Service-Kabel z.B. für Wago-Controller sehr günstig „selbst gemacht“

In einem meiner letzten Beiträge schrieb ich noch darüber, wie das Kommunikations-Kabel von Wago (ein USB-Kabel mit proprietärem Stecker für die Service-Schnittstelle auf diversen Controllern) unter Virtualbox genutzt werden kann und auch, dass es sich eigentlich nur um einen USB-zu-TTL-Adapter handelt.

Patrik stellte per Kommentar die Frage, ob man dann nicht auch statt des teuren Kabels einen normalen USB-zu-TTL-Adapter nutzen kann. Natürlich kann man.

Wer also statt des etwa 50€ teuren Kabels, das dann an 364 Tagen im Jahr irgendwo in einer Kiste verstaubt, lieber einen kleinen USB-Adapter für 2€ nutzen möchte, kann das problemlos tun.

USB-zu-TTL-Converter FTDI FTD1232 am Service-Port einer Wago 750-841
Einfacher USB-zu-TTL-Converter an einer Wago 750-841

Ich habe hier einen FTDI-Adapter für 2,20€ aus China, der per Mini-USB (da musste ich erstmal nach einem Kabel suchen, alles Micro-USB inzwischen) an den Computer angeschlossen wird. Er wird erkannt als:

ID 0403:6001 Future Technology Devices International, Ltd FT232 USB-Serial (UART) IC

Benötigt werden die Pins VCC, GND, TX und RX. Die Belegung am Wago-Controller ist von oben nach unten:

  • TxD
  • RxD
  • +5V
  • GND
Pinout der Wago-Service-Schnittstelle
Pinout der Wago-Service-Schnittstelle

TxD und RxD werden logischerweise mit TX und RX verbunden, jedoch üblicherweise gekreuzt (was natürlich darauf ankommt, ob der genutzte Adapter auf der „Pin-Seite“ noch 1:1 belegt ist), VCC wird mit +5V verbunden, GND mit GND.

Pinout des FTDI USB-zu-TTL-Adapters
Pinout des FTDI USB-zu-TTL-Adapters

Das wars, mehr ist nicht zu tun. Das Kabel wird unter Windows beispielsweise in den Wago Ethernet Settings erkannt und kann zur Kommunikation genutzt werden.

Das Low-Cost Kabel wird in den Ethernet Settings erkannt und kann zur Kommunikation genutzt werden
Der USB-zu-TTL-Adapter in den Ethernet Settings

Selbst gemacht steht übrigens aus dem Grund in Anführungszeichen, weil man ja hier nicht wirklich etwas selbst macht, außer einen FTDI-Adapter zu kaufen und anzuschließen.

HTML5-Visualisierungen auch mit CoDeSys 2.3

CoDeSys in der Version 2.3 (also der klassischen Version, die unter anderem von den meisten WAGO-Controllern ausschließlich unterstützt wird) bringt eine eigene Webvisualisierung mit. Die Visu kann über CoDeSys zusammengesetzt werden, sie wird mit dem Programmdownload auf den Controller übertragen.

Das Problem daran: Die Visu besteht aus einem Java-Applet, das von manchen Browsern überhaupt nicht ausgeführt wird, unter anderem von Chrome oder mobilen Browsern.

CODESYS 3.5 bringt eine neue Visualisierung auf HTML5-Basis mit, die deutlich besser funktioniert. Jedoch laufen die „klassischen“ WAGO-Controller nicht mit CODESYS 3.5, wer nicht gerade einen PFC200 oder PFC100 einsetzt, wird davon nichts sehen.

Es gibt ein Projekt namens WebVisu auf sourceforge, das sich dieses Problems annimmt. Es stellt auf dem integrierten Webserver der Controller eine HTML5-Visu bereit, die mit CoDeSys 2.3 zusammenarbeitet und in wenigen Schritten auf den Controller „installiert“ werden kann.

Installiert insofern in Anführungszeichen, als dass diese Installation lediglich aus dem Kopieren einer einzelnen HTML-Datei auf den Controller besteht. Laut Wiki ist WebVisu kompatibel mit der WAGO 750-841 und dem Beck IPC, zufällig besitze ich einen uralten Controller 750-841 bei dem leider die Buskontakte nicht mehr besonders zuverlässig sind, aber zum Testen reicht es allemal.
Vermutlich funktioniert die Visu auch bei den anderen 750-8xx Controllern mit CoDeSys-WebVisu, davon habe ich allerdings kein Gerät zum spielen.

Die WebVisu.html wird einfach auf dem Controller unter /webserv abgelegt und ist danach unter der IP des Controllers unter /webserv/WebVisu.html zu finden.

Die Visualisierung wird unter CoDeSys ganz normal erstellt, das JAVA-Applet ist nachher auch problemlos nutzbar. Die HTML5-WebVisu ist nur zusätzlich vorhanden.

Zum Test habe ich einfach einen inkrementierenden Wert auf eine 8-fach Ausgangsklemme geschrieben und diesen Wert außerdem in der Visu als Zahlenwert, als LED-Zustand und als Kreisdiagramm dargestellt. Außerdem habe ich noch einen Toggle-Taster mit einer booleschen Variable eingefügt, um auch diesen Fall testen zu können.
Direkt in CoDeSys sieht das so aus:

Webvisualisierung und ST-Programm in CoDeSys 2.3
Webvisualisierung und ST-Programm in CoDeSys 2.3

In Chrome fehlt das Kreisdiagramm, generell werden neben dynamischen Formen wie dem Kreissegment auch Tabellen und Skalen nicht angezeigt. Vermutlich fehlen diese Darstellungen in der HTML5-WebVisu einfach:

HTML5 WebVisu in Chrome auf dem Desktop
HTML5 WebVisu in Chrome auf dem Desktop

Auf dem Smartphone wird die WebVisu quasi identisch dargestellt:

HTML5 WebVisu in Chrome auf einem Android Smartphone
HTML5 WebVisu in Chrome auf einem Android Smartphone

Die Bedienung der Schaltfläche funktioniert übrigens einwandfrei, sowohl im Desktop-Browser als auch auf dem Smartphone und die Grafikaktualisierung ist ziemlich flott und ohne Ruckeln.

Alles in allem also eine sehr passende Lösung für Leute, die eine einfache Webvisualisierung unter CoDeSys 2.3 erstellen wollen, die auch ohne JAVA-Applet und damit auch auf mobilen Geräten bedienbar ist.

WAGO USB Service Cable unter Linux in einer Virtualbox benutzen

Um mit SPS-Komponenten zu kommunizieren gibt es verschiedene Wege und fast alle führen zum Ziel. Bei bestimmten Einstellungsarbeiten oder Firmware-Updates ist es aber sinnvoll, die meistens vorhandene Service-Schnittstelle der Controller zu nutzen.

Jeder Hersteller bietet Service-Kabel an, die zu den eigenen Schnittstellen passen, die Kabel sind natürlich immer unterschiedlich.
Auch WAGO bietet ein „WAGO USB Service Cable“ an. Für Windows gibt es einen speziellen Treiber für dieses Kabel, für Linux nicht. Ich bin mir ziemlich sicher, dass dieser Artikel auch auf Siemens S7 und LOGO, sowie auf die meisten anderen SPS-Hersteller anwendbar ist, davon habe ich allerdings keine Altgeräte zum Basteln da.

Ich bin mir sicher, außer mir gibt es noch viele andere SPS-Menschen, die Zuhause Linux nutzen und zum Herumprobieren eine Virtuelle Maschine mit Windows laufen haben, in der die Entwicklungsumgebung läuft. Das Kommunikationskabel läuft allerdings in z.B. Virtualbox nicht ohne nachzuhelfen, wobei es sich wirklich um eine Kleinigkeit handelt.
Denn: Auch wenn jeder Hersteller ziemlich teure Kommunikationskabel in verschiedenen Ausführungen anbietet, eines haben sie gemeinsam: Es sind ziemlich stinknormale USB (oder RS232) auf TTL Konverter, die unter Debian als ttyUSB erkannt werden. Es muss lediglich der Virtualbox-Benutzer in die Gruppe dialout aufgenommen werden, damit er es benutzen darf:

usermod -aG dialout BENUTZERNAME

In der Virtualbox erscheint es bei installiertem Windows-Treiber dann ganz normal in der USB-Geräte-Auswahl:

WAGO USB Service Cable in den USB-Geräten von Virtualbox
WAGO USB Service Cable in den USB-Geräten von Virtualbox

Aktiviert man es dort, kann man es beispielsweise in den WAGO Ethernet Settings als Kommunikationsschnittstelle nutzen:

Virtualbox: WAGO USB Service Cable in den Ethernet Settings
Virtualbox: WAGO USB Service Cable in den Ethernet Settings

Modbus-Kommunikation mit RaspberryPi und PyModbus

Wie man vielleicht bemerkt, beschäftige ich mich gerade mal wieder mit einem meiner Lieblingsgeräte, dem RaspberryPi, lange lagen die beiden Modelle hier herum und staubten ein, in der letzten Zeit müssen sie wieder viel über sich ergehen lassen.

Auf wemaflo.net schrieb ich schon einmal über den RaspberryPi und Modbus, der Artikel bietet aber nicht wirklich viel Mehrwert, daher habe ich mich entschlossen, ihn neu zu schreiben, statt ihn zu übernehmen. Los geht’s!

Ich habe also:

  • Einen RaspberryPi B+ V1.2 mit CODESYS-Laufzeit, welchen ich als Controller benutze (Installation ist hier beschrieben)
  • Einen RaspberryPi B V1, welchen ich als Modbus-Master nutze

Auf beiden Geräten läuft Debian bzw. Raspbian.

RaspberryPi B und RaspberryPi B+
RaspberryPi B und RaspberryPi B+

Zuerst installieren wir auf dem Modbus-Master den Python-Paketinstaller easy_install:

wget https://bootstrap.pypa.io/ez_setup.py -O - | python

Danach installieren wir noch build-essential (vermutlich schon vorhanden) und das Dev-Paket von Python 2.7:

apt-get install build-essential python2.7-dev

Nun fehlt noch das tatsächliche Modbus-Programm, welches wir nun über easy_install installieren (was einen Moment dauern kann):

easy_install -U pymodbus

Nun fehlt noch ein Python-Programm, welches die PyModbus-Bibliothek nutzt. Ich habe hier ein einfaches Beispielprogramm geschrieben, welches einen Inputwert abfragt und diesen dann so lange per Modbus auf den Slave schreibt, bis es mit Enter abgebrochen wird (die IP-Adresse des Modbus-Slave muss natürlich angepasst werden):

#!/usr/bin/env python
from pymodbus.client.sync import ModbusTcpClient as ModbusClient
import thread, time

def input_thread(L):
        raw_input()
        L.append(None)

def do_write_modbus():
        L = []
        thread.start_new_thread(input_thread, (L,))

        #Modbus-Slave
        RPiCODESYS = ModbusClient(host = '192.168.178.123', port=502)
        write_value = input ('Inputvalue: ')
        loop = input ('Loop starten: ')
        write_register = 0

        while 1:
                time.sleep(.1)
                if L: break
                RPiCODESYS.write_register(write_register, write_value)

do_write_modbus()

Herunterladen: Python-Script: Modbustest

Dieses Programm kann nun mit python ausgeführt werden (python modbustest.py).

Ohne Modbus-Slave auf der Gegenseite hilft das aber wenig, wir benötigen noch einen Beweis, dass alles funktioniert.
Unter CODESYS 3 sollten wir nun also ein neues Projekt erstellen, in meinem Falle wieder mit dem RaspberryPi als Zielsystem. Per Rechtsklick auf das Device kann nun ein weiteres Gerät angehängt werden, hier wählen wir den Ethernet-Adapter.

Gerät an den RaspberryPi anhängen
Gerät an den RaspberryPi anhängen

Per Rechtsklick auf den neuen Ethernet-Adapter hängen wir nun noch das Modbus TCP Slave Device an.

Modbus Slave Device an den Ethernet-Adapter anhängen
Modbus Slave Device an den Ethernet-Adapter anhängen

Nun schreiben wir eine Variable in unser Standard-Programm PLC_PRG, um an dieser nachher die über Modbus geschriebenen Werte sehen zu können:

Variable wModbusInput in PLC_PRG einfügen
Variable wModbusInput in PLC_PRG einfügen

Auf diese Variable können wir nun unseren Modbus-Input mappen. In das entsprechende Menü gelangen wir durch einen Doppelklick auf den Modbus TCP Slave:

Modbus-Input auf wModbusInput mappen
Modbus-Input auf wModbusInput mappen

Nun muss nur noch die Verbindung mit dem Controller hergestellt werden. Hierzu öffnen wir per Doppelklick auf den RaspberryPi (Device CODESYS Control for Raspberry Pi) das entsprechende Menü und geben dort die IP des Gerätes ein. Mit Enter wird die IP übernommen und die Verbindung überprüft.

CODESYS mit RaspberryPi verbinden
CODESYS mit RaspberryPi verbinden

Per Klick auf das Zahnrad (oder Alt + F8) loggen wir uns auf dem Gerät ein und starten das Programm mit F5. Nun können wir im PLC_PRG in Quasi-Echtzeit unsere Eingaben aus modbustest.py sehen.

modbustest.py schreibt Daten auf CODESYS-Slave
modbustest.py schreibt Daten auf CODESYS-Slave

Jetzt bin ich gespannt: Funktioniert bei euch auch alles (wenn nein helfe ich gerne) und wofür benutzt ihr das ganze?

Soft-SPS mit CODESYS auf dem RaspberryPi

3S veröffentlichte vor einiger Zeit ein Target samt Runtime für den RaspberryPi. Damit lässt sich auf dem RaspberryPi eine Soft-SPS installieren, welche über CODESYS 3.5 programmiert werden kann.

Eine Lizenz für die Runtime kostet 35€, jedoch kann man als bei 3S angemeldeter Nutzer eine vollwertige Version davon herunterladen, die ohne Lizenz nach 2 Stunden automatisch aus geht.
Die Runtime ist ausdrücklich nicht für den industriellen Gebrauch, sondern zu Test- und Lernzwecken vorgesehen. Wer also ein wenig mit SPS-Programmierung experimentieren möchte, kann das nun auf günstiger, echter Hardware tun.

Voraussetzungen

  • Sinnvollerweise benötigt man einen RaspberryPi, unterstützt sind laut Handbuch Version 1.x Modell A, B und B+, sowie Version 2 Modell B.
  • Der RaspberryPi soll ein funktionierendes Debian-Betriebssystem haben (also am Besten Raspbian). Über das vorinstallierte Konfigurationstool „raspi-config“ sollte die benutzte Partition auf die gesamte Speicherkarte ausgedehnt sein. Außerdem ist es sinnvoll, dem RaspberryPi eine statische IP zuzuweisen, um ihn im Netzwerk immer zu finden.
  • Auf dem Programmiercomputer wird CODESYS 3.5 benötigt, auf store.codesys.com kann man die Programmierumgebung nach Registrierung kostenlos herunterladen.
  • Ebenfalls auf dem Programmiercomputer benötigt man das Paket „CODESYS Control for Raspberry Pi SL“, welches ebenfalls kostenlos heruntergeladen werden kann.
  • Es wird ein SSH-Programm benötigt, für Windows bietet sich PuTTY an, Linux hat einen solchen Client eigentlich immer an Bord.

Übertragen der CODESYS Runtime auf den RaspberryPi

In CODESYS 3.5 wird nun im Reiter „Tools“ der Package-Manager aufgerufen, über „Installieren“ wird das heruntergeladene Paket installiert.

Installieren der RaspberryPi Targets über den Paketmanager
Installieren der RaspberryPi Targets über den CODESYS-Paketmanager

Danach sollte CODESYS neu gestartet werden.

Nun muss die Laufzeitumgebung noch auf dem RaspberryPi installiert werden. Dies geschieht wieder über den Reiter „Tools“ und den Menüpunkt „Update RaspberryPI“, hier muss nun die IP und die Zugangsdaten für den SSH-Zugriff auf den Raspberry eingegeben werden, nach dem Klick auf „OK“ wird die Software übertragen.

CODESYS Laufzeit auf den RaspberryPi übertragen
CODESYS Laufzeit auf den RaspberryPi übertragen

Der RaspberryPi muss nun einmal neu gestartet werden, danach läuft darauf die CODESYS-Runtime. Übrigens: Stoppen und starten kann man die Laufzeitumgebung mittels Initscript (ja, sie lässt sich darüber auch wieder starten, nachdem sie sich nach zwei Stunden beendet hat):

/etc/init.d/codesyscontrol start
/etc/init.d/codesyscontrol stop

Nun können wir ein neues Standardprojekt anlegen und als Zielsystem den RaspberryPi auswählen.

RaspberryPi als Zielsystem für das neue Projekt auswählen
RaspberryPi als Zielsystem für das neue Projekt auswählen

Per Doppelklick auf das „Device“ öffnet sich nun links ein Menü, in dem die Einstellungen für die Laufzeit auf dem Gerät vorgenommen werden können. Hier stellen wir nun die Verbindung zum RaspberryPi her, indem wir die IP eintippen und mit Enter bestätigen.
Hier werden nun weitere Einzelheiten des Gerätes angezeigt, wenn es denn online ist:

CODESYS 3.5 hat eine Verbindung zum RaspberryPi hergestellt
CODESYS 3.5 hat eine Verbindung zum RaspberryPi hergestellt

Nun kann das Programm PLC_PRG ganz normal geschrieben und übersetzt werden, durch Klick auf „Einloggen“ (das Zahnrad) oder Alt + F8 wird das Programm auf den RaspberryPi geladen.

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