Introduction
With its open and simple specifications, the Modbus protocol is widely used to control device communications in industrial applications. As indicated in the following table, Modbus modes and functions differ depending on cable type.
Cable type | Serial | Ethernet | |
---|---|---|---|
Mode | ASCII | RTU | TCP |
Functions | Master/slave | Master/slave | Client/server |
Project Overview
Yokogawa Engineering Asia Pte. Ltd. was engaged in an upstream supervisory control and data acquisition (SCADA) system project where there was a requirement for Modbus systems that could operate simultaneously as master and slave nodes. As STARDOM field control node (FCN) autonomous controllers allow both Modbus master and slave functions to run simultaneously, they were selected for this project.
While functioning as a Modbus master mode in this application, the FCN polls the fire and gas system (FGS) to obtain data. As a Modbus slave node, it then transmits FGS data to the Yokogawa FAST/TOOLS SCADA system via a Modbus gateway and a WAN. This gateway converts the Modbus RTU protocol to Modbus TCP protocol for communication over the WAN. The serial modules are duplexed for network redundancy.
Figure: System Configuration
Expected benefits
Figure: Port name definition in Resource Configurator |
The NFLR121 FCN serial communications module has two ports for either RS-422 or RS-485 communications, and each can be configured as slave or master. By installing two of these modules, the second module is made to be a backup.
With STARDOM, the following benefits are expected:
- Reduced installation costs
- Simplified system configuration
- Increased system reliability
STARDOM Engineering
Figure: Setting of virtual name for port in POU |
STARDOM supports the IEC61131-3 programming language. The following two engineering tools are available:
- Resource Configurator: for hardware settings
- Logic Designer: for application logic
By keeping the application logic separate from the physical addresses, engineers can write programs for specific applications without having to consider the hardware configuration. This allows programs to be reused and improves engineering efficiency. The following screenshot from the Resource Configurator tool shows how the virtual name for a physical port is defined. In this case, SERIAL 1 is set for port1 and SERIAL 2 is set for port2 of the NFLR121 module.
By setting a virtual name for the program organization unit (POU) parameter, it is possible to link the physical hardware and the application logic. In the following figure, SERIAL 1 is set for SD_CMDBSM_BM_OPEN, which executes a Modbus master task. This specifies that port1 on an NFLR121 module is used as the communications port.
Application Overview
The NFLR121 FCN serial communications module has two ports for either RS-422 or RS-485 communications that support communication speeds between 300 bps and 115.2 kbps. In this project, one port was set as a Modbus master and the other as a Modbus slave. For redundancy purposes, two modules are installed in the following side-by-side configuration:
PSU Power Supply Unit | PSU Power Supply Unit | CPU | CPU | Spare | AI | DI | DO | COM | COM |
Figure: Unit Configuration
NFLR121 |
For this application, the following tasks were carried out in the sequence shown:
- Port configuration
- Modbus RTU master and slave programming for the same module
- Redundant Modbus RTU slave programming
Port Configuration
Figure: Setting of wiring method for port 2 on NFLR121 |
With the Resource Configurator, the following communication settings were made for each port:
- Port name
- Wiring method (2 wire/ 4 wire connection)
- Half duplex / full duplex
- Baud rate
- Data bits
- Parity setting
Programming the Same Module as Modbus RTU Master and Slave
Figure: Port name definition with Resource Configurator |
For this application, port name SERIAL 1 was set to port 1 and port name SERIAL 2 was set to port 2 for the NFLR121 module in slot 9.
As shown below, two POUs were used in this application: SD_CMDBSM_BM_OPEN POU for the Modbus RTU master node and SD_CMDBSM_BS_OPEN POU for the slave node. Port 1 on the NFLR121 module was used for communication as a Modbus RTU master node and port 2 was used as a slave node.
Redundant Modbus RTU Slave Programming
Figure: Port name definition with Resource Configurator |
NFLR121 modules were installed in slots 9 and 10. In this application, port name SERIAL 3 was set to port 1 and SERIAL 4 was set to port 2 for the redundant NFLR121 module in slot 10.
The two SD_CMDBSM_BS_OPEN POUs shown below were used in this application. Port 2 of the NFLR121 module in slot 9 and port 2 of the NFLR121 module in slot 10 were used for communication as a Modbus RTU slave node. In the event of a failure of port 2 on the NFLR121 module in slot 9, communication would not be disrupted.
Conclusion
Each of the communications modules on a STARDOM FCN autonomous controller can simultaneously function as Modbus master and slave nodes without affecting the other settings in the customer site. The use of two modules makes communications fully redundant.
In this application, the FCN Modbus master node simultaneously polls data from the FGS while the Modbus slave node transmits the FGS data to FAST/TOOLS. This keeps installation costs to a minimum. Furthermore, the use of the redundant module configuration ensures that there will be no interruption in the communications between FAST/TOOLS and the FCN autonomous controller.
업종
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수처리
Yokogawa는 수처리 설비의 더욱 안정적인 운영을 위한 최적의 솔루션을 제공합니다. 이러한 솔루션에는 정교한 기술, 탁월한 제품 품질 및 라이프 사이클 전반에 걸친 광범위한 애플리케이션 노하우가 포함됩니다.
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업스트림
업스트림(Upstream) 산업에는 유전 또는 해저의 원유 및 천연가스의 채취 및 생산을 위한 유정제어, 증류, 분리 및 제품 완성을 포함한 해상 및 육상 플랜트가 포함됩니다.
석유는 육상으로 옮겨져야 하는 관계로 운송 전에 분리 작업이 필요합니다. 1차 및 2차 분리 단계는 일반적으로 가스 흐름, 물 흐름 및 오일 흐름의 3단계로 분류됩니다. 가스 이동은 파이프라인을 필요로 하며, 이동하기 전에 상류 공정에서 분류 공정을 거치게 됩니다. 액체는 탱크 또는 파이프라인에 넣고 운송을 하므로 정확한 레벨 측정이 가능한 레벨계가 필요합니다.
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오일 및 가스
Yokogawa는 해상 및 육상 시설에서 파이프라인, 터미널 및 심해 운전에 이르기까지 석유 및 가스 사업의 모든 부분에서 풍부한 경험을 보유하고 있습니다. 우리는 안전을 강화하고 정확하고 신뢰성 있는 운전을 보장하며 플랜트 효율을 높이는 솔루션을 제공합니다.
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정수 및 하수 처리
Yokogawa는 보다 효율적인 사회를 만들기 위하여 에너지 최적화 기술 개발, 온실가스 감축, 오염 물질로부터 환경을 보호하는 견고한 제품 제작 등을 통해 지속 가능한 수자원 생산을 위한 제어 솔루션을 제공하고 있습니다. Yokogawa의 첨단 기술과 폭넓은 애플리케이션 노하우를 통해 고객과 협력하여 사업을 활성화하고 플랜트 수명주기 전반에 걸쳐 높은 가치를 제공할 수 있는 지속 가능한 솔루션을 제공합니다. 당사의 기술과 제품은 플랜트의 성능을 향상시키고 오늘날의 수자원 시장에서 경쟁적으로 운영할 수 있도록 보장하며 운영비를 절감합니다. Yokogawa는 지자체 및 공업용수 처리 시장에서 광범위한 수처리 응용 분야를 지원합니다.
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해상플랜트 (FPSO FLNG & FSRU)
해상 탐사 및 생산에는 열악한 조건 아래 최대의 가동 시간이 요구됩니다. 유인 및 무인 시설에서는 신뢰성이 확보된 원격 모니터링 기능을 갖춘 안정적인 통합제어 및 안전시스템 (ICSS)이 필요합니다. Yokogawa는 모든 규모 및 복잡한 자동화 단계의 해양프로젝트를 수행하는 데 있어 최첨단 기술과 광범위한 경험을 보유하고 있습니다.
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프로세스 공장에서 원격 위치에 이르기까지 당사의 공정제어 PLC 및 원격 터미널 장치 (RTU)는 사용자가 운영의 우수성을 극대화하도록 돕습니다.