Lista di controllo per la comunicazione tra PLC e HMI: RS-232, RS-485, Ethernet

Lista di controllo per la comunicazione RS-232

Lo standard RS-232 è progettato per comunicazioni brevi punto-punto. È ancora comunemente utilizzato nei PLC compatti, nei pannelli operatore più datati, nei lettori di codici a barre e nelle connessioni di programmazione.

1. Conferma che entrambe le porte siano effettivamente RS-232

Una porta RS-232 non può essere collegata direttamente a una porta RS-485. Se un lato è RS-232 e l'altro è RS-422/485, utilizzare un convertitore industriale appropriato e verificare se il sistema richiede un funzionamento a due o quattro fili.

Non dare per scontato che ogni connettore a 9 pin sia RS-232. Alcuni PLC utilizzano un connettore DB9 per RS-422, RS-485 o una configurazione dei pin specifica del produttore. Verifica le specifiche della porta e la piedinatura per il modello esatto e la scheda opzionale.

2. Verificare la piedinatura del cavo

Come minimo, un collegamento dati RS-232 necessita di un canale comune per la trasmissione dei dati, uno per la ricezione dei dati e uno per il segnale. La trasmissione da un dispositivo deve raggiungere la ricezione sull'altro.

A seconda che le porte siano cablate in DTE o DCE, il cavo corretto può essere dritto o incrociato. Per questo motivo, un cavo seriale standard per PC non è automaticamente il cavo corretto per un collegamento PLC-HMI.

Verifica questi punti confrontandoli con lo schema di collegamento ufficiale:

• Il pin TXD a un'estremità va al pin RXD richiesto all'altra.
• RXD ritorna al pin TXD corretto.
• La massa/comune del segnale è collegata come specificato.
• I pin RTS, CTS, DTR, DSR o altri pin di handshake vengono cablati o collegati in loop solo quando i dispositivi lo richiedono.
• I connettori e le schermature dei cavi vengono terminati secondo lo schema del produttore.

Le resistenze di terminazione RS-485 non devono essere utilizzate su un collegamento RS-232.

3. Corrispondenza di ogni impostazione seriale

Entrambi i dispositivi devono concordare su:

• Protocollo o modalità di comunicazione
• Velocità in baud
• lunghezza dei dati
• Parità
• Bit di stop
• Numero di stazione, unità o nodo quando il protocollo ne utilizza uno
• Modalità checksum o frame, ove configurabile

Un solo elemento errato è sufficiente a interrompere la comunicazione. Un errore comune sul campo è quello di impostare la velocità di trasmissione (baud rate) trascurando la parità o la lunghezza dei dati.

Verificare inoltre che il progetto HMI sia assegnato alla porta fisica a cui è collegato il cavo. Configurando COM1 e collegando il cavo a COM2 si ottiene un "errore hardware" molto convincente.“

4. Utilizzare un test punto-punto minimo

Scollega gli adattatori e le prolunghe non essenziali. Posiziona l'HMI e il PLC vicini ed esegui un test con un cavo sicuramente funzionante, realizzato secondo lo schema ufficiale.

Se il collegamento semplificato funziona, riaggiungi i componenti rimossi uno alla volta. Questo permette di identificare rapidamente un convertitore difettoso, una prolunga troppo lunga, un connettore guasto o un problema di messa a terra.

Lista di controllo per la comunicazione RS-485

Il protocollo RS-485 viene utilizzato quando sono necessarie distanze maggiori, reti multidrop o una migliore immunità ai disturbi. La maggior parte dei problemi riscontrati nei PLC-HMI che utilizzano RS-485 derivano da problemi di polarità, topologia, impostazioni della stazione, terminazione o assenza di un segnale di riferimento.

1. Identificare il funzionamento a due o quattro fili

La comunicazione RS-485 a due fili utilizza una coppia di dati bilanciata sia per la trasmissione che per la ricezione. La comunicazione a quattro fili utilizza coppie separate per la trasmissione e la ricezione. Il PLC, il driver HMI, il convertitore e il cablaggio devono essere tutti configurati per lo stesso metodo.

Per il Modbus su RS-485 a due fili, la guida ufficiale Modbus mostra una coppia bilanciata più un conduttore comune. Trattare il collegamento come se fosse composto solo da "due fili" e omettere il conduttore di riferimento può rendere la comunicazione instabile, soprattutto quando i dispositivi hanno potenziali di terra diversi.

2. Verificare la polarità in base alla funzione, non solo in base alla lettera.

I produttori non sempre utilizzano le etichette A e B in modo coerente. Un manuale potrebbe indicare A/B, un altro D+/D- e un altro ancora SDA/SDB o RDA/RDB.

Seguite i numeri dei pin e le definizioni dei segnali presenti in entrambi i manuali. Per la terminologia Modbus, la guida attuale per le linee seriali associa D1 a B/B' e D0 a A/A', ma lo schema di collegamento dell'apparecchiatura rimane la fonte definitiva.

Se la polarità è invertita, il sintomo tipico è l'assenza di una risposta valida, nonostante il cavo presenti continuità. Spegnere il dispositivo prima di correggere il cablaggio.

3. Esaminare la topologia del bus

Utilizzare una configurazione a catena o a margherita con derivazioni corte tra i dispositivi, laddove richiesto dai manuali del prodotto. Le derivazioni a stella lunghe creano riflessi e diventano sempre più problematiche all'aumentare della lunghezza del cavo e della velocità di trasmissione.

Verificare quanto segue:

• Un bus principale continuo anziché diversi lunghi cavi a stella
• Brevi tratti di raccordo dal tronco a ciascuna stazione
• Cavo a doppino intrecciato schermato con l'impedenza specificata per la rete
• Il cavo dati deve essere instradato lontano dai cavi del motore, dai contattori, dalle resistenze di frenatura e da altri conduttori ad alto rumore.
• Collegamento di schermatura e messa a terra di protezione conformi alle istruzioni EMC dell'apparecchiatura e del sito.
• Nessun collegamento accidentale tra la coppia di segnali e la terra di protezione

Non esiste una distanza massima universale valida per tutte le installazioni RS-485. La lunghezza utilizzabile dipende dalla velocità di trasmissione, dalle caratteristiche del cavo, dalla topologia, dal numero di carichi, dall'isolamento e dai requisiti dei prodotti collegati.

4. Verifica della terminazione e della polarizzazione

Su un trunk RS-485 passivo, la terminazione di linea si trova normalmente alle due estremità fisiche del bus principale, non su ogni singolo dispositivo. Alcuni PLC e HMI includono una terminazione commutabile internamente; altri richiedono una resistenza esterna.

Non aggiungere una resistenza solo perché la rete non funziona correttamente. Un numero eccessivo di terminatori sovraccarica il driver, mentre la mancanza di terminazione può causare riflessioni. Verifica il valore della resistenza, la posizione dell'interruttore e se la terminazione è già integrata in ciascun prodotto.

La polarizzazione, detta anche bias di sicurezza, deve essere applicata solo quando richiesto dalla progettazione della rete. La guida seriale Modbus raccomanda un punto di polarizzazione per ogni bus che ne ha bisogno. L'applicazione simultanea di una forte polarizzazione da parte di più dispositivi può generare un altro guasto anziché risolvere il primo.

5. Protocollo partita e impostazioni della stazione

Per Modbus RTU, verificare che ogni nodo utilizzi lo stesso formato seriale e che ogni server/slave abbia un indirizzo univoco. L'indirizzo 0 è riservato alla trasmissione broadcast nella comunicazione seriale Modbus e una richiesta broadcast non riceve risposta.

Per i protocolli specifici del produttore, verificare tutti i valori richiesti, che possono includere il numero dell'unità PLC, il numero di rete, il numero di nodo, il tipo di CPU, la modalità di collegamento o l'impostazione del checksum.

Assicurati inoltre che solo il master/client previsto controlli il bus. La trasmissione da parte di due master senza un protocollo progettato per il funzionamento multi-master causerà collisioni e timeout irregolari.

6. Isolare la rete un nodo alla volta

Se una rete multidrop è instabile, testare l'HMI collegando solo il PLC. Quindi ricollegare una stazione e una sezione di cavo alla volta.

Un ramo che causa il malfunzionamento dell'intero bus spesso indica inversione di polarità, indirizzo duplicato, cortocircuito, terminatore aggiuntivo, impostazione seriale incompatibile o un transceiver danneggiato su quel ramo.