A4A : Pilotage d’un variateur en EtherCAT

Bonjour,

J’espérais à voix haute pouvoir réaliser des manipulations avec un variateur communiquant en CANopen ou EtherCAT et mon souhait a été exaucé par un ami travaillant chez INFRANOR à Lourdes qui a bien voulu mettre à ma disposition un banc de test composé d’un variateur et d’un ensemble moteur / codeur… Miracle !

Je l’en remercie très chaleureusement !

Le banc est équipé d’un variateur XtrapulsPac et l’on peut depuis le site télécharger bien sûr la documentation, le logiciel de configuration Gem Drive Studio, le fichier ESI EtherCAT, en bref tout le nécessaire pour la manipulation.

Je n’ai pas rencontré de problème particulier avec Gem Drive Studio et j’ai pu configurer, régler le variateur et me familiariser avec son fonctionnement via la liaison série.

Pour ma démonstration, le PC de test étant un peu ancien, j’ai utilisé une carte Hilscher cifX au format PCI.

On peut télécharger une archive du DVD contenant la documentation, les outils de configuration et les firmwares ici.

Cependant, je préfère me fournir dans la base de connaissance qui dispose des dernières versions…

Ainsi, il est possible de se procurer la dernière version de l’outil de configuration SYCON.net.

Il est aussi possible de récupérer le dernier firmware EtherCAT Master .

On a donc importé dans SYCON.net le fichier ESI du variateur, menu « Network > Import Device Descriptions… », ne pas oublier de sélectionner le type de fichier « EtherCAT DDF », inséré l’esclave EtherCAT sur le réseau de la cifX configurée en EtherCAT Maitre et sélectionné les PDO en entrée et sortie pour un fonctionnement en boucle de vitesse.

Côté EtherCAT Maitre, dans la mémoire process de la carte Hilscher cifX donc, on retrouve les données d’entrée et sortie correspondantes :

Gem Drive Studio comme SYCON.net fonctionnent sous Microsoft Windows(R).

Cependant notre application va s’exécuter sous Linux avec les modifications PREEMPT_RT permettant d’obtenir un comportement temps réel.
Nous récupérerons donc les fichiers de firmware et de configuration pour les disposer dans l’arborescence du pilote cifX pour Linux.

Je travaille principalement sur des systèmes Debian et sur cet OS il existe un noyau Linux déjà compilé avec les patches PREEMPT_RT qui n’est donc qu’à une portée de clics ou d’une ligne de commande.
Cherchez « linux-image-rt » dans votre outil habituel et tant que vous y êtes installez également les en-têtes correspondants qui seront nécessaires pour la compilation du pilote Hilscher cifX qui n’est fourni que sous forme de code source.

Une fois installé, il suffit de redémarrer la machine en sélectionnant ce noyau.

Compilez ensuite le pilote comme expliqué dans la documentation relative. Ce pilote est en deux parties, l’une en espace noyau, uio_netx, qu’il vous faudra recompiler à chaque mise à jour du noyau, l’autre en espace utilisateur, la libcifx, qui est l’API pour votre application.

Voyez également la documentation pour l’utilisation du module si vous voulez vous passer de l’incantation en « root » :

modprobe -v uio_netx

Si tout ce passe bien, l’incantation fournit un résultat tel que :

On a disposé firmware et configuration dans le dossier idoine, par exemple :

Vous avez bien sûr installé « Ada for Automation », les dépendances et les outils pour le développement et vous avez navigué vers le répertoire contenant la démonstration « 122 ap7-wui ».
Un simple « make » doit vous permettre de générer l’application dont il est question dans cet article.

Cette application nécessite des droits spécifiques pour tourner avec des priorités temps réel.
Aussi il faut faire partie du groupe dédié ou être « root » pour pouvoir l’exécuter.

Cela démarre sur les chapeaux de roues en laissant une trace de ce style dans la console :

root@hf-test-2:/home/slos/Ada/A4A/demo/122 app7-wui# ./bin/App7_WUI_cifX
error
Log_Level = LEVEL_ERROR
2018-12-17 14:43:29.94 => A4A.Kernel.Sig_Handler : Waiting Signal Interrupt... Use Ctrl+C to exit
2018-12-17 14:43:29.94 => A4A.Kernel.Main_Task : Main_Task's ID is the_main_task_00005579443C2E50
Started at 2018-12-17 14:43:29.94
2018-12-17 14:43:29.94 => A4A.Generic_Periodic_Task : started !
2018-12-17 14:43:29.94 => A4A.Kernel.Main_Task : Initialising cifX Driver...
2018-12-17 14:43:31.61 => A4A.Kernel.Main_Task : Opening cifX Driver...
2018-12-17 14:43:31.61 => A4A.Kernel.Main_Task : Starting cifX TCP Server...
2018-12-17 14:43:31.61 => A4A.Kernel.Main_Task :
***********************************************
          Driver Information
Version     : cifX Toolkit 1.2.0.0
Board Count :  1
***********************************************

2018-12-17 14:43:31.61 => A4A.Kernel.Main_Task : Waiting for the firmware to start...
2018-12-17 14:43:36.61 => A4A.Kernel.Main_Task : Opening cifX Channel...
2018-12-17 14:43:36.61 => A4A.Kernel.Main_Task :
***********************************************
          Channel Information
Board_Name    : cifX0
Board Alias   : ECM
Device Number :  1250100
Serial Number :  20952

Firmware : EtherCAT Master
Version  :  4. 4. 9(Build  0)
Date     :  2018- 10- 10
***********************************************

2018-12-17 14:43:36.61 => A4A.Kernel.Main_Task : Setting Flag Host Ready...
2018-12-17 14:43:36.61 => A4A.Kernel.Main_Task : Setting Flag Bus On...
2018-12-17 14:43:38.61 => A4A.Kernel.Main_Task : (16#800C0021#)COM-flag not set
2018-12-17 14:43:38.61 => A4A.Kernel.Main_Task : Initialising Channel Messaging...
2018-12-17 14:43:38.61 => A4A.Kernel.Main_Task : Getting DPM IO Info...
2018-12-17 14:43:39.11 => A4A.Kernel.Main_Task :
***********************************************
          DPM IO_Info

Number of IO Block Info    :  2

Input Area :
Type of sub block    :  2
Flags                :  17
Offset               :  0
Length               :  10

Output Area :
Type of sub block    :  2
Flags                :  18
Offset               :  0
Length               :  6
***********************************************

2018-12-17 14:43:39.11 => A4A.Kernel.Main_Task : Calling Cold_Start...
2018-12-17 14:43:39.11 => A4A.Kernel.Main_Task : (16#800C0021#)COM-flag not set
Gnoga            :1.2b
Application root :/home/slos/Ada/A4A/demo/122 app7-wui/
Executable at    :/home/slos/Ada/A4A/demo/122 app7-wui/bin/
HTML root        :/home/slos/Ada/A4A/demo/122 app7-wui/html/
Upload directory :/home/slos/Ada/A4A/demo/122 app7-wui/html/
Templates root   :/home/slos/Ada/A4A/demo/122 app7-wui/
/js  at          :/home/slos/Ada/A4A/demo/122 app7-wui/js/
/css at          :/home/slos/Ada/A4A/demo/122 app7-wui/css/
/img at          :/home/slos/Ada/A4A/demo/122 app7-wui/img/
Boot file        :000-boot.html
HTTP listen on   ::8091
Press Ctrl-C to close server.
2018-12-17 14:43:39.96 : HTTP Server Started

Si je pointe mon navigateur sur l’adresse locale et le port choisi (:8091 cf. la trace), je peux piloter le variateur depuis le mot de contrôle et observer un signal en dent de scie sur la consigne et la mesure…

… tandis que je mate une vidéo de lapin…

… ce qui charge ma vieille CPU comme une bête …

Dans cette vue de « htop » on voit bien les priorités des processes de l’application temps réel, notamment les deux avec la priorité -89 sont les tâches « main » et « periodic », une priorité normale en FIFO étant à -50, -89 est une priorité plutôt haute donc.

C’est ce qui permet à ces tâches de se comporter honnêtement :

Ainsi, la tâche « main », cadencée à 1 ms, subit une fois sur mille un dépassement de son heure d’activation.

La vue d’état de la cifX montre des informations classiques…


… que je peux vérifier également depuis SYCON.net sur un autre poste :

Car « Ada for Automation » implémente « netX Diagnostic and Remote Access » comme déjà évoqué.

J’espère bien trouver un peu de temps pour mener d’autres expérimentations comme implémenter quelques fonctions de Motion Control

Cordialement,
Stéphane

Raspberry Pi : Une passerelle Modbus – Communication S7

Bonjour,

Suivant le fil de nos expériences sur Raspberry Pi / Node-RED / netPi, netIOT… il est donc possible de communiquer en Modbus d’une part et en communication S7 sur Iso on TCP / RFC 1006 d’autre part.

Bien que cela ne soit pas une demande très fréquente il m’a été demandé quelques fois une passerelle permettant de connecter un automate communiquant selon le protocole Modbus, généralement il faut bien le dire un automate de la gamme SCHNEIDER ELECTRIC, avec un automate de la gamme SIEMENS S7.

S’il est possible bien sûr, et c’est souvent ainsi que la connexion est réalisée, d’utiliser une passerelle de la gamme Hilscher comme les netTAP 50 / 100 / 151 pour des conversions Modbus ou Ethernet/IP vers PROFIBUS ou PROFINET, il est nécessaire dans ce cas de modifier la configuration du réseau et de l’automate SIEMENS S7 pour y ajouter la passerelle en tant qu’esclave et programmer les échanges.

Cela demande de toute évidence de disposer des outils, des compétences, du programme et de l’autorisation de le modifier.

Dans certains cas, on souhaite seulement accéder aux données de l’automate qui sont déjà disponibles, par exemple dans un bloc de données mises à disposition pour un SCADA, et c’est ce que permet la communication S7.

Ainsi, le « flow » suivant réalise une communication entre un automate SCHNEIDER ELECTRIC M340, dans ce cas serveur Modbus TCP, et un automate SIEMENS S7-1500.

La passerelle équipée de Node-RED est dans ce cas le client Modbus TCP et lit et écrit les données dans le M340 d’une part.
D’autre part, elle lit et écrit les données dans le S7-1500.

Avec la version JSON pour l’import :
Node-RED-Modbus-S7-GW-00

On a donc un potentiomètre qui permet de régler le %MW10 en l’écrivant dans le S-1500 et une relecture de ce même mot.
Le résultat de la lecture est affiché d’une part dans une jauge et d’autre part écrit dans le %MW205 du M340.
Finalement, on lit ce %MW205 dans le M340 et on affiche sa valeur dans une jauge.

Un autre cas de figure est traité en partie basse du « flow », le cas où la passerelle est serveur Modbus TCP.

On a donc un nœud Modbus Serveur qui va être interrogé par un client Modbus TCP quelconque, en l’occurrence pour ma démonstration Modbus Poll.

Pour tester le nœud Modbus Serveur, un potentiomètre permet d’écrire une valeur dans le %MW0.
Le %MW10 remontant du S7-1500 est lui écrit en %MW1 (en même temps qu’il est écrit dans le M340).

On lit dans le nœud Modbus Serveur les données (et on y écrit) avec les mêmes nœuds que pour le M340 bien sûr sauf que cela se passe sur l’hôte local (localhost : 127.0.0.1).

On obtient le tableau de bord suivant :

Et Modbus Poll affiche bien les données attendues !

Cordialement,
Stéphane