Tutoriel rapide sur les automates programmables Rockwell : ControlLogix en tant que serveur Modbus TCP

Dans le domaine de l'automatisation industrielle, les automates programmables Allen-Bradley (PLC) de Rockwell Automation font figure de référence en matière de fiabilité et de performances avancées. La gamme ControlLogix est conçue pour les systèmes complexes de grande envergure exigeant précision et évolutivité. L'intégration de ces PLC avec des dispositifs Modbus améliore leur connectivité, permettant une communication fluide avec les équipements tiers et offrant même la possibilité d'envoyer des données précieuses du PLC vers des plateformes IoT industrielles dans le cloud, pour une surveillance à distance optimisée et une maintenance proactive.

Ce guide explique comment configurer l' automate programmable ControlLogix 5580 L85E en tant que serveur Modbus TCP , à l'aide du module complémentaire Modbus TCP Server (AOI). Suivez les instructions pour répondre efficacement à vos besoins d'automatisation tout en garantissant un fonctionnement et une fiabilité optimaux.

Introduction à Modbus et aux automates programmables Rockwell Automation/Allen-Bradley

Qu'est-ce que Modbus ?

Modbus est un protocole de communication largement utilisé, développé en 1979 par Modicon, aujourd'hui intégré à Schneider Electric. Il permet une communication fluide entre les appareils des systèmes d'automatisation industrielle , servant de passerelle pour le partage de données sur les réseaux. Conçu pour la simplicité et la polyvalence, Modbus est fondamental dans de nombreuses configurations d'automatisation.

Le protocole Modbus fonctionne essentiellement comme un protocole maître-esclave (ou client-serveur en Modbus TCP), où un appareil unique, appelé maître, initie la communication en demandant des données à un ou plusieurs appareils esclaves. Cette configuration est idéale pour la surveillance et le contrôle en temps réel d'équipements tels que des capteurs , des actionneurs et des automates programmables.

Le protocole prend en charge plusieurs modes de communication, ce qui le rend adaptable à divers environnements :

• Modbus RTU : Un protocole optimisé pour la communication série sur les réseaux RS-485 ou RS-232.
• Modbus TCP : Conçu pour tirer parti des réseaux Ethernet, il offre une communication plus rapide et plus fiable pour les systèmes industriels modernes.

Sa simplicité et sa conception ouverte ont fait de Modbus un choix populaire pour l'interopérabilité entre appareils de différents fabricants. Cette facilité d'intégration garantit un fonctionnement fluide dans les systèmes complexes, qu'il s'agisse de transmettre des données de base ou d'orchestrer des processus d'automatisation sophistiqués.

Grâce à Modbus, les opérations industrielles bénéficient d'une norme de communication robuste et flexible, idéale pour connecter une large gamme d'appareils.

Comprendre le protocole Modbus TCP

Modbus TCP est un protocole largement utilisé pour la communication entre appareils sur les réseaux IP. Initialement conçu pour les communications série, Modbus a évolué pour répondre aux exigences de l'automatisation industrielle moderne grâce aux réseaux Ethernet. Cette évolution a donné naissance à Modbus TCP, qui offre une communication plus rapide et plus fiable entre les appareils.

En automatisation industrielle, le protocole Modbus TCP est essentiel pour assurer un échange de données fluide entre différents composants, notamment les automates programmables (PLC), les systèmes de contrôle et autres équipements d'automatisation. Grâce à l'utilisation d'Ethernet, Modbus TCP garantit une transmission rapide et efficace des données, indispensable à la surveillance et au contrôle en temps réel.

Pourquoi choisir un automate programmable Allen-Bradley ControlLogix ?

Les automates programmables industriels (API) ControlLogix d'Allen-Bradley sont réputés pour leurs performances, leur fiabilité et leur flexibilité dans le domaine de l'automatisation industrielle. Forte d'un héritage remontant à 1903, la marque Allen-Bradley est devenue un pilier pour les entreprises exigeant des solutions de contrôle avancées et évolutives.

La gamme ControlLogix se distingue comme un choix de premier ordre pour les systèmes complexes et de grande envergure, offrant une puissance de traitement inégalée et une intégration parfaite. Ces automates programmables sont conçus pour gérer des tâches exigeantes, ce qui en fait un choix privilégié dans les secteurs où la précision et la rapidité sont essentielles.

Les automates programmables Allen-Bradley sont programmés avec Studio 5000 , une suite logicielle conviviale qui simplifie la programmation et optimise le développement. Du langage à relais au langage structuré, ce logiciel fournit les outils nécessaires à la création aisée de processus d'automatisation complexes.

Voici pourquoi le système de contrôle ControlLogix reste un choix de confiance :

• Puissance de traitement : Conçue pour exécuter des applications à grande échelle et gourmandes en données sans délai.
• Fiabilité : Du revêtement conforme protégeant la carte à l'utilisation de matériaux de qualité industrielle, les automates programmables ControlLogix sont conçus pour résister aux environnements industriels difficiles, garantissant un fonctionnement constant et des temps d'arrêt réduits.
• Flexibilité : Prend en charge plusieurs protocoles de communication et langages de programmation, permettant une intégration transparente avec divers systèmes.
• Dispositifs de sécurité : Comprend des options de sécurité intégrées pour les opérations critiques, garantissant ainsi le fonctionnement sécurisé des systèmes dans toutes les conditions.

Pour les organisations qui privilégient la qualité, l'innovation et la performance , l'automate programmable ControlLogix offre une solution d'automatisation complète. L'utilisation de ces produits réduit considérablement les tâches manuelles, optimisant ainsi l'efficacité des entreprises et leur permettant de rester compétitives dans tous les secteurs industriels. Bien que les produits Allen-Bradley soient plus onéreux que ceux d'autres marques, leur capacité à générer une valeur ajoutée à long terme et à réduire le coût total de possession en fait un investissement indispensable pour les entreprises souhaitant conserver leur avantage concurrentiel.

Types d'automates programmables Allen-Bradley

Les automates programmables Allen-Bradley, fabriqués par Rockwell Automation , sont conçus pour répondre à un large éventail de besoins en automatisation industrielle. Des contrôleurs compacts pour les petits systèmes aux solutions hautes performances pour les opérations complexes, la variété des automates programmables garantit qu'il existe un modèle adapté à chaque application.

MicroLogix

Compacte, économique et idéale pour les tâches d'automatisation à petite échelle, la gamme MicroLogix est parfaite pour les entreprises à la recherche de solutions fiables et abordables . Malgré sa taille réduite, elle offre des capacités de programmation et convient aux d'automatisation industrielle .

CompactLogix

Positionnés comme une solution de milieu de gamme, les automates programmables CompactLogix offrent un équilibre optimal entre évolutivité et performance. Conçus pour les applications de complexité moyenne prennent en charge des tâches d'automatisation plus importantes que les MicroLogix. Grâce à la compatibilité avec EtherNet/IP et les instructions complémentaires, les automates CompactLogix constituent un choix polyvalent pour les entreprises en pleine croissance.

ControlLogix

Gamme phare pour les systèmes complexes à grande échelle, les automates programmables ControlLogix offrent une puissance de traitement, une flexibilité et une modularité . Conçus pour les applications exigeantes nécessitant une intégration parfaite , une communication en temps réel et des fonctions de sécurité , ces contrôleurs prennent en charge le protocole Modbus TCP et se positionnent à la pointe des technologies d'automatisation industrielle . La gamme ControlLogix représente une amélioration significative par rapport aux modèles précédents, offrant une puissance de traitement accrue et des fonctions de sécurité avancées.

PLC-5

Les automates programmables PLC-5 , une série historique, étaient réputés pour leur fiabilité et leur robustesse , ce qui en a fait des outils incontournables en automatisation pendant des décennies. Bien qu'ils ne soient plus le choix privilégié pour les nouveaux projets, de nombreuses installations continuent de s'appuyer sur eux pour des opérations critiques, notamment pour les applications nécessitant Data Highway Plus .

SLC 500

Autre série historique, les automates SLC 500 constituaient des options de milieu de gamme avant l'arrivée de CompactLogix. Bien que désormais majoritairement remplacés, ces automates programmables étaient réputés pour leur robustesse et leur simplicité d'utilisation , ce qui en faisait un outil précieux pour les professionnels de l'automatisation à leur apogée.

Module MVI56-MCM servant de pont Modbus pour automates programmables Allen-Bradley

Dans cet article, nous verrons comment les modules d'interconnexion (AOI) de Rockwell simplifient les tâches d'automatisation, notamment en facilitant la communication Modbus. Cependant, les AOI ne sont pas la seule solution pour obtenir des fonctionnalités Modbus. Les ingénieurs en automatisation utilisent souvent des modules tiers comme le MVI56-MCM pour assurer la compatibilité entre les automates programmables Allen-Bradley et les appareils compatibles Modbus.

Une AOI est comparable à du code réutilisable en développement logiciel. Imaginez que vous écriviez une application et qu'un bloc de code exécute une tâche spécifique. Au lieu de réécrire ce bloc à chaque fois, vous l'encapsulez dans une fonction ou un module que vous pouvez appeler à tout moment. Une AOI est en quelque sorte l'équivalent, pour un automate programmable, de cette fonction réutilisable.

Auparavant, les automates programmables Rockwell Allen-Bradley ne disposaient pas d'un module d'identification automatique (AOI) natif pour la communication Modbus TCP. Les ingénieurs en automatisation devaient souvent recourir à des modules d'extension tiers, tels que le MVI56-MCM de ProSoft Technology, pour activer la prise en charge du protocole Modbus sur les automates ControlLogix. Ces modules servaient de traducteurs de protocole dédiés et géraient la communication Modbus en externe, assurant ainsi la compatibilité entre l'automate Allen-Bradley et les appareils compatibles Modbus.

La communication entre l'automate programmable et le module MVI56-MCM s'effectuait via le fond de panier ControlLogix, un bus de communication partagé reliant tous les modules du rack. Le module était configuré dans le programme ControlLogix (à l'aide de RSLogix 5000 ou Studio 5000) comme un module d'E/S générique, et l'échange de données était réalisé par mappage mémoire des entrées/sorties.

Côté Modbus, le MVI56-MCM fonctionnait soit comme maître/esclave Modbus RTU, soit comme client/serveur Modbus TCP, selon l'application et la configuration. Il gérait la communication Modbus de manière autonome, prenant en charge des tâches telles que l'interrogation des périphériques Modbus, la gestion des requêtes et la mise en forme des données dans des trames conformes au protocole Modbus.

Côté automate programmable, le MVI56-MCM présentait les données Modbus sous forme de blocs mémoire prédéfinis, accessibles via le programme de l'automate. Les ingénieurs pouvaient lire et écrire dans ces blocs mémoire à l'aide de la logique de l'automate.

Exigences

Configuration matérielle requise

• Automate programmable ControlLogix L85E
• Module EtherNet/IP EN2T ou EN2TR
• Châssis à 10 emplacements pour module PLC et EtherNet/IP
• câble Ethernet

Configuration logicielle requise

• Studio 5000 (anciennement RsLogix 5000) version 20 ou supérieure
• Modbus TCP AOI v2.04
• RSLinx
• Client ModbusX

Guide étape par étape

Étape 1 : Installer Studio 5000

Téléchargez et installez Studio 5000 depuis le Centre de compatibilité et de téléchargement des produits Rockwell fonctionnalités de programmation requises .

Étape 2 : Configurer le projet Studio 5000

1. Ouvrez Studio 5000 et cliquez sur « Nouveau projet ». Dans la nouvelle fenêtre, sélectionnez « Logix » dans le volet de gauche, puis « ControlLogix 5580 Controller » ⟶ « 1756-L85E ControlLogix 5580 Controller ».

   

2. Dans la nouvelle fenêtre, sélectionnez « Logix » dans le volet gauche, puis sélectionnez « Contrôleur ControlLogix 5580 » ⟶ « 1756-L85E Contrôleur ControlLogix 5580 ».

   

3. Définissez le champ de révision en fonction de votre version de Studio. Dans notre exemple, nous utilisons la version 32 bits, donc ce numéro. Configurez le châssis et l'emplacement en fonction de votre matériel, puis cliquez sur « Terminer ».

   

4. Ajouter un module EtherNet/IP (EN2T dans notre cas) :

Faites un clic droit sur le fond de panier dans l'arborescence de configuration des E/S et cliquez sur « Nouveau module ».

Recherchez le module EN2T et cliquez sur « Créer ».

Saisissez l'adresse IP du module, son numéro d'emplacement et son nom.

Étape 3 : Télécharger AOI et configurer la tâche

1. Rendez-vous sur ce lien Rockwell et téléchargez le fichier intitulé « Instructions d'extension Modbus TCP pour les contrôleurs ControlLogix et CompactLogix, version AOI 2.04.00 ».

2. De retour dans Studio 5000, faites un clic droit sur « Tâches » ⟶ « Nouvelle tâche ». Nommez la tâche, assurez-vous que son « type » est « Périodique » et définissez la période. Rockwell recommande une fréquence de 10 ms ou plus (des fréquences plus lentes réduisent la charge du contrôleur et donc les performances, tandis que des fréquences plus rapides augmentent les performances mais augmentent considérablement la charge du contrôleur).

3. Créez un programme dans la nouvelle tâche. Pour ce faire, cliquez avec le bouton droit sur la tâche ⟶ « Ajouter » ⟶ « Nouveau programme ». Nommez-le.

4. Nous allons maintenant créer une nouvelle routine dans ce nouveau programme. Pour ce faire, cliquez avec le bouton droit sur le programme ⟶ « Ajouter » ⟶ « Nouvelle routine ». Nommez-la.

5. Ouvrez la routine, faites un clic droit sur sa partie gauche et cliquez sur « Importer les échelons ». Dans la fenêtre qui s'affiche, recherchez le dossier où vous avez téléchargé l'AOI (dans le fichier « Logic »), puis sélectionnez le fichier « raC_Opr_NetModbus TCPServer_Rung.L5X ». L'AOI Modbus TCP sera alors ajouté à la routine.

6. Après avoir ajouté la routine, cliquez avec le bouton droit sur l'étiquette AOI et sélectionnez « Surveiller Server_01 ». Indiquez ensuite l'emplacement et l'adresse IP du module EtherNet/IP. Dans notre exemple, l'emplacement est « 1 » et l'adresse IP du module est « 192.168.1.13 ». Laissez les autres paramètres inchangés.

7. La dernière étape consiste à vérifier l'absence d'erreurs dans le projet, puis à le télécharger sur l'automate. En cas de succès, l'automate fera office de serveur Modbus TCP. Accédez à l'onglet « Communication » et sélectionnez « Qui est actif ».

8. Une nouvelle fenêtre RSLinx s'ouvrira. Sélectionnez votre manette et cliquez sur « Télécharger ». La manette apparaîtra dans l'état « En ligne », ou vous pourrez la modifier comme indiqué sur l'image.

Étape 4 : Tester la communication Modbus avec ModbusClientX

Pour vérifier que votre automate programmable fonctionne correctement en tant que serveur Modbus TCP, utilisez l'outil ModbusClientX pour interroger l'automate afin d'obtenir des données Modbus.

1. Ouvrez ModbusClientX et sélectionnez Modbus TCP.
2. Saisissez l'adresse IP de l'automate programmable et cliquez sur « Se connecter ».

3. Cliquez sur « Lire de 0 à 9 » pour récupérer les 10 premières valeurs de données stockées dans Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[0] à Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[9]. Ici, nous transférons simplement 3 registres de la logique vers le ModbusClientX.

Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[0] = 40000
Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[1] = 40001
…
Server_01_Data.HoldRegisters_4xxx[9] = 40009

4. Retournez à Studio 5000. Si les valeurs envoyées par l'automate apparaissent dans ModbusClientX, cela confirme la réussite de la lecture des données.

FAQ

Les automates programmables utilisent-ils le bus Modbus ?

Oui, les automates programmables industriels (API) utilisent couramment le protocole Modbus pour la communication dans l'automatisation industrielle. Modbus permet un échange de données fluide entre les appareils, tels que les capteurs, les actionneurs et les systèmes de contrôle, garantissant ainsi l'interopérabilité même entre les appareils de différents fabricants. De nombreux API, notamment la gamme Allen-Bradley ControlLogix, prennent en charge Modbus TCP, qui exploite Ethernet pour une communication rapide et fiable, ce qui en fait un choix privilégié pour les systèmes industriels modernes en réseau.

Rockwell et Allen-Bradley sont-ils identiques ?

Rockwell est la société mère d'Allen-Bradley, une marque renommée du groupe. Allen-Bradley est spécialisée dans la fabrication d'automates programmables industriels (API), de systèmes de contrôle industriel et de produits d'automatisation. Tandis qu'Allen-Bradley se concentre sur le matériel et les solutions, Rockwell supervise l'ensemble du portefeuille, incluant les logiciels, les services et les technologies d'automatisation avancées. Les deux entreprises sont donc étroitement liées, mais non identiques.

À quoi sert ControlLogix ?

ControlLogix est une gamme d'automates programmables industriels (API) hautes performances d'Allen-Bradley, conçue pour la gestion de systèmes d'automatisation industrielle complexes et à grande échelle. Elle permet de contrôler et de surveiller les processus, les machines et les lignes de production avec précision et évolutivité. Les API ControlLogix sont parfaitement adaptés aux applications exigeant une intégration fluide, une communication en temps réel et des fonctions de sécurité avancées, ce qui en fait un choix privilégié dans des secteurs tels que la production, l'énergie et la logistique. Leur conception modulaire et la prise en charge de multiples protocoles de communication, dont Modbus TCP, optimisent la flexibilité et l'efficacité dans les environnements d'automatisation les plus exigeants.

Que sont les automates programmables Allen-Bradley ?

Les automates programmables Allen-Bradley sont des contrôleurs logiques avancés développés par Rockwell, conçus pour automatiser et optimiser les processus industriels. Reconnus pour leur fiabilité et leur flexibilité, ces automates se déclinent du modèle compact MicroLogix, adapté aux applications à petite échelle, au modèle haute performance ControlLogix, destiné aux systèmes complexes de grande envergure. Compatibles avec divers protocoles de communication, dont EtherNet/IP et Modbus TCP, les automates Allen-Bradley garantissent une intégration fluide avec une grande variété d'équipements et de réseaux industriels. Grâce à leurs performances robustes et à leurs nombreuses possibilités de programmation, ils constituent un élément essentiel de l'automatisation moderne.

Quelle est la différence entre Rockwell Automation et Allen-Bradley ?

Rockwell Automation, la société mère, est un leader mondial des solutions d'automatisation industrielle et de transformation numérique. Allen-Bradley, marque phare de Rockwell, est spécialisée dans les produits matériels tels que les automates programmables (PLC), les systèmes de commande de moteurs et les composants industriels. Tandis que Rockwell propose une gamme étendue de produits et services, Allen-Bradley se concentre sur la fourniture de matériel de haute qualité pour les systèmes d'automatisation. Ensemble, ils offrent des solutions complètes pour les opérations industrielles à travers le monde.

Qu'est-ce que ControlLogix 5580 ?

Le ControlLogix 5580 est un automate programmable (PLC) haute performance d'Allen-Bradley, appartenant à la gamme ControlLogix. Il est conçu pour les applications d'automatisation industrielle complexes exigeant une puissance de traitement élevée, une communication en temps réel et des fonctions de sécurité renforcées. Grâce à ses capacités Ethernet intégrées et à sa compatibilité avec des protocoles tels que Modbus TCP et EtherNet/IP, le 5580 assure un traitement des données plus rapide et une meilleure évolutivité du système. Sa conception modulaire permet une intégration aisée avec diverses applications industrielles, ce qui en fait un choix privilégié pour les environnements d'automatisation exigeants.

À quoi sert le logiciel Studio 5000 ?

Studio 5000 est l'environnement de développement intégré (IDE) pour la programmation et la configuration des automates programmables Allen-Bradley (PLC), notamment les séries ControlLogix et CompactLogix. Il simplifie le développement des systèmes d'automatisation industrielle grâce à la prise en charge de plusieurs langages de programmation, tels que les langages à contacts (LD) et le langage structuré (ST). Studio 5000 est utilisé pour la conception, la simulation et la gestion des applications de contrôle, permettant une configuration aisée du matériel, des communications et des fonctions de sécurité avancées. Son interface intuitive améliore l'efficacité, ce qui en fait un outil essentiel pour les projets d'automatisation industrielle modernes.

ControlLogix prend-il en charge Modbus TCP ?

Oui, les automates programmables ControlLogix prennent en charge le protocole Modbus TCP grâce à l'utilisation d'AOI ou de modules dédiés comme le MVI56-MCM. Cela leur permet de communiquer avec des appareils compatibles Modbus via des réseaux Ethernet. L'activation de Modbus TCP permet aux automates programmables ControlLogix d'échanger des données en temps réel avec des équipements tiers, ce qui les rend hautement adaptables à divers systèmes d'automatisation industrielle.

Quel protocole utilise l'automate programmable Allen-Bradley ?

Les automates programmables Allen-Bradley prennent en charge divers protocoles de communication afin de garantir flexibilité et intégration aisée dans les environnements industriels. Parmi ceux-ci figurent EtherNet/IP pour les communications Ethernet haut débit, DeviceNet pour la mise en réseau au niveau des périphériques, ControlNet pour le contrôle en temps réel, les E/S distantes pour les systèmes d'entrée/sortie distribués et les protocoles série RS-232/RS-485. Cette compatibilité étendue avec différents protocoles permet aux automates programmables Allen-Bradley de répondre à un large éventail de besoins en automatisation.

Qu'est-ce que le protocole Modbus TCP ?

Modbus TCP est un protocole de communication basé sur Ethernet, utilisé dans l'automatisation industrielle pour l'échange de données entre des appareils tels que des automates programmables, des capteurs et des systèmes de contrôle. Il étend le protocole Modbus traditionnel en tirant parti du protocole TCP/IP pour une communication plus rapide et plus fiable sur les réseaux Ethernet. Modbus TCP fonctionne selon un modèle client-serveur, permettant un partage de données en temps réel et transparent entre différents équipements. Sa simplicité, son évolutivité et sa compatibilité avec les appareils de nombreux fabricants en font un choix standard pour les systèmes industriels modernes.