Rockwell Compactlogix plc als Modbus TCP -Server: Ein kurzes Tutorial

Moderne industrielle Automatisierung basiert auf nahtlosem Datenaustausch, und nur wenige Protokolle erfüllen dieses Versprechen so zuverlässig wie Modbus TCP. Ob Sensoren , Steuerungen oder ganze Systeme – Modbus TCP hat sich als Standardlösung für zuverlässige Kommunikation etabliert. Das Herzstück vieler erfolgreicher Automatisierungssysteme bilden Allen-Bradley-SPSen, die weltweit für ihre Langlebigkeit, Leistungsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit bekannt sind. In vielen Fällen übertragen diese SPSen Daten mittlerweile auch in die Cloud und ermöglichen so Echtzeitanalysen und Fernüberwachung.

Dieses kurze Tutorial erklärt die Konfiguration einer Rockwell CompactLogix SPS als Modbus-TCP-Server und vermittelt Ihnen die Grundlagen für die Einrichtung und Verwaltung des Datenflusses. Darüber hinaus erhalten Sie einen Überblick über Allen-Bradley-SPSen – und erfahren, warum diese in industriellen Umgebungen nach wie vor so beliebt sind – und die Flexibilität von Modbus TCP für den Echtzeit-Datenaustausch wird detailliert erläutert. Entdecken Sie, wie diese beiden leistungsstarken Systeme zusammenarbeiten, um Abläufe zu optimieren und den Weg zuedge Automatisierung zu ebnen.

Warum eine Allen-Bradley CompactLogix SPS wählen?

Die CompactLogix-SPSen von Allen-Bradley sind eine bewährte Lösung für die industrielle Automatisierung und bieten ein optimales Verhältnis von Leistung, Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit. Dank der jahrzehntelangen Erfahrung von Rockwell Automation liefert die CompactLogix-Familie zuverlässige Steuerungslösungen für ein breites Anwendungsspektrum.

CompactLogix-SPSen spielen ihre Stärken in mittelgroßen Systemen und verteilten Steuerungssystemen aus, wo Effizienz und Anpassungsfähigkeit entscheidend sind. Dank ihrer robusten Rechenleistung und vielseitigen Anschlussmöglichkeiten meistern sie komplexe Automatisierungsaufgaben mit Bravour und sind dabei besonders benutzerfreundlich. Der direkte Zugriff auf und die Verwaltung von Informationen auf Maschinenebene sind in der industriellen Automatisierung , und CompactLogix-SPSen liefern die notwendigen Echtzeit-Aktionen, Kennzahlen und Visualisierungen, um dies zu ermöglichen.

CompactLogix-SPSen nutzen Studio 5000, eine leistungsstarke und dennoch benutzerfreundliche Software. Mit diesem Tool können Anwender die SPSen in verschiedenen Programmiersprachen wie Kontaktplanlogik, strukturiertem Text und Funktionsbausteindiagrammen programmieren, was eine schnellere Entwicklung und Bereitstellung ermöglicht.

Darum sind CompactLogix-SPSen eine bewährte Wahl:

• Leistung: CompactLogix-SPSen bieten eine zuverlässige Steuerung mit hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten und gewährleisten so einen effizienten Betrieb auch bei anspruchsvollen Anwendungen.
• Skalierbarkeit: CompactLogix-SPSen sind ideal für Systeme, die mitwachsen müssen, da sie die Erweiterung mit zusätzlichen Modulen und Geräten unterstützen und sich somit für dynamische industrielle Umgebungen eignen.
• Vielseitigkeit: Diese SPSen unterstützen mehrere Kommunikationsprotokolle und ermöglichen so eine nahtlose Integration in verschiedene industrielle Systeme für eine einfachere Datenerfassung.
• Kosteneffizienz: CompactLogix-SPSen bieten im Vergleich zu größeren Systemen wie ControlLogix eine hohe Leistung zu geringeren Kosten und sind daher eine praktische Wahl für Automatisierungsprojekte mittleren Umfangs.
• Langlebigkeit: Die CompactLogix-SPSen sind für den industriellen Einsatz konzipiert und so konstruiert, dass sie rauen Bedingungen standhalten. Dies gewährleistet minimale Ausfallzeiten und langfristige Zuverlässigkeit.

Für Unternehmen, die eine flexible, kostengünstige und leistungsstarke Steuerungslösung suchen, bieten die CompactLogix-SPS von Allen-Bradley eine unübertroffene Kombination aus Funktionen und Zuverlässigkeit. Ihre Anpassungsfähigkeit an sich wandelnde industrielle Anforderungen macht sie zu einem wertvollen Bestandteil für operative Exzellenz.

Typen von Allen-Bradley-SPSen

Die von Rockwell Automation entwickelten Allen-Bradley-SPSen decken vielfältige Anforderungen der industriellen Automatisierung ab. Von kompakten Geräten für kleinere Anwendungen bis hin zu fortschrittlichen Systemen für komplexe Prozesse bietet das Sortiment für jede Anwendung die passende Steuerung. Frühere SPS-Modelle verfügten nicht über fortgeschrittene Analysefunktionen und Datenstrukturen, moderne Modelle hingegen bieten diese Funktionen und steigern so ihre Leistungsfähigkeit und Effizienz.

MicroLogix

Die MicroLogix-Serie ist kompakt, kostengünstig und ideal für Automatisierungsaufgaben im kleinen Maßstab. Diese Steuerungen bieten zuverlässige Leistung und robuste Programmierfunktionen und sind somit eine praktische Wahl für Unternehmen, die kostengünstige Lösungen für einfache Automatisierungsanforderungen suchen. Sie erfassen außerdem Daten von verschiedenen Geräten und Protokollen, was für effizientes Datenmanagement und fortgeschrittene Analysen in der Automatisierung im kleinen Maßstab unerlässlich ist.

CompactLogix

Als Lösung im mittleren Preissegment CompactLogix- SPSen die optimale Balance zwischen Leistung und Skalierbarkeit. Sie eignen sich ideal für Systeme mittlerer Komplexität, bei denen die Auswahl und Definition relevanter SPS-Variablen für eine effektive Datenerfassung und -überwachung entscheidend ist. Im Vergleich zur MicroLogix-Serie können sie größere Aufgaben bewältigen.

ControlLogix

ControlLogix- SPSen sind die Flaggschiffserie, entwickelt für große und hochkomplexe Automatisierungssysteme. Diese Steuerungen bieten außergewöhnliche Rechenleistung, Modularität und Flexibilität. Mit Funktionen wie nahtloser Integration, Echtzeitkommunikation und fortschrittlichen Sicherheitsfunktionen ControlLogix-SPSen Maßstäbe für anspruchsvolle Anwendungen.

PLC-5

Die PLC-5- Serie ist eine bewährte Produktlinie, die für ihre Zuverlässigkeit und robuste Bauweise bekannt war. Obwohl sie bei Neuinstallationen nicht mehr die erste Wahl ist, setzen viele Produktionsbetriebe weiterhin auf PLC-5-Steuerungen für kritische Prozesse, insbesondere in Systemen mit Data Highway Plus-Kommunikation.

SLC 500

SLC-500- , eine weitere traditionsreiche Baureihe, waren vor dem Aufkommen von CompactLogix Lösungen der Mittelklasse. Bekannt für ihre Langlebigkeit und einfache Bedienung, spielten die SLC-500-SPSen in ihrer Blütezeit eine bedeutende Rolle in der industriellen Automatisierung. Obwohl sie mittlerweile von neueren Modellen abgelöst wurden, sind sie in vielen etablierten Systemen nach wie vor unverzichtbar.

Das breite Angebot an SPS-Systemen von Allen-Bradley gewährleistet für jeden Bedarf die passende Lösung – von bewährten Legacy-Systemen bis hin zuedge Steuerungen, die die Zukunft der industriellen Automatisierung prägen.

Anforderungen

Hardwareanforderungen

1. Allen-Bradley CompactLogix 5380 Serie.

Hinweis: Die CompactLogix 5380-Serie unterstützt Modbus TCP oder RTU nicht nativ. Daher wird eine Zusatzanweisung (AOI) verwendet, um Modbus TCP zu implementieren. Wenn Sie ein anderes Modell verwenden, das Modbus nativ unterstützt, können Sie diesen Schritt überspringen.

2. Profinet-/Ethernet-Kabel

Softwareanforderungen

1. Link herunterladen )
2. Modbus TCP Add-On-Anleitung v2.04
3. Link herunterladen )

Schritt-für-Schritt-Anleitung

Schritt 1: Erstellen des Projekts in Studio 5000

1. Öffnen Sie Studio 5000 und klicken Sie auf „Neues Projekt“. Wählen Sie im neuen Fenster im linken Bereich „Logix“ und anschließend „5069-L320ER CompactLogix 5380 Controller“ aus.

2. Nehmen Sie die Konfiguration entsprechend den Eigenschaften Ihres Projekts vor.

Schritt 2: AOI herunterladen und die Aufgabe konfigurieren

1. Rufen Sie diesen Rockwell-Link und laden Sie die Datei mit dem Namen „Modbus TCP Add-On instructions for ControlLogix and CompactLogix controllers, AOI Version 2.04.00“ herunter.

2. Klicken Sie in Studio 5000 mit der rechten Maustaste auf „Aufgaben“ ⟶ „Neue Aufgabe“. Benennen Sie die Aufgabe, stellen Sie sicher, dass ihr Typ „periodisch“ ist, und legen Sie die Periode auf 20 ms fest. Rockwell empfiehlt eine Rate von 10 ms oder höher (niedrigere Raten verringern die Controllerlast und die Leistung, während höhere Raten die Leistung steigern, aber die Controllerlast erheblich erhöhen).

3. Erstellen Sie innerhalb der neuen Aufgabe ein Programm. Klicken Sie dazu mit der rechten Maustaste auf die Aufgabe ⟶ „Hinzufügen“ ⟶ „Neues Programm“. Geben Sie dem Programm einen Namen.

4. Nun erstellen wir eine neue Routine innerhalb dieses neuen Programms. Klicken Sie dazu mit der rechten Maustaste auf das Programm ⟶ „Hinzufügen“ ⟶ „Neue Routine“. Benennen Sie die Routine und wählen Sie unter „Im Programm oder in der Phase“ die Option „Hauptprogramm“ aus.

5. Erstellen Sie anschließend eine weitere Routine (die wir TCPServer genannt haben). Benennen Sie sie und stellen Sie sie in der Option „im Programm oder in der Phase“ auf „ModbusTCPProgram“ ein.

6. Öffnen Sie Ihre Hauptroutine (in unserem Fall „TCPMain“ genannt) und rufen Sie darin die andere Routine („TCPServer“) auf, indem Sie auf das Fragezeichen klicken und Ihre andere Routine im Dropdown-Menü auswählen.

(Dieses Bild stammt nicht aus diesem speziellen Projekt, sondern veranschaulicht den Prozess.).

Hinweis: Auch wenn Sie alles in einer einzigen Routine erstellen können, ist es ratsamer, dies auf mehrere Routinen aufzuteilen.

7. Öffnen Sie die sekundäre Routine („TCPServer“ in unserem Fall), klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Leiterstruktur und wählen Sie „Rungen importieren“. Es erscheint ein Popup-Fenster. Suchen Sie den Ordner, in dem Sie die AOI heruntergeladen haben (im Ordner „Logic“), und wählen Sie die Datei „raC_Opr_NetModbus TCPServer_Rung.L5X “ aus. Die Modbus-TCP-AOI wird der Routine hinzugefügt.

Nach erfolgreichem Import der AOI sollte das Programmfenster wie folgt aussehen:

Hinweis: Um Details zur Implementierung des AOI zu erfahren, wird dringend empfohlen, die in der heruntergeladenen ZIP-Datei enthaltene Dokumentation zu lesen.

Schritt 3: Programm auf die SPS herunterladen

1. Der letzte Schritt besteht nun darin, das Projekt auf die SPS zu laden. Gehen Sie zum Reiter „Kommunikation“ und wählen Sie „Wer ist aktiv?“. Wir laden das Programm mit allen Standardeinstellungen herunter, außer „Inp_Enable“, das wir auf 1 setzen.
2. Es öffnet sich ein neues Fenster für RSLinx. Erweitern Sie die Option „AB_ETHIP-1, Ethernet“, suchen Sie Ihre SPS in der Liste, wählen Sie sie aus und klicken Sie auf „Herunterladen“.
   

Sie sollten den Verbindungsreferenzstatus „sts_waiting“ sehen.

3. Klicken Sie nun mit der rechten Maustaste auf „Ref_ModbusData“ und wählen Sie „Monitor Server_01_Data“. Dadurch sollte ein Fenster wie das untenstehende angezeigt werden:

4. Erweitern Sie in diesem Fenster die Halteregister und geben Sie dort beliebige Zufallswerte ein.

Dies ist der Wert, der beim Abfragen des entsprechenden Registers mit einem beliebigen Modbus-Client angezeigt werden sollte. Wir werden dies im nächsten Abschnitt des Beitrags testen.

Schritt 4: Modbus-Kommunikation mit ModbusClientX testen

Um zu überprüfen, ob die SPS als Modbus-TCP-Server korrekt funktioniert, verwenden wir das Tool ModbusClientX, um die SPS nach Modbus-Daten abzufragen.

1. Öffnen Sie ModbusClientX und wählen Sie Modbus TCP.
2. Geben Sie die IP-Adresse Ihrer SPS ein und klicken Sie auf „Verbinden“.

3. Klicken Sie auf „Von 0 bis 9 lesen“, um die im Datenarray der SPS gespeicherten Daten zu erfassen:

Wenn die Werte, die Sie zuvor in Studio 5000 eingegeben haben, hier angezeigt werden, bestätigt dies, dass die Modbus-TCP-Kommunikation wie erwartet funktioniert.

Herzlichen Glückwunsch, Ihre SPS fungiert nun als Modbus-Server und kann von einem Modbus-Client abgefragt werden!

Verwendung eines IoT Gateway als Modbus-Client

In der industriellen Automatisierung ist das Abrufen von Daten von einem Modbus-Server oft nur der Anfang. Um das volle Potenzial dieser Daten auszuschöpfen, ist es unerlässlich, sie für Fernüberwachung und -analyse zugänglich zu machen. Hier kommen IoT gatewayins Spiel.

IoT gateway vereinen traditionelle Netzwerkfunktionen mit fortschrittlichen Features wie Modbus- und MQTT-Kommunikation. Diese Geräte fungieren als Brücke, indem sie Daten vom Modbus-Server (in diesem Fall Ihrer ControlLogix-SPS) abrufen und zur Visualisierung und Weiterverarbeitung an industrielle IoT Plattformen oder entfernte Systeme weiterleiten.

Anstatt wie zuvor gezeigt einen simulierten Modbus-Client zu verwenden, gehen wir einen Schritt weiter und konfigurieren ein IoT gateway als Modbus-Client. Dieser Ansatz ermöglicht die nahtlose Integration mitIoT Lösungen und bietet Echtzeitzugriff auf wertvolle Betriebsdaten. Lassen Sie uns den Prozess Schritt für Schritt durchgehen.

In diesem Beispiel verwenden wir ein Teltonika- gateway :

1. Rufen Sie die Anmeldeseite des Teltonika gateway über dessen IP-Adresse auf, die standardmäßig in der Regel „192.168.1.1“ lautet. Melden Sie sich mit den Zugangsdaten des gatewayan (diese befinden sich üblicherweise auf der Rückseite des Geräts).

2. Nach der Anmeldung sollte eine Benutzeroberfläche wie die untenstehende angezeigt werden. Navigieren Sie zum Abschnitt „Modbus“.

3. Da wir unsere SPS als Server und unser gateway als Client verwenden, stellen Sie sicher, dass die Option „Modbus TCP Slave“ nicht aktiviert ist.

4. Wechseln Sie zur Registerkarte „Modbus TCP Master“. Hier fügen wir die SPS als Slave-Gerät hinzu.

5. Klicken Sie auf „Hinzufügen“. Konfigurieren Sie anschließend die Parameter des Slave-Geräts entsprechend den Details Ihres Projekts. In unserem Beispiel haben wir die IP-Adresse und den Modbus-Port (standardmäßig 502) unserer SPS verwendet.

6. Scrollen Sie nach unten zum Abschnitt „Anforderungskonfiguration“. Klicken Sie auf „Hinzufügen“ und füllen Sie die folgenden Felder entsprechend Ihrem Projekt aus: 

• Name: Verwenden Sie einen aussagekräftigen Namen für die Daten, die Sie lesen möchten.
• Datentyp: Wählen Sie den passenden Datentyp.
• Funktion: Wenn Sie nur lesen möchten, wählen Sie „Holding-Register lesen“.
• Erstes Register: Die Adresse des Registers der SPS.
• Registeranzahl: Die Länge der Daten (wie viele Register sie belegen).
• Aktiviert: Aktivieren Sie diese Option, um kontinuierlich Daten abzufragen.

7. Klicken Sie nun auf „Testen“. Bei korrekter Konfiguration sollte der Registerwert der SPS unten angezeigt werden. In unserem Fall wird der Wert „12345“ angezeigt, der im ersten Register unserer SPS gespeichert ist.

8. Klicken Sie auf „Speichern“, um den Vorgang abzuschließen.

Das gateway ruft nun kontinuierlich Daten von der SPS ab und fungiert dabei als Modbus-Client.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das Modbus TCP-Protokoll?

Modbus TCP ist ein industrielles Kommunikationsprotokoll, das den Datenaustausch über Ethernet-Netzwerke ermöglicht. Es baut auf dem traditionellen Modbus-Protokoll auf, indem es Nachrichten in TCP/IP-Pakete kapselt und sich dadurch ideal für moderne Automatisierungssysteme eignet. Es ist in der Industrie weit verbreitet und ermöglicht die nahtlose Kommunikation zwischen speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), Sensoren, HMIs und SCADA Systemen. Modbus TCP ist für seine Einfachheit bekannt und gewährleistet die Kompatibilität von Geräten verschiedener Hersteller. Daher ist es die bevorzugte Wahl für eine effiziente und zuverlässige Datenübertragung in industriellen Umgebungen.

Unterstützt CompactLogix 5380 Modbus TCP?

Die CompactLogix 5380 unterstützt Modbus TCP nicht nativ. Sie kann jedoch mithilfe einer von Rockwell Automation kostenlos erhältlichen „Add-On Instruction“ (AOI) für den Betrieb mit Modbus TCP konfiguriert werden. Diese AOI ermöglicht es der CompactLogix, als Modbus-TCP-Server oder -Client zu kommunizieren und so eine nahtlose Integration mit anderen Modbus-kompatiblen Geräten zu gewährleisten.

Was ist CompactLogix?

CompactLogix ist eine Reihe speicherprogrammierbarer Steuerungen (SPS), die von Rockwell Automation unter der Marke Allen-Bradley entwickelt wurden. Sie ist für mittelgroße Automatisierungssysteme konzipiert und bietet ein optimales Verhältnis von Leistung, Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit. CompactLogix-SPS zeichnen sich durch hohe Verarbeitungskapazität, Unterstützung verschiedener Kommunikationsprotokolle und nahtlose Integration in die Rockwell Studio 5000 Software aus. Diese Eigenschaften machen CompactLogix zu einer vielseitigen Lösung für Anwendungen von der Maschinensteuerung bis hin zu verteilten Systemen und gewährleisten eine zuverlässige und effiziente Automatisierung in industriellen Umgebungen.

Wie werden Daten von der SPS auf den PC übertragen?

Um Daten von einer SPS an einen PC zu übertragen, muss die Kommunikation zwischen den beiden Geräten über ein kompatibles Protokoll wie Modbus TCP oder EtherNet/IP hergestellt werden. Konfigurieren Sie zunächst die SPS so, dass sie bestimmte Datenpunkte, wie z. B. Tags oder Register, freigibt, auf die der PC zugreifen kann. Verbinden Sie anschließend die SPS über ein Ethernet-Kabel oder ein Netzwerk mit dem PC. Verwenden Sie SCADA -Software, eine HMI-Anwendung oder ein benutzerdefiniertes Programm, um die Daten auszulesen. Viele Software-Tools ermöglichen zudem die Protokollierung und Analyse der erfassten Daten und liefern so wertvolle Erkenntnisse für Ihr Automatisierungssystem.

Welche Software wird zur Programmierung von Allen-Bradley-SPSen verwendet?

Allen-Bradley-SPSen, einschließlich der CompactLogix-Serie, werden mit Studio 5000 Logix Designer . Diese leistungsstarke Software bietet eine intuitive Benutzeroberfläche zum Erstellen und Verwalten von Steuerungssystemprojekten. Sie unterstützt verschiedene Programmiersprachen wie Kontaktplanlogik, strukturierte Textprogrammierung und Funktionsbausteindiagramme und ist somit vielseitig für diverse Automatisierungsaufgaben einsetzbar. Studio 5000 optimiert die Entwicklung zudem durch Funktionen wie tagbasierte Programmierung und integrierte Konfigurationswerkzeuge und gewährleistet so ein effizientes und zuverlässiges Systemdesign.

Was ist eine Allen-Bradley-SPS?

Eine Allen-Bradley SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) ist eine von Rockwell Automation entwickelte Steuerung zur Automatisierung und Steuerung industrieller Prozesse. Bekannt für ihre Zuverlässigkeit und Flexibilität, werden diese Steuerungen in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Fertigungslinien bis hin zu Energiemanagementsystemen. Allen-Bradley SPSen, wie beispielsweise die Serien CompactLogix und ControlLogix, bieten leistungsstarke Verarbeitungskapazitäten, unterstützen verschiedene Kommunikationsprotokolle wie EtherNet/IP und Modbus TCP und lassen sich nahtlos in die Studio 5000 Software integrieren. Sie sind ein Eckpfeiler der modernen industriellen Automatisierung und ermöglichen effiziente, präzise und skalierbare Steuerungslösungen.

Welche Software wird zur Definition der Datenkonfiguration von Allen-Bradley-SPSen verwendet?

Die Datenkonfiguration von Allen-Bradley-SPSen wird mit Studio 5000 Logix Designer . Diese Software ermöglicht das Erstellen und Verwalten von Tags, das Zuordnen von Datenpunkten und das Einrichten von Kommunikationsparametern für die nahtlose Integration mit anderen Geräten. Dank seiner intuitiven Benutzeroberfläche und vielseitigen Werkzeuge vereinfacht Studio 5000 die Datenkonfiguration für Protokolle wie Modbus TCP und EtherNet/IP und gewährleistet so eine effiziente und zuverlässige Kommunikation in industriellen Automatisierungssystemen.

Welches Modell eignet sich besser zur Datenerfassung, Modbus RTU oder Modbus TCP/IP?

Die Wahl zwischen Modbus RTU und Modbus TCP/IP hängt von Ihren spezifischen Anwendungsanforderungen ab. Modbus RTU eignet sich ideal für kleinere Netzwerke und ältere Systeme, da es über serielle Schnittstellen (RS-232 oder RS-485) arbeitet und kostengünstig für die Datenerfassung über kurze Distanzen ist. Modbus TCP/IP hingegen ist besser für moderne, großflächige Netzwerke geeignet. Es nutzt Ethernet und ermöglicht dadurch schnellere Datenübertragung, höhere Skalierbarkeit und die Unterstützung mehrerer gleichzeitiger Verbindungen. Für industrielle Systeme, die eine nahtlose Integration mitIoT oder SCADA -Plattformen erfordern, ist Modbus TCP/IP oft die bevorzugte Wahl.

Wie sende ich SPS-Daten in die Cloud?

Um SPS-Daten in die Cloud zu senden, verbinden Sie Ihre SPS zunächst mit einem industriellen gateway oder einem edge -Gerät, das Cloud-Kommunikation unterstützt. Konfigurieren Sie das gateway so, dass es Daten von der SPS über Protokolle wie Modbus TCP oder EtherNet/IP abruft. Richten Sie das gateway , dass es diese Daten über MQTT, HTTPS oder ein anderes kompatibles Protokoll an eine industrielle IoT Plattform . Viele Plattformen bieten zudem dedizierte APIs oder Konnektoren zur Vereinfachung der Integration. Für fortgeschrittene Lösungen empfiehlt sich der Einsatz von IoT Plattformen, die die Daten direkt in der Cloud verarbeiten und analysieren können und so Echtzeit-Einblicke und -Entscheidungen ermöglichen.