위챗을 이용해 시멘스 PLC를 원격으로 모니터링하기
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서문: 지멘스 S7-200 PLC는 산업 제어 분야에서 널리 사용되고 있으며, 높은 성능과 안정적인 작동을 자랑하는 컨트롤러입니다.이번에는 지멘스의 S7-200 PLC를 EMCP 사물인터넷 클라우드 플랫폼(약칭 EMCP)에 연결하여, 컴퓨터 웹 페이지, 모바일 앱, 위챗을 통해 200 PLC를 원격으로 모니터링할 수 있도록 할 것입니다. 1. 준비 작업. 1.1 연동하기 전에 다음 물품들을 준비해야 합니다； S7-200 1대 (CPU226 또는 CPU224를 사용하는 것이 권장됨. 이 칩들은 2개의 시리얼 포트를 가지고 있으며, port1은 프로그램 다운로드 및 실시간 모니터링에 사용되고, port0은 Modbus-RTU 슬레이브로서 GM10-DTU 모듈과 통신하는 데 사용됩니다).Smart200PLC도 사용할 수 있습니다(이하 구형 200PLC를 사례로 설명합니다). 1. DTU 모듈 1대, 안테나 및 전원 어댑터 (이하 GM10-DTU를 예로 사용함). 2. 데이터가 포함된 SIM 카드 1장, 대용량 카드(이동통신사 또는 연합통신사 카드). 3.DP9 수형 플러그 1개. 4. 인터넷에 연결된 컴퓨터 1대 (WinXP/Win7/Win8 운영체제)5. 전기공구 및 전선 여러 개. 물품 준비는 다음과 같습니다； https://attach01.hcbbs.com/forum/201803/06/152246sdh3b37dhd3b037b.png 1.2 DTU 준비 작업 여기서는 《GM10-DTU 사용자 매뉴얼》을 참고하여 작업을 진행합니다. DTU 게이트웨이(WM10-DTU 게이트웨이의 설정은 GM10과 유사하며, 이하 모두 GM10-DTU 게이트웨이를 기준으로 설명합니다)에 안테나를 연결하고, SIM 카드(KT/SK텔레콤 데이터 요금제 카드, 대용량 카드)를 삽입한 뒤, 12V 또는 24V 전원 어댑터를 연결해 주어야 합니다. 1.3 S7-200PLC 준비 작업. 200PLC에 전원을 연결합니다(전원이 24VDC인지 220VAC인지 주의해야 합니다). 그런 다음 위 그림과 같은 9핀 직렬 포트를 준비한 뒤, 두 개의 전선을 사용하여 3번과 8번 핀에 각각 납땜합니다(200PLC 시스템 매뉴얼에 따르면 3번과 8번 핀은 485 통신 포트입니다).이때 PLC prot0 시리얼 포트의 3번 핀을 GM10 모듈의 “485A” 단자에 연결하고, 8번 핀은 GM10 모듈의 “485B” 단자에 연결합니다.http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUooOGP3AEwrAM4mAI!300x300.png 2, 200PLC 슬레이브 생성. 1. 프로그래밍 컴퓨터를 통해 200PLC를 컴퓨터에 연결한 다음, Step7-MicroWin 프로그래밍 소프트웨어를 실행합니다. 새로운 프로젝트를 만든 뒤, 메인 프로그램에 Modbus Slave Port0 기능 블록(MBUS_INIT, MBUS_SLAVE)을 추가합니다.
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라이브러리 파일: 지멘스의 Modbus 슬레이브 프로토콜 라이브러리에는 MBUS_INIT 명령과 MBUS_SLAVE 명령이라는 두 가지 명령어가 포함되어 있습니다.•MBUS_SLAVE 명령은 Modbus 마스터 장치가 보내는 요청을 처리하는 데 사용됩니다.•MBUS_INIT 명령은 Modbus 슬레이브 통신을 활성화, 초기화 또는 비활성화하는 데 사용됩니다.MBUS_SLAVE 명령을 사용하기 전에 반드시 MBUS_INIT 명령을 올바르게 실행해야 합니다.명령이 완료되면 즉시 “완료” 비트를 설정해야만 다음 명령을 실행할 수 있습니다. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUolOj0XzCRAzj-AQ!400x400.png http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUom6L5qgcw-gI4kQE.png MBUS_INIT, MBUS_SLAVE 명령에 대한 설명은 “STEP 7-MicroWIN” 소프트웨어의 도움말을 참조하십시오.앞서 우리는 Modbus 홀드 레지스터 영역을 VB1000부터 시작하도록 했습니다(HoldStart = VB1000). 또한 홀드 레지스터의 개수는 100개로 설정되어 있습니다(MaxHold = 100). 홀드 레지스터는 1바이트(2바이트 단위)로 구성되므로, 실제로 이 통신 버퍼는 VB1000부터 VB1200까지 총 200바이트를 차지합니다.2, 라이브러리 저장 영역 설정.메뉴 바의 “파일”을 클릭한 다음 드롭다운 목록에서 “라이브러리 저장 공간 할당”을 선택합니다. 열리는 대화상자에 라이브러리 저장 공간의 시작 주소를 입력할 때, 해당 주소가 프로그램 내에서 이미 사용되고 있거나 사용될 예정인 다른 주소들과 중복되지 않도록 주의해야 합니다. 모드버스 기능 블록이 차지하는 주소와 프로그램 내의 레지스터 주소가 중복되는 것을 피하려면 “권장 주소”를 클릭할 수 있습니다.http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUo_NrwTTDWAjiOAw!300x300.png
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3. 컴파일러를 사용하여 프로그램을 컴파일한 후, PPI 케이블을 통해 그 프로그램을 PLC에 다운로드합니다. 만약 PLC에 시리얼 포트가 하나뿐이고 그 포트가 Modbus 포트로 설정되어 있다면, 프로그램을 다운로드할 때 PLC의 작동 스위치를 “Stop” 위치로 설정해야 합니다. 다운로드가 완료된 후에는 전원을 끄고, 프로그램 모니터링 기능을 사용하여 MBUS_INIT 명령과 MBUS_SLAVE 명령의 “Error” 핀의 출력값이 정상인지 확인합니다(0이면 정상이며, 다른 값이라면 오류가 발생한 것입니다. 자세한 내용은 지멘스 PLC 기술 매뉴얼의 오류 목록을 참조하십시오). 삼, EMCP 플랫폼 설정. 관리자 계정으로 EMCP 플랫폼(IE9 이상 브라우저 또는 구글 크롬)에 로그인하여 EMCP 클라우드 플랫폼을 설정합니다.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.http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUo0Iih0QcwgAg4PQ.png 3.1 원격 설정 DTU “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 중요하게 설정해야 하는 두 가지 항목은, 첫째는 PLC와 통신하기 위한 시리얼 포트 설정 값이고, 둘째는 DTU가 PLC의 데이터를 주기적으로 수집하기 위한 MODBUS 채널 설정 값입니다. 아래에서 이 기능에 대해 단계별로 설명하겠습니다.참고: 모듈은 온라인 상태가 되어야만 원격으로 설정할 수 있습니다. 또한 “DTU 설정 소프트웨어”를 사용하여 모듈을 설정할 수도 있으며, 자세한 내용은 《DTU 설정 소프트웨어 사용 설명서》를 참조하십시오.3.1.1 모듈 바인딩: http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgi_i8zwUo9aLY9wYwrgY4_wI.png
모듈의 초기 바인딩 비밀번호는 111111입니다. 그냥 클릭해서 바인딩하면 됩니다.3.1.2 모듈의 원격 설정
모듈의 원격 설정은 먼저 “읽어오는” 과정을 거친 후에 “쓰는” 과정을 진행하는 것이 좋습니다. 쓰기 작업이 성공적으로 완료되었을 때에만 해당 파라미터가 DTU에 정상적으로 설정된 것으로 간주됩니다. 쓰기 작업이 끝난 후에도 다시 “읽어오는” 과정을 통해 이전의 작업이 성공적으로 수행되었는지 확인할 수 있습니다.모듈 DI 알람 포인트를 사용하지 않는다면 “문자 설정”을 할 필요가 없습니다.http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUosom33QEwgAg42gM.png
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장치의 슬레이브 번호: 모듈에 연결된 장치의 MODBUS 슬레이브 주소입니다(범위는 1~250). 이 주소는 반드시 장치의 슬레이브 주소와 동일해야 합니다.PLC에 설정된 MODBUS 슬레이브 번호와 일치해야 합니다.기능 코드: 모듈이 장치의 MODBUS 레지스터 영역을 읽을 때 사용되는 식별자입니다.“기능 코드 01은 “코일”(0XXXX)에 해당하며, 기능 코드 02는 “디스크리트 입력”(1XXXX)에 해당합니다. 기능 코드 03은 “유지 레지스터”(4XXXX)에 해당하고, 기능 코드 04는 “입력 레지스터”(3XXXX)에 해당합니다.지멘스 PLC에서 Q점은 01 기능 코드에 해당하고, I점은 02 기능 코드에 해당하며, V영역은 03 기능 코드에 해당하고, AI영역은 04 기능 코드에 해당합니다.시작 주소: 모듈이 연결된 장치의 MODBUS 레지스터에서 읽기 시작하는 주소(레지스터 식별자는 포함되지 않음).그림의 1은 40001 데이터의 길이를 나타냅니다. 이는 DTU가 장치로부터 데이터를 연속적으로 읽어오는 길이이며, 그림에서의 길이는 10으로, 즉 40001부터 40010까지 총 10개의 데이터가 연속적으로 읽어집니다.표준 DTU는 여러 슬레이브(최대 4개)를 연결할 수 있으며, “새로 만들기”를 클릭하여 새로운 서브 디바이스 슬레이브를 생성할 수 있습니다. 설정 규칙은 위의 설명에 따릅니다.앞서 설명한 PLC 슬레이브 설정과 연계하여, 여기서 읽어지는 데이터는 40001부터 40010까지의 값들입니다. 즉, 시멘스 200 PLC 내부의 VW1000부터 VW1019에 해당하는 레지스터에 저장된 데이터들입니다.참고: DTU에 이상이 발생하여 인터넷에 연결되지 않거나 PLC와 정상적으로 통신할 수 없는 경우, 설정 포트(기본값: 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
웹페이지 왼쪽에 있는 “데이터 규칙”을 클릭하여 규칙 설정 페이지로 들어갑니다. 그런 다음 우측 상단에 있는 “새로 만들기”를 클릭합니다. 팝업 창에서 해당 데이터 규칙의 이름을 “S7-200PLC”로 지정하고, 표시 방식은 “목록 형태”로 설정합니다. 목록 형태로 표시하면 추가된 데이터가 일정한 형태의 목록으로 표시됩니다. 이 방식은 간단하고 편리합니다(데이터 테스트 단계에서는 목록 형태를 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 데이터를 추가합니다(3.1.2에서 설정한 Modbus 설정값을 사용). 그 다음 “읽기/쓰기 데이터”를 클릭하여 플랫폼이 장치에 대해 수동으로 데이터를 읽고 쓸 수 있도록 합니다.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 읽거나 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: 장치의 Modbus 주소가 0부터 시작하는 경우에는 1을 더해 20으로 입력해야 합니다.)http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguqH4zgUoovLfsAMwgAg45AM.png
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알람 설정: 생성된 실시간 데이터에서 “알람” 옵션을 클릭하면 알람 설정 페이지로 이동합니다.이 데이터의 알람 상한/하한과 알람 내용, 그리고 이 알람을 활성화할지 여부를 설정할 수 있습니다.알람을 설정한 후 해당 데이터가 알람 상한/하한을 초과하면 플랫폼은 자동으로 알람 발생 시간과 값을 기록하며, 동시에 사용자가 로그인한 APP이나 위챗으로 알람 메시지를 전송합니다.http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgu6H4zgUolq7PogUwgAg4qgQ.png
3.3 새로운 장비 추가: “장비”를 클릭한 다음, 메뉴에서 “장비 관리” -> “새로 추가”를 선택하여 “지멘스 S7-200PLC”라는 장비를 새로 만듭니다.새로운 장비를 등록할 때는 먼저 장비의 기본 정보를 입력해야 합니다. 1단계에서는 해당 장비에 맞는 이미지를 선택합니다(로컬에 저장된 이미지를 업로드할 수도 있고, 선택하지 않아도 시스템이 기본 이미지를 표시합니다). 2단계에서는 모듈 SN을 입력해야 하며, 연결할 SN 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. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgvKH4zgUoxN6ZpQcwgAg4pwQ.png 4. 실험 결과. Step7-MicroWin 프로그래밍 소프트웨어의 “프로그램 상태 모니터링”과 “상태 테이블 모니터링”을 열어, 프로그램의 실행 상태와 내부 데이터의 수치를 확인할 수 있습니다.상태 표를 통해 각 데이터의 현재 값을 확인하고 데이터에 강제 조치를 취할 수 있습니다.아래 그림과 같습니다. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgvKH4zgUo9KvB0wUw-wU40AM.png
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사용자는 EMCP 플랫폼에 로그인한 후, “지멘스 S7-200PLC” 장비의 이미지나 장비명을 클릭하여 해당 장비로 들어갈 수 있습니다.먼저 보이는 것은 200PLC가 정기적으로 수집하는 데이터의 표시(실시간 데이터)입니다. “데이터 읽기/쓰기”를 클릭하면 200PLC에 대한 데이터 읽기/쓰기 작업을 할 수 있습니다. “이력 데이터”를 클릭하면 장비가 정기적으로 저장한 데이터의 이력을 확인할 수 있습니다. “알람 기록”을 클릭하면 알람 정보가 기록된 페이지로 이동합니다. 그 결과는 아래와 같이 표시됩니다.http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgvKH4zgUouPy5wwcwgAg4pwQ.png
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휴대폰에 ‘윈리안우퉁’ 앱을 설치한 후, 사용자명과 비밀번호를 입력하여 로그인합니다. 장비 목록으로 들어간 뒤 “지멘스 S7-200PLC” 장비를 클릭하면 실시간 데이터 목록 페이지나 설정 화면이 나타납니다. 오른쪽 상단의 메뉴 버튼을 클릭하면 기능 메뉴가 나오는데, 여기서 “데이터 읽기/쓰기”를 클릭하여 데이터를 읽거나 쓸 수 있습니다. “역사적 보고서”를 클릭하면 장비의 과거 저장된 데이터를 확인할 수 있으며, “역사적 추세 그래프”를 클릭하면 각 데이터의 역사적 변화 추이를 볼 수 있습니다. “알람 정보”를 클릭하면 해당 장비의 알람 기록을 확인할 수 있고, “장비 상세 정보”를 클릭하면 장비에 대한 자세한 정보나 영상을 볼 수 있습니다. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAg6LH4zgUowLz7pwYwlgY4xgU.png