RS-ETH
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I - INTRODUÇÃO
O módulo conversor RS-485 para Ethernet RS-ETH é um equipamento que permite dar
conectividade em redes ethernet 10Mb/s via protocolo Modbus/TCP a equipamentos Fertron que
se comuniquem via RS-485 em protocolos Ferbus ou Modbus-RTU, operando também com equipamentos de outros fabricantes que se comuniquem em Modbus-RTU. Como uma segunda opção,
pode-se configurar o RS-ETH como um módulo conversor de protocolos seriais, permitindo que
equipamentos que utilizam o protocolo Ferbus possam ser integrados a redes Modbus-RTU. Este
tipo de configuração será explicado com mais detalhes posteriormente, ao longo deste manual.
O módulo RS-ETH tem vários LEDs de diagnóstico e detecção de erros tanto para verificar a
sinalização ethernet quanto para verificar a sinalização em serial RS-485.
Cada módulo RS-ETH contém seu MAC address (também conhecido como endereço ethernet),
permitindo acesso e configuração do equipamento. Cada RS-ETH pode ser acessado simultaneamente por até oito clientes Modbus/TCP.
A Figura I.1 mostra o RS-ETH.
Figura I.1 – Módulo RS-ETH
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II – INSTALAÇÃO
Antes da instalação do RS-ETH, é necessário configurar seu hardware, informando o endereço
máximo na linha serial que será acessado via Modbus/TCP ou Modbus-RTU, assegurando-se que
os jumpers estejam conectados de acordo com a Erro! A origem da referência não foi encontrada.
II.1 – PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO
O RS-ETH pode utilizar tanto o protocolo Modbus-RTU para uma comunicação serial RS-485
quanto o protocolo Modbus/TCP para uma comunicação padrão em rede ethernet.
O Modbus-RTU e o Modbus/TCP, por serem protocolos abertos, são amplamente utilizados por
diversos fabricantes. Em Modbus-RTU, podem ser configurados quatro baud-rates diferentes:
9600bps, 19200bps, 57600bps e 115200bps.
Nos itens a seguir estão demonstradas as tabelas de configuração de jumpers e dip-switch para
cada um dos protocolos de comunicação.
II.2 – CONFIGURAÇÃO DOS JUMPERS PARA CONEXÃO ETHERNET OU RS-485
A configuração dos jumpers encontrados na placa principal para conexão ethernet ou RS-485
deve respeitar a Erro! A origem da referência não foi encontrada. A identificação “a-b” indica que
um jumper fecha as posições “a” ou “b”. Por exemplo, para conexão Modbus/TCP para ModbusRTU, JP1 e JP8 serão fechados e também será fechada a posição “B” do JP11.
Nesta placa ainda há jumper para ativação do watchdog externo (JP4) e jumper para ativar o
resistor terminador da linha Ferbus (JP3).
Jumpers
JP1
JP2
JP7
JP8
JP9
JP10
JP11
Modbus/TCP para Modbus-RTU
Modbus/TCP para Ferbus
Fechado
Aberto
Aberto
Aberto
Aberto
Fechado
Fechado
Aberto
Aberto
Aberto
Aberto
Fechado
Posição B
Aberto
Tabela II.1 – Configuração dos jumpers
Modbus-RTU para Ferbus
Aberto
Fechado
Aberto
Aberto
Fechado
Aberto
Posição A
Os jumpers JP5 e JP6 são utilizados unicamente durante a produção do equipamento e não devem ser utilizados pelo usuário. Assim, eles sempre deverão estar desconectados.
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Figura II.1 – Posição dos jumpers na placa
II.3 – CONFIGURAÇÃO DA CHAVE DIP-SWITCH
A chave dip-switch é utilizada com dois propósitos distintos: indicar o endereço máximo do equipamento na linha serial e também selecionar o baud-rate do protocolo de comunicação ModbusRTU. As chaves 7 e 8 são utilizadas unicamente quando o RS-ETH estiver configurado para trabalhar em Modbus-RTU. Em outro caso, essas chaves são desconsideradas.
As chaves de 1 a 5 representam o endereço máximo do equipamento que está conectado ao
RS-ETH na linha serial Ferbus. No exemplo abaixo, há 18 equipamentos na linha serial e o RSETH está trabalhando em Modbus-RTU com uma taxa de comunicação de 57600bps (observar
Figura II.2). A chave 6 não tem função, e está reservada para uso futuro.
Figura II.2 – Configuração do endereço máximo e baud-rate no dip-switch
A seleção do baud-rate no dip-switch é feita de acordo com a Tabela II.2 abaixo.
Dip-Switch (DIP 1)
Baud-rate
8
7
0
0
9600
0
1
19200
1
0
57600
1
1
115200
Tabela II.2 – Configuração do baud-rate para o Modbus-RTU
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II.4 - INSTALAÇÃO DO CABO ETHERNET
O módulo RS-ETH utiliza o conector padrão RJ-45 para rede 10BASE-T. Ele apresenta ainda
4 LEDs para indicação dos status da comunicação ethernet. Esses LEDs são mostrados na Erro!
A origem da referência não foi encontrada.
Figura II.3 – Vista frontal dos LEDs e suas funções
Para verificar os estados e diagnósticos da rede é necessário observar a Tabela II.3 abaixo.
LED
PWR
FAIL
FB-RX
FB-TX
MB-RX
MB-TX
C1
DESCRIÇÃO
Power
Fail
Ferbus-RX
Ferbus-TX
Modbus-RX
Modbus-TX
Estado do canal 1 do serial
C2
Estado do canal 2 do serial
Diag.
Diagnósticos
Link
Estado de conexão da rede
FUNÇÕES DOS LEDS
LED vermelho. Aceso indica equipamento ligado
LED vermelho. Aceso indica falha no equipamento
LED verde. Status da recepção Ferbus
LED verde. Status da transmissão Ferbus
LED verde. Status da recepção Modbus
LED verde. Status da transmissão Modbus
LED verde sempre aceso indica que o canal 1 está ocioso. Se o LED
verde piscar, indica que o canal 1 está conectado na rede e ativo.
LED amarelo sempre aceso indica que o canal 2 está ocioso. Se o
LED amarelo piscar, indica que o canal 2 está conectado na rede e
ativo.
Se o LED vermelho estiver piscando ou sempre aceso em combina
ção com o LED verde (canal 1) indica diagnóstico e detecção de
erros.
Vermelho aceso e o verde piscando:
1x: Erro no checksum da EPROM
2x: Erro na RAM
3x: Erro no controlador de rede
4x: Erro no checksum da EEPROM
5x: Endereço IP duplicado na rede
6x: O Software não é compatível com o hardware
Vermelho e o verde piscando
4x: Erro na conexão de rede
5x: Não foi recebida nenhuma resposta do DHCP
LED verde sempre aceso indica que o porto da rede está conectado
na rede
Tabela II.3 – Estados e diagnóstico dos LEDs ethernet
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É necessário considerar os seguintes pontos antes de conectar e configurar o módulo na rede:
• O endereço IP do módulo deve ser configurado antes que seja estabelecida uma conexão de
rede;
• Apenas uma pessoa por vez pode conectar-se no porto de rede para configuração. Isto elimina a possibilidade de várias pessoas tentarem simultaneamente configurar o RS-ETH;
• A conexão com o porto de rede pode ser desabilitada. O gerenciador do sistema não será
capaz de acessá-lo. Este porto também pode ser protegido por senha.
Nos próximos itens serão explicados com mais detalhes como se fazer a conexão ethernet com
módulo RS-ETH, configurando seu IP através do software telnet.
II.5 - ALIMENTAÇÃO
O módulo RS-ETH pode ser alimentado por 110VAC ou 220VAC, em 50 ou 60Hz. Para alimentação em 110VAC, deve-se realizar a conexão à borneira conforme mostrado na Figura II.4
(a). Se a alimentação for em 220VAC, deve-se usar a conexão à borneira como mostrado no item
(b) da mesma figura.
Figura II.4 (a)
Figura II.4 – Borneira para alimentação em 110V (a) ou 220V (b)
Figura II.4 (b)
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III - CONFIGURAÇÃO DO MÓDULO RS-ETH
Para configurar o módulo RS-ETH são necessárias pelo menos duas funções de rede: Telnet e
ARP.
O ARP é necessário para informar a máquina local (máquina que irá acessar o RS-ETH) que o
endereço IP do RS-ETH corresponde ao seu MAC Address.
O Telnet é necessário para configurar o módulo RS-ETH.
III.1 - CONFIGURAÇÃO DO ENDEREÇO IP
O endereço IP do RS-ETH deve ser configurado antes que haja uma conexão de rede. A atribuição do endereço IP deve ser feita via ARP. O método ARP está disponível nas plataformas UNIX e
nos sistemas baseados em Windows.
Num host UNIX, deve-se criar em sua tabela ARP uma entrada com o IP pretendido e o endereço de hardware do RS-ETH, que pode ser encontrado na etiqueta colada no produto, com o comando:
arp –s
191.12.3.77
00:20:4A:xx:xx:xx
Figura III.1 – ARP no UNIX
Para conseguir que o comando ARP trabalhe no Windows, a tabela ARP do PC deve conter no
mínimo um endereço IP definido que não seja o seu próprio. Se a tabela ARP estiver vazia, o comando retornará uma mensagem de erro. Deve-se Digitar ARP –A como comando no prompt do
DOS para verificar que há no mínimo um endereço de entrada na tabela ARP.
Se a máquina local for a única entrada da tabela, deve-se executar um comando ping para um
outro endereço IP na rede para construir uma nova entrada na tabela ARP; logicamente o endereço
IP deve ser outro que não seja a máquina na qual se está trabalhando. Uma vez que haja no mínimo
uma entrada adicional na tabela ARP, usa-se o seguinte comando do ARP no endereço IP do RSETH:
arp –s
191.12.3.77
00-20-4A-xx-xx-xx
Figura III.2 – ARP no Windows
Deve-se em seguida abrir uma conexão ethernet no porto 1. A conexão falhará rapidamente (3
segundos), mas o RS-ETH temporariamente mudará seu endereço IP para aquele designado neste
passo.
telnet
191.12.3.77
1
Figura III.3 – Telnet no porto 1
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Finalmente, deve-se abrir uma conexão telnet no porto 9999 e configurar todos os parâmetros
requeridos.
telnet
191.12.3.77
9999
Figura III.4 – Telnet no porto 9999
IMPORTANTE:
Este endereço IP é temporário e será revertido ao valor default quando o RS-ETH for reiniciado,
a não ser que o usuário armazene as mudanças permanentemente. Isto será explicado no próximo
item.
III.2 - CONFIGURANDO O RS-ETH VIA TELNET
Como já foi explicado na Figura III.4, ao digitar o endereço IP do RS-ETH no porto 9999 via
telnet, serão acessados os parâmetros de configuração do módulo.
No prompt do DOS aparecerá:
Figura III.5 – Telnet no prompt do DOS (1)
Pode-se observar o endereço IP e o MAC address na tela do telnet.
Se a tecla ENTER não for pressionada durante 3 segundos, aparecerá a mensagem “conexão ao
host perdida”, e a sessão será encerrada.
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Figura III.6 – Telnet no prompt do DOS (2)
Dessa maneira é necessário que seja teclado ENTER para configurar o RS-ETH. Ao teclá-la, a
mensagem da Figura III.7 aparecerá no prompt:
Figura III.7 – Telnet no promprt do DOS (3)
Como mostrado na Figura III.7, há 4 itens a configurar:
1. Network IP Settings (Configuração do IP na rede)
IP Address (Endereço IP do módulo)
Default Gateway (Gateway da rede LAN ao qual o RS-ETH será conectado)
Netmask (Máscara de rede na LAN onde o RS-ETH será conectado)
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1. Serial & Mode Settings (Configurações da linha serial)
Protocol (Protocolo de Comunicação, no caso, Modbus-RTU slave)
Serial Interface (interface serial, com os parâmetros na ordem da Tabela III.1 de acordo com
o exemplo da Figura III.7)
Baud-Rate
7/8 bits de dados
Paridade
Stop Bit
Meio Físico
115200 bps
8
Even (Par)
1
RS-485
Tabela III.1 – Tabela de configuração da interface serial
Deve-se sempre lembrar que o baud-rate do RS-ETH deve estar de acordo com o baud-rate
selecionado na chave DIP-SWITCH, conforme Tabela II.2. Os outros parâmetros (bits de dados,
paridade, stop bit e meio físico), sempre deverão estar de acordo com a Tabela III.1.
III.3 - CONFIGURANDO O RS-ETH PARA TRABALHAR COM MODBUS-RTU
Para trabalhar com Modbus-RTU, o meio físico será RS-485 e deve-se conectar à borneira
Modbus-RTU os sinais RS+ e RS-. Deve-se também configurar os jumpers de acordo com a Erro!
A origem da referência não foi encontrada para trabalhar em Modbus-RTU.
Uma vez que o cabo foi conectado, deve-se certificar que o baud-rate escolhido para a comunicação está de acordo com o selecionado na chave dip-switch, conforme na Tabela II.1.
Após isso, deve-se selecionar também na chave dip-switch o maior endereço dos equipamentos
conectados ao RS-ETH, de forma a otimizar seu desempenho.
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IV - CONFIGURANDO EQUIPAMENTOS FERTRON VIA FERCONF
O Modbus-RTU, por ser um protocolo aberto, é amplamente utilizado por diversos fabricantes.
Para configurar um equipamento Fertron via Modbus-RTU, serão necessários o software
configurador Ferconf, que opera em ambiente Windows e uma interface de comunicação para converter os sinais da linha RS-485 para RS-232. Se a forma de configuração escolhida for via Modbus/
TCP (ethernet), apenas o módulo RS-ETH será necessário.
Figura IV.1 – Configurar porta no Ferconf v.2.0
Figura IV.2 – Configurar Max. IAdr (para Ferconf) e Endereço IP do RS-ETH
Figura IV.3 – Conectar o Ferconf
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Figura IV.4 – Relação de equipamentos conectados ao RS-ETH
Figura IV.5 – Configurar Communication Timeout
Os seguintes passos são necessários para configurar um equipamento Fertron via Ferconf:
1. Abrir o Ferconf (versão 2.0 ou superior);
2. Clicar no ícone Configurar portas de acordo com a Figura IV.1. A caixa de diálogo “Parâmetros
de Comunicação” será abeta;
3. Nesta caixa de diáglogo, deve-se configurar portas para TCP/IP, o endereço máximo do equipamento que se deseja configurar em Max. Iadr., e selecionar o endereço IP do RS-ETH de acordo
com a Figura IV.2. Clicar em OK confirma as mudanças;
4. Conectar o Ferconf de acordo com a Figura IV.3;
5. Neste momento todos os equipamentos conectados aparecerão na tela (observar Figura IV.4).
Se os equipamenots estiverem sumindo periodicamente da tela, será necessário aumentar o tempo
em communication timeout (default = 300 ms para um único micro conectado) de acordo com a
Figura IV.5;
6. Para monitorar ou configurar cada um dos cartões, basta clicar em Monitoring ou
Configuration, respectivamente.O módulo RS-ETH consegue trabalhar com até 8 clientes simultaneamente.
Obviamente, o desempenho será melhor quando houver menos clientes conectados, já que ocorre a divisão do tempo entre eles. Dessa maneira, o parâmetro Communication Timeout deve ser
atualizado de acordo com o número de clientes, até que a comunicação não apresente Timeout ou
Erros (observar esses parâmetros em Estatísticas da Comunicação em Ferramentas);
Para a comunicação em Modbus-RTU, o Ferconf trabalhará de forma semelhante ao Modbus/
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TCP, porém muda-se a conexão de TCP/IP para a COM do computador. Para que o Ferconf se
comunique via Modbus-RTU, basta fazer os seguintes passos:
1. Abrir o Ferconf (versão 2.0 ou superior);
2. Clicar no ícone Configurar portas de acordo com a Figura IV.1. A caixa de diálogo “Parâmetros
de Comunicação” será aberta;
3. Nessa caixa de diálogo, deve-se configurar Portas para a COM do computador desejada,
colocar o endereço máximo que se quer configurar em Max. Iadr. e selecionar o baud-rate correspondente ao do RS-ETH. Clicar em OK confirmará as mudanças;
4. Conectar o Ferconf de acordo com a Figura IV.3;
5. Neste momento todos os equipamentos conectados ao RS-ETH aparecerão na tela (observar
Figura IV.4). Se os equipamentos estiverem sumindo periodicamente da tela, será necessário aumentar o tempo em Polling Delay (default = 25 ms para um micro conectado) e Message Timeout
(default = 100 ms para um micro conectado) de acordo com a Figura IV.5;
6. Para monitorar ou configurar cada um dos cartões, basta clicar em Monitoring ou
Configuration, respectivamente.
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V - EXEMPLO DE APLICAÇÃO UTILIZANDO O IFIX 3.5
Neste capítulo será mostrado um exemplo de aplicação utilizando o SCETH, que é um equipamento dedicado à família PHC-400 cujos princípios de operação são os mesmos do RS-ETH. Neste exemplo será mostrado como configurar os parâmetros para que a comunicação se torne o mais
otimizada possível sem ocorrer timeouts ou overruns.
Foram utilizados 6 cartões SC4AIO (endereços 8 a 13), 4 Cartões SC8AI (endereços 14 a 17),
1 cartão SC4AIO-FV (endereço 18) e um SCCPU (endereço 7).
É importante salientar que este é apenas um exemplo de aplicação para o cartão SCETH e não
um manual de usuário para IFIX. Considera-se que o usuário esteja familiarizado com este supervisório.
Outro ponto que deve ser considerado é a de que o usuário deva saber o mapa de memória dos
cartões (em anexo) para poder fazer a aplicação.
A tela do supervisório foi feita para simplesmente mostrar todos os valores analógicos disponíveis
nos cartões e ler todos as entradas digitais da CPU. Pode-se ver na Figura V.1 a tela do supervisório.
Figura V.1 – Tela de apresentação das variáveis
Como podemos ver na Figura V.1 foram lidos 4 loops de cada cartão, contendo os tipos de
informações analógicas: PV, MV, SP, KP, RTM, DTM e autom./manual.
Para que possamos ler todos essas informações sem que haja overruns ou timeouts na comunicação é necessário que o usuário configure alguns parâmetros que estarão disponíveis no driver
ethernet.
Na Figura V.2 pode-se ver o driver no momento da conexão com o SCETH. No lado esquerdo
da figura pode-se ver os blocos para cada um dos cartões (11 cartões e uma CPU) e no lado direito (Channel Statistics for ETH1). Podemos ver que o número de timeouts é praticamente inexistente
em relação ao número de poll rates feito pelos blocos.
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Figura V.2 – Estatísticas do driver Intellution
Para que se consiga chegar nestas estatísticas foi necessário configurar os seguintes parâmetros
do driver:
1. No bloco principal (SC4IO-X):
• Reply Timeout: Especifica o tempo em segundos necessário para que o driver espere por
uma resposta do SCETH (Na Figura V.3, Reply Timeout = 3 para todos os blocos);
• Retries: Número de tentativas que o driver fará caso o tempo Reply timeout seja expirado
(Na Figura V.3, Retries = 1 para todos os blocos);
• Delay Time: Tempo em segundos esperado pelo driver antes de fazer uma nova tentativa
(Retries) de transmissão (Na Figura V.3, Delay Time = 1 para todos os blocos);
Figura V.3 – Configuração dos blocos no driver ethernet
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1. Dentro de cada um dos blocos (SC4IO-X):
· Primary Rate: Este parâmetro especifica a taxa na qual serão feitos os polls records em segundos (Na Figura V.4, Primary Rate = 3 para a variável PV. Para todos os outros blocos Primary
Rate foi colocado igual a 20, pois não havia a necessidade de ficar atualizando sempre as variáveis
MV, SP, KP, RTM, DTM e autom./manual);
· Phase: Este parâmetro especifica o atraso antes do driver ler o dado. Neste exemplo, para o
bloco SC4AIO-1 foi colocado Phase = 1, para o bloco SC4AIO-2 foi colocado Phase = 2, para
o bloco SC4AIO-3 foi colocado Phase = 3 e assim por diante. Desta maneira sincronizamos todos
os blocos com suas diferentes fases;
Access Time: É o tempo, dado em segundos, que o driver espera antes de fazer o próximo poll
Record de acordo com o Primary Rate. (Access Time = 1 para todos os blocos);
Figura V.4 – Configuração dos loops dentro dos blocos
Todos esses valores poderão mudar de acordo com o número de cartões, o número de informações (PV, MV, etc) de cada cartão e o número de computadores conectados ao cartão SCETH.
Obviamente, quanto maior a aplicação, menor será o tempo de atualização da tela. No exemplo
acima estávamos utilizando somente um computador.
Quando estiver utilizando o supervisório para comunicar com o cartão ethernet, ficar sempre atento
ao parâmetro Overrun, mostrado na Figura V.2 que contém as estatísticas do driver. Este parâmetro
indica que o supervisório não está otimizado para a aplicação e desta maneira, os parâmetros Reply
timeout, Retry, Primary Rate, etc deverão ser reconfigurados.
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VI - MAPA DE MEMÓRIA PARA PARAMETRIZAÇÃO E CONFIGURAÇÃO
Os equipamentos Fertron que se comunicam via protocolo Ferbus são fornecidos acompanhados de um mapa de memória que permite o acesso às suas diversas variáveis e parâmetros.
Para acessar, através do RS-ETH, as variáveis de um equipamento que se comunica via Ferbus,
deve-se calcular o número do holding register correspondente àquele endereço de memória. Isso é
necessário porque o protocolo Modbus não acessa endereços físicos de memória, mas conteúdos
virtuais denominados Holding Registers.
O cálculo é feito da seguinte forma:
Seja END o endereço de memória que se deseja acessar no equipamento Fertron (Ferbus), em
hexadecimal, e HR o número em decimal do holding register correspondente em Modbus. Então,
HR = END - A000h - 1, se END > A000h
2
ou
HR = 10000h - END - A000h - 1, se END < A000h
2
Assim, por exemplo, se o endereço desejado for 00C0h, então o holding register correspondente será 12385. Se for A100h, o holding register acessado deve ser 129.
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APÊNDICE A – ACESSÓRIOS
Os seguintes acessórios podem ser utilizados juntamente com o módulo RS-ETH para interface
com um microcomputador do tipo IBM-PC:
A.1 - INTERFACE SERIAL E ISOLADOR RS-400
A RS-400 é um acessório que opera como interface entre os meios físicos RS-232 e RS-485 e
também como isolador e repetidor de linha RS-485. É um hardware totalmente opto-isolado, projetado para uso contínuo. Este acessório só será utilizado se o usuário escolher a opção ModbusRTU ao invés de Modbus/TCP, quando então fará a conexão entre o microcomputador e o módulo
RS-ETH.
A RS-400 é mostrada na figura abaixo.
Figura A.1 – Interface serial e isolador/repetidor RS-400
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