S7-200SMART의 네트워크 포트를 통한 원격 모니터링 방법

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서문: 지멘스 S7-200 SMART PLC(이하 200-SMART)는 우수한 프로그래밍 가능한 컨트롤러로, 산업 제어 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 성능이 뛰어나고 안정적으로 작동하는 컨트롤러입니다.200-SMART는 프로그램의 업로드/다운로드 및 통신을 위한 네트워크 포트를 갖추고 있습니다. 이번에는 MODBUS-TCP 프로토콜을 사용하여 네트워크 포트를 통해 200-SMART를 EMCP 사물인터넷 클라우드 플랫폼(약칭 EMCP)에 연결함으로써, 컴퓨터 웹 페이지, 모바일 앱, 위챗을 통해 200-SMART 내의 VW1000, VW1002, I0.0 레지스터들을 원격으로 모니터링하고, VW1004와 Q0.0의 데이터를 원격으로 읽고 쓸 수 있도록 합니다. 1. 준비 작업. 1.1 연동하기 전에 다음 물품들을 준비해야 합니다； 1) 지멘스 S7-200SMART PLC 1대, 및 통신용 네트워크 케이블.2) 허베이 랜벌 테크놀로지의 GM20 DTU 모듈 1대, 안테나 및 전원 어댑터(WM20 DTU와 사용 방법은 동일함).3) 데이터가 포함된 4G SIM 카드 1장, 대용량 카드로, 어떤 통신사든 상관없음.4) 인터넷에 연결된 컴퓨터 1대(Windows XP/Win7/Win8 운영체제).5) 전기공구, 통신선재 등. 1.2 DTU 준비 작업 여기서는 《GM20-DTU 사용자 매뉴얼》을 참고하여 작업을 진행합니다. DTU 게이트웨이(이하 모두 GM20-DTU 게이트웨이로 설명)에 안테나를 연결하고, SIM 카드를 삽입한 뒤, 12V 또는 24V 전원 어댑터를 연결해 주어야 합니다. 1.3 PLC 준비 작업. 200 SMART는 220V 교류전원에 연결되며, 먼저 컴퓨터를 이용해 네트워크 케이블로 PLC의 이더넷 통신 포트에 연결하여 프로그램을 설정한 다음, 네트워크 케이블을 사용해 GM20의 LAN 포트와 PLC의 이더넷 포트를 연결하여 MODBUS-TCP 통신을 수행합니다. 둘, PLC의 MODBUS-TCP 통신 설정. 첫 번째 단계, PLC의 MODBUS-TCP 서버 생성； 지멘스의 《STEP 7-MicroWIN SMART V2.2》 프로그래밍 소프트웨어를 사용하여 PLC 프로그램에 MB_Server 명령어 라이브러리를 추가합니다. MB_Server 명령어 라이브러리에는 MBS_Connect와 MBS_Slave 등 2개의 명령어가 포함되어 있습니다.아래 그림과 같습니다: (아래 그림은 정상적으로 통신이 가능한 명령 블록 설정을 나타냅니다.) MBS_Connect 명령의 각 파라미터 정의는 다음과 같습니다: l EN: 활성화 – 모든 스캔 주기마다 반드시 활성화되어 있어야 합니다. l Connect: TCP 연결 설정 작업을 시작합니다. l Disconnect: TCP 연결을 끊는 작업. l ConnID: TCP 연결 식별자. 주의: Modbus TCP는 TCP 통신에 속하며, 개방형 사용자 통신의 한 종류이므로 ConnID 파라미터는 다른 TCP, ISO-on-TCP, UDP 통신과 동일할 수 없습니다. l IPaddr1~IPaddr4: Modbus TCP 클라이언트의 IP 주소로, IPaddr1은 IP 주소의 가장 유효한 바이트이며, IPaddr4는 IP 주소의 가장 비유효한 바이트입니다.0.0.0.0으로 설정하는 것을 권장합니다. 이렇게 하면 어떤 클라이언트든 접근할 수 있습니다. l LocPort: 로컬 장치의 포트 번호(반드시 502로 설정해야 함)
l MaxHold: Modbus 주소 4xxxx 또는 4yyyyy에서 접근할 수 있는 V 메모리 내의 워드 유지 레지스터 수를 설정하는 데 사용됨.이 수치는 읽어야 하는 모든 데이터의 길이 이상으로 설정해야 합니다. 예를 들어, V영역의 100개 문자 분량의 데이터를 모니터링해야 한다면, 이 수치는 100 이상으로 설정되어야 합니다. l HoldStart: 간접 주소 포인터로, CPU의 V 메모리에 있는 홀드 레지스터의 시작 주소를 가리킵니다.이 예시에서 VW1000은 Modbus 주소 40001에 해당합니다.(즉, VW1000은 40001에 해당하고, VW1002는 40002에 해당합니다.)(기타 레지스터인 I 레지스터 영역은 기능 코드 02를 통해, Q 레지스터 영역은 기능 코드 01을 통해 접근할 수 있으며, AI 레지스터는 기능 코드 04를 통해 직접 접근할 수 있다.) l ConnectDone: Modbus TCP 연결이 성공적으로 설정되었습니다. l 바쁨: 연결 작업이 진행 중입니다. l 오류: 연결을 설정하거나 끊을 때 오류가 발생했습니다. l 상태: 명령어가 “Error” 상태가 되면, Status 출력에 오류 코드가 표시됩니다. MBS_Slave 명령어의 각 파라미터 정의는 다음과 같습니다: l EN: 활성화: 모든 스캔 주기마다 반드시 활성화되어 있어야 합니다. l Done: MB_Server 명령어가 Modbus 요청에 응답할 때, 현재 스캔 주기의 Done 완료 비트가 1로 설정됨 ； 어떠한 요청도 처리되지 않으면, Done 완료 비트는 0입니다.l Error: 오류 코드로, Done 비트가 1일 때에만 오류 코드가 유효합니다. 두 번째 단계는 라이브러리 주소 영역을 할당하는 것입니다. 프로그래밍 소프트웨어의 오른쪽에서 [프로그램 블록] 기능을 클릭한 다음 마우스 우클릭을 하여 [라이브러리 저장 영역] 기능을 호출합니다. 그런 다음 [권장 주소]를 사용하여 라이브러리 저장 영역과 프로그램 내 데이터가 저장되는 영역이 겹치지 않도록 합니다. 마지막으로 [확인]을 클릭하면 MODBUS-TCP 서버 설정이 완료됩니다.아래 그림과 같이: 세 번째 단계로, 수정된 프로그램을 PLC에 다운로드합니다. 다운로드할 때는 반드시 PLC의 IP 주소를 기록해 두세요. 이 문서의 사례에서 PLC의 IP 주소는 192.168.2.2입니다. 삼, EMCP 플랫폼 설정. 관리자 계정으로 EMCP 플랫폼 www.lfemcp.com에 로그인하십시오(IE9 이상의 브라우저나 구글 크롬을 사용하는 것이 권장됨). 그런 다음 EMCP 클라우드 플랫폼을 설정하십시오.구체적인 작업 방법은 《EMCP 사물인터넷 클라우드 플랫폼 사용자 매뉴얼》을 참조하십시오.EMCP에 로그인하면 먼저 장치 목록 표시 페이지가 나타납니다. 아직 어떤 장치도 생성하지 않았기 때문에 이 페이지는 비어 있습니다.오른쪽 상단의 “백엔드 관리” 버튼을 클릭하면(이 권한은 관리자 계정에만 있음), EMCP 플랫폼의 백엔드로 들어갈 수 있습니다. 3.1 원격으로 DTU 설정하기 “백엔드 관리 —> 모듈 관리” 페이지를 열고, DTU를 해당 관리자 계정에 연결합니다. 그러면 “원격 설정” 기능을 사용하여 DTU의 다양한 통신 파라미터와 기능 파라미터를 설정할 수 있습니다.가장 중요한 설정이 필요한 곳은 두 군데입니다. 하나는 PLC와 통신하는 데 필요한 파라미터이고, 다른 하나는 DTU가 PLC의 데이터를 주기적으로 수집하기 위한 MODBUS 채널 관련 파라미터입니다. 아래에서 이 기능에 대해 단계별로 설명하겠습니다.참고: 모듈은 온라인 상태가 되어야만 원격으로 설정할 수 있습니다. 3.1.1 모듈 바인딩 모듈의 초기 바인딩 비밀번호는 111111이며, 바로 바인딩을 클릭하면 됩니다. 3.1.2 모듈 원격 설정 【모듈 관리】에서 해당 DTU의 【원격 관리】 기능을 사용하여 DTU의 각종 통신 파라미터를 설정합니다；모듈의 원격 설정은 먼저 【읽기】를 한 다음 【쓰기】하는 것이 가장 좋습니다. 쓰기가 성공적으로 이루어졌을 때에만 해당 파라미터가 DTU에 정상적으로 설정된 것으로 간주됩니다. 쓰기 작업을 수행한 후에도 읽기 작업을 통해 이전 작업이 성공적으로 이루어졌는지 확인할 수 있습니다.첫 번째 단계로 상태 정보 페이지에 들어가서 DTU의 상태를 확인합니다. 아래 그림을 참조하세요. 두 번째 단계에서는 【통신 설정】을 진행하여, DTU의 통신 포트를 LAN 포트로 설정해야 합니다. PLC의 IP 주소가 192.168.2.2이므로, DTU의 통신 IP도 동일한 서브넷 내의 IP로 설정해야 합니다. 이 경우 192.168.2.254로 설정합니다.그런 다음 Modbus-TCP Server의 설정 목록에 200 SMART의 슬레이브 번호, IP 주소, 그리고 통신 포트 번호를 입력합니다(MODBUS-TPC 표준에서는 포트 번호가 502입니다). 데이터 통신 포트는 PLC와 통신하는 데 사용되는 포트 유형으로 설정되며, RS485, RS232 또는 LAN 포트 중에서 선택할 수 있습니다. 여기서는 MODBUS-TCP 통신을 위해 LAN 포트를 사용합니다； 본기 IP: DTU가 MODBUS-TCP 통신의 클라이언트로서 사용하는 IP 주소로, 이 IP는 통신용 로컬 네트워크의 서브넷 범위 내에 있어야 하며, 서브넷 내의 다른 장치들의 IP와 중복되어서는 안 됩니다. 200 SMART에 직접 연결할 경우, 200 SMART와 동일한 서브넷 범위로 설정하면 됩니다. 이 사례에서는 192.168.2.254로 설정했습니다； Modbus-TCPServer 파라미터: 슬레이브 번호: PLC의 슬레이브 번호로, 통신에 참여하는 다른 PLC와 중복되지 않으면 됩니다. 이 사례에서는 1로 설정되어 있습니다； IP 주소: MODBUS-TCP 서버로서의 PLC IP 주소로, 이 사례에서는 192.168.2.2입니다； 포트 번호: PLC 통신 포트로, MODBUS-TPC 프로토콜의 표준 포트는 502입니다. 이 사례에서도 502 포트가 사용됩니다； 세 번째 단계는 【Modbus 설정】을 진행하여, DTU가 PLC의 데이터를 정해진 간격으로 읽어서 플랫폼으로 전송할 수 있도록 여러 파라미터를 설정하는 것입니다.아래 그림과 같습니다: 실시간 데이터 맞춤형 수집 목록의 파라미터 설명: 장치 슬레이브 번호: DTU가 연결된 PLC의 슬레이브 번호로, [통신 설정]에 있는 PLC의 슬레이브 번호와 동일합니다.이 사례는 1입니다； 기능 코드: 모듈이 장치의 MODBUS 레지스터 영역을 읽을 때 사용하는 식별자입니다.“기능 코드 01은 “코일”(0XXXX)에 해당하며, 기능 코드 02는 “디스크리트 입력”(1XXXX)에 해당합니다. 기능 코드 03은 “헬드 레지스터”(4XXXX)에 해당하고, 기능 코드 04는 “입력 레지스터”(3XXXX)에 해당합니다.지멘스 PLC에서, Q점은 01 기능 코드에 해당하고, I점은 02 기능 코드에 해당합니다. MBS_Connect의 HoldSt`가 가리키는 영역은 03 기능 코드에 해당하며(앞서 언급된 PLC 프로그램에서는 VW1000부터 VW1198까지를 가리킵니다), AI 영역은 04 기능 코드에 해당합니다. 시작 주소: 모듈이 연결된 장치의 MODBUS 레지스터에서 읽기 시작하는 주소(레지스터 식별자는 포함되지 않음).그림의 첫 번째 MODBUS 명령어 주소 1은 00001을 나타내고, 두 번째 MODBUS 명령어 주소 1은 10001을 나타내며, 세 번째 MODBUS 명령어 주소 1은 40001을 나타냅니다. 데이터 길이: DTU가 장치 데이터를 연속적으로 읽는 길이로, 그림의 길이는 8과 10으로, 00001부터 00008까지, 10001부터 10008까지, 그리고 40001부터 40010까지를 연속적으로 읽는 것을 의미합니다. 표준 DTU는 여러 슬레이브(최대 4개)에 연결할 수 있으며, “새로 만들기”를 클릭하여 MODBUS 명령 채널을 생성할 수 있습니다. 설정 규칙은 위의 설명에 따릅니다. 앞서 설명한 PLC 슬레이브 설정과 연계하여, 여기서 실시간으로 모니터링되는 것은 PLC의 Q0.0부터 Q0.7, I0.0부터 I0.7, 그리고 VW1000부터 VW1018까지입니다. 참고: DTU에 이상이 발생하여 인터넷에 연결되지 않거나 PLC와 정상적으로 통신할 수 없는 경우, 설정 포트(기본값은 RS232)를 사용해 PC에 연결한 뒤 “DTU 설정 소프트웨어”를 이용해 상태와 오류 알림을 확인할 수 있습니다. 자세한 내용은 《DTU 설정 소프트웨어 사용 설명서》를 참조하십시오. 3.2 새로운 데이터 규칙 생성
웹 페이지의 왼쪽에 있는 【데이터 규칙】을 클릭하여 규칙 설정 페이지로 들어갑니다. 그런 다음 우측 상단에 있는 【새로 만들기】를 클릭합니다. 나타나는 창에서 해당 데이터 규칙의 이름을 “S7-200SMART”로 지정하고, 표시 방식은 【목록 표시】로 설정합니다. 목록 표시 방식을 선택하면 추가된 데이터가 일정한 형태의 목록으로 표시됩니다. 이 방식은 간단하고 편리합니다(데이터 테스트 단계에서는 목록 표시 방식을 사용하는 것이 좋습니다). 구성 표시: 그래픽, 이미지, 대시보드, 막대 그래프 및 텍스트 등을 추가하여 장비 데이터의 표시 방식을 자유롭게 설정할 수 있습니다(이 기능은 기존의 구성 소프트웨어와 유사하며, 《EMCP 플랫폼 화면 구성 사용 설명서》 문서를 참조하십시오). 데이터 규칙을 새로 만든 후, 【실시간 데이터】를 클릭하여 실시간 데이터 해석 규칙을 추가합니다(3.1.2에서 설정한 Modbus 설정값을 사용). 그 다음 【읽기/쓰기 데이터】를 클릭하여 플랫폼이 장치에 대해 수동으로 데이터를 읽고 쓰는 데 사용할 규칙을 생성합니다.규칙 생성 결과는 다음과 같습니다. 참고: 실시간 데이터: DTU가 설정된 Modbus 수집 채널(위의 3.1 항목 참조)을 통해 지정된 수집 간격에 따라 슬레이브 데이터를 정기적으로 읽어서 플랫폼에 전송하여 표시하는 내용입니다； 데이터 읽기/쓰기: DTU에 Modbus 정기 수집 채널을 설정할 필요가 없으며, 플랫폼을 통해 하위 장치의 데이터를 직접 수동으로 읽고 쓸 수 있습니다； EMCP 플랫폼의 모든 “레지스터 주소” 설정에는 레지스터 영역 식별자가 필요하지 않습니다. 예를 들어, “보유 레지스터”(기능 코드 03)에 저장된 40019라는 데이터를 읽거나 쓸 때, 플랫폼의 데이터 규칙에 명시된 “레지스터 주소”에 19만 입력하면 됩니다. (참고: 장비의 Modbus 주소가 0부터 시작하는 경우에는 1을 더해 20으로 입력해야 합니다.)알람 설정은 생성된 실시간 데이터에서 [알람] 옵션을 클릭하여 알람 설정 페이지로 들어갑니다.이 데이터의 알람 상한/하한과 알람 내용, 그리고 이 알람을 활성화할지 여부를 설정할 수 있습니다.알람을 설정한 후 해당 데이터가 알람 상하한을 초과하면 플랫폼은 자동으로 알람 발생 시간과 값을 기록하며, 동시에 사용자가 로그인한 APP이나 위챗으로 알람 메시지를 전송합니다. 3.3 새로운 장비 추가: 백엔드 관리에서 [장비 관리] -> [새로 추가]를 선택하여 “S7-200SMART”라는 이름의 새로운 장비를 생성합니다.새로운 장비를 등록할 때는 먼저 장비의 기본 정보를 입력해야 합니다. 1단계에서는 해당 장비와 맞는 이미지를 선택합니다(로컬에 저장된 이미지를 업로드할 수도 있고, 선택하지 않아도 시스템이 기본 이미지를 표시합니다). 2단계에서는 모듈 SN을 입력해야 하며, 연결할 SN의 코드를 입력해야 합니다. 만약 해당 SN이 이전에 연결된 적이 없다면, 연결을 위한 창이 나타납니다. 3단계에서는 앞서 생성된 데이터 규칙을 선택합니다. 4단계에서는 “지도” 버튼을 클릭하여 장비가 위치한 지리적 위치를 선택합니다.완료되면 【저장】을 클릭하세요. 넷, 실험 결과. PLC 프로그래밍 소프트웨어를 열고 PLC를 온라인 상태로 전환한 다음, 모니터링 표에서 현재 PLC의 데이터를 확인합니다. 아래 그림을 참조하십시오: 사용자는 EMCP 플랫폼(www.lfemcp.com)에 로그인한 후 “S7-200 SMART” 장치의 이미지나 장치 이름을 클릭하여 해당 장치로 들어갑니다.먼저 보이는 것은 PLC가 정해진 시간에 수집한 데이터의 표시(실시간 데이터)입니다. [데이터 읽기/쓰기]를 클릭하면 PLC에 대한 읽기/쓰기 작업을 할 수 있으며, [이력 데이터]를 클릭하면 장비가 정해진 시간에 저장한 데이터의 이력을 확인할 수 있습니다. [알람 기록]을 클릭하면 알람 정보가 기록된 페이지로 이동합니다. 휴대폰에 《윈리안우퉁》 모바일 앱을 설치해야 합니다. 이 앱은 컴퓨터 웹사이트의 로그인 페이지 우측 상단에 있는 QR 코드를 스캔하여 다운로드할 수도 있고, 각종 앱 스토어에서도 다운로드할 수 있습니다. 사용자명과 비밀번호를 입력하여 로그인한 뒤, 장치 목록에서 “S7-200 SMART” 장치를 클릭하면 실시간 데이터 목록 페이지나 설정 화면이 나타납니다. 설정 화면에서는 우측 상단의 메뉴 바를 클릭하여 기능 메뉴를 열고, 그 안에서 [데이터 읽기/쓰기]를 클릭하여 데이터를 읽거나 쓸 수 있습니다. [역사적 보고서]를 클릭하면 해당 장치의 과거 저장된 데이터를 확인할 수 있으며, [역사적 추세 그래프]를 클릭하면 각 데이터의 역사적 변화 추이를 볼 수 있습니다. [알람 정보]를 클릭하면 해당 장치의 알람 기록을 확인할 수 있습니다. 다섯, 보조 기능 소개 5.1 화면 구성 기능. 【백엔드 설정】 -> 【데이터 규칙】 -> 【설정】 -> 【구성 표시】 순서로 진행하여, 해당 데이터 규칙을 표시할 구성 표시 형식을 선택합니다.구성으로 표시하도록 선택하면, 규칙의 화면 구성 옵션이 사용 가능해집니다. 【화면 구성】 항목을 클릭하여 편집 페이지로 진입합니다.구성 편집 페이지를 통해 이미지, 텍스트, 수치 표시창, 버튼, 표시등, 파이프, 장비 등을 원하는 대로 공간에 그릴 수 있습니다. 자세한 기능은 《EMCP 플랫폼 화면 구성 사용 설명서》 http://www.lanfengkeji.com/h-col-135.html를 참조하십시오. 5.2 위챗 기능. 위챗에서 “EMCP 사물인터넷 클라우드 플랫폼” 공식 계정을 팔로우한 뒤, 안내에 따라 플랫폼 계정을 연동하면 위챗을 통해 장비를 모니터링하고 알림 정보를 받을 수 있습니다.장비 관리를 용이하게 하기 위해 “EMCP 사물인터넷 클라우드 플랫폼” 공식 계정을 “상단에 고정”하는 것을 권장합니다. 5.3 데이터 규칙에서 통신 알람 및 일반 사용자 권한 부여 기능을 활성화합니다. 통신 경보 기능이란 DTU와 PLC 간의 통신에 이상이 발생했을 때, 해당 장비에서 경보가 울리도록 하는 것입니다. 통신 오류의 원인에 따라 경보 내용에 설명을 추가함으로써 조정을 용이하게 합니다.설정 및 효과는 다음과 같습니다: 5.4 장비 공개 기능. 장치 관리에서는 장치의 속성을 공개로 설정할 수 있으며, 공개되면 해당 장치에 대한 URL 링크와 QR 코드가 생성됩니다. 이 링크와 QR 코드를 통해 로그인 없이도 장치를 열어볼 수 있으며, 장치를 소셜 네트워크에 공유하는 것도 가능합니다. 5.5 일반 계정 및 장치 권한 부여 추가. 관리자 계정으로 장치를 생성한 후, “일반 계정” 옵션을 통해 해당 사용자가 자신이 속한 장치에 접근할 수 있도록 별도의 계정을 만들어 줄 수 있습니다.이 기능은 주로 사용자에게 전용 계정을 제공하여, 자신이 소유한 장치를 확인할 수 있도록 해줍니다. 5.6 비디오 감시 기능. EMCP 플랫폼을 통해 플루오린 클라우드 카메라를 연동시킬 수 있어, 웹, APP, 위챗 등의 단말기를 통해 현장의 영상 감시 기능을 활용할 수 있습니다.자세한 내용은 《EMCP 사물인터넷 클라우드 플랫폼 영상 사용 안내 V3.6》을 참조해 주십시오