No.280

ศุภกรณ์ ธนฉายสวัสดิ์

supakorn.thanachayswat@schneider-electric.com

 

 

 

 

ทุกวันนี้อุปกรณ์ในท้องตลาด เช่น เครื่องอ่านบาร์โค้ด, เครื่องพิมพ์, แหล่งจ่ายไฟ หรือเครื่องมือวัดต่าง ๆ จะมีพอร์ตอีเทอร์เน็ต (Ethernet Port) ให้เชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์หรือพีซี ซึ่ง PLC ก็มีความสามารถใช้งานพอร์ตนั้น ทำให้วิธีเชื่อมต่อเปลี่ยนไปจากเดิมมักใช้พอร์ตอนุกรม (Serial Port) RS232 ต่อกันแบบพอร์ตอนุกรมของ PLC หนึ่งพอร์ต ต่อได้เพียงอุปกรณ์เครื่องเดียว เป็นการใช้พอร์ตอีเทอร์เน็ตพอร์ตเดียว ต่อกับอุปกรณ์หลายเครื่อง ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการสร้างเครื่องจักร และได้เครื่องจักรที่ทำงานเร็วขึ้นด้วย

 

 

          บทความนี้จะสาธิตการทำงานกับพอร์ตอีเทอร์เน็ต โดยให้ PLC เป็นทั้งไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์ เริ่มจากมันทำงานเป็นเซิร์ฟเวอร์รับคำสั่งจากพีซี แล้วทำงานเป็นไคลเอนต์ ส่งคำสั่งวัดค่าความต้านทานให้กับเครื่องดิจิตอลมัลติมิเตอร์ เมื่อเครื่องวัดค่าได้ และส่งมาให้ PLC แล้ว PLC จะส่งค่าไปให้พีซีอีกที บทความนี้จะใช้โมดูลสื่อสารของบริษัท Schneider Electric รุ่น TSX ETY5103, เครื่องดิจิตอลมัลติมิเตอร์ (Digital Multimeter: DMM) ของบริษัท Agilent รุ่น 34410A และพีซีที่ติดตั้งโปรแกรม Visual Basic 6 ทำงานร่วมกันตามวงจรข้างล่างนี้

 

 

 

          ส่วนโปรแกรม จะใช้ฟังก์ชั่นในไลบรารี่ TCP Open ซึ่งไม่ได้รวมอยู่ใน Standard Block Library ของโปรแกรม Unity Pro ผู้ใช้งานจะต้องติดตั้งเพิ่มเติม โดยใช้แผ่นโปรแกรม TLX CDTCP50M หลังจากติดตั้งแล้ว จะได้ฟังก์ชั่นพื้นฐาน (Elementary Function: EF) ซึ่งคล้ายกับฟังก์ชั่นของ Berkeley Socket API และฟังก์ชั่นบล็อกประยุกต์ (Derived Function Block: DFB) ดังนี้

 

 

 

          บทความจะใช้เฉพาะฟังก์ชั่นพื้นฐาน (EF) เท่านั้น รายละเอียดของฟังก์ชั่นที่ใช้งานในบทความ มีดังนี้

 

          ฟังก์ชั่นสร้างซ็อกเก็ตใหม่ตามโมดูลที่กำหนด

 

          FCT_SOCKET(Module_Number, Gest_Index, Management_Param, Socket_Number)

 

          พารามิเตอร์ Module_Number กำหนดโมดูลสื่อสารที่ต้องการใช้งาน, Gest_Index กำหนดอินเด็กซ์ชี้ตำแหน่งเวิร์ดแรกของอะเรย์ Management_Param ซึ่งอะเรย์นี้มีขนาด 4 เวิร์ดเป็นทั้งพารามิเตอร์และรายงานผล (Report) เมื่อทำฟังก์ชั่นเสร็จหมายเลขซ็อกเก็ต จะเก็บในตัวแปร Socket_Number ซึ่งจะถูกใช้กำหนดซ็อกเก็ตของฟังก์ชั่นอื่น ๆ ต่อไป

 

          ฟังก์ชั่นกำหนด IP Address และหมายเลขพอร์ตให้กับซ็อกเก็ตใหม่

 

          FCT_BIND(Module_Number, Socket_Number, Port_Number, Gest_Index, Management_Param)

 

          หมายเลขพอร์ตกำหนดจากพารามิเตอร์ Port_Number (ไม่ควรใช้หมายเลขที่ถูกสงวนไว้ เช่น 23 สำหรับ Telnet Port, 502 สำหรับ Schneider Automation Port) ส่วน IP Address กำหนดจาก IP Address ของโมดูล ดังภาพข้างล่างนี้

 

 

 

          ซึ่งโมดูลสื่อสาร TSX ETY5103 จะต้องเลือกพารามิเตอร์ Net Link เป็น Ethernet_2 ด้วย

 

 

 

          ฟังก์ชั่นให้ซ็อกเก็ตรอการร้องขอเพื่อเชื่อมต่อ (Await Connection Request) จากไคลเอนต์ 

                                         

          FCT_LISTEN(Module_Number, Socket_Number, Gest_Index, Management_Param)

 

          การร้องขอเชื่อมต่อจะเป็นคิว (Queue) บนซ็อกเก็ต จนกว่าจะทำฟังก์ชั่นยอมรับการร้องขอเชื่อมต่อ (Accept a Connection Request) การรับส่งข้อมูลจึงจะกระทำได้              

 

          FCT_ACCEPT(Module_Number, Socket_Number, Clie_Index, Gest_Index, Management_Param, Client_Address)

 

          เมื่อทำฟังก์ชั่นนี้แล้ว ข้อมูลของไคลเอนต์จะถูกเก็บในอะเรย์ Client_Address ดังนี้

 

 

 

          ถ้าต้องการรับหรือส่งข้อมูลกับไคลเอนต์ซ็อกเก็ตใด จะใช้ Client_Address[0] เป็นหมายเลขซ็อกเก็ต ส่วนพารามิเตอร์ Clie_Index ใช้กำหนดเวิร์ดแรกของอะเรย์ Client_Address

 

          สำหรับฟังก์ชั่นสร้างการเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์ จะเป็น

 

          FCT_CONNECT(Module_Number, Socket_Number, Serv_Index, Gest_Index, Server_Address, Management_Param)

 

          พารามิเตอร์ Serv_Index ใช้กำหนดเวิร์ดแรกของอะเรย์ Server_Address ซึ่งเป็นอะเรย์ขนาด 3 เวิร์ด ประกอบด้วย IP Address และหมายเลขพอร์ตของเซิร์ฟเวอร์ วิธีกำหนดค่าอะเรย์นี้ได้แสดงไว้ในโปรแกรมส่วน Client

            

          ฟังก์ชั่น FCT_SELECT ใช้ตรวจสอบอีเวนต์ที่เกิดขึ้นกับทุกซ็อกเก็ต (จะเห็นว่าฟังก์ชั่นนี้ไม่มีพารามิเตอร์ Socket_Number) เมื่อเกิดอีเวนต์แล้ว จึงจะทำฟังก์ชั่นสนองตอบอีเวนต์นั้น เช่น เมื่อมีการขอเชื่อมต่อ จะทำฟังก์ชั่น FCT_ACCEPT, มีข้อมูลจากอุปกรณ์อื่นส่งมาให้ซ็อกเก็ต จะทำฟังก์ชั่น FCT_RECEIVE หรือมีการปิดการเชื่อมต่อ (Close Connection) จะทำฟังก์ชั่น FCT_CLOSE เป็นต้น

 

          FCT_SELECT(Module_Number, Mask_Index, Gest_Index, Management_Param, Socket_Activity)

 

          Mask_Index ใช้ชี้ไปยังเวิร์ดแรกของอะเรย์ Socket_Activity ซึ่งเป็นอะเรย์ขนาด 2 เวิร์ด แต่ละบิตของเวิร์ดแรก Socket_Activity[0] จะถูกเซ็ต เมื่อมีอีเวนต์ที่เกิดจากเซิร์ฟเวอร์แต่ละตัว เช่นเดียวกัน แต่ละบิตของเวิร์ดที่สอง Socket_Activity[1] จะถูกเซ็ตเมื่อมีอีเวนต์ที่เกิดจากการทำงานของไคลเอนต์ เช่น ในบทความนี้ VB เป็นไคลเอนต์แรกหรือซ็อกเก็ตหมายเลข 17 ส่งข้อมูลมาให้ PLC เมื่อทำฟังก์ชั่น FCT_SELECT บิต Socket_Activity[1].0 จะถูกเซ็ต เป็นต้น  

             

          ฟังก์ชั่นรับข้อมูลที่ส่งมาให้ซ็อกเก็ต

 

          FCT_RECEIVE(Module_Number, Socket_Number, Pbuf_Index, Gest_Index, Management_Param, Received_Data)

ข้อมูลที่ได้จะเก็บในพารามิเตอร์เอาต์พุต Received_Data ซึ่งเป็นอะเรย์ของเลขจำนวนเต็ม เริ่มจากตำแหน่งแรกที่กำหนดโดย Pbuf_Index ข้อมูลต้องมีขนาดไม่เกิน 240 ไบต์ (ARRAY[0..119] OF INT)

             

          ฟังก์ชั่นส่งข้อมูลให้อุปกรณ์อื่น

 

          FCT_SEND(Module_Number, Socket_Number, Pbuf_Index, Gest_Index, Data_to_Send, Management_Param)

 

          พารามิเตอร์ Data_to_Send เป็นอะเรย์เก็บข้อมูลที่ต้องการส่ง ขนาดต้องไม่เกิน 240 ไบต์

               

          ฟังก์ชั่นปิดการเชื่อมต่อบนซ็อกเก็ต

 

          FCT_CLOSE(Module_Number, Socket_Number, Gest_Index, Management_Param)

 

          พารามิเตอร์ Socket_Number สามารถกำหนดว่าต้องการปิดการเชื่อมต่อทุกซ็อกเก็ต โดยกำหนดค่าพารามิเตอร์นี้เป็นศูนย์ หรือ ปิดซ็อกเก็ตเดียวเช่นในโปรแกรมของบทความนี้

 

          โปรแกรมมีการทำงานตาม Flow Chart ข้างล่างนี้

 

 

          โปรแกรมแบ่งเป็นสองส่วน ส่วน Server เป็นส่วนหลัก ทำงานร่วมกับ Visual Basic อีกส่วนคือ Client ทำงานร่วมกันกับ เครื่องดิจิตอลมัลติมิเตอร์ การทำงานของโปรแกรมส่วน Server เริ่มจาก เมื่อบิต Start_Connection ถูกเซ็ต โปรแกรมส่วน Server จะเซ็ตอัพซ็อกเก็ตเซิร์ฟเวอร์ ด้วยฟังก์ชั่น FCT_SOCKET, FCT_BIND และ FCT_LISTEN หลังจากนั้นโปรแกรมจะเซ็ตบิต Setup_Connection_DMM สั่งให้โปรแกรมส่วน Client เซ็ตอัพซ็อกเก็ตไคลเอนต์

 

 

          แล้วโปรแกรมจะกลับมาวนลูปตรวจสอบอีเวนต์ที่เกิดจากไคลเอนต์ เริ่มจากมีการขอเชื่อมต่อ, ส่งข้อมูลมาให้, ปิดการเชื่อมต่อ โดยการทำคำสั่ง Close (กดปุ่ม Disconnect บนโปรแกรม VB) หรือปิดโปรแกรม VB และในตอนท้ายของโปรแกรมส่วนนี้ จะตรวจสอบว่าการเชื่อมต่อถูกตัด (Broken Connection) เนื่องจากสาย LAN ของพีซีหลุดหรือไม่ ถ้าการเชื่อมต่อถูกตัด จะเซ็ตบิต Send_Alive

 

 

          เมื่อรันโปรแกรม Visual Basic และกดปุ่ม Connect จะเกิดอีเวนต์ขอเชื่อมต่อ ก็ทำฟังก์ชั่น FCT_ACCEPT

 

 

          หลังจากนั้น ถ้ากดปุ่ม Read บน VB โปรแกรมก็จะเริ่มส่งข้อมูลมาให้ PLC ถ้าข้อมูลที่รับตรงกับที่กำหนดไว้ใน VB โปรแกรมส่วน Server จะสั่งให้โปรแกรมส่วน Client ทำการวัดค่าความต้านทาน ด้วยการเซ็ตบิต Send_Trigger_DMM เมื่อได้ค่า ก็จะส่งค่าความต้านทานให้ VB แต่ถ้าบิต Send_Alive ถูกเซ็ต ก็จะลองส่งข้อมูลเพื่อทดสอบว่าการเชื่อมต่อถูกตัดหรือไม่แทน

 

 

          ถ้าข้อมูลที่รับ ไม่ตรงกับที่กำหนด (Received_Data_VB เท่ากับ Null) แสดงว่าบิต ArrBit_Socket_Activity[Client_Address[0] ] ถูกเซ็ตเนื่องจากการเชื่อมต่อถูกปิด สำหรับการตรวจสอบการเชื่อมต่อถูกตัดนั้น หลังทำฟังก์ชั่น FCT_SEND แล้ว จะตรวจสอบจากรายงานผลใน Management_Param[1]  (การตรวจสอบโดยวิธีนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าการตรวจสอบด้วยออปชั่น Keep_Alive) เมื่อตรวจพบ ก็จะนำมาเป็นเงื่อนไขในการปิดซ็อกเก็ตไคลเอนต์ VB

 

 

          ส่วนโปรแกรม Client จะเซ็ตซ็อกเก็ตไคลเอนต์ เริ่มจากฟังก์ชั่น FCT_SOCKET, FCT_BIND และ FCT_CONNECT แล้วสั่งให้เครื่องดิจิตอลมัลติมิเตอร์ รีเซ็ต (Factory Reset)

 

 

          จึงเซ็ตบิต ReSelect_Socket_VB สั่งให้โปรแกรมส่วน Server เริ่มทำการตรวจสอบอีเวนต์ หลังจากนั้นโปรแกรมส่วน Client นี้จะรอ จนกว่าตัวแปร Send_Trigger_DMM ถูกเซ็ต มันจึงส่งคำสั่งวัดค่าความต้านทาน ไปให้เครื่องดิจิตอลมัลติมิเตอร์

 

 

          การอ่านค่าจาก DMM นั้น โปรแกรมจะไม่ทำฟังก์ชั่น FCT_RECEIVE ทันที แต่รอจนกว่าเกิดอีเวนต์ โดยทำฟังก์ชั่น FCT_SELECT ซ้ำ ๆ กัน จึงจะทำฟังก์ชั่น FCT_RECEIVE เพื่อป้องกันไม่ให้อ่านค่าเก่าซ้ำ

 

 

          เมื่อได้ค่าแล้ว จะเซ็ตบิต Send_Data_to_VB สั่งให้โปรแกรมส่วน Server ส่งค่าไปให้ Visual Basic และวนลูปรอการสั่งงานครั้งต่อไปจาก VB

              

          โปรแกรม Visual Basic สำหรับรับ - ส่งข้อมูลกับ PLC มีฟอร์มและคอนโทรล ดังนี้

 

 

          หลังจากรันโปรแกรมนี้ จะต้องสั่งให้ PLC รอรับการขอเชื่อมต่อจาก VB ก่อนที่จะกดปุ่ม Connect และ Read

 

 

          ค่าความต้านทานที่อ่านได้ปรากฏบนลาเบล lblResistance แทนที่ Resistance ? ค่าที่ได้จะอัพเดตทุก 0.2 วินาที

 

          ทดลองปิดการเชื่อมต่อโดยกดปุ่ม Disconnect หรือปิดโปรแกรม หรือถอดสาย LAN ออก ก่อนจะต่อกลับ รอ 10 วินาทีแล้วรันโปรแกรม Visual Basic นี้ใหม่ จะเห็นว่า PLC สามารถรีคอนเน็กต์และทำงานต่อได้