Méthode de surveillance à distance via l’interface réseau pour le S7-200SMART

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Préface : Le PLC Siemens S7-200 SMART (ci-après dénommé 200-SMART) est un contrôleur programmable de haute qualité, largement utilisé dans le domaine du contrôle industriel. Il s’agit d’un contrôleur à performances élevées et à fonctionnement fiable. Le 200-SMART dispose d’une interface réseau permettant le téléchargement et le chargement de programmes ainsi que la communication. Cette fois, nous allons utiliser le protocole MODBUS-TCP pour relier le 200-SMART à la plateforme cloud IoT EMCP (abréviation EMCP), afin de permettre un contrôle à distance des registres VW1000, VW1002 et I0.0 à l’aide de pages Web, d’applications mobiles et de WeChat, ainsi que la lecture et l’écriture à distance des registres VW1004 et Q0.0. I. Préparatifs. 1.1 Avant la connexion, nous devons préparer les articles suivants ； 1) Un PLC Siemens S7-200SMART, ainsi que du câble réseau pour la communication. 2) Un module GM20 DTU de Hebei Lanfeng Technology, une antenne et un adaptateur d’alimentation (même méthode d’utilisation que pour le WM20 DTU). 3) Une carte SIM 4G avec de la data, de grande capacité, de n’importe quel opérateur. 4) Un ordinateur connecté à Internet (système d’exploitation WinXP/Win7/Win8). 5) Outils électriques, câbles de communication, etc. 1.2 Préparatifs du DTU : Suivez le « Manuel d’utilisation du GM20-DTU » pour effectuer ces opérations. Il est nécessaire de connecter l’antenne au gateway DTU (désormais désigné sous le nom de gateway GM20-DTU), d’y insérer une carte SIM, et de le brancher à un adaptateur d’alimentation de 12 V ou 24 V. 1.3 Préparatifs du PLC. 200 SMART se connecte à un courant alternatif de 220 V. On commence par configurer le programme à l’aide d’un ordinateur, en utilisant un câble réseau pour se connecter à la porte de communication Ethernet du PLC. Ensuite, on relie la porte LAN du GM20 à la porte Ethernet du PLC au moyen d’un câble réseau, afin d’établir une communication MODBUS-TCP. Deux, création de la communication MODBUS-TCP du PLC. Étape 1 : Créer un serveur MODBUS-TCP pour le PLC ； En utilisant le logiciel de programmation STEP 7-MicroWIN SMART V2.2 de Siemens, on ajoute à la programme du PLC la bibliothèque d’instructions MB_Server, qui comprend deux instructions : MBS_Connect et MBS_Slave. Comme indiqué ci-dessous : (l’image suivante montre la configuration d’un bloc d’instructions permettant une communication normale) Les définitions des différents paramètres de l’instruction MBS_Connect sont les suivantes : l EN Activation : il est nécessaire de garantir son activation à chaque cycle de balayage. l Connect : Démarre l’opération d’établissement de la connexion TCP. l Disconnect : Opération de déconnexion de la connexion TCP. l ConnID : Identifiant de la connexion TCP. Attention : Modbus TCP fait partie de la communication TCP et constitue également un type de communication utilisateur ouverte ; par conséquent, le paramètre ConnID ne peut pas être identique à celui des autres communications TCP, ISO-on-TCP ou UDP. l IPaddr1~IPaddr4 : Adresses IP du client Modbus TCP, où IPaddr1 est le octet le plus significatif de l’adresse IP et IPaddr4 est l’octet le moins significatif. Il est recommandé de le définir sur 0.0.0.0, afin que n’importe quel client puisse y accéder. l LocPort : Numéro de port sur le dispositif local (doit être défini sur 502)
l MaxHold : Nombre de registres de maintien dans la mémoire V accessibles aux adresses Modbus 4xxxx ou 4yyyyy. Cette valeur doit être définie à une valeur égale ou supérieure à la longueur de toutes les données à lire. Par exemple, si l’on souhaite surveiller 100 caractères de données dans la zone V, cette valeur doit être égale ou supérieure à 100. l HoldStart : pointeur d’adresse indirecte, indiquant l’adresse de départ du registre de maintien dans la mémoire V de la CPU. Dans cet exemple, VW1000 correspond à l’adresse Modbus 40001. (C’est-à-dire que VW1000 correspond à 40001, VW1002 correspond à 40002). (D’autres registres, tels que le groupe de registres I peuvent être accédés directement via le code fonction 02, le groupe de registres Q via le code fonction 01, et le registre AI via le code fonction 04). l ConnectDone : La connexion Modbus TCP a été établie avec succès. Occupé : Une opération de connexion est en cours. Erreur : Une erreur s’est produite lors de la création ou de la rupture de la connexion. Statut : Si l’instruction met en place une sortie « Error », la sortie Statut affichera le code d’erreur. Les définitions des différents paramètres de l’instruction MBS_Slave sont les suivantes : l EN Activation : il faut s’assurer qu’elle soit activée à chaque cycle de balayage. l Done : Lorsque l’instruction MB_Server répond à une demande Modbus, le bit de finition Done est mis à 1 au cours du cycle de balayage en cours ； Si aucune requête n’a été traitée, le bit de finition Done est à 0. l Error : Code d’erreur, le code d’erreur n’est valide que lorsque le bit Done est à 1. Étape 2 : Allouer la zone d’adresses de la bibliothèque. Sur le côté droit du logiciel de programmation, cliquez avec le bouton droit sur la fonction [Bloc de programme] pour appeler la fonction [Zone de stockage de la bibliothèque]. Utilisez l’[Adresse suggérée] afin de garantir qu’il n’y ait pas de chevauchement entre la zone de stockage de la bibliothèque et la zone de stockage des données dans le programme. Cliquez sur [Confirmer] pour finaliser la configuration du serveur MODBUS-TCP. Comme indiqué ci-dessous : Étape 3, téléchargez le programme modifié dans le PLC. Notez l’adresse IP du PLC lors du téléchargement. Dans l’exemple de ce texte, l’adresse IP du PLC est 192.168.2.2. Trois, configuration de la plateforme EMCP. Connectez-vous à la plateforme EMCP www.lfemcp.com avec un compte administrateur (il est recommandé d’utiliser un navigateur IE9 ou ultérieur, ou Google Chrome) pour configurer la plateforme cloud EMCP. Pour les instructions détaillées, veuillez vous référer au « Manuel de l’utilisateur de la plateforme cloud IoT EMCP ». Après vous être connecté à EMCP, vous accédez d’abord à la page affichant la liste des appareils ; comme nous n’avons créé aucun appareil, il s’agit d’une page vide. Cliquez sur le bouton « Gestion en arrière-plan » dans le coin supérieur droit (seuls les comptes administrateurs ont ce droit) pour accéder à l’arrière-plan de la plateforme EMCP. 3.1 Configuration à distance de la DTU : Ouvrez la page « Gestion en arrière-plan → Gestion des modules », liez la DTU à ce compte d’administrateur, puis vous pourrez utiliser la fonction « Configuration à distance » pour configurer les différents paramètres de communication et les paramètres fonctionnels de la DTU. Il y a deux éléments principaux à configurer : d’une part, les paramètres de la connexion de communication avec le PLC, et d’autre part, les paramètres du canal MODBUS permettant au DTU de collecter périodiquement les données du PLC. Nous expliquerons cette fonction étape par étape ci-dessous. Note : Le module ne peut être configuré à distance qu’une fois en ligne. 3.1.1 Liaison du module : Le mot de passe de liaison initial du module est 111111, il suffit de cliquer sur « Lier » directement. 3.1.2 Configuration à distance du module Utiliser la fonction « Gestion à distance » correspondante à la DTU dans [Gestion des modules] pour configurer les différents paramètres de communication de la DTU ； Pour la configuration à distance d’un module, il est préférable de d’abord [lire] puis [écrire] ; ce n’est qu’après une écriture réussie que l’on peut affirmer que ce paramètre a bien été configuré dans la DTU. Après l’écriture, on peut également vérifier si l’opération précédente a réussi en effectuant une lecture. Étape 1 : Accédez à la page des informations d’état pour vérifier l’état du DTU, comme indiqué sur l’image ci-dessous. Étape 2 : Effectuez les [paramètres de communication] et configurez la porte de communication du DTU pour une connexion via le réseau LAN, car l’adresse IP du PLC est 192.168.2.2 ; il est donc nécessaire de définir l’adresse IP de communication du DTU comme une adresse située dans la même sous-réseau, soit 192.168.2.254. Ensuite, dans la liste des paramètres du serveur Modbus-TCP, ajoutez le numéro d’esclave de 200 SMART, son adresse IP et son port de communication (le port standard MODBUS-TCP est le port 502). Port de communication des données : configurez-le selon le type de port de communication avec le PLC ; vous pouvez choisir RS485, RS232 ou un port LAN. Ici, on utilise un port LAN pour la communication Modbus-TCP ； IP locale : Adresse IP du DTU en tant que client pour la communication MODBUS-TCP. Cette IP doit se trouver dans le segment de sous-réseau du réseau local de communication et ne pas coïncider avec les IPs des autres appareils du sous-réseau. En connexion directe avec 200 SMART, il suffit de la définir sur le même segment de sous-réseau que 200 SMART ; dans ce cas, elle est fixée à 192.168.2.254 ； Paramètres Modbus-TCPServer : Numéro d’esclave : c’est le numéro d’esclave du PLC ; ce numéro ne doit pas coïncider avec celui d’autres PLC participant à la communication. Dans ce cas, il est fixé à 1 ； Adresse IP : L’adresse IP du PLC en tant que serveur MODBUS-TCP est, dans ce cas, 192.168.2.2 ； Port numérique : Port de communication du PLC ; le port standard selon le protocole MODBUS-TPC est 502, et dans ce cas également, c’est le port 502 qui est utilisé ； Étape 3 : effectuer la 【Configuration Modbus】 pour définir les paramètres permettant au DTU de lire périodiquement les données du PLC et de les envoyer à la plateforme. Comme indiqué ci-dessous : Description des paramètres dans la liste de collecte personnalisée de données en temps réel : Numéro d’esclave du dispositif : numéro d’esclave du PLC auquel est connecté le DTU, identique au numéro d’esclave du PLC dans les [Paramètres de communication]. Ce cas est 1 ； Code de fonction : Indicateur pour que le module lit la zone des registres MODBUS du dispositif. “Le code de fonction 01 correspond à « bobine » (0XXXX), le code de fonction 02 correspond à « entrée discrète » (1XXXX), le code de fonction 03 correspond au « registre de maintien » (4XXXX), et le code de fonction 04 correspond au « registre d’entrée » (3XXXX). Dans les PLC Siemens, le point Q correspond au code de fonction 01, le point I correspond au code de fonction 02, la zone à laquelle fait référence HoldSt` de MBS_Connect correspond au code de fonction 03 (le programme PLC mentionné ci-dessus fait référence à VW1000 à VW1198), et la zone AI correspond au code de fonction 04. Adresse de départ : adresse de départ pour la lecture des registres MODBUS du dispositif auquel le module est connecté (sans inclure l’identifiant de la zone de registres). Dans le diagramme, l’adresse 1 de la première instruction MODBUS représente 00001, l’adresse 1 de la deuxième instruction MODBUS représente 10001, et l’adresse 1 de la troisième instruction MODBUS représente 40001. Longueur des données : longueur continue des données lues par le dispositif DTU ; les longueurs indiquées dans le graphique sont 8 et 10, ce qui correspond à une lecture continue de 00001 à 00008, de 10001 à 10008 ainsi que de 40001 à 40010. Une DTU standard peut se connecter à plusieurs esclaves (jusqu’à 4). Vous pouvez cliquer sur « Créer » pour créer un canal d’instructions MODBUS, en suivant les instructions mentionnées ci-dessus pour la configuration. Comme indiqué précédemment pour la création de l’esclave PLC, ce qui est surveillé en temps réel ici, ce sont Q0.0 à Q0.7, I0.0 à I0.7 et VW1000 à VW1018 du PLC. Note : Lorsque le DTU présente des anomalies, par exemple s’il n’est pas possible de se connecter au réseau en ligne ou de communiquer normalement avec le PLC, on peut utiliser l’interface de configuration (RS232 par défaut) pour se connecter à un PC et utiliser le « logiciel de configuration du DTU » afin de consulter l’état et les alertes d’anomalie. Veuillez vous référer au « Manuel d’utilisation du logiciel de configuration du DTU ». 3.2 Création d’une nouvelle règle de données Cliquez sur 【Règles de données】 en bas à gauche de la page pour accéder à l’interface de configuration des règles. Cliquez ensuite sur 【Ajouter】 en haut à droite, et dans la fenêtre qui s’ouvre, définissez le nom de cette règle de données comme « S7-200SMART » ainsi que son mode d’affichage sur 【Affichage en liste】. Nous pouvons choisir entre un affichage en liste ou un affichage par configuration : l’affichage en liste permet d’afficher les données ajoutées sous forme de liste fixe ; cette méthode est simple et pratique (elle peut être utilisée pendant la phase de test des données). Affichage de la configuration : nous pouvons dessiner librement le style d’affichage des données des équipements, en ajoutant par exemple des graphiques, des images, des tableaux de bord, des barres remplies et du texte (cette fonction est similaire à celle des logiciels de configuration traditionnels ; pour plus d’informations, consultez le document « Instructions d’utilisation de la configuration des écrans sur la plateforme EMCP »). Une fois les règles de données créées, cliquez sur 【Données en temps réel】 pour ajouter de nouvelles règles d’analyse des données en temps réel (configuration Modbus définie à 3.1.2), puis cliquez sur 【Lecture/écriture des données】 pour créer des règles de données permettant à la plateforme d’effectuer des opérations de lecture et d’écriture manuelles sur le dispositif. La création de la règle est présentée comme suit. Note : Données en temps réel : Il s’agit du contenu affiché sur la plateforme, obtenu par le DTU qui lit périodiquement les données des esclaves selon l’intervalle de collecte défini, en se basant sur les canaux Modbus configurés (voir la section 3.1 ci-dessus) ； Lecture/écriture de données : Il n’est pas nécessaire de configurer des canaux d’acquisition périodique Modbus sur la DTU ; il est possible d’effectuer manuellement des opérations de lecture et d’écriture de données sur les dispositifs périphériques directement depuis la plateforme ； Pour toutes les configurations des « adresses de registre » sur la plateforme EMCP, il n’est pas nécessaire d’inclure l’identifiant de la zone de registre. Par exemple, pour lire ou écrire les données du « registre de maintien » (code fonction 03) 40019, il suffit de saisir 19 dans la case « adresse de registre » selon les règles de données de la plateforme (note : si le comptage des adresses Modbus du dispositif commence à 0, il faut ajouter 1, c’est-à-dire saisir 20). Paramètres des alertes : dans les données en temps réel créées, cliquez sur l’option « Alertes » pour accéder à la page de configuration des alertes. Nous pouvons définir les limites supérieure et inférieure d’alarme pour ces données, le contenu de l’alarme, ainsi que l’activation ou non de cette alarme. Une fois l’alarme configurée, lorsque ces données dépassent les limites supérieure et inférieure définies, la plateforme enregistre automatiquement l’heure et la valeur de l’alarme. En même temps, elle envoie un message d’alerte à l’application ou à WeChat utilisés par l’utilisateur. 3.3 Nouvel équipement Dans la gestion en arrière-plan, sélectionnez [Gestion des équipements] -> [Ajouter] pour créer un nouvel équipement « S7-200SMART ». Pour les équipements nouvellement créés, il s’agit de remplir les informations de base de l’équipement : 1 choisir l’image correspondant à l’équipement (à télécharger depuis le disque local ou non ; le système affichera alors une image par défaut) ; 2 saisir le SN du module, c’est-à-dire le code du SN à lier ; si ce SN n’a pas été lié auparavant, une fenêtre de liaison s’affichera pour effectuer la liaison ; 3 sélectionner la règle de données créée précédemment ; 4 cliquer sur le bouton « Carte » pour choisir l’emplacement géographique de l’équipement. Une fois terminé, cliquez sur 【Enregistrer】. Quatre, efficacité de l’expérience. Ouvrez le logiciel de programmation PLC, mettez le PLC en mode en ligne, et surveillez les données actuelles du PLC à partir du tableau de surveillance, comme indiqué ci-dessous : connectez-vous à la plateforme EMCP (www.lfemcp.com), cliquez sur l’image ou le nom de l’appareil « S7-200 SMART » pour accéder à cet appareil. On voit d’abord l’affichage des données collectées périodiquement par le PLC (données en temps réel). En cliquant sur « Lire/Écrire des données », on peut effectuer des opérations de lecture et d’écriture sur le PLC. En cliquant sur « Données historiques », on accède au rapport des données historiques stockées périodiquement par le dispositif. En cliquant sur « Historique des alarmes », on se rend sur la page du rapport des informations d’alarme, comme indiqué ci-dessous. Installez l’application mobile « Yunlian Wutong » sur votre smartphone (vous pouvez la télécharger en scannant le code QR en haut à droite de la page d’accueil du site web sur ordinateur, ou dans les principales boutiques d’applications). Connectez-vous avec votre nom d’utilisateur et votre mot de passe. Une fois dans la liste des appareils, cliquez sur l’appareil « S7-200 SMART » : vous accéderez directement à la page de liste des données en temps réel ou à l’écran de configuration (en mode affichage de configuration). Cliquez sur la barre de menu en haut à droite [bouton à trois barres] pour afficher le menu des fonctionnalités. Dans ce menu, cliquez sur [Lire/Écrire des données] pour effectuer des opérations de lecture et d’écriture des données, cliquez sur [Rapports historiques] pour consulter les rapports des données stockées historiquement par l’appareil, cliquez sur [Courbes historiques] pour visualiser les graphiques des tendances historiques des différentes données, et cliquez sur [Informations d’alarme] pour consulter les enregistrements d’alarme de cet appareil. V, Présentation des fonctionnalités d’assistance 5.1 Fonction de configuration de l’écran. Suivez les étapes suivantes : [Paramètres en arrière-plan] -> [Règles de données] -> [Paramètres] -> [Affichage de la configuration] pour choisir d’utiliser le format d’affichage par configuration pour présenter les règles de données correspondantes. Une fois sélectionné pour l’affichage de la configuration, les options de configuration de l’écran de la règle deviennent disponibles. Cliquez sur l’élément « Configuration de l’écran » pour accéder à la page d’édition. À l’aide de la page d’édition de la configuration, nous pouvons dessiner librement des images, du texte, des cadres affichant des valeurs numériques, des boutons, des lampes indicatrices, des tuyaux, des équipements, etc. Pour en savoir plus sur les fonctionnalités détaillées, veuillez consulter le « Guide d’utilisation de la configuration des écrans de la plateforme EMCP » : http://www.lanfengkeji.com/h-col-135.html. 5.2 Fonctionnalités WeChat. Suivez le compte public « EMCP Plateforme cloud IoT » sur WeChat, connectez votre compte à la plateforme selon les indications, et vous pourrez alors utiliser WeChat pour surveiller les équipements et recevoir des alertes. Afin de faciliter la gestion des équipements, il est recommandé de « mettre en tête de liste » la page officielle « EMCP IoT Cloud Platform ». 5.3 Activer les fonctionnalités d’alerte de communication et d’autorisation des utilisateurs ordinaires dans les règles de données. La fonction d’alarme de communication permet, en cas de problème de communication entre le DTU et le PLC, d’émettre une alarme dans l’appareil concerné. Selon la cause du problème de communication, des annotations sont ajoutées au message d’alarme afin de faciliter le débogage. Les paramètres et effets sont les suivants : fonction de publication des appareils 5.4. Dans la gestion des appareils, il est possible de définir les attributs de l’appareil comme publics. Une fois en mode public, une URL et un code QR correspondant à l’appareil sont générés. Grâce à ces éléments, il est possible d’accéder à l’appareil sans avoir à se connecter, et l’appareil peut également être partagé sur les réseaux sociaux. 5.5 Ajout de l’autorisation de compte ordinaire et d’appareil. Une fois que le compte administrateur a créé l’appareil, il peut créer un compte distinct pour l’utilisateur via l’option « Compte ordinaire », afin qu’il puisse accéder à l’appareil qui lui appartient. Cette fonction permet principalement aux utilisateurs d’obtenir un compte exclusif pour consulter les appareils auxquels ils sont rattachés. 5.6 Fonction de surveillance vidéo. La plateforme EMCP permet d’intégrer les caméras CloudFlare, ce qui permet aux terminaux tels que le web, les applications et WeChat d’accéder à la surveillance vidéo sur site. Pour plus de détails, veuillez consulter le « Guide d'utilisation vidéo de la plateforme cloud IoT EMCP V3.6 »