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Profibus DP/V0 Funktionsbeschreibung

UMG604 / UMG605 / UMG508 / UMG511 Beispiel mit einer Siemens SPS

S7-300

Version 1.1

Dokumenten NR: XXXXX

Janitza electronics GmbH Vor dem Polstück 1

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Allgemein ......................................................................................................................... 3

Stecker Belegung .............................................................................................................. 3

Anschluss der Busleitungen ............................................................................................... 3

Profibus Profile (Allgemein) .............................................................................................. 4

Standard Profile ................................................................................................................ 5

Anlegen eines Profils ......................................................................................................... 6

GSD Datei ......................................................................................................................... 9

Slave Gerät in Master Software einbinden (SIMATIC S7-300) ............................................. 9

Variablentabelle Simatic ................................................................................................. 11

Profibus Profile in der graphischen Programmierung ....................................................... 13

Profibus Puffer ................................................................................................................ 17

Modbus Profibus Gateway .............................................................................................. 18

Legende:

Version 1.0 Erstausgabe

Version 1.1 Profibus Puffer hinzugefügt (S.17) 12.07.2010

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Allgemein

Das UMG604 / UMG605 / UMG508 / UMG511 bietet diverse Kommunikationsmöglichkeiten. Folgende Protokolle werden auf den Schnittstellen angeboten: Modbus RTU, Modbus TCP/IP, Modbus over TCP/IP (Modbus Gateway), BacNet oder Profibus DP V0. Diese Funktionsbeschreibung ist eine Ergänzung zum Handbuch und beschreibt schrittweise die notwendigen Einrichtungsschritte der jeweiligen Funktion. Weitere Funktionsbeschreibungen finden Sie auf www.janitza.de . Alle Messwerte die der Power Analyzer zu Verfügung stellt, können in einem Profibus Profil mit eingebunden werden. Zusätzlich ist es möglich selbst definierte Variablen über die graphische Programmierung zu erzeugen, die benutzerdefinierte Variablen können einem Profibus Profil zugewiesen werden. Der Power Analyzer stellt 255 Profile zu Verfügung, wobei die ersten 16 Pofile für die feste Konfiguration bereit gestellt werden. Profil 16 bis 255 können in der graphischen Programmierung erstellt und belegt werden. Der Zugriff auf die Profile ist lesend und schreibend, somit ist es auch möglich Digital Ausgänge oder Benutzer definierte Variablen von der SPS aus zu beschreiben. Die Funktionsbeschreibung wurde mit einer GridVis 1.6.0 sowie mit einem UMG604 Firmware 1.095 erstellt (ab November 2009 verfügbar).

Stecker Belegung

Der Power Analyzer unterstützt Profibus DP V0 bis 12Mbaud. Der Profibusanschluss des Power Analyzer ist als 9 polige Sub D Buchse ausgeführt. Zum Anschluss empfehlen wir einen 9 poligen Profibusstecker (Typ: SUBCON-PLUS-ProfiB/AX/SC Hersteller: Phoenix Art.Nr.: 27 44 38 0 oder vergleichbar).

Power Analyzer ( Variante P/EP )

Profibusstecker SUBCON

Anschluss der Busleitungen

Schließen Sie die ankommende Busleitung immer an die Anschlüsse 1A/1B an (auch am Anfang des Bussystems!) Die weiterführende Busleitung wird immer an die Anschlüsse 2A/2B angeschlossen. Über den Schiebeschalter werden am Anfang und Ende des Bussystems die Abschlusswiderstände aktiviert. Gleichzeitig werden die Anschlussklemmen (2A/2B) für die weiterführende Busleitung abgeschaltet.

Abbildung 1

VP (6)

GND (5)

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8

2B

2A

1B

1A

ON / OFF

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Profibus Profile (Allgemein)

Der Power Analyzer kann 255 Profibusprofile verwalten (16 Profile in der Konfiguration). Jedes Profibusprofil enthält maximal 128 Datenbytes. Das erste Datenbyte des Ausgabebereiches der SPS enthält immer die Profilnummer des vom Power Analyzer angeforderten Profibusprofiles. Um ein Profibusprofil anzufordern, schreiben Sie die Profilnummer in das erste Byte des Ausgabebereiches der SPS. Alle Systemvariablen und globale Variablen können einzeln skaliert und in eines der folgenden Formaten konvertiert werden: 8, 16, 32Bit Integer mit und ohne Vorzeichen, 32 oder 64Bit Float-Format (Big oder Little Endian).

Globale Variablen sind Variablen, die vom Benutzer in der graphischen Programmierung oder im Jasic definiert werden und jeder Schnittstelle des Power Analyzer zur Verfügung stehen. Big-Endian = High Byte vor Low Byte. Little-Endian = Low Byte vor High Byte.

SPS

Ausgabebereich der SPS

1. Byte = Profilnummer Ab dem 2. Byte folgen Variablen

für das UMG604

Eingabebereich der SPS

1. Byte = Rückmeldung der Profilnummer

Ab dem 2. Byte folgen die vom UMG604 angeforderten

Variablen. Abbildung 2

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Standard Profile

Bei Auslieferung (Firmware 1.095) sind vier Standard Profile vorkonfiguriert. Diese können auch

nachträglich, nach Wunsch abgeändert werden. Folgende Abbildungen zeigen die Standard Profile

mit deren Profil Nummer.

Profil Nr. 0 Profil Nr. 1

Profil Nr. 3 Profil Nr. 4

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Anlegen eines Profils

Die Profile werden in der Geräte Konfiguration erstellt. In der Geräteliste über den „Gerät

konfigurieren“ Button hat man Zugriff auf die Profibus Profile.

Unter dem Reiter „Feldbus Profile“ können nun ausgewählte Messwerte den einzelnen Profilen

zugewiesen werden. Maximal 128 Bytes stehen für ein Profil zu Verfügung. Die Profil Nummern sind

fest von 0 bis 15 festgelegt. Mit dem Button „Bearbeiten“ können Sie dem angewählten Profil,

Messwerte zuweisen.

Abbildung 3

Abbildung 4

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Per Drag and Drop können die Messwerte in das ausgewählte Profil gezogen werden. Auf der rechten

Seite hat man die Möglichkeit die Variablen zu tauschen und in die gewünschte Reihenfolge zu

bringen. Auch kann man die Byte Reihenfolge(Big Endian/ Little Endian) hier ändern.

Big-Endian = High Byte vor Low Byte. Little-Endian = Low Byte vor High Byte.

Abbildung 5

8

Jeder Messwert kann in folgenden Datenformaten übermittelt werden: Byte, char, short, unsigned

short, Integer, unsigned Integer, float und double. Zusätzlich kann jeder Messwert skaliert werden.

Profibus Wert = Messwert * Skalierungsfaktor. Der Byteindex gibt das Anfangsbyte der Variable im

Profibusstring an. Nach der Konfiguration muss die Änderungen dem Gerät übermittelt werden.

Profibus Adresse

Sind mehrere Geräte über die Profibus Schnittstelle miteinander verbunden, so kann ein Master (PC,

SPS) diese Geräte nur aufgrund ihrer Geräteadresse unterscheiden. Innerhalb eines Netzwerkes

muss daher jeder Power Analyzer eine eindeutige Geräteadresse haben. Profibus unterstützt die

Geräteadressen im Bereich 0 bis 126. Die Profibus Adresse kann direkt über das Display oder über

die Konfigurationssoftware GridVis vergeben werden. Die Modbus und Profibus Adresse haben am

Gerät denselben Parameter. Am Display kann die Adresse über den Parameter 200 (UMG604)

vergeben werden. Einstellen der Adresse direkt übers Display kann in der Betriebsanleitung des

jeweiligen Power Analyzer entnommen werden. Die Adressen Vergabe über die GridVis Software wird

wie folgt in der Konfiguration vergeben:

Abbildung 6

Abbildung 7

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GSD Datei

Die GSD-Datei ist eine gerätespezifische Datei, in der die Übertragungsparameter und die Art der Messdaten zwischen dem Profibus Master und dem Profibus Slave vereinbart werden. Der Profibus Slave ist in diesem Falle das UMG604 / UMG605 / UMG508 / UMG511 und der Profibus Master z.B. eine SPS. Die GSD-Datei des Power Analyzers befindet sich auf der CD-ROM GridVis oder im Downlaod Bereich unserer Homepage www.janitza.de. Die GSD Datei des Power Analyzer unterstützt derzeit folgende Module:

“STD: 8 Word In, 1 Byte Out“ „STD: 16 Word In, 1 Byte Out“ „STD: 32 Word In, 1 Byte Out“ „STD: 62 Word In, 1 Byte Out“

„STD: 8 Word In, 3 Byte Out“ „STD: 16 Word In, 3 Byte Out“ „STD: 32 Word In, 3 Byte Out“ „STD: 62 Word In, 3 Byte Out“

„STD: 8 Word In, 16 Byte Out“ „STD: 16 Word In, 16 Byte Out“ „STD: 32 Word In, 16 Byte Out“ „STD: 62 Word In, 16 Byte Out

Slave Gerät in Master Software einbinden (SIMATIC S7-300)

GSD Datei installieren: In der Hardware Konfiguration unter dem Menüpunkt „Extras Neue GSD installieren“ wird die GSD Datei importiert. Nach dem Installieren der GSD-Datei muss der Katalog aktualisiert werden

Abbildung 8

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Einfügen des Messgerätes in das DP Mastersystem: Gehen Sie dazu im Hardwarekatalog in den Ordner Profibus DP. Unter Feldgeräte „Sonstige“ befindet sich der durch die GSD-Datei installierte Power Analyzer. Markieren Sie ein Modul z.B. „STD: 16 Word In, 16 Byte Out“ im Katalog und ziehen Sie es bei gedrückter Maustaste auf das DP Mastersystem. Die Software fragt Sie anschließend nach der Adresse des Gerätes. Stellen Sie hier die Adresse ein, die Sie am Power Analyzer zuvor eingestellt haben. Beachten Sie, dass Adressen nicht doppelt vergeben werden dürfen. Hinweis zum Modul: Es ist nicht zwingend notwendig, das gesamte Profil auszulesen. Werden nur die ersten Messgrößen eines Profiles mit z.B. 62 Word benötigt, kann ein entsprechend kleineres Modul z.B. 16 Word gewählt werden. Der folgende Abschnitt zeigt die Implementierung des Slave Gerätes in der Hardware Konfiguration.

Nach der GSD Installation ist das Gerät im Hardware Katalog unter Profibus-DP -- > Weitere

Feldgeräte --> Allgemein zu finden. Das Gerät kann nun in der Profibus Linie per Drag and Drop

eingefügt werden.

Abbildung 9

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Das gewünschte Modul wird in die Adressenliste per Drag and Drop hinein gezogen. Mit den Modulen

wird die Wortlänge festgelegt. In E-Adresse und A-Adresse werden die Eingangs und Ausgangs

Adressenbereiche fest gelegt. Mit einem Doppel Klick auf das Slave Gerät kann die Geräte Adresse

nachträglich noch einmal vergeben werden.

Alle Hardware Konfiguration muss zur S7 übertragen werden, damit eine Kommunikation stattfinden

kann.

Variablentabelle Simatic

Legen Sie zum Testen der Kommunikation eine Variablentabelle an. Gehen Sie dazu in der

Projektübersicht zum Menüpunkt Einfügen -- > S7 Baustein -- > Variablentabelle erstellen. Nach

Aufruf der Variablentabelle müssen die Operanden zugeordnet werden. Die Zuordnung ergibt sich aus

dem Adressbereich, welcher in der Hardware Konfiguration automatisch oder manuell vergeben

wurde.

Abbildung 10

Abbildung 11

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Folgende Tabelle zeigt die Variablentabelle mit Erklärung:

Operand Symbol Anzeige Format Statuswert Steuerwert Erklärung

PAB 256 DEZ 0 Profil Nummer

Anfrage

PEB 256 DEZ 0 Profil Nummer

Rückgabe

PED 257 GleitPunkt 230,7 1.Wert im Profil 0

(ULN1)

PED 261 GleitPunkt 230,5 2.Wert im Profil 0

(ULN2)

PED 265 GleitPunkt 230.8 3.Wert im Profil 0

(ULN3)

PED 269 GleitPunkt 8844,9 4.Wert im Profil 0

(PSUM)

Schreiben der

Ausgangsbytes

Live Werte

werden aktiviert

Abbildung 12

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Im ersten Ausgangsbyte wird die angeforderte Profil Nummer parametriert. Diese wird als Bestätigung

im ersten Eingangs Byte wieder zurück gegeben. Bekommt man nicht die exakte Profil Nummer

zurück, wurde das Profil nicht ausgelesen oder im Gerät nicht parametriert. Nach dem ersten

Eingangsbyte stehen die Messwerte. Der Abstand der Eingangs und Ausgangs Bytes hängt von dem

Format ab. Im Fall eines Float Format wäre der Abstand 4Byte. Wurde hier ein anders Format in den

Profilen gewählt kann der Abstand auch geringer sein (Abstand = Byte Größe des Formats).

Profibus Profile in der graphischen Programmierung

Die Profibus Funktionsbausteine in der graphischen Programmierung sind ab der GridVis 1.6.0 und

der Firmware 1.095 (UMG604) verfügbar. Alle Messwerte sowie Benutzer definierter Variablen können

über die graphische Programmierung einem Profil zugeordnet werden (Profil 16 - 255). Für die

Zuordnung wird der Funktionsbaustein „Schreibe Profibus“ verwendet. Zusätzlich können Profile auch

ausgelesen und ausgewertet werden („Lese Profibus“). Mit dem „Lese Profibus“ Funktionsbaustein

können von der SPS beschriebene Variablen im Profil ausgelesen und im Programm verwendet

werden, z.B. um ein Digitalausgang zu setzen oder ein Arbeitswert zurück zu setzen. Für die

Graphische Programmierung gibt es eine zusätzliche Funktionsbeschreibung. Für die Profibus Profile

hält der Power Analyzer jeweils ein Lese und ein Schreibe Puffer zu Verfügung. Wenn man zwischen

mehreren Profilen wechseln möchte muss dies mit einer graphischen If Anweisung realisiert werden.

Es darf demnach nur ein Lese und ein Schreibe Profil in einem Programm abgearbeitet werden!

Beispiel für Schreibe Profibus Profil

Im folgenden Beispiel wird in der graphischen Programmierung ein Profibus Profil beschrieben. Drei

Konstanten (feste Werte) werden dem Profil 16 zugewiesen. Das Programm wird im Mess Intervall

(200ms) abgearbeitet.

Mit einen Doppelklick auf den „Schreibe Profibus“ Funktionsbaustein können die Werte für das Profil

festgelegt werden. Jedem Wert wird das Format zugewiesen. Der Funktionsbaustein bekommt für

jede Variable einen Eingangs Pin.

Abbildung 13

14

Folgende Abbildung zeigt die Variablenliste in der SIMATIC Software. Das Profil 16 wird mit den

ersten 3 Eingangswerten dargestellt.

Beispiel für Lese Profibus Profil

Mit dem „Lese Profibus“ Funktionsbaustein ist es möglich SPS Werte im eigenen Programm Code zu

verarbeiten. Der Master im folgenden Beispielfall eine S7 SPS kann Werte der Profile beschreiben.

Ein Profil ist erst dann beschreibar wenn es angelegt wurde. Ein Profil wird angelegt mit einem

„Schreibe Profibus“ Funktionsbaustein oder wenn Werte über die Geräte Konfiguration den festen

Profilen zugewiesen wurde. Im Beispiel ist der „Schreibe Profibus“ Baustein nicht im Repeater

platziert, dies hat zufolge dass der Baustein einmalig abgearbeitet wird und das Profil erstellt. Die

restlichen Funktionsbausteine sind im Repeater platziert, diese werden dann nach dem ausgewählten

Intervall zyklisch abgearbeitet. Die von der SPS kommenden Werte werden in lokale Variablen

geschrieben und können nun im Programm verwendet werden. Sollen Variablen extern beschrieben

werden muss das Profil im Profibus Puffer sein.

Abbildung 14

15

Folgende Abbildung zeigt die Variablenliste hier werden die Werte von der SPS aus geschrieben.

Für eine Auswertung der Werte, werden diese auf „Print“ Funktionsbaustein verbunden, nach

Übertragen des Programms können diese nun im Reiter Debug gebrowst werden.

Abbildung 15

Abbildung 16

16

Status Auswertung

Jeder Profibus Funktionsbaustein hat ein Status Pin der zur Auswertung genutzt werden kann.

Folgende Tabelle zeigt die Fehler Codes

Fehler Nr. Bemerkung

-1 Fehler

0 Kein Fehler

255 Rückmeldung der falschen

Profil Nummer

Abbildung 17

Abbildung 19

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Profibus Puffer

Für die Profibus Profile hält der Power Analyzer jeweils ein Lese und ein Schreibe Puffer zu

Verfügung. Wenn man zwischen mehreren Profilen wechseln möchte muss dies mit einer graphischen

If Anweisung realisiert werden. Es darf demnach nur ein Lese und ein Schreibe Profil in einem

Programm abgearbeitet werden!

Folgende Abbildung zeigt ein Beispiel (IF Anweisung) mit 2 Profilen:

Erklärung Beispiel: Die Profil Nummer wird in das Profil 0 geschrieben. Wird die Porfil Nummer 16

angefordert, wird Gruppe „Profil 16“ abgearbeitet. Alle anderen Profil Anfragen rufen die Gruppe „Profil

17“ auf. Es wird somit immer nur ein Profil in den Profibus Puffer geschrieben. Das Schreiben von

mehreren Profilen gleichzeitig führt zu Inkonsistenten Werten!

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Modbus Profibus Gateway

Mit der graphischen Programmierung ist es möglich ein Modbus Profibus Gateway zu erstellen. Im

folgenden Beispiel werden über Modbus Slave Messgeräte ausgelesen. Die ausgelesenen Werte

werden auf ein Profibus Profil gelegt. Mit diesem Programm ist es nun möglich Werte von Slave

Geräten ohne Profibus Protokoll über die Gateway Funktion in ein Profibus Profil zu schreiben.

Achtung: Diese Beispiel benötigt die Gridvis Lizenz 1

(Schreiben / Lesen Modbus) Art.Nr.: 51.00.117

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Abbildung 19