Komunikačný modul

Obsah práce

1.	Kompilátor jazyka ST
2.	Kompilátor IIC modulov
3.	Komunikačný modul
4.	Používateľské prostredie 1PLC

Účelom tejto kapitoly je vytvoriť komunikačný modul na zabezpečenie výmeny informácií medzi počítačom a PLC. Komunikácia prebieha v dvoch režimoch. Na protokole RS232 alebo cez USB (pomocou prevodníka RS232-USB). Pre jazyk Python je vytvorený veľmi silný nástroj na zabezpečenie sériovej komunikácie, modul pySerial. Informácie v tejto časti sú čerpané z [8].

Modul pySerial

Jedná sa o Pythonovský modul ktorý v sebe združuje nástroje na prístup k sériovému portu. Výhodou tohto modulu je multiplatformovosť a jednoduchosť. Konkrétny modul beží na operačnom systéme Windows, Linux a každý iný POSIX-ový systém. Taktiež umožňuje prístup k sériovému portu pomocou Jython a IronPython, čo značne rozširuje možnosti použitia daného modulu.

 >>> import serial
>>> ser = serial.Serial('/dev/ttyS1', 19200, timeout=1)
>>> ser.isOpen()          #kontrola portu
True
>>> x = ser.read()        #čítanie jedného bytu
>>> ser.write("hello")    #zápis reťazca
>>> s = ser.read(10)      #čítanie 10 bytov (časovo obmedzené)
>>> line = ser.readline() #čítanie riadku ukončeného '\n'
>>> ser.close()

Ukážka 43: Základné operácie so sériovým portom

Ako je patrné z ukážky práca so sériovým portom pomocou pySerial je jednoduchá. Po importovaní modulu seriál môžeme vytvoriť objekt seriál pomocou ktorého budeme odosielať alebo prijímať informácie cez sériový port, resp. USB port. Takisto je možné definovať špecifickejšie parametre sériového portu ako: baudrate prenosová rýchlosť, bytesyze počet dátových bitov, parity paritu, stopbits počet stopbitov, timeout čakací čas a ďaľšie. Podrobnejšie informácie o module pySerial nájdete v literatúre [8].

Komunikačný protokol PLC

Cieľom komunikačného protokolu je presne definovať priebeh komunikácie medzi komunikujúcimi zariadeniami. Protokol definuje základné príkazy na riadenie a identifikačné kódy jednotlivých operácii a samotné telo správy. Informácie v tejto časti sú čerpané z [5].

Identifikácia PLC

Identifikuje pripojené PLC. Slúži na presné určenie konfigurácie pre kompilátor.

PC		0x01							ACK
PLC			SIG0	SIG1	SIG2	RAM HIGHT	RAM LOW	STATUS

Symbol	Popis
0x01	Kód PLC 0x01h
SIG0	Signatúra procesora
SIG1	Signatúra procesora
SIG2	Signatúra procesora
RAM HIGHT	Horný byte adresy
RAM LOW	Dolný byte adresy
STATUS	Status plc RUN STOP PAUSE
ACK	Potvrdenie prenosu (0x0F)

3.2.2 Štart PLC

Spustí PLC (prepne do režimu RUN) pokiaľ bolo v stave STOP alebo PAUSE.

PC		0x02
PLC			ACK

Symbol	Popis
0x02	Kód PLC 0x02h
ACK	Potvrdenie prenosu (0x0F)

Stop PLC

Zastaví PLC pokiaľ bolo v režime RUN alebo len zmení stav na STOP pokiaľ bolo PLC v režime PAUSE.

PC		0x03
PLC			ACK

Symbol	Popis
0x03	Kód PLC 0x03h
ACK	Potvrdenie prenosu (0x0F)

Upload PLC

Príkaz na nahrávanie programu do PLC. Vstupom je sekvencia strojového kódu generovaná kompilátorom, rozdelená na 64 bytové bloky. Nekompletný blok musí byť doplnený nulami na svoju menovitú veľkosť. Koniec komunikácie musí byť potvrdený dvakrát.

PC		0x04		Prog 0-63		Prog 64-128		ACK	ACK
PLC			ACK		ACK		ACK

Symbol	Popis
0x04	Kód PLC 0x04h
Prog 0-63	Program PLC 64 Bytov
Prog 63-128	Program PLC 64 Bytov
ACK	Potvrdenie prenosu (0x0F)

3.2.5 Download PLC

Príkaz na načítanie programu z PLC. Výstupom je sekvencia strojového kódu mikrokontroléra AVR. Je rozdelená na 64 bytové bloky. Koniec prenosu je signalizovaný dvojitým potvrdením.

PC		0x05		ACK		ACK
PLC			Prog 0-63		Prog 64-128		ACK	ACK

Symbol	Popis
0x05	Kód PLC 0x05h
Prog 0-63	Program PLC 64 Bytov
Prog 63-128	Program PLC 64 Bytov
ACK	Potvrdenie prenosu (0x0F)

Read PLC

Príkaz pre načítanie obsahu pamäťovej bunky PLC, definovanou 16 bitovou adresou.

PC		0x06	ADR HIGH	ADR LOW		ACK
PLC					DATA

Symbol	Popis
0x06	Kód PLC 0x06h
ADR HIGHT	Horný byte adresy
ADR LOW	Dolný byte adresy
DATA	Hodnota na adrese 1 byte
ACK	Potvrdenie prenosu (0x0F)

Write PLC config

Príkaz pre zápis konfiguračného bloku do pamäte PLC. Konfiguračný blok tvorí 14 bytov reprezentujúcich stavy výstupných portov v režime STOP a smer dát pre dané porty.

PC		0x08	PORT_ST	PORT_DIR
PLC					ACK

Symbol	Popis
0x08	Kód PLC 0x08h
PORT_ST	7 bytov reprezentujúcich stav v stave STOP
PORT_DIR	7 bytov reprezentujúcich smer dát. Log. 1 = výstup.
ACK	Potvrdenie prenosu (0x0F)

Read PLC config

Príkaz pre načítanie konfiguračného bloku s pamäte PLC. Konfiguračný blok tvorí 14 bytov reprezentujúcich stavy výstupných portov v režime STOP a smer dát pre dané porty.

PC		0x09
PLC			PORT_ST	PORT_DIR

Symbol	Popis
0x09	Kód PLC 0x09h
PORT_ST	7 bytov reprezentujúcich stav v stave STOP
PORT_DIR	7 bytov reprezentujúcich smer dát. Log. 1 = výstup.

Komunikačný modul communication.py

Tento modul zabezpečuje spojenie počítača s PLC. Využíva k tomu spomínaný modul pySerial (serial.py). Pri návrhu musíme počítať s tým, že modul musí bežať na systéme Windows a tiež Linux. Preto je importovaný štandardný modul platform ktorý slúži na identifikáciu OS.

Pred samotnou komunikáciou je nutné vytvoriť inštanciu triedy COM. Po úspešnom vytvorení môžeme inicializovať port COM.Set_port(Port). Port predstavuje reťazec symbolizujúci adresu portu. Pre systém Windows je to COMn, naproti tomu system Linux používa dev/ttySn pre porty COM a dev/ttyUSBn pre porty USB.

Pre ľahšie identifikovanie prístupných portov je navrhnutá funkcia COM.Scan_port, navracajúca zoznám prístupných portov. Funkcia skenuje 256 COM adries pre Windows a 256 COM a 256 USB adries pre systém Linux.

Taktiež obsahuje príkazy komunikačného protokolu PLC. A to COM.Run_plc, COM.Stop_plc a COM.Pause_plc. Na nahrávanie programu slúži COM.Send_plc(data), kde data predstavujú sekvenciu strojového kódu vytvorenej kompilátorom.