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Conecta N3uron con dispositivos compatibles con MQTT y Modbus

Introducción​

En la automatización industrial, Modbus destaca como uno de los protocolos más comunes. MQTT se ha convertido en el protocolo líder para IoT en la automatización industrial por muchas de sus características. Su diseño liviano, eficiencia, escalabilidad y soporte para mensajería asíncrona son muy notables. En MQTT, los dispositivos se comunican únicamente cuando hay un evento reportable, en contraste con las comprobaciones constantes de actualización. Este enfoque basado en eventos, junto con el reporte por excepción —en el que solo se envían datos cuando éstos se desvían de lo normal o se activan disparadores específicos—, ahorra ancho de banda y recursos, optimizando la transmisión de datos para aplicaciones críticas en IoT.

La potente combinación del reTerminal DM y N3uron Duo facilita la gestión eficiente de plantas industriales al proporcionar una conectividad robusta y capacidades avanzadas de manipulación de datos. Este Wiki enfatiza la importancia de Modbus TCP en entornos industriales, destacando la integración sin fisuras de dispositivos MQTT para mejorar aún más la conectividad.

Requisitos Previos​

Hardware​

reTerminal DM
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Software​

Recomendamos encarecidamente estudiar la Guía de Primeros Pasos con N3uron. Esta guía proporciona conocimientos esenciales sobre cómo navegar en la interfaz web de N3uron, comprender conceptos como la Web UI y el módulo Web Vision, entender el concepto de tags y crear dashboards básicos. Si aún no has explorado estos fundamentos, es aconsejable hacerlo antes de continuar.

Configurar la configuración de Ethernet​

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

  • Paso 01: Ejecuta el siguiente comando:
sudo nano /etc/dhcpcd.conf
  • Paso 02: Configura la configuración del puerto Ethernet de acuerdo con el dominio de la red de tu PLC y establece prioridades utilizando el comando metric. El valor de métrica más bajo tiene la mayor prioridad.

Creación y Configuración del Módulo Modbus​

Crear una instancia de módulo en la Interfaz WebUI de N3uron

  • Paso 01: En el panel de Navigation, selecciona Config.
  • Paso 02: En el panel de Explorer, selecciona Modules.
  • Paso 03: Haz clic en el menú Model y selecciona New Module.
  • Paso 04: La instancia puede recibir cualquier nombre; para este ejemplo, usaremos ModbusClient.
  • Paso 05: Establece la propiedad Module Type en ModbusClient. Deja el resto de las propiedades con sus valores por defecto y haz clic en Save.

Creación y Configuración del Canal​

  • Paso 01: Bajo el módulo Modbus Client que acabas de crear, selecciona New Channel y nómbralo Client.
  • Paso 02: Ahora, estableceremos la comunicación con el PLC mediante Modbus TCP. Proporciona la dirección IP del PLC y el número de puerto.
note

Si utilizas Modbus RTU, deberás configurar otros parámetros como el puerto COM, la velocidad en baudios, etc. Para más información sobre la configuración de los protocolos Modbus RTU y TCP en N3uron, consulta la guía de configuración del cliente Modbus.

  • Paso 03: Añade un dispositivo. Cada canal puede tener uno o más dispositivos. Asigna un nombre al dispositivo; en este caso, lo llamaremos PLC.
  • Paso 04: Se ofrecen algunas configuraciones adicionales. Mantén los valores predeterminados a menos que requieras realizar algún ajuste específico.

Configuración de Tags​

  • Paso 01: En la WebUI, selecciona Config y luego haz clic en Tag. En el panel de Model, haz clic en el menú y selecciona New Tag. Nómbralo Q1 (normalmente se usa “Q” para indicar la bobina de salida).
  • Paso 02: Realiza las siguientes configuraciones:
    - **Source**: Enabled/Yes  
    - **Module Type**: ModbusClient  
    - **ModuleName**: ModbusClient  
    - **Config**: Device: Client/PLC  
    - **Modbus address**: 008931  
    - **Data type**: Boolean
    Y haz Save.
note

Es aconsejable consultar la hoja de datos del fabricante del PLC o dispositivo para obtener información sobre las direcciones Modbus, donde se especifican las direcciones de entradas, salidas y registros. Por ejemplo, si el fabricante indica la bobina de salida Q1 como 8193, la dirección se configurará como 008193. De forma similar, si la entrada de red se denota como 1 y es de tipo bobina, la dirección se establecerá como 000001.

  • Paso 03: Simulación en tiempo real
    Una vez conectado al sistema, podrás visualizar el estado en tiempo real de las bobinas de salida y las entradas.
note

La interacción con el PLC a través de la interfaz N3uron requiere permisos de acceso adecuados, tanto de lectura como de escritura.

Crear una instancia del Módulo MQTT en la Interfaz WebUI de N3uron​

  • Paso 01: En el panel de Navigation, selecciona Config.
  • Paso 02: En el panel de Explorer, selecciona Modules.
  • Paso 03: Haz clic en el menú Model y selecciona New Module.
  • Paso 04: La instancia puede recibir cualquier nombre; para este ejemplo, usaremos MQTT.
  • Paso 05: Establece la propiedad Module Type en MqttClient. Deja el resto de las propiedades por defecto y haz clic en Save.

Configurar el Módulo MQTT de N3uron​

  • Paso 01: En el panel Explorer, selecciona la instancia MQTT que acabas de crear.
  • Paso 02: Haz clic en el botón del menú Model y selecciona New Connection.
  • Paso 03: Asigna un nombre a la nueva conexión. En este ejemplo, se llamará MqttClient:
    - **Destination broker**: Custom  
    - **Authentication mode**: Password  
    - **Username**: Tu nombre de usuario del Broker  
    - **Password**: Tu contraseña del Broker  
    - **Protocol**: MQTT  
    - **Broker URL**: (IP del Broker)
    Guarda la configuración.

Suscribirse a un Tema usando el Módulo MQTT de N3uron​

  • Paso 01: En el panel de Model, haz clic derecho sobre la conexión (en este ejemplo, la conexión AWS), selecciona New Subscriber y asígnale un nombre. En este ejemplo, usaremos Subscriber.
  • Paso 02: Haz clic en el suscriptor y añade un nombre en el campo Topic. En este ejemplo, usamos device/data.
note

Para pruebas y experiencia práctica, se te ha proporcionado un código Arduino que puedes ejecutar en XIAO. Además, deberás ingresar tus credenciales en el código antes de cargarlo.

  • Paso 03: Configura las siguientes propiedades utilizando los valores indicados, dejando el resto en sus valores por defecto:
    - **Qos**: Qos 0  
    - **Encoding**: UTF8  
    - **Compression**: None  
    - **Serialization**: JSON  
    - **Data parser/Type**: MqttClient JSON
    Y haz Save.
note

Aquí se utiliza un data parser configurado para el formato MQTTClient JSON, ya que el dispositivo XIAO publica datos en este formato. Si tu dispositivo publica en otro formato, deberás identificarlo y crear un snippet de código JavaScript personalizado para manejarlo. Para más orientación, consulta las directrices.

Crear un Tag para MQTT​

  • Paso 01: En el panel Explorer, selecciona Tags.
  • Paso 02: En el menú Model, haz clic derecho sobre el ícono de carpeta, selecciona New Tag y asígnale un nombre. En este ejemplo, lo llamaremos test.
  • Paso 03: En el panel de Configuración, establece las siguientes propiedades utilizando los valores indicados y deja el resto en sus valores predeterminados:
    - **Type**: Number  
    - **Source/Enabled**: Yes  
    - **Module Type**: MqttClient  
    - **Module name**: MQTT  
    - **Config/Subscriber**: MqttClient/Subscriber
    Haz clic en Save.
  • Paso 04: Simulación en tiempo real
    Una vez conectado al sistema, podrás ver en tiempo real los datos provenientes del MQTT Broker.

Bonus: Publicar el estado de la fábrica en AWS​

note

Se han proporcionado instrucciones paso a paso sobre cómo conectar la nube de AWS a tu dispositivo reTerminal DM. Si eres nuevo en este Wiki, consulta ese enlace.

  • Paso 01: En el panel Explorer, selecciona la instancia MQTT que acabas de crear.
  • Paso 02: Haz clic en el botón del menú Model y selecciona New Connection.
  • Paso 03: Asigna un nombre a la nueva conexión. En este ejemplo, se llamará MqttPublisher.
  • Paso 04: Configura las propiedades de la conexión:
    • A: Selecciona Amazon Web Services en el menú desplegable Destination Broker. El Authentication mode será Certificate. Además, en este ejemplo, el Client Id es N3uron.
    • B: Carga el Certificado, clave privada y certificado CA que descargaste y guardaste al crear la Thing en la Consola AWS IoT.
    • C: En la Consola AWS IoT, en el menú de la izquierda, ve a Settings y copia tu Device Data Endpoint. Regresa a N3uron y pégalo en el campo Broker URL.
    • D: Deja el resto de las propiedades por defecto y haz clic en Save.
  • Paso 05: En el panel Model, haz clic derecho sobre la conexión MqttPublisher y selecciona New Publisher. Asígnale un nombre; en este ejemplo, usaremos AWS.

  • Paso 06: Haz clic en el publicador y agrega un nombre en el campo Topic. En este ejemplo, se utiliza N3uron.

  • Paso 07: Haz clic en el botón Tag Filter, selecciona New Tag Filter y cambia el nombre predeterminado. En este caso, lo llamamos TagFilter. Deja por defecto los valores de Mode, Path y Regex pattern. Con esta configuración, cada tag configurado en N3uron se publicará en nuestro Broker AWS.

  • Paso 08: Ve a la Consola AWS IoT, en el menú de la izquierda selecciona MQTT test client. Haz clic en la pestaña Subscribe to a topic, ingresa N3uron en el filtro de tema para suscribirte a todo y haz clic en Subscribe.

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