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Conectar N3uron con dispositivos compatibles con MQTT y Modbus

Introducción​

En la automatización industrial, Modbus se destaca como uno de los protocolos más comunes. MQTT ha emergido como el protocolo líder para IoT en la automatización industrial debido a varias características. Su diseño ligero, eficiencia, escalabilidad y soporte para mensajería asíncrona son notables. En MQTT, los dispositivos se comunican solo cuando hay un evento notificable, en contraste con las actualizaciones constantes. Este enfoque basado en eventos, junto con la transmisión por excepción (enviar datos solo cuando se desvían de la norma o en activadores específicos), conserva ancho de banda y recursos, optimizando la transmisión de datos para aplicaciones críticas de IoT.

La potente combinación de Edge Box RPi 200 y N3uron facilita la gestión eficiente de plantas al proporcionar conectividad robusta y capacidades avanzadas de manipulación de datos. Esta guía enfatiza la importancia de Modbus TCP en entornos industriales, destacando la integración fluida de dispositivos MQTT para mejorar aún más la conectividad.

Requisitos previos​

Hardware​

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Software​

Recomendamos encarecidamente estudiar la guía Primeros pasos con N3uron. Proporciona información esencial sobre la navegación en la interfaz web de N3uron, comprensión de etiquetas y creación de paneles básicos. Si aún no has explorado estos fundamentos, es aconsejable hacerlo antes de continuar. Puedes acceder a la guía a través del enlace proporcionado.

Configurar ajustes de Ethernet​

Dado que el dominio de IP de tu PLC es diferente de la configuración inalámbrica, es posible que debas cambiar la configuración de IP manualmente. Para ello:

  • Paso 01: Ejecuta el siguiente comando:
sudo nano /etc/dhcpcd.conf
  • Paso 02: Configura los ajustes del puerto Ethernet según el dominio de red de tu PLC y establece prioridades con el comando 'metric'. El número más bajo tiene la prioridad más alta.

Creación y configuración del módulo Modbus​

Crear una instancia del módulo Modbus en la interfaz WebUI de N3uron​

  • Paso 01: En el panel de Navegación, selecciona Config.
  • Paso 02: En el panel de Explorador, selecciona Módulos.
  • Paso 03: Haz clic en el menú Modelo y selecciona Nuevo Módulo.
  • Paso 04: Asigna un nombre (ejemplo: ModbusClient).
  • Paso 05: Configura el Tipo de Módulo como ModbusClient. Deja los valores predeterminados y haz clic en Guardar.

Creación y configuración de canal​

  • Paso 01: Dentro del módulo Modbus creado, selecciona Nuevo Canal y nómbralo Client.
  • Paso 02: Ahora vamos a comunicarnos con el PLC utilizando Modbus TCP. Proporciona la dirección IP del PLC y la dirección del puerto.
note

Si estás utilizando Modbus RTU, hay varias configuraciones a considerar. Para ello, debes proporcionar detalles como el puerto COM, la velocidad en baudios, etc. Para obtener más información sobre la configuración de los protocolos Modbus RTU y TCP en N3uron, consulta la siguiente guía.

  • Paso 03: Agregar un dispositivo: Cada canal puede tener uno o más dispositivos. Asigna un nombre al dispositivo y procede con la configuración. En este caso, el nombre del dispositivo es PLC.
  • Paso 04: Hay algunas configuraciones que puedes ajustar en esta interfaz. Puedes encontrar más detalles en este enlace. Sin embargo, en este caso, las dejaremos como están.

Configuración de etiquetas (Tags)​

  • Paso 01: Ve a la WebUI, selecciona Config, y luego haz clic en Tag. En la sección Modelo, haz clic en el menú y selecciona Nuevo Tag. Asigna el nombre Q1. Normalmente, Q se usa para indicar la bobina de salida.
  • Paso 02: Luego, realiza las siguientes configuraciones:
    • Source: Habilitado/Sí
    • Module Type: ModbusClient
    • Module Name: ModbusClient
    • Config: Dispositivo: Client/PLC
    • Modbus address: 008931
    • Data type: Booleano

Haz clic en Guardar.

note

Se recomienda consultar la hoja de datos del fabricante del PLC o dispositivo para conocer las direcciones Modbus. Allí encontrarás detalles sobre entradas, salidas y direcciones de retención. Según estas especificaciones, se deben hacer ajustes en la línea de dirección Modbus en la configuración del tag. Por ejemplo, si el fabricante anota la bobina de salida Q1 como 8193, la dirección debe configurarse como 008193. De manera similar, si la entrada de red se denota como 1 y es de tipo bobina, la dirección debe establecerse como 000001.

  • Paso 03: Simulación en tiempo real

Una vez conectado al sistema, podrás ver el estado en tiempo real de las bobinas de salida y entrada.

note

La interacción con el PLC a través de la interfaz de N3uron requiere permisos de acceso adecuados, incluyendo capacidades de lectura y escritura.

Crear una instancia del módulo MQTT en la interfaz WebUI de N3uron​

  • Paso 01: En el panel de Navegación, selecciona Config.
  • Paso 02: En el panel de Explorador, selecciona Módulos.
  • Paso 03: Haz clic en el menú Modelo y selecciona Nuevo Módulo.
  • Paso 04: La instancia puede recibir cualquier nombre, pero para este ejemplo usaremos MQTT.
  • Paso 05: Configura el Tipo de Módulo como MqttClient. Deja los valores predeterminados y haz clic en Guardar.

Configurar el módulo MQTT en N3uron​

  • Paso 01: En el panel de Explorador, selecciona la instancia MQTT que acabas de crear.

  • Paso 02: Haz clic en el botón del menú Modelo y selecciona Nueva Conexión.

  • Paso 03: Asigna un nombre a la nueva conexión. En este ejemplo, se ha nombrado MqttClient:

    • Broker de destino: Personalizado
    • Modo de autenticación: Contraseña
    • Usuario: Tu nombre de usuario del broker
    • Contraseña: Tu contraseña del broker
    • Protocolo: MQTT
    • URL del Broker: Dirección IP del broker

Haz clic en Guardar configuración.

Suscribirse a un tema utilizando el módulo MQTT de N3uron​

  • Paso 01: En el panel de Modelo, haz clic derecho en la conexión AWS, selecciona Nuevo Suscriptor, y asígnale un nombre. En este ejemplo, usaremos Subscriber.
  • Paso 02: Haz clic en el suscriptor recién creado y agrega un nombre en el campo Tema. En este ejemplo, usaremos device/data.
note

Para realizar pruebas y obtener experiencia práctica, te proporcionamos un código Arduino que puede ejecutarse en XIAO. Además, deberás ingresar tus propias credenciales en este código antes de cargarlo.

  • Paso 03: Configura las siguientes propiedades con los valores indicados a continuación, dejando el resto en sus valores predeterminados:

    • QoS: QoS 0
    • Codificación: UTF8
    • Compresión: Ninguna
    • Serialización: JSON
    • Analizador de datos/Tipo: MqttClient JSON

Haz clic en Guardar.

note

Aquí utilizamos un analizador de datos configurado en formato MQTTClient JSON. El dispositivo XIAO publica datos en este formato en el broker. Si tu dispositivo no publica datos en este formato específico, deberás identificar el formato que utiliza y crear un fragmento de código JavaScript personalizado para manejar los dispositivos en consecuencia. Para obtener más información, consulta las siguientes directrices.

Crear una etiqueta (Tag)​

  • Paso 01: Dentro del panel Explorador, selecciona Tags.
  • Paso 02: En el menú Modelo, haz clic derecho sobre el icono de la carpeta, selecciona Nuevo Tag, y asígnale un nombre. En este ejemplo, usaremos test.

  • Paso 03: En el panel de configuración, establece las siguientes propiedades con los valores indicados, dejando el resto en sus valores predeterminados:

    • Tipo: Número.
    • Fuente/Habilitado: Sí
    • Tipo de módulo: MqttClient
    • Nombre del módulo: MQTT
    • Configuración/Suscriptor: MqttClient/Subscriber

Haz clic en Guardar.

  • Paso 04: Simulación en tiempo real Una vez conectado al sistema, podrás ver el estado en tiempo real de la salida del Broker MQTT.

Bonus: Publicar el estado de la fábrica en AWS​

note

Hemos proporcionado instrucciones paso a paso sobre cómo conectar la nube de AWS a tu dispositivo Edge Box RPi 200. Si eres nuevo en esta wiki, consulta este enlace.

  • Paso 01: En el panel Explorador, selecciona la instancia MQTT que acabas de crear.
  • Paso 02: Haz clic en el botón del menú Modelo y selecciona Nueva Conexión.
  • Paso 03: Asigna un nombre a la nueva conexión. En este ejemplo, se ha nombrado MqttPublisher.

  • Paso 04: Configura las propiedades de conexión:

    • A: Selecciona Amazon Web Services en el menú desplegable de Broker de destino. El Modo de autenticación será Certificado. Además, en este ejemplo, el Client ID es N3uron.
    • B: Carga el Certificado, la Clave Privada y el Certificado CA que descargaste y guardaste cuando creaste el Thing en la consola de AWS IoT.
    • C: En la consola de AWS IoT, en el menú de la izquierda, ve a Configuración y copia tu Punto de acceso de datos del dispositivo. Luego, regresa a N3uron y pégalo en el campo Broker URL.
    • D: Deja el resto de las propiedades con sus valores predeterminados y haz clic en Guardar.
  • Paso 05: Dentro del panel Modelo, haz clic derecho en la conexión MqttPublisher que acabas de configurar, selecciona Nuevo Publicador, y asígnale un nombre. En este ejemplo, usaremos AWS.

  • Paso 06: Haz clic en el nuevo publicador y agrega un nombre en el campo Tema. En este ejemplo, usaremos N3uron.

  • Paso 07: Haz clic en el botón Filtro de Etiqueta, selecciona Nuevo Filtro de Etiqueta, y cambia el nombre predeterminado. En este ejemplo, hemos usado TagFilter. Deja Modo, Ruta y Patrón Regex con sus valores predeterminados. Con esta configuración, todas las etiquetas configuradas en N3uron serán publicadas en nuestro Broker AWS.

  • Paso 08: Ve a la consola de AWS IoT, y en el menú de la izquierda, selecciona Cliente de prueba MQTT. Haz clic en la pestaña Suscribirse a un tema, ingresa N3uron en el filtro de temas para suscribirte a todos los datos, y haz clic en Suscribirse.

Soporte Técnico y Discusión de Productos​

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