavételi idővel valósulhat meg.

  

6. lépés: ARDUINO PROGRAM - NODEMCU ESP 12-E V1.0

NodeMCU vezérlő PLC a Wifi hálózaton keresztül

/*----------------------------------------------------------------------

Köszönöm Davide Nardellának

----------------------------------------------------------------------*/

// Wifi -> #define S7WIFI

// Kábel -> #Sefin S7WIRED

#define S7WIFI

#include

#include

#ifdef S7WIFI

#include

#endif

#include "Settimino.h"

#include

// MPU6050 slave eszköz címe

const uint8_t MPU6050SlaveAddress = 0x68;

// Válassza ki az SDA és SCL csapokat az I2C kommunikációhoz

const uint8_t scl = D1;

const uint8_t sda = D2;

// érzékenység skála tényező az adatlapon megadott teljes skála beállításnak megfelelően

const uint16_t AccelScaleFactor = 16384;

const uint16_t GyroScaleFactor = 131;

// MPU6050 néhány konfigurációs regiszter-cím

const uint8_t MPU6050_REGISTER_SMPLRT_DIV = 0x19;

const uint8_t MPU6050_REGISTER_USER_CTRL = 0x6A;

const uint8_t MPU6050_REGISTER_PWR_MGMT_1 = 0x6B;

const uint8_t MPU6050_REGISTER_PWR_MGMT_2 = 0x6C;

const uint8_t MPU6050_REGISTER_CONFIG = 0x1A;

const uint8_t MPU6050_REGISTER_GYRO_CONFIG = 0x1B;

const uint8_t MPU6050_REGISTER_ACCEL_CONFIG = 0x1C;

const uint8_t MPU6050_REGISTER_FIFO_EN = 0x23;

const uint8_t MPU6050_REGISTER_INT_ENABLE = 0x38;

const uint8_t MPU6050_REGISTER_ACCEL_XOUT_H = 0x3B;

const uint8_t MPU6050_REGISTER_SIGNAL_PATH_RESET = 0x68;

int16_t AccelX, AccelY, AccelZ, Hőmérséklet, GyroX, GyroY, GyroZ;

#define DO_IT_SMALL

// Adja meg az alábbi MAC-címet és IP-címet a vezérlőhöz.

// Az IP-cím a helyi hálózattól függ:

byte mac = {

0x90, 0xA2, 0xDA, 0x0F, 0x08, 0xE11};

IPAddress Local (192,168,0,70); // Helyi cím

IPAddress PLC (192,168,0,71); // PLC cím

A következő konstansok szükségesek, ha WIFI-n keresztül csatlakozik

// Az ssid a WIFI-hálózat neve (a jelszó nyilvánvalóan rossz)

char ssid = "FPT-Telecom"; // A hálózati SSID (név)

char pass = "12345689"; // A hálózati jelszó (ha van)

IPAddress átjáró (192, 168, 0, 1);

IPAddress alhálózat (255, 255, 255, 0);

int DBNum = 2; // A DB-nek jelen kell lennie a PLC-ben

bájt puffer 512;

#ifdef S7WIFI

// S7Client egy WiFiClient-et hoz létre TCP kliensként

S7Client ügyfél (_S7WIFI);

#más

// Az S7Client EthernetClient-et hoz létre TCP kliensként

S7Client ügyfél (_S7WIRED);

#endif

nem jelölt hosszú Eltelt; // A végrehajtási idő kiszámításához

//----------------------------------------------------------------------

// Beállítás: Init Ethernet és soros port

//----------------------------------------------------------------------

érvénytelen beállítás () {

// Soros kommunikáció megnyitása és várjon a port megnyitásához:

Wire.begin (sda, scl);

MPU6050_Init ();

Serial.begin (9600);

míg (! Soros) {

; // várjon, amíg a soros port csatlakozik. Csak Leonardo esetében szükséges

}

#ifdef S7WIFI

// --------------------------------------------- ESP8266 inicializálás

Serial.println ();

Serial.print ("Csatlakozás");

Serial.println (SSID);

WiFi.begin (ssid, pass);

WiFi.config (helyi, átjáró, alhálózat);

míg (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED)

{

késleltetés (500);

Serial.print ("");

}

Serial.println ("");

Serial.println ("WiFi csatlakozik");

Serial.print ("Helyi IP-cím:");

Serial.println (WiFi.localIP ());

#más

// -------------------------------- Vezetékes Ethernet védelem inicializálása

// Indítsa el az Ethernet könyvtárat

Ethernet.begin (mac, Local);

// Beállítási idő, valaki azt mondta, hogy elhagyom a 2000-et, mert néhány

// a szemét kompatibilis táblák egy kicsit süket.

késleltetés (2000);

Serial.println ("");

Serial.println ("Kábel csatlakoztatva");

Serial.print ("Helyi IP-cím:");

Serial.println (Ethernet.localIP ());

#endif

}

//----------------------------------------------------------------------

// Csatlakozik a PLC-hez

//----------------------------------------------------------------------

Bool Connect ()

{

int Eredmény = Client.ConnectTo (PLC,

0, // Rack (lásd a dokumentumot)

2); // Slot (lásd a dokumentumot)

Serial.print ("Csatlakozás"); Serial.println (PLC);

ha (Eredmény == 0)

{

Serial.print ("Connected! PDU Length ="); Serial.println (Client.GetPDULength ());

}

más

Serial.println ("Kapcsolati hiba");

Vissza eredmény == 0;

}

//----------------------------------------------------------------------

// Egy puffert (nagyon durva rutin) dob

//----------------------------------------------------------------------

érvénytelen Dump (void * Buffer, int Length)

{

int i, cnt = 0;

pbyte buf;

ha (puffer! = NULL)

buf = pbyte (puffer);

más

buf = pbyte (& PDU.DATA 0);

Serial.print ("Dumping"); Serial.print (Length);

Serial.println ("bytes ==========================");

a (i = 0; i

{

cnt ++;

ha (buf i <0x10)

Serial.print ("0");

Serial.print (buf i, HEX);

Serial.print ("");

ha (cnt == 16)

{

cnt = 0;

Serial.println ();

}

}

Serial.println ("============================================= == ");

}

//----------------------------------------------------------------------

// Kinyomtatja a hibaszámot

//----------------------------------------------------------------------

érvénytelen CheckError (int ErrNo)

{

Serial.print (0x hiba);

Serial.println (ErrNo, HEX);

// Ellenőrzi, hogy ez egy súlyos hiba => meg kell szakítanunk

ha (ErrNo & 0x00FF)

{

Serial.println ("SEVERE ERROR, disconnecting.");

Client.Disconnect ();

}

}

//----------------------------------------------------------------------

// Profilozási rutinok

//----------------------------------------------------------------------

érvénytelen MarkTime ()

{

Eltelt = Millis ();

}

//----------------------------------------------------------------------

érvénytelen ShowTime ()

{

// Az időt kalkulálja

Eltelt = Millis () - Eltelt;

Serial.print ("Munkaidő (ms):");

Serial.println (Eltelt);

}

//----------------------------------------------------------------------

// Fő hurok

//----------------------------------------------------------------------

érvénytelen hurok ()

{

int Méret, eredmény;

érvénytelen * Cél;

dupla Ax, Ay, Az, T, Gx, Gy, Gz;

kettős tekercs = 0,00, hangmagasság = 0,00; // A Roll & Pitch az X és y tengely által elforduló szögek

Read_RawValue (MPU6050SlaveAddress, MPU6050_REGISTER_ACCEL_XOUT_H);

// megoszthatja mindegyikét az érzékenység skála faktorával

Ax = (kettős) AccelX / AccelScaleFactor;

Ay = (kettős) AccelY / AccelScaleFactor;

Az = (kettős) AccelZ / AccelScaleFactor;

T = (kettős) Hőmérséklet / 340 + 36,53; // hőmérséklet-képlet

Gx = (kettős) GyroX / GyroScaleFactor;

Gy = (kettős) GyroY / GyroScaleFactor;

Gz = (kettős) GyroZ / GyroScaleFactor;

roll = atan2 (Ay, Az) * 57,3;

pitch = atan2 ((- Ax), sqrt (Ay * Ay + Az * Az)) * 57,3;

//Serial.print ("Roll:"); Serial.println (Roll);

//Serial.print ("Pitch:"); Serial.println (pitch);

//Serial.print ("Az:"); Serial.print (AZ);

//Serial.print ("T:"); Serial.print (T);

//Serial.print ("Gx:"); Serial.print (Gx);

//Serial.print ("Gy:"); Serial.print (Gy);

//Serial.print ("Gz:"); Serial.println (Gz);

késleltetés (100);

//----------------------------------------------------------------------

// Programm_for változó Int

//----------------------------------------------------------------------

int write_data = (int) (térkép (roll, -180, 180, -1000, 1000)); //// Írja be a görgetést a PLC-be

//Serial.print ("Adatok írása:"); Serial.println (write_data);

// késleltetés (500);

//----------------------------------------------------------------------

// Csatlakozás DB

//----------------------------------------------------------------------

#ifdef DO_IT_SMALL

Méret = 2;

Cél = NULL; // A belső puffert használja (PDU.DATA)

#más

Méret = 1024;

Cél = és puffer; // Nagyobb puffert használ

#endif

// Kapcsolat

míg (! Client.Connected)

{

ha (! Connect ())

késleltetés (500);

}

//----------------------------------------------------------------------

// Little_Endian & Big_Endian konverzió

//----------------------------------------------------------------------

int write_data_var1 = write_data;

byte * bytes = (byte *) & write_data_var1;

//----------------------------------------------------------------------

// Szó / Int korrekció

//----------------------------------------------------------------------

void Correction (void * bytes);

{

byte * pointerbyte;

bájthőmérséklet;

pointerbyte = (byte *) (bájt);

// Bájtcsere

temp = * (pointerbyte + 1);

* (pointerbyte + 1) = * pointerbyte;

* pointerbyte = temp;

}

//----------------------------------------------------------------------

// Soros ellenőrzés

//----------------------------------------------------------------------

Serial.print ("Write"); Serial.print (Méret); Serial.println ("byte by DB1.DBB0");

// Tegye az aktuális pipát

MarkTime ();

Result = Client.WriteArea (S7AreaDB, // DB hozzáférést kérünk

1, // DB szám = 1

0, // Kezdje az N.0 bájtból

Méret, // "Méret" bájtra van szükség

bájt); // Tedd be a célunkba (puffer vagy PDU)

ha (Eredmény == 0)

{

ShowTime ();

Dump (cél, méret);

}

más

CheckError (Eredmény);

késleltetés (500);

}

érvénytelen I2C_Write (uint8_t deviceAddress, uint8_t regAddress, uint8_t adatok) {

Wire.beginTransmission (deviceAddress);

Wire.write (regAddress);

Wire.write (adatok);

Wire.endTransmission ();

}

/ / olvassa el az összes 14 regisztert

void Read_RawValue (uint8_t deviceAddress, uint8_t regAddress) Wire.read ());

Hőmérséklet = (((int16_t) Wire.read () << 8)

// az MPU6050 konfigurálása

érvénytelen MPU6050_Init () {

késleltetés (150);

I2C_Write (MPU6050SlaveAddress, MPU6050_REGISTER_SMPLRT_DIV, 0x07);

I2C_Write (MPU6050SlaveAddress, MPU6050_REGISTER_PWR_MGMT_1, 0x01);

I2C_Write (MPU6050SlaveAddress, MPU6050_REGISTER_PWR_MGMT_2, 0x00);

I2C_Write (MPU6050SlaveAddress, MPU6050_REGISTER_CONFIG, 0x00);

I2C_Write (MPU6050SlaveAddress, MPU6050_REGISTER_GYRO_CONFIG, 0x00); +/- 250 fok / másodperc teljes skálán

I2C_Write (MPU6050SlaveAddress, MPU6050_REGISTER_ACCEL_CONFIG, 0x00); // beállítva +/- 2g teljes skálát

I2C_Write (MPU6050SlaveAddress, MPU6050_REGISTER_FIFO_HU, 0x00);

I2C_Write (MPU6050SlaveAddress, MPU6050_REGISTER_INT_ENABLE, 0x01);

I2C_Write (MPU6050SlaveAddress, MPU6050_REGISTER_SIGNAL_PATH_RESET, 0x00);

I2C_Write (MPU6050SlaveAddress, MPU6050_REGISTER_USER_CTRL, 0x00);

}

Nézd meg a RawNodeMCU_CONTROL_SIEMENS_PLC-t, amelyet a GitHub. szolgáltatott

7. lépés: PLC PROGRAM - NODEMCU ESP 12-E V1.0

PLC programvezérlő egyenáramú motor:

• A motor iránya (CW vagy CCW) az MPU6050 - ROLL VALUE (pozitív vagy negatív) szerint van. Q124.4. & Q124.5 az "átalakítótáblához" és az L298N-hez csatlakoztatva az IN1, IN2 csapokhoz a motorirány beállítása.
• És a motor fordulatszáma - DB1.DBW2 - ABS (ROLL VALUE). A PLC PWM kimenet Q124.0 a "fedőlemezhez" és L298N csatlakozóhoz csatlakozik ENA az egyenáramú motor PWM vezérlésére.
• Az SFB49-et az alábbi létraprogramban használtuk PWM generálására a 0 - Q124.0 kimeneti csatornán.

8. lépés: 24V-tól 5V-ig terjedő konvertertábla

A feszültségszint átalakításához ULN2803-at használtam. Mindegyik ULN2803 nyolc drágaköves tranzisztort tartalmaz, ami azt jelenti, hogy 8 ULN2803 használatával 8 jelet tudunk átalakítani. Áramkör-diagram az alábbiak szerint:

Konvertáló tábla képe

9. lépés: TOVÁBB KÉPEK ÉS VIDEÓK

A projektről ellenőrizheti a csatornám címét:

És további videók a PLC projekthez:

10. lépés: ÖSSZEFOGLALÁS

• Ebben a tesztben az S7-300 PLC-vel a Settimino szinte olvashat / írhat a PLC-re, függetlenül a CPU védelmi szintjétől. Ez a biztonsági probléma minden bizonnyal nagy nehézséget okoz az automatizálási mérnökök számára, akik a Siemens ™ CPU-kkal dolgoznak.
• Az Arduino nem kompatibilis az olyan ipari környezetekkel, mint a por, páratartalom, hőmérséklet, és nem felel meg a megbízhatósági követelményeknek, mint PLC-nek. Többé-kevésbé ez nem rossz módja annak, hogy az IoT / Smart Home-ot új generációs Siemens CPU-kkal, beépített Ethernet-szel, az Arduino-val együtt megfizethetővé tegyük.
• Külön köszönet Dave Nardellának a "settimino" könyvtárért.

SZÜKSÉGES SZEMBEN VÁLASZLJA … úgy, hogy több motivációm legyen hasznosabb projektek elvégzéséhez !!!