Démarrage d'un IPC C6017

L’IPC C6017-20 Beckhoff

IPC Beckhoff

Beckhoff fait parti des pionniers de l’automation basée sur des PC. Un IPC est un PC industriel (Industrial PC), c’est à dire adapté aux contraintes d’un environnement de production avec :

• un facteur de forme compacte pour l’intégration dans un coffret électrique,
• une alimentation 24Vdc,
• une résistance mécanique améliorée (tenue en température, vibrations,…)
• une configuration Fanless pour certains modèles.

Les IPC Beckhoff s’appuient sur un OS de type Windows 10, 11 (version IoT) ou FreeBSD. L’IPC se comporte alors comme un PC classique sur lequel on peut y exécuter du code C/C++ adapté à l’application à piloter, y installer des bases de données, y intégrer les connexions cloud, etc. On profite de toute la puissance et la polyvalence d’un PC pour exécuter des applications.

Sur un automate classique comme un S7-1200, l’on ne peut pas installer des applications comme sur un PC ou smartphone. Seule une évolution du firmware peut ajouter de nouvelles fonctionnalités proposées par le constructeur

Le Runtime TwinCAT

On peut transformer un IPC en automate avec l’installation du runtime TwinCAT. On pourra ainsi exécuter du code automate de type IEC 61131-3, c’est à dire du code en langage Ladder, FBD, STructuré. Ce Runtime permet également d’exécuter ce code en Real-Time. Un co-noyau préempte le kernel windows pour ces tâches temps-réelles.

Comparaison entre un IPC et un Raspberry PI

Dans l’article sur l’installation du Runtime Codesys sur Raspberry PI, on observait que l’on pouvait transformer un Raspberry Pi en pseudo IPC Linux pour un tarif bien plus accessible qu’une solution Beckhoff. Faisons une petite comparaison des solutions :

Raspberry Pi	IPC
Exécute uniquement des applicatifs Linux	Exécute des uniquement des applicatifs Windows
Ne possède pas d’interfaces de communication permettant d’utiliser un bus de terrain temps réel comme l’EtherCAT	L’IPC Beckhoff possède 4 interfaces EtherCAT natives
Le Raspberry Pi travaille sur une carte SD	L’IPC travaille sur un disque SSD M.2 rapide
Le Raspberry Pi nécessite un boîtier spécifique pour le monter sur rail Din ainsi qu’une alimention 5V ou USB	L’IPC est dans un boitier robuste alimenté en 24Vdc

On peut transformer un Raspberry Pi en IPC robustifié, mais dans ce cas de figure, on est proche du coût d’un IPC. Il existe des entreprises qui proposent des Raspberry-Pi customisé pour l’industrie comme Kunbus.

Une nouvelle tendance apparaît avec des nouvelle familles d’automates (Wago, Weidmuller, Phoenix-Contact) qui embarquent des processeurs ARM avec un kernel RT-Linux, le Runtime Codesys et des possibilités d’installer des applications par Docker.

Installation de l’IPC C6017 Beckhoff

A la livraison des IPC C6017, seul Windows 10 IoT est installé. Pour paramétrer l’IPC, on peut y connecter un écran en DisplayPort ainsi qu’un clavier et souris en USB. On peut alors paramétrer les adresses IP pour les 4 ports Ethernet, installer des applications, etc.

Personnellement, je préfère m’économiser la place sur le bureau pour un écran et un clavier en utilisant l’accès en bureau à distance avec l’IPC.

Détermination de l’adresse IP de l’IPC

En configuration de base, les ports Ethernet de l’IPC sont en DHCP. La première étape a été de connecter l’IPC sur une Box ou un routeur wifi possédant un serveur DHCP pour que l’IPC puisse récupérer une adresse IP.

En connectant l’IPC sur une LiveBox, j’ai identifié l’adresse IP que la box a affecté à l’IPC. Dans ce cas de figure, @IP = 192.168.1.22 et le nom de l’IPC est CP-8435B5.

Connaissant l’adresse IP, nous pouvons nous connecter sur l’IPC en distant.

Connexion à distance

On peut saisir les paramètres de connexion : l’@IP correspond à l’adresse IP de l’IPC déterminé plus haut

En sortie d’usine, l’IPC posssède :

• un compte Administrator
• le mot de passe par défaut est 1

On est maintenant connecté au bureau windows de l’IPC. Normalement, le Beckhoff device manager devrait être ouvert automatiquement. Il s’agit d’une page web qui permet de paramétrer l’IPC (localhost/config/)

Une des premières étapes que je préconise, c’est de passer sur une adresse IP statique sur un des ports de l’IPC, comme cela, on pourra travailler sur l’IPC directement branché sur le PC sans avoir à passer pour un serveur DHCP sur une box ou autre. La configuration se fait dans l’onglet Hardware et NIC.

On fait un Disable sur DHCP sur le port ethernet que l’on souhaite utiliser parmi les 4 et l’on choisie une adresse IP adaptée. Dans mon cas, j’ai configuré l’adressage statique sur le port 1 de la manière suivante :

• Adresse IP : 192.168.1.244
• Subnet Mask : 255.255.255.0
• Gateway : 192.168.1.1

On clique sur le petit V pour Save Network Settings

Maintenant que nous avons changé l’adresse IP, il faudra relancer un nouvel accès bureau à distance car nous sommes passés de l’@IP 192.168.1.22 à l’@IP 192.168.1.244. Les procédures de login, mot de passe et d’autorisation de connexion restent identiques.

Installation du Runtime TwinCAT sur IPC C6017

Lors de l’accès en mode Bureau distant sur l’IPC, nous pouvons fermer le Beckhoff Device Manager. Dans cette seconde étape, nous allons installer le Runtime TwinCAT pour que notre IPC puisse exécuter du code automate.

Il y a deux méthodes. Soit l’IPC est connecté sur Internet (box, clé 4G, autre) soit il ne dispose pas de connexion. Les méthodes sont identiques, sauf qu’en cas d’absence d’internet sur l’IPC, il faudra télécharger le Runtime sur une clé USB pour pouvoir l’installer sur l’IPC. Avec une connexion internet, on peut télécharger directement le Runtime depuis l’IPC.

On ouvre une session du navigateur Microsof Edge depuis l’IPC et l’on se connecte sur le site de Beckhoff.

• On clique ensuite sur l’image TwinCAT correspondant au paragraphe Automation.
• Une nouvelle page s’ouvre et l’on clique à nouveau sur l’image TwinCAT correspondant au Runtime TwinCAT.
• On peut maintenant cliquer sur l’image TC1xxx TwinCAT 3 Base

• On clique ensuite sur TC1200 | TwinCAT3 PLC, puis dans Documentation and Downloads, puis dans Software and Tools pour arriver au Runtime TwinCAT 3 Downloads | eXtended Automation Runtime (XAR) qui fait environ 181 MB. (Un compte Beckhoff est nécessaire pour télécharger le Runtime)
• On télécharge le Runtime. Le .exe se trouve dans C:/user/Administrator/Downloads/
• La procédure d’installation est classique, on accepte les termes de licence et l’on fait une installation complète.
• Un redémarrage de l’IPC est nécessaire pour lancer le Runtime TwinCAT.

Installation des drivers EtherCAT

Après installation du Runtime TwinCAT, il faut encore activer les drivers pour l’EtherCAT. Depuis l’IPC, avec l’explorateur de fichier, aller sur C:/TwinCAT/3.1/System/

Deux étapes à faire :

• double cliquer sur win8settick.bat (si on ne le fait pas, TwinCAT peut avoir des soucis pour programmer l’IPC)
• double cliquer sur TcRteInstall.exe

Quand vous avez cliqué sur TcRteInstall.exe, une fenêtre s’ouvrira pour que vous puissiez choisir les ports ethernet de l’IPC sur lesquels vous allez activer le driver EtherCAT. Le plus simple est d’activer le driver EtherCAT sur les 4 ports de l’IPC C6017.

Il faudra choisir les ports en compatible Device et cliquer sur Install sur chaque port pour qu’ils passent de compatible Device vers Installed.

Après configuration, les 4 ports devraient ainsi avoir les performances temps-réel du bus EtherCAT.

Nous avons fini avec la configuration de l’IPC. Nous pouvons faire un Shut down pour l’éteindre correctement, car n’oubliez pas, il s’agit d’un PC windows 10, il faut éteindre le PC correctement et non en coupant brutalement l’alimention !

Premier programme automate sur l’IPC C6017

Comme dans les articles précédents, nous allons exécuter sur l’IPC un premier programme automate afin de valider l’installation logicielle.

Projet TwinCAT pour tester l’IPC

Depuis votre PC de développement, vous ouvrez TwinCAT. En parallèle, vous allumez l’IPC. Sur l’IPC, aucune connexion bureau à distance est nécessaire pour le moment.

Depuis TwinCAT sur votre PC, vous choisissez un projet TwinCAT XAE Project (XML Format) et l’on fait Next.

Il faut donner un nom de projet comme par exemple projetIPC et l’on fait Create.

L’arborescence de projet est crée. Comme nous souhaitons déployer ce projet sur l’IPC C6017 que nous venons de configurer, il faut configurer la cible, en faisant Choose Target System dans l’onglet Local.

On clique sur Search Ethernet pour détecter l’IPC

Une fenêtre Add Route Dialog apparaît. On fait un Broadcast Search en vérifiant que Transport Type est configuré sur TCP_IP et que Address Info soit configuré sur IP Address.

On coche l’interface Ethernet à utiliser. (J’ai décoché l’interface virtuelle associée à Siemens)

L’IPC est alors détecté, à la condition que vous ayez respecté les procédures précedentes d’activation de l’interface EtherCAT (win8settick.bat et TcRteInstall.exe). Il reste à cliquer sur Add Route. Un petit cadenas apparait en dessous de Connected pour indiquer que la liaison avec l’IPC est OK. On peut faire Close.

Dans le choose Target, on choisit la cible correspond à l’IPC.

Code PLC

Dans cette partie, nous allons créer un premier code automate à injecter sur le Runtime de l’IPC. Depuis notre PC de développement, nous allons intégrer un nouvel Item PLC (add new item …) dans notre Projet projetIPC.

On choisit un Standard PLC Project que nous pouvons nommer PLC1. On fait Add ensuite.

On écrit le code structuré suivant qui réalise un simple comptage tous les temps de cycle automate.

On clique sur Build -> Build Solution

On clique sur Activate Configuration :

On vérifie qu’il s’agit bien du projetIPC sur lequel nous travaillons et l’on clique sur OK.

On clique sur OK pour démarrer le Runtime TwinCAT (Restart in Run Mode) sur l’IPC puis sur Login pour que votre PC puisse charger le code dans l’IPC.

Si c’est votre premier chargement dans l’IPC, TwinCAT vous demandera de confirmer l’utilisation du port 851 pour le transfert du programme. On fait YES, puis on clique sur START (bouton vert).

Si toutes les étapes ont été respectées, le compteur devrait s’incrémenter à chaque cycle automate. Ce code est exécuté sur l’IPC. Pour stopper le code, il faut cliquer sur l’icône Stop (en rouge).

Pour quitter la liaison avec l’IPC, on clique sur Logout.

Arrêt de l’IPC

Pour arrêter “correctement” l’IPC, on se connecte sur son adresse IP avec l’outil Bureau à distance depuis votre PC

Après l’accès au bureau windows de l’IPC, on clique sur l’icône windows et l’on choisit Shut down pour arrêter l’IPC. On attent 30s et l’on peut couper l’alimentation.