Monitoramento remoto do PLC da Siemens pelo WeChat

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Introdução: O PLC Siemens S7-200 é amplamente utilizado no campo do controle industrial. Trata-se de um controlador com alto desempenho e operação estável. Desta vez, vamos conectar o PLC S7-200 da Siemens à plataforma em nuvem EMCP para Internet das Coisas (abreviada como EMCP), a fim de permitir o monitoramento remoto do 200PLC por meio de páginas da Web, aplicativos para celular e WeChat. Primeiro, os preparativos. 1.1 Antes da conexão, precisamos preparar os seguintes itens ； Um S7-200 (recomenda-se usar um PLC com CPU226 ou CPU224, que possua duas portas seriais: a porta 1 é utilizada para o download de programas e para a monitoração em tempo real, enquanto a porta 0 é usada para comunicação com o módulo GM10-DTU, no modo de estação escrava Modbus-RTU). Também é possível usar o Smart200PLC (a seguir, usaremos o modelo antigo 200PLC como exemplo). 1. Um módulo DTU, uma antena e um adaptador de energia (a seguir, utilizado como exemplo o GM10-DTU). 2. Um cartão SIM, com dados de internet, do tipo grande (cartão da Movil ou Unicom). 3. Um conector macho DP9. 4. Um computador conectado à rede (sistemas operacionais WinXP/Win7/Win8). 5. Ferramentas elétricas e vários fios. A preparação dos materiais é a seguinte: ； https://attach01.hcbbs.com/forum/201803/06/152246sdh3b37dhd3b037b.png Preparativos para o 1,2 DTU: Para isso, siga as instruções contidas no “Manual do Usuário GM10-DTU”. É necessário conectar a antena ao gateway DTU (as configurações do gateway WM10-DTU são semelhantes às do GM10; portanto, todas as instruções a seguir se referem ao gateway GM10-DTU). Além disso, é preciso inserir um cartão SIM (cartão de dados da operadora Mobi/Unicom) e conectar um adaptador de energia de 12V ou 24V. 1.3 Preparativos para o S7-200PLC. Conecte o 200PLC à fonte de alimentação (preste atenção se a fonte é de 24VDC ou 220VAC). Prepare um conector serial de 9 pinos (como mostrado na imagem acima) e use dois fios para soldar os pinos 3 e 8 (o manual do sistema 200PLC explica que os pinos 3 e 8 são usados para comunicação 485). Neste momento, conectamos o pino 3 da porta serial PLC prot0 ao terminal “485A” do módulo GM10, e o pino 8 ao terminal “485B” do mesmo módulo. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUooOGP3AEwrAM4mAI!300x300.png II. Criação de 200 slaves PLC. 1. Conecte o 200PLC ao computador por meio de um computador de programação. Abra o software de programação Step7-MicroWin, crie um novo projeto e adicione os blocos de função Modbus Slave Port0 (MBUS_INIT, MBUS_SLAVE) ao programa principal. O arquivo de biblioteca • A biblioteca de protocolo Modbus da Siemens contém duas instruções: a instrução MBUS_INIT e a instrução MBUS_SLAVE. •A instrução MBUS_SLAVE é usada para atender aos pedidos enviados pelo dispositivo mestre Modbus. •A instrução MBUS_INIT é usada para ativar, inicializar ou desativar a comunicação do slave Modbus. Antes de usar a instrução MBUS_SLAVE, é necessário executar corretamente a instrução MBUS_INIT. Após a conclusão da instrução, o bit “Concluído” deve ser definido imediatamente para que seja possível continuar executando a próxima instrução. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUolOj0XzCRAzj-AQ!400x400.png　　　http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUom6L5qgcw-gI4kQE.png Para instruções sobre os comandos MBUS_INIT e MBUS_SLAVE, consulte a ajuda do software “STEP 7-MicroWIN”. Acima, definimos que a área de registradores de retenção do Modbus começa em VB1000 (HoldStart = VB1000). Além disso, os registradores de retenção têm uma capacidade de 100 words (MaxHold = 100). Como os registradores de retenção são armazenados em unidades de word (dois bytes), na verdade, esse buffer de comunicação ocupa 200 bytes no total, desde VB1000 até VB1200. 2. Defina a área de armazenamento do banco de dados. Clique em “Arquivo” na barra de menu, selecione “Alocação de área de armazenamento da biblioteca” no menu suspenso. No campo de texto que se abre, insira o endereço inicial da área de armazenamento da biblioteca. Tenha cuidado para que esse endereço não coincida com outros endereços já utilizados ou pretendidos pelo programa. Você pode clicar em “Endereço sugerido” para evitar que o endereço ocupado pelos blocos Modbus coincida com os endereços dos registradores no programa. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUo_NrwTTDWAjiOAw!300x300.png
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3. Compile o programa. Após a compilação ser bem-sucedida, baixe o programa para o PLC por meio do cabo PPI. (Se o PLC tiver apenas uma porta serial, e essa porta estiver configurada como porta Modbus, então será necessário colocar o interruptor de operação do PLC na posição “stop” durante o processo de download.) Após o download, desligue a energia e verifique se os pinos “Error” das instruções MBUS_INIT e MBUS_SLAVE indicam um valor normal (0 significa normal; quaisquer outros valores indicam erro). Consulte o manual técnico do PLC da Siemens para obter a lista de erros possíveis. Três, configurações da plataforma EMCP. Faça login na plataforma EMCP com uma conta de administrador (navegador IE9 ou superior ou navegador Google) para configurar a plataforma EMCP em nuvem. Para as instruções específicas, consulte o “Manual do Usuário da Plataforma Cloud IoT EMCP”. Após fazer login no EMCP, entra-se primeiro na página de exibição da lista de dispositivos. Como não criamos nenhum dispositivo, a página está vazia. Clique no botão “Gerenciamento de Back-end”, localizado no canto superior direito (só as contas de administrador têm essa permissão), para acessar a área de back-end da plataforma EMCP. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUo0Iih0QcwgAg4PQ.png 3.1 Configuração remota do DTU: Abra a página “Gerenciamento em segundo plano > Gerenciamento de módulos”. Vincule o DTU a esta conta de administrador. Depois disso, você poderá usar a função de “configuração remota” para definir os parâmetros de comunicação e outros parâmetros relacionados ao DTU. Os dois principais pontos que precisam ser configurados são: primeiro, os parâmetros da porta serial para comunicação com o PLC; segundo, os parâmetros do canal MODBUS para a coleta periódica de dados do PLC pelo DTU. A seguir, essa funcionalidade será explicada passo a passo. Nota: O módulo só pode ser configurado remotamente após estar online. Também é possível usar o “Software de Configuração DTU” para configurar o módulo; consulte o documento “Manual de Uso do Software de Configuração DTU”. 3.1.1 Vinculação do módulo: http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgi_i8zwUo9aLY9wYwrgY4_wI.png. A senha inicial para vincular o módulo é 111111; basta clicar em “Vincular” para fazer isso. 3.1.2 Configuração remota do módulo A melhor maneira de configurar um módulo remotamente é primeiro “ler” os valores existentes e, somente após isso, “escrever” os novos valores. Somente quando a escrita for bem-sucedida é que se pode dizer que o parâmetro foi configurado com sucesso no DTU. Após a escrita, também é possível “ler” os valores para verificar se a operação anterior teve sucesso. Se não for utilizado o ponto de alarme do módulo DI, não é necessário realizar a “configuração de mensagens de texto”. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguKH4zgUosom33QEwgAg42gM.png
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Endereço do dispositivo slave: é o endereço MODBUS do dispositivo conectado ao módulo (varia de 1 a 250). Este endereço deve ser o mesmo que o endereço do dispositivo slave. Deve ser igual ao número de escravo MODBUS definido no PLC. Código de função: É o identificador usado pelo módulo para ler as regiões de registro MODBUS do dispositivo. “O código de função 01 corresponde a “bobina” (0XXXX), o código de função 02 corresponde a “entrada discreta” (1XXXX), o código de função 03 corresponde a “registro de retenção” (4XXXX) e o código de função 04 corresponde a “registro de entrada” (3XXXX). No PLC da Siemens, o ponto Q corresponde ao código de função 01, o ponto I corresponde ao código de função 02, a área V corresponde ao código de função 03, e a área AI corresponde ao código de função 04. Endereço de início: Endereço de início para a leitura dos registradores MODBUS do dispositivo ao qual o módulo está conectado (não inclui o identificador da área de registros). No gráfico, 1 corresponde ao comprimento dos dados 40001: é o comprimento contínuo dos dados lidos pelo dispositivo DTU. No gráfico, esse comprimento é de 10, ou seja, são lidos continuamente 10 dados, do 40001 ao 40010. O DTU padrão pode se conectar a vários dispositivos escravos (até 4). É possível clicar em “Criar novo” para criar novos dispositivos escravos, seguindo as instruções acima para a configuração. Com base na criação da estação secundária do PLC mencionada anteriormente, o que é lido aqui são os valores de 40001 a 40010, ou seja, os dados dos registradores VW1000 a VW1019 dentro do PLC Siemens 200. Nota: Quando o DTU apresenta anomalias, como a impossibilidade de se conectar à rede ou de se comunicar normalmente com o PLC, pode-se usar a porta de configuração (RS232 por padrão) para se conectar ao PC. O “Software de Configuração do DTU” pode ser utilizado para verificar o status e as notificações de erro. Para mais detalhes, consulte o “Manual de Uso do Software de Configuração do DTU”. 3.2 Criar novas regras de dados: Clique em “Regras de Dados”, localizado no lado esquerdo da página, para acessar a tela de configuração das regras. Em seguida, clique em “Adicionar” no canto superior direito. Na janela que se abre, defina o nome da regra de dados como “S7-200PLC” e escolha o estilo de exibição como “Lista”. Podemos optar pela exibição em lista ou por uma exibição organizada em grupos. Na exibição em lista, os dados adicionados serão apresentados em uma lista fixa; esse método é simples e prático (pode ser utilizado durante a fase de teste dos dados). Exibição de configuração: Podemos criar o estilo de exibição dos dados dos dispositivos da maneira que desejarmos, adicionando elementos como gráficos, imagens, painéis de controle, barras de preenchimento e texto (essa funcionalidade é semelhante à dos softwares de configuração tradicionais; para mais detalhes, consulte o documento “Instruções de uso da configuração de telas na plataforma EMCP”). Após criar as regras de dados, clique em “Dados em tempo real” para adicionar novos dados em tempo real (configurações Modbus definidas em 3.1.2). Clique em “Ler/Escrever Dados” para criar dados relacionados a operações manuais de leitura e escrita do dispositivo pela plataforma. A criação de regras é exibida da seguinte forma. Nota: Dados em tempo real: são os dados coletados pela DTU, de acordo com os canais Modbus configurados (ver descrição em 3.1 acima). Esses dados são lidos periodicamente, conforme o intervalo definido, e enviados para a plataforma, onde são exibidos ； Leitura e escrita de dados: não é necessário configurar canais de coleta em tempo real Modbus na DTU; é possível realizar operações manuais de leitura e escrita de dados nos dispositivos conectados diretamente por meio da plataforma ； Para todas as configurações de “endereços de registro” na plataforma EMCP, não é necessário incluir o identificador da área de registro. Por exemplo, para ler ou escrever os dados do “registro de retenção” (código de função 03), basta inserir 19 como “endereço de registro”, de acordo com as regras de dados da plataforma. (Nota: Se a numeração dos endereços Modbus do dispositivo começar em 0, será necessário adicionar 1, ou seja, inserir 20.) http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAguqH4zgUoovLfsAMwgAg45AM.png
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Configurações de alarme: nos dados em tempo real já criados, clique na opção “Alarmes” para acessar a página de configurações dos alarmes. Podemos definir os limites inferior e superior de alarme para esses dados, o conteúdo do alarme, bem como se esse alarme deve ser ativado ou não. Após a configuração do alarme, quando os dados excederem os limites definidos, a plataforma registrará automaticamente a hora e o valor do alarme. Ao mesmo tempo, a plataforma enviará uma notificação de alarme para o aplicativo ou WeChat no qual o usuário está logado. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgu6H4zgUolq7PogUwgAg4qgQ.png3.3 Dispositivos novos: Crie um novo “dispositivo”. Selecione a opção “Gestão de Dispositivos” -> “Adicionar” para criar um novo dispositivo, no caso, um “Siemens S7-200PLC”. Para dispositivos recém-adquiridos, é necessário preencher as informações básicas do dispositivo: 1) Escolher a imagem correspondente ao dispositivo (pode ser carregada localmente ou não; caso não seja escolhida nenhuma imagem, o sistema usará uma imagem padrão); 2) Digitar o SN do módulo, ou seja, o código SN que deseja ser associado. Se esse SN ainda não tiver sido associado anteriormente, será exibida uma janela para realizar a associação; 3) Escolher as regras de dados criadas anteriormente; 4) Clicar no botão “Mapa” para selecionar a localização geográfica do dispositivo. Após concluir, clique em “Salvar”. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgvKH4zgUoxN6ZpQcwgAg4pwQ.png IV. Resultados dos experimentos. Abra as funcionalidades “Monitoramento do Estado do Programa” e “Monitoramento da Tabela de Estado” no software de programação Step7-MicroWin, para verificar o estado de execução do programa e os valores dos dados internos. Através da tabela de status, podemos verificar os valores atuais dos dados e aplicar alterações neles. Como mostrado na figura abaixo. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgvKH4zgUo9KvB0wUw-wU40AM.png http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgvKH4zgUoqtTiiQQwgAg46AQ.png Para acessar a plataforma EMCP, basta clicar na imagem ou no nome do dispositivo “Siemens S7-200PLC”. O primeiro que se vê é a exibição dos dados coletados periodicamente pelo 200PLC (dados em tempo real). Clique em “Ler/Escrever Dados” para realizar operações de leitura e escrita no 200PLC. Clique em “Dados Históricos” para visualizar os relatórios com os dados armazenados periodicamente pelo dispositivo. Clique em “Registros de Alarmes” para acessar a página com os registros das informações de alarme. A exibição é a seguinte. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgvKH4zgUouPy5wwcwgAg4pwQ.png
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Instale o aplicativo “CloudLink IoT” no seu celular. Faça login com seu nome de usuário e senha. Após entrar na lista de dispositivos, clique no dispositivo “Siemens S7-200PLC”. Você será levado à página com os dados em tempo real ou à tela de configuração do dispositivo. Clique no botão localizado no canto superior direito para abrir o menu de funções. Nesse menu, clique em “Ler/Escriver Dados” para realizar operações de leitura e escrita de dados. Clique em “Relatórios Históricos” para visualizar os relatórios dos dados armazenados pelo dispositivo. Clique em “Gráficos Históricos” para ver as tendências históricas dos dados. Clique em “Informações de Alarmes” para ver os registros de alarmes do dispositivo. Clique em “Detalhes do Dispositivo” para ver informações detalhadas sobre o dispositivo ou assistir a vídeos relacionados a ele. http://6318546.s21i-6.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAg6LH4zgUowLz7pwYwlgY4xgU.png