Fernüberwachung von Siemens-PLC über WeChat

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Einleitung: Der Siemens S7-200 PLC wird im Bereich der industriellen Steuerung weit verbreitet eingesetzt. Es handelt sich um einen Controller mit hoher Leistung und stabiler Funktionsweise. Dieses Mal möchten wir den Siemens S7-200-PLC mit der EMCP-Internet-of-Things-Cloud-Plattform (kurz EMCP) verbinden, um eine Fernüberwachung des 200-PLCs über Webseiten, Mobil-Apps und WeChat zu ermöglichen. 1. Vorbereitungsarbeiten. 1.1 Vor der Verbindung müssen wir die folgenden Gegenstände vorbereiten ； Einen S7-200 (es wird empfohlen, einen PLC mit CPU226 oder CPU224 zu verwenden, der über zwei Serielle Schnittstellen verfügt: Port 1 dient zum Herunterladen von Programmen sowie zur Überwachung im Betrieb, Port 0 dient zur Kommunikation mit dem GM10-DTU-Modul als Modbus-RTU-Slave). Man kann auch den Smart200PLC verwenden (im Folgenden wird der ältere 200PLC als Beispiel herangezogen). 1. Ein DTU-Modul, eine Antenne und ein Netzteil (im Folgenden als GM10-DTU bezeichnet). 2. Ein SIM-Karte mit Datenvolumen, große Karte (von Mobile oder Unicom). 3.Ein DP9-Männchen-Stecker. 4. Ein Internetfähiger Computer (Betriebssysteme WinXP/Win7/Win8) 5. Elektrikerwerkzeuge sowie einige Kabel. Die Materialvorbereitung erfolgt wie folgt: ； https://attach01.hcbbs.com/forum/201803/06/152246sdh3b37dhd3b037b.png Vorbereitungen für die 1,2 DTU: Hier sollten Sie sich an die „GM10-DTU-Benutzeranleitung“ halten. Wir müssen das DTU-Gateway (die Einstellungen des WM10-DTU-Gateways sind ähnlich wie bei der GM10; im Folgenden wird ausschließlich das GM10-DTU-Gateway beschrieben) mit einer Antenne verbinden, eine SIM-Karte einsetzen (eine Mobilfunk-/Telekom-Karte), sowie einen 12V- oder 24V-Stromadapter anschließen. 1.3 Vorbereitungen für den S7-200-PLC. Verbinden Sie den 200PLC mit der Stromversorgung (achten Sie darauf, ob es sich um 24VDC oder 220VAC handelt). Bereiten Sie außerdem einen 9-poligen seriellen Anschluss vor (wie in der Abbildung dargestellt). Verbinden Sie die Pins 3 und 8 mithilfe von zwei Leitungen – dazu finden Sie Anweisungen im Handbuch des 200PLC-Systems. Die Pins 3 und 8 dienen für die 485-Kommunikation. In diesem Schritt verbinden wir Pin 3 der PLC-Serial-Schnittstelle prot0 mit dem Anschluss „485A“ des GM10-Moduls, und Pin 8 mit dem Anschluss „485B“ des GM10-Moduls. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUooOGP3AEwrAM4mAI!300x300.png Zwei, 200 PLC-Slaves erstellt. 1. Verbinden Sie den 200PLC über einen programmierten Computer mit dem PC. Öffnen Sie die Programmiersoftware Step7-MicroWin, erstellen Sie ein neues Projekt und fügen Sie im Hauptprogramm die Funktionsblöcke Modbus Slave Port0 hinzu (MBUS_INIT, MBUS_SLAVE). Die Bibliothekskonfiguration: http://6318546.s21i-6.faiusr.com/2/ABUIABACGAAguKH4zgUoss-k0wIw6AE4iAE.jpg. Die Siemens-Modbus-Slave-Protokollbibliothek enthält zwei Befehle: den Befehl MBUS_INIT und den Befehl MBUS_SLAVE. •Die MBUS_SLAVE-Anweisung dient dazu, Anfragen des Modbus-Hauptgeräts zu bearbeiten. •Die MBUS_INIT-Anweisung wird verwendet, um die Modbus-Slave-Kommunikation zu aktivieren, zu initialisieren oder zu deaktivieren. Bevor die MBUS_SLAVE-Anweisung verwendet wird, muss die MBUS_INIT-Anweisung ordnungsgemäß ausgeführt werden. Nach Abschluss der Anweisung muss unverzüglich der „Abgeschlossen“-Bit gesetzt werden, um mit der Ausführung der nächsten Anweisung fortfahren zu können. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUolOj0XzCRAzj-AQ!400x400.png　　　http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUom6L5qgcw-gI4kQE.png Für Anleitungen zu den Befehlen MBUS_INIT und MBUS_SLAVE siehe die Hilfetexte in der Software „STEP 7-MicroWIN“. Oben haben wir den Modbus-Hold-Register-Bereich bei VB1000 begonnen (HoldStart = VB1000), und es gibt 100 Hold-Register (MaxHold = 100). Da die Hold-Register in Worten (zwei Bytes) angegeben werden, nimmt dieser Kommunikationspuffer insgesamt 200 Bytes ein – von VB1000 bis VB1200. 2. Konfigurieren Sie den Speicherbereich der Bibliothek. Klicken Sie auf „Datei“ in der Menüleiste und wählen Sie im Dropdown-Menü „Zuweisung des Speicherbereichs für die Bibliothek“. Geben Sie im geöffneten Dialogfeld die Startadresse des Speicherbereichs für die Bibliothek ein. Achten Sie darauf, dass diese Adresse nicht mit anderen Adressen übereinstimmt, die bereits im Programm verwendet werden oder verwendet werden sollen. Sie können auf „Vorgeschlagene Adresse“ klicken, um zu vermeiden, dass die von den Modbus-Blöcken belegten Adressen mit den Registeradressen im Programm zusammenfallen. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUo_NrwTTDWAjiOAw!300x300.png
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3. Der Compiler wird verwendet, um das Programm zu kompilieren. Nachdem die Kompilierung erfolgreich war, wird das Programm über den PPI-Kabel an den PLC heruntergeladen. Falls der PLC nur einen Seriellanschluss hat und dieser als Modbus-Anschluss konfiguriert ist, muss der Betriebsknopf des PLC auf „Stop“ gestellt werden, während das Programm heruntergeladen wird. Nach dem Herunterladen sollte der Strom abgeschaltet werden. Anschließend sollte überwacht werden, ob die Ausgänge der Anweisungen MBUS_INIT und MBUS_SLAVE korrekt sind – ein Wert von 0 bedeutet eine normale Funktion; alle anderen Werte deuten auf einen Fehler hin. Siehe dazu den Fehlerverzeichnis im Technischen Handbuch des Siemens PLC. Drei, EMCP-Platteneinstellungen. Melden Sie sich mit einem Administratorkonto bei der EMCP-Plattform an (Browser wie IE9 oder neuer oder Google Chrome) und konfigurieren Sie die EMCP-Cloud-Plattform. Für die konkreten Schritte siehe das „EMCP IoT-Cloud-Plattform-Benutzerhandbuch“. Nach dem Anmelden bei EMCP gelangt man zunächst auf die Seite mit der Liste der Geräte. Da wir noch keine Geräte erstellt haben, ist diese Seite leer. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Backend-Verwaltung“ in der oberen rechten Ecke (nur Konten mit Verwaltungsberechtigungen haben diesen Zugriff), um zum Backend der EMCP-Plattform zu gelangen. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUo0Iih0QcwgAg4PQ.png 3.1 Fernkonfiguration der DTU: Öffnen Sie die Seite „Backend-Verwaltung -> Modulverwaltung“. Binden Sie die DTU an dieses Administratorkonto. Anschließend können Sie die Funktion „Fernkonfiguration“ nutzen, um die verschiedenen Kommunikations- und Funktionsparameter der DTU einzustellen. Es gibt zwei Hauptbereiche, die konfiguriert werden müssen: Erstens die Seriellverbindungsparameter für die Kommunikation mit dem PLC und zweitens die MODBUS-Parameter zur festgelegten Zeitablage der Datenerfassung vom PLC. Im Folgenden wird diese Funktionalität schrittweise erläutert. Hinweis: Das Modul kann nur nach dem Online-Start aus der Ferne konfiguriert werden. Es ist auch möglich, das Modul mit der „DTU-Konfigurationssoftware“ zu konfigurieren; dazu siehe die Dokumentation „Handbuch zur Verwendung der DTU-Konfigurationssoftware“. 3.1.1 Modulverknüpfung: http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgi_i8zwUo9aLY9wYwrgY4_wI.png. Das Standardpasswort zur Erstverknüpfung des Moduls ist 111111. Klicken Sie einfach auf „Verknüpfen“, um fortzufahren. 3.1.2 Fernkonfiguration von Modulen Bei der Fernkonfiguration von Modulen ist es am besten, zunächst zu „lesen“ und anschließend zu „schreiben“. Erst wenn das Schreiben erfolgreich war, kann man davon ausgehen, dass der Parameter auch tatsächlich in der DTU gespeichert wurde. Nach dem Schreiben kann man außerdem wieder „lesen“, um zu überprüfen, ob die vorherige Aktion erfolgreich war. Wenn die Alarmpunkte des Moduls DI nicht verwendet werden, ist eine „SMS-Einstellung“ nicht erforderlich. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUosom33QEwgAg42gM.png
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Geräte-Slave-Adresse: Die MODBUS-Slave-Adresse des mit dem Modul verbundenen Geräts (Bereich 1–250). Diese Adresse muss identisch mit der Geräte-Slave-Adresse sein. Er muss mit der MODBUS-Slave-Nummer, die im PLC eingestellt ist, übereinstimmen. Funktionscode: Zeiger auf den Registerbereich des MODBUS-Geräts zur Lesung durch das Modul. “Der Funktionscode 01 entspricht „Spule“ (0XXXX), der Funktionscode 02 entspricht „Diskrete Eingänge“ (1XXXX), der Funktionscode 03 entspricht „Halteregister“ (4XXXX) und der Funktionscode 04 entspricht „Eingaberegister“ (3XXXX). In Siemens-PLCs entspricht der Q-Punkt dem Funktionscode 01, der I-Punkt dem Funktionscode 02, der V-Bereich dem Funktionscode 03 und der AI-Bereich dem Funktionscode 04. Startadresse: Die Startadresse für das Lesen der MODBUS-Register des an den Modul angeschlossenen Geräts (ohne den Registeridentifikator). In der Abbildung steht 1 für die Länge der Daten von 40001: Es handelt sich dabei um die kontinuierliche Länge der von dem DTU gelesenen Daten. In der Abbildung beträgt diese Länge 10 – das bedeutet, dass insgesamt 10 Daten von 40001 bis 40010 kontinuierlich gelesen werden. Ein Standard-DTU kann mit mehreren Slaves verbunden werden (maximal 4). Mit dem Button „Neu erstellen“ kann ein neuer Slave-Einheit erstellt werden; die Konfiguration erfolgt gemäß den oben genannten Anweisungen. In Verbindung mit der Einrichtung des PLC-Slaves aus dem vorherigen Text werden hier die Werte von 40001 bis 40010 abgerufen – das sind also die Daten in den Registern VW1000 bis VW1019 im Siemens 200 PLC. Hinweis: Wenn beim DTU Störungen auftreten, beispielsweise wenn keine Verbindung zum Netzwerk hergestellt werden kann oder eine normale Kommunikation mit dem PLC nicht möglich ist, kann man über den Konfigurationsanschluss (standardmäßig RS232) einen PC anschließen. Mit der „DTU-Konfigurationssoftware“ können dann der Status sowie eventuelle Fehlermeldungen überprüft werden. Weitere Informationen finden Sie im „Handbuch zur Verwendung der DTU-Konfigurationssoftware“. 3.2 Erstellen neuer Datenerregelungen Klicken Sie auf „Datenerregelungen“ auf der linken Seite der Webseite, um zur Einstellungsseite zu gelangen. Klicken Sie anschließend in der oberen rechten Ecke auf „Neu hinzufügen“. Im erscheinenden Fenster geben Sie dem neuen Datenergänzung den Namen „S7-200PLC“ sowie die Anzeigemethode „Listenanzeige“ an. Wir können zwischen einer Listenanzeige oder einer gruppierten Anzeige wählen. Bei der Listenanzeige werden die hinzugefügten Daten in einer festgelegten Listenform dargestellt. Diese Anzeigemethode ist einfach und praktisch – sie eignet sich besonders in der Testphase. Konfigurationsanzeige: Wir können die Darstellung der Gerätedaten nach Belieben gestalten – beispielsweise durch Hinzufügen von Grafiken, Bildern, Dashboards, Balkendiagrammen sowie Texten usw. (Diese Funktion ähnelt der in herkömmlichen Konfigurationsprogrammen; dazu siehe das Dokument „Anleitung zur Konfiguration der EMCP-Plattform“). Nachdem die Datenvorschriften erstellt wurden, klicken Sie auf „Echtzeitdaten“, um weitere Echtzeitdaten hinzuzufügen (die in 3.1.2 festgelegte Modbus-Konfiguration). Klicken Sie anschließend auf „Lesen/Schreiben von Daten“, um Daten zu erstellen, mit denen die Plattform manuell auf die Geräte zugreifen kann. Die Erstellung der Regeln wird wie folgt dargestellt. Hinweis: Echtzeitdaten: DTU liest die Daten der Slave-Geräte in regelmäßigen Abständen ab – basierend auf den konfigurierten Modbus-Erfassungskanälen (siehe Abschnitt 3.1) – und überträgt diese auf die Plattform, wo sie angezeigt werden ； Lesen und Schreiben von Daten: Es ist nicht notwendig, im DTU Modbus-Timer für die Datenerfassung einzustellen. Man kann direkt über die Plattform manuell Daten an die untergeordneten Geräte lesen und schreiben ； Für alle Einstellungen der „Registeradressen“ in der EMCP-Plattform ist kein Registerbereichsidentifikator erforderlich. Wenn beispielsweise die Daten im „Haltregister“ (Funktionscode 03) gelesen oder geschrieben werden sollen, reicht es aus, in den Regeln der Plattform für die „Registeradresse“ einfach die Zahl 19 einzutragen. (Hinweis: Wenn die Modbus-Adressenzählung des Geräts bei 0 beginnt, muss man 1 hinzufügen – also 20 eingeben.) http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguqH4zgUoovLfsAMwgAg45AM.png
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Einstellungen für Alarme: In den erstellten Echtzeitdaten klicken Sie auf die Option „Alarme“, um zur Seite mit den Alarmeinstellungen zu gelangen. Wir können die Alarmgrenzen sowie den Inhalt des Alarms für diese Daten festlegen und entscheiden, ob dieser Alarm aktiviert werden soll. Nach der Einstellung einer Alarmfunktion wird die Plattform automatisch das Zeitpunkt sowie den Wert des Alarms aufzeichnen, sobald die jeweiligen Werte die definierten Grenzwerte überschreiten. Gleichzeitig wird eine Benachrichtigung über den Alarm an die in der App oder bei WeChat angemeldete Benutzerkonto gesendet. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgu6H4zgUolq7PogUwgAg4qgQ.png3.3 Neue Geräte: Erstellen Sie ein neues „Gerät“. Wählen Sie im Menü „Geräteverwaltung“ -> „Hinzufügen“, um ein neues Gerät namens „Siemens S7-200PLC“ anzulegen. Für die Neuanschaffung von Geräten werden zunächst die grundlegenden Informationen zum Gerät eingegeben. 1. Wählen Sie ein passendes Bild für das Gerät aus (es kann auch ein lokales Bild hochgeladen werden – alternativ wird das System ein Standardbild verwenden). 2. Geben Sie die SN-Nummer des Geräts ein. Falls diese SN-Nummer noch nicht zugeordnet wurde, wird ein Fenster zur Zuteilung geöffnet. 3. Wählen Sie die zuvor erstellten Datenregeln aus. 4. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Karte“, um den Standort des Geräts anzugeben. Nach Abschluss klicken Sie auf „Speichern“. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgvKH4zgUoxN6ZpQcwgAg4pwQ.png Vier, Experimentelle Ergebnisse. Öffnen Sie in der Programmiersoftware Step7-MicroWin die Funktionen „Programmzustandsüberwachung“ und „Zustandsübersicht“, um den Laufzustand des Programms sowie die Werte der internen Daten anzuzeigen. Über die Statustabelle können wir die aktuellen Werte der Daten einsehen und auf die Daten einwirken. Wie im folgenden Bild. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgvKH4zgUo9KvB0wUw-wU40AM.png
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Melden Sie sich bei der EMCP-Plattform an und klicken Sie auf das Bild oder den Namen der „Siemens S7-200PLC“-Anlage, um darauf zuzugreifen. Zuerst wird die Anzeige der von dem 200PLC in regelmäßigen Abständen erfassten Daten angezeigt (Echtzeitdaten). Mit dem Button „Daten lesen/schreiben“ können Aufgaben zur Lesung und Schreibung von Daten am 200PLC durchgeführt werden. Mit dem Button „Historische Daten“ kann man die Berichte mit den historischen Daten des Geräts einsehen. Mit dem Button „Alarmprotokolle“ gelangt man zur Seite mit den Protokollen der Alarme. Die Anzeige sieht wie folgt aus. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgvKH4zgUouPy5wwcwgAg4pwQ.png
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Installieren Sie die APP „Yunlian Wutong“ auf Ihrem Handy. Melden Sie sich mit Benutzername und Passwort an. Nachdem Sie in der Liste der Geräte angekommen sind, klicken Sie auf das Gerät „Siemens S7-200PLC“. Dadurch gelangen Sie entweder auf die Seite mit den Echtzeitdaten oder auf die Konfigurationsansicht. Klicken Sie im Menü oben rechts auf die „Dreistrich-Schaltfläche“, um das Funktionsmenü zu öffnen. Dort können Sie „Daten lesen/schreiben“ auswählen, um Daten einzulesen oder zu schreiben. Mit „Historische Berichte“ können Sie die historischen Datenspeicherungen des Geräts einsehen. Unter „Historische Kurven“ können Sie die historischen Trends der Daten betrachten. Mit „Alarminformationen“ können Sie die Alarmprotokolle des Geräts einsehen. Unter „Gerätedetails“ können Sie weitere Informationen über das Gerät sowie Videoaufnahmen ansehen. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAg6LH4zgUowLz7pwYwlgY4xgU.png