Modbus TCP/IP ile PLC Verisi Okuma ve Entegrasyon Aşamaları

1 Adım 1: PLC Üzerinde Modbus TCP Server Konfigürasyonu

İlk adım, PLC'nin Ethernet portuna sabit bir IP adresi atamak (Örn: 192.168.1.50) ve PLC programında Modbus TCP Server (Slave) fonksiyon bloğunu aktif etmektir:

• Siemens TIA Portal: MB_SERVER fonksiyon bloğu çağrılır, bağlantı parametreleri (Port: 502, Interface ID) girilir ve MB_HOLD_REG işaretçisi (Pointer) tanımlanan bir Veri Bloğuna (DB) bağlanır.
• Schneider EcoStruxure: Dahili Ethernet port ayarlarında Modbus Server varsayılan olarak aktiftir; %MW0, %MW100 gibi dahili bellek adresleri doğrudan 40001, 40101 Holding Register'larına eşlenir.
• Omron / Delta / WAGO: Network ayarlarından Modbus TCP aktifleştirilir ve veri register alanları (D register / %MW) eşleştirilir.

2 Adım 2: Veri Tipi Dönüşümleri ve Endianness (Byte/Word Sıralaması)

Modbus register'ları sadece 16-bitlik (2 bayt) ham tam sayıları taşır. Ancak endüstriyel proseslerde 32-bit Float (Kayan Noktalı Gerçek Sayı), 32-bit Double Integer (DINT) veya 64-bit sayılar kullanılır.

32-bitlik bir sayıyı okumak için 2 ardışık Holding Register (Örn: 40001 ve 40002) birlikte okunur ve 4 bayt birleştirilir. Farklı işlemci mimarileri baytları farklı sıralar:

• Big-Endian (ABCD - High Byte First): En yüksek anlamlı bayt ilk sırada gelir. Standart Modbus kuralıdır.
• Big-Endian with Word Swap (CDAB): Kelimeler (16-bit bloklar) yer değiştirir. Siemens ve birçok modern PLC bu düzeni kullanır.
• Little-Endian (DCBA): En düşük anlamlı bayt ilk sıradadır.
• Little-Endian with Word Swap (BADC - Byte Swap): Her kelime içindeki baytlar yer değiştirir.

Doğru veri okuma motorları (Örn: Oemsoft Veri Toplayıcı), register haritası tanımlanırken otomatik Word/Byte Swap dönüştürme seçeneği sunar.

3 Adım 3: Sinyal ve Register Doğrulama Testi

MES veya SCADA yazılımına bağlamadan önce, sahadaki PLC ile haberleşmenin çalıştığı Modbus Poll, QModMaster gibi test araçları veya Python scripti ile doğrulanır:

• Ping atılarak PLC'nin IP erişilebilirliği test edilir.
• 502 portu üzerinden bağlantı kurulur (Slave ID: 1, FC03).
• Örneğin makinedeki parça sayacı 40010 adresindeyse, makine çalıştığında bu register'daki değerin arttığı canlı olarak izlenir.

4 Adım 4: Polling (Sorgulama) ve Blok Okuma Optimizasyonu

Modbus TCP, OPC UA gibi kendiliğinden abonelik (Subscription) modeline sahip değildir; Client'ın belirli periyotlarla soru sorması (Polling) gerekir:

• Örnekleme Hızı: Kritik çevrim sayımları için 100ms – 250ms, enerji analizörleri ve ortam sıcaklığı için 1.000ms – 5.000ms sorgu frekansı idealdir.
• Blok Okuma (Block Read): 10 farklı register'ı 10 ayrı sorguyla okumak yerine, tek bir FC03 paketiyle 10 ardışık register aynı anda okunmalıdır. Bu sayede ağ trafiği ve PLC CPU yükü %90 oranında azalır.

5 Adım 5: MES ve Veritabanı Entegrasyonu

Okunan ham register değerleri, MES yazılımının veri işleme motoruna aktarılır:

• Sayaç değerleri iş emirleriyle eşleştirilir ve fiili üretim miktarı hesaplanır.
• Çalışıyor/Durdu bitleri analiz edilerek anlık OEE (Toplam Ekipman Etkinliği) ve duruş raporları üretilir.
• Sıcaklık ve basınç gibi analog veriler zaman serisi veritabanına kaydedilerek kestirimci kalite analizinde kullanılır.

# Gerekli kütüphane: pip install pymodbus
from pymodbus.client import ModbusTcpClient
from pymodbus.constants import Endian
from pymodbus.payload import BinaryPayloadDecoder
import time

# 1. PLC Bağlantı Ayarları
PLC_IP = '192.168.1.50'
PLC_PORT = 502
SLAVE_UNIT_ID = 1

client = ModbusTcpClient(PLC_IP, port=PLC_PORT)

try:
    if client.connect():
        print(f"PLC'ye başarıyla bağlanıldı: {PLC_IP}:{PLC_PORT}")
        
        # 2. FC03: Holding Register Okuma (Ofset 0'dan itibaren 4 register)
        # Register 0: Makine Durumu (1=Çalışıyor, 0=Durdu)
        # Register 1: Üretim Adedi (16-bit INT)
        # Register 2-3: Fırın Sıcaklığı (32-bit Float)
        response = client.read_holding_registers(address=0, count=4, slave=SLAVE_UNIT_ID)
        
        if not response.isError():
            registers = response.registers
            makine_durumu = registers[0]
            uretim_adedi = registers[1]
            
            # 3. 32-bit Float Dönüşümü (Big-Endian Byte, Little-Endian Word / CDAB)
            decoder = BinaryPayloadDecoder.fromRegisters(
                registers[2:4],
                byteorder=Endian.BIG,
                wordorder=Endian.LITTLE
            )
            sicaklik = decoder.decode_32bit_float()
            
            print(f"--- PLC Canlı Verileri ---")
            print(f"Makine Durumu : {'ÇALIŞIYOR' if makine_durumu == 1 else 'DURDU'}")
            print(f"Üretim Adedi  : {uretim_adedi} Adet")
            print(f"Fırın Sıcaklık: {sicaklik:.2f} °C")
        else:
            print(f"Modbus Okuma Hatası: {response}")
            
    else:
        print(f"PLC'ye bağlanılamadı! IP ve ağ kablosunu kontrol edin.")

finally:
    client.close()
    print("Bağlantı kapatıldı.")