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Pré TCP/IP opwaarderen
Seriële gegevens overdragen via ethernet
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Française
Vele in de automatisering ingezette modules en apparaten werden ontwikkeld op
een moment dat TCP/IP of ethernet nog ongekend en onbemind waren binnen de
industriële wereld. Toch is
het vandaag in vele gevallen wenselijk ze te laten communiceren met andere
modules of gegevens door te geven aan een database via het in de industrie
alsmaar populairder wordende ethernet. Om deze aansluiting mogelijk te maken
zijn er nu omvormers op de markt met bijhorende software die het mogelijk maken
om de seriële gegevens transparant over te zetten naar ethernet.
Bestaande installaties
beschikken vaak niet over een eigen ethernetpoort, of de bijhorende toepassing
werkt enkel met de lokale COM-poorten (bijv. COM1), en hebben geen kennis van
netwerken of TCP/IP. Vele van deze toepassingen werden geschreven nog voor
ethernet of TCP/IP een stevige voet in huis had binnen de industriële wereld.
Anderzijds kan men zich vaak de vraag stellen of gebruikelijke
netwerkbouwgroepen met gecompliceerde inbedrijfname en configuratie
bevorderlijk zijn voor de sturing, wanneer er enkel een paar meldingen en
gegevens over het ethernet uitgewisseld moeten worden.
Een mogelijke oplossing om
seriële modules in een netwerkomgeving te plaatsen is gebruik te maken van
een serieel/ethernet omzetter. Hier worden voor het gebruik in industriële
omgevingen zo veel toepassingen geboden, dat ze best in vier categorieën
opgedeeld worden, namelijk monitoring, controle, configuratie/programmatie en
gegevensverzameling of ook "data logging" genoemd.
Monitoring
Monitoring komt er op neer
dat een toestel de functie van een ander toestel bewaakt. Dat kan over SCADA
(System Control And Data Acquisition), een HMI-pakket of andere bewakings- en
visualiseringstools gerealiseerd worden. Monitoring wordt in hoofdzaak gebruikt
om de toestand van toestellen te bewaken en indien nodig bij eventuele fout een
alarm te genereren. In volgend voorbeeld visualiseert een SCADA software de
toestand van een tankinstallatie. De sensoren leveren informatie over de
vullingsgraad, temperatuur, druk en afvoer. De lokale sturing verwerkt de
gegevens en zendt deze over de serieel/ethernet omzetter via het netwerk naar de
SCADA-toepassing.
Controle
Het controleren is
vergelijkbaar met het bewaken, maar dan uitgebreid met acties en commando’s.
Blijven we bij het voorbeeld van de tankinstallatie, dan kan de SCADA-toepassing
direct op een gebeurtenis reageren en bijvoorbeeld de vullingsgraad bijregelen
door de afvoer te smoren. In dit geval worden gegevens in twee richtingen over
het netwerk gestuurd, namelijk van de tanksturing naar de SCADA-software en
omgekeerd.
Configuratie
Hier wordt de
serieel/ethernet convertor in hoofdzaak gebruikt om van op afstand de
configuratie van een toestel uit te voeren of te bekijken.
Gebruikelijker wijze worden de
sturingen zo geprogrammeerd en geconfigureerd, dat een technieker lokaal zijn
laptop direct op de sturing aansluit en een nieuwe programma of configuratie
download. Met de omvormer is het nu mogelijk dat ook voor deze oudere of niet
ethernetvoorbereide toestellen de programmatie en configuratie vanuit een
centrale plaats kan gebeuren. Dit beperkt zich niet enkel tot het lokale
netwerk, want via router kan ook van extern op het toestel ingegrepen worden,
bijvoorbeeld in geval van storing moet de leverancier zich niet onvoorwaardelijk
ter plaatse begeven om het toestel te testen en om er op in te grijpen.
Data Logging
Een vierde toepassing van
de omvormer in de industriële omgeving is het optekenen van belangrijke
gegevens. Vele toestellen hebben de mogelijkheid om informatie over hun toestand
te versturen en dikwijls van een tijdstempel te voorzien. Daarmee kan bepaald
worden op welk tijdstip zich een functie veranderd heeft. Er zijn vele modules
op de markt die deze gegevens kunnen lezen en in een remanent geheugen kunnen
opslaan, om zo veranderingen op te volgen. Om de gegevens uit te lezen en verder
te gebruiken staat in de meeste gevallen enkel een seriële interface ter
beschikking. Hier kan dan de serieel/ethernet omzetter op aangesloten worden om
de gegevens op het netwerk ter beschikking te stellen. Afhankelijk van het type
omzetter zijn er verschillende protocollen mogelijk, zodat in de meeste gevallen
de gegevens direct verwerkt kunnen worden. Indien dat niet het geval zou zijn,
dan kunnen in sommige gevallen de gegevens nog altijd 1 op 1 en
protocolonafhankelijk (TCP-Tunnel) overgedragen worden.
Aansluiting
De aansluiting op het
netwerk gebeurt over een 10BaseT- of 100BaseTx-ethernetinterface. De aansluiting
van de toestellen zelf gebeurd door middel van de seriële interface RS-232, of
in sommige gevallen zijn er ook mogelijkheden voor RS-485 of kunnen rechtstreeks
digitale en analoge in- en uitgangen aangesloten worden.
Voor de verbinding tussen machine
en machine of tussen machine en toepassing via ethernet of internet zijn er
afhankelijk van het type verschillende protocollen mogelijk, waaronder TCP
Socket / Telnet, UDP Socket, UDP Multicast, TCP Tunnel en UDP Tunnel.
Alles in verbinding
De verbinding van een
toestel met een netwerk heeft zowel invloed op het toestel zelf als op de
bijhorende toepassingen. Barcodescanners, meettoestellen, weegschalen en alle
andere toestellen met een seriële poort, waarbij de software uitsluitend
gebruik kon maken van de COM1-poort of waar een extra PC werd ingezet om het
toestel aan te sluiten en te controleren, kunnen nu via de serieel/ethernet
convertors rechtstreeks op het net aangesloten worden. Bijkomstige
softwarepakketten staan ter beschikking om er onder andere voor te zorgen dat er
voor het netwerk een virtuele COM-poort ter beschikking staat terwijl in
realiteit de gegevens via de convertor worden omgeleid.
Intégration
d'anciens appareils
Transférer les données sérielles via Ethernet
De nombreux modules mis en œuvre en automatisation ont été conçus à une
période où TCP/IP ou Ethernet étaient encore persona non grata dans le monde
industriel. Pourtant, il est aujourd’hui fréquent de devoir les faire
communiquer avec d’autres modules ou de transmettre des données à une base
de données via Ethernet, qui s’avère de plus en plus populaire dans l’industrie.
Pour permettre cette connexion, il existe à présent des transformateurs avec
un logiciel adjoint permettant de transposer les données sérielles de façon
transparente vers Ethernet. Quelques mots d’explications.
es installations en place
disposent rarement de leur propre port Ethernet ou alors l’application
développée ne fonctionne qu’avec des ports COM locaux (par exemple COM1),
et n’a aucune connaissance des réseaux ou de TCP/IP. Bon nombre de ces
applications ont été écrites avant même qu’Ethernet ou TCP/IP ne soit
bien ancré dans le monde industriel. D’autre part, on est en droit de se
demander si les modules de réseaux habituels avec une mise en service et
configuration complexes sont favorables à la commande lorsqu’il ne faut
échanger par Internet que quelques mentions et données.
L’utilisation d’un
convertisseur série/Ethernet constitue une solution éventuelle pour placer
des modules sériels dans un environnement de réseau. Les applications
rencontrées dans les environnements industriels sont tellement nombreuses qu’il
est utile de les répartir en quatre catégories : la surveillance, le
contrôle, la configuration/programmation et la collecte de données ou ‘data
logging’.
Surveillance
La surveillance revient
à faire surveiller la fonction d’un appareil par un autre appareil. Cela
peut se faire via un SCADA (System Control And Data Acquisition), un progiciel
HMI ou d’autres outils de surveillance et de visualisation. La surveillance
est principalement utilisée pour surveiller l’état des appareils et
générer, si nécessaire, une alarme en cas de défaut. Dans l’exemple
suivant, un logiciel SCADA visualise l’état d’une installation de
réservoirs. Les capteurs fournissent des informations sur le degré de
remplissage, la température, la pression et l’évacuation. La commande
locale traite les données et les envoie via le réseau à l’application
SCADA au travers du convertisseur série/Ethernet.
Contrôle
Le contrôle est comparable à la surveillance à laquelle on ajoute
toutefois des actions et commandes. Gardons l’exemple de l’installation de
réservoirs. L’application SCADA peut réagir directement à un événement
et ajuster par exemple le degré de remplissage en fermant la vidange. Dans ce
cas, les données sont envoyées par le réseau dans les deux directions, à
savoir de la commande du réservoir au logiciel SCADA et inversement.
Configuration
Ici, le convertisseur série/Ethernet est principalement utilisé pour
effectuer ou visualiser à distance la configuration d’un appareil.
Traditionnellement, les
commandes sont programmées et configurées de telle sorte qu’un technicien
raccorde localement son portable directement à la commande et télécharge un
nouveau programme ou une nouvelle configuration. Avec le convertisseur, la
programmation et configuration de ces appareils plus anciens ou non conçus
pour Ethernet peut désormais se faire à partir d’un point central. Ceci ne
se limite pas seulement au réseau local car, via le routeur, il est
également possible d’intervenir de l’extérieur sur l’appareil. En cas
de panne par exemple, le fournisseur n’est pas obligé de se rendre sur
place pour tester l’appareil et intervenir.
Data logging
L’enregistrement de données en grande quantité constitue une
quatrième application du convertisseur dans l’environnement industriel. De
nombreux appareils ont la possibilité d’envoyer des informations sur leur
état et de les doter d’une étiquette temporelle. Ainsi, on peut
déterminer à quel instant une fonction a changé. Beaucoup de modules
disponibles sur le marché peuvent lire ces données et les stocker dans une
mémoire rémanente afin de suivre ainsi les changements. Pour lire les
données et les exploiter plus à fond, ceux-ci ne disposent souvent que d’une
interface série. Le convertisseur série/Ethernet peut alors y être
raccordé et permettre la mise à disposition des données sur le réseau. En
fonction du type de convertisseur, différents protocoles sont possibles et
permettent dans la plupart des cas de traiter directement les données. Si ce
n’était pas le cas, les données peuvent alors être transférées 1 pour
1, indépendamment du protocole (TCP-Tunnel).
Connexion
La connexion au réseau se fait à l’aide d’une interface Ethernet
10BaseT ou 100BaseTx. La connexion des appareils passe par une interface
série RS-232. Dans certains cas, la RS-485 est également disponible.
Certains appareils offrent même la possibilité de raccorder directement les
entrées et sorties analogiques et numériques.
Pour la communication
machine-machine ou machine-application via Ethernet ou Internet, plusieurs
protocoles sont envisageables, selon le type, notamment TCP Socket/Telnet, UDP
Socket, UDP Multicast, TCP Tunnel et UDP Tunnel.
Le tout relié
La connexion d’un appareil à un réseau influe tant sur l’appareil en
lui-même que sur les applications implémentées. Les lecteurs de
codes-barres, les appareils de mesure, les balances et tous les autres
appareils dotés d’un port série, dont le logiciel utilisait exclusivement
le port COM1 ou un PC externe installé pour la connexion et le contrôle de l’appareil,
peuvent désormais être raccordés directement au réseau via les
convertisseurs série/Ethernet. D’autres progiciels sont disponibles pour
veiller notamment à ce qu’un port COM virtuel soit disponible pour le
réseau alors qu’en réalité les données sont déviées via le
convertisseur.
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