Recenzja 7Bit Synapse – nowego modułu IO Modbus TCP

Każdy system sterowania potrzebuje wejść i wyjść, a ich liczba jest dokładnie planowana w procesie projektowania. Moduły rozszerzeń wejść i wyjść do sterowników PLC są drogie i często stanowią lwią część budżetu całej inwestycji. Do tego dochodzi problem prowadzenia wielu przewodów od szafy do oddalonego obiektu sterownia. Rozwiązaniem na oba problemy jest nowe urządzenie od producenta WebHMI – rozproszony moduł wejść i wyjść 7bit Synapse.

Otwieramy pudełko…

…i widzimy proste i stosunkowo małe urządzenie. 7bit Synapse to rozproszony moduł IO z obsługą komunikacji Modbus TCP.

Na przednim panelu mamy oznaczenia wszystkich zacisków i portów.  Oznaczenia L, N i G w lewym górnym rogu sugerują zasilanie urządzenia prądem przemiennym. Szybkie spojrzenie w dokumentację techniczną urządzenia i mamy potwierdzenie: 100 – 220 V AC 50/60 Hz.  Dalej mamy 8 wyjść cyfrowych podzielonych na 2 izolowane grupy. W zależności od modelu dostępne są wyjścia przekaźnikowe lub wyjścia półprzewodnikowe (SSR). W przypadku wyjść półprzewodnikowych wewnątrz urządzenia znajdziemy 8 przekaźników półprzewodnikowych Omrona, które pozwolą nam sterować urządzeniami zasilanymi prądem przemiennym (85 – 220V AC, 2A).

Na prawo od wejść cyfrowych znajdziemy jeszcze 3 zaciski podpisane tajemniczą nazwą 1-Wire. 1-Wire to protokół komunikacyjny, który wykorzystuje jeden przewód komunikacyjny do przesyłania danych i dwa przewody do zasilania. Moduł Synapse pozwala na połączenie do 32 czujników temperatury DS18B20 w magistrali, której długość może wynosić 200 m.  Środkowa część przedniego panelu to miejsce na diody diagnostyczne oraz diody sygnalizujące wysoki stan na wejściach i wyjściach urządzenia. Przy uruchamianiu urządzenia dostajemy ciekawy efekt zapalania się diod, który przy okazji pozwala na sprawdzenie, czy wszystkie diody działają.

Poniżej znajdziemy jeszcze 2 porty Ethernet, które mogą działać jako mały switch. Taki switch umożliwia między innymi:

• połączenie kilku modułów w jedną sieć,
• połączenie się z siecią poprzez wolny port, gdy potrzebne jest podłączenie komputera w celu diagnostyki lub modyfikacji programu.

Poza portami Ethernet w dolnej części urządzenia znajdziemy jeszcze przycisk Reset oraz zaciski 8 wejść cyfrowych. Są to wejścia 12 – 24 V DC z dowolną polaryzacją i wspólną masą. Znajdziemy tu jeszcze zaciski + i –, które może być wykorzystane do podłączania przycisków lub innych urządzeń wejściowych.

Konfiguracja? Jaka konfiguracja?

Urządzenie jest fabrycznie skonfigurowane i nie musimy zmieniać ustawień sieciowych ani adresów Modbus. Sam moduł Synapse działa jako klient DHCP  w sieci i czeka, aż jakieś inne urządzenie (router lub sterownik z obsługą DHCP) przydzieli mu adres IP. Przy pierwszym uruchomieniu może być trochę problematyczne odnalezienie naszego modułu wejść i wyjść, ale po zlokalizowaniu urządzenia na liście aktywnych klientów DHCP możemy przypisać mu stałą dzierżawę IP. Nie musimy jednak tego robić ponieważ często routery zapamiętują urządzenia po adresach MAC i przypisują im te same adresy IP.

Znając lokalne IP modułu możemy teraz konfigurować połączenie MODBUS. W tabeli pokazujemy wszystkie dostępne zmienne i ich adresy MODBUS.

Jak widać powyżej, poza adresami zmiennych zawierających wartości wejść i wyjść mamy również dostęp do innych zmiennych. Z nazw można domyślać się do czego te zmienne służą. Są one wykorzystywane w dodatkowych funkcjach urządzenia:

• Zliczanie impulsów na każdym wejściu cyfrowym. Wartości liczników resetuje się z poziomu komunikacji Modbus poprzez przypisanie wartości 0 do danej zmiennej.
• Filtry wejściowe pozwalają na ograniczenie efektu jitteringu, czyli drgania sygnału wejściowego. Wartości kolejnych zmiennych (adresy od HR16) określają czas działania filtru w milisekundach. Jeśli pojawienie się sygnału wejściowego będzie krótsze niż ten czas to sygnał nie zostanie zliczony. Dodatkowo, zastosowanie tego filtru pozwala na poprawne zliczanie sygnału wejściowego.
• Wartości temperatur są umieszczone w rejestrach od IR0 do IR31. Są to wartości odczytane z kolejnych czujników podłączonych do złącz 1-Wire. Zaletą jest brak konieczności jakiejkolwiek konfiguracji czy skalowania wartości, natomiast ograniczeniem jest konieczność zastosowania czujników temperatury z oznaczeniem DS18B20.
• Dane diagnostyczne, wśród których znajdziemy rejestr zawierający liczbę uruchomień, czas pracy urządzenia oraz liczbę podłączonych i widocznych czujników.

Przykład zastosowania

Do sprawdzenia działania modułu Synapse wykorzystamy WebHMI, czyli uniwersalny sterownik SCADA o którym możesz poczytać więcej na stronie ZestaPRO. Dzięki możlowości programowania w języku LUA wykorzystanie sterownika WebHMI połączonego z modułami 7Bit Synapse może zastąpić standardowy układ sterowania w prostych i niekrytycznych czasowo aplikacjach.

Konfiguracja połączenia Modbus TCP pomiędzy tymi urządzeniami jest bardzo prosta. Dodatkowo, producent udostępnił gotowy plik .csv do zaimportowania wszystkich zmiennych. Cały proces jest szybki i przyjemny, zobacz sam:

Moduł obsługuje protokół Modbus TCP więc bez problemu połączymy się także z każdym sterownikiem PLC, panelem HMI, czy innym urządzeniem będącym klientem/masterem w sieci Modbus TCP.

Podsumowanie

Moduł wejść i wyjść 7Bit Synapse z obsługą Modbus TCP to ciekawe i proste w użytkowaniu urządzenie. W kompaktowej obudowie i za niewielką cenę dostajemy moduł 8 wejść i 8 wyjść cyfrowych z bardzo szybką konfiguracją i bezproblemowym użytkowaniem. Warte wspomnienia jest także zaimplementowanie protokołu 1-Wire pozwalającego na budżetowe rozwiązanie problemu odczytu temperatur. Czujniki temperatury obsługujące ten protokół są bardzo tanie. Na pewno przetestujemy dokładniej tą funkcjonalność urządzenia. Dodatkowo wyjścia AC z obciążalnością prądową 2A z pewnością przydadzą się w automatyce budynkowej do bezpośredniego zasilania oświetlenia, cewek zaworów czy silników rolet.

Jesteś zainteresowany tymi modułami? Skontaktuj się z ZestaPRO.

Autor:
Łukasz Gudel