Publicando Datos Industriales a la Nube de AWS Usando N3uron, 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 automatización industrial debido a muchas características. Su diseño ligero, eficiencia, escalabilidad y soporte para mensajería asíncrona son notables. En MQTT, los dispositivos se comunican solo cuando hay un evento reportable, contrastando con las verificaciones constantes de actualizaciones. Este enfoque basado en eventos, junto con el reporte por excepción—enviando datos solo cuando se desvía de las normas o en disparadores específicos—conserva ancho de banda y recursos, optimizando la transmisión de datos para aplicaciones IoT críticas.

El potente emparejamiento de reComputer R1000 y N3uron Duo facilita la gestión eficiente de plantas proporcionando capacidades robustas de conectividad y manipulación de datos. Esta Wiki enfatiza la importancia de Modbus TCP en entornos industriales, destacando la integración fluida de dispositivos MQTT para mejorar aún más la conectividad.

Prerrequisitos

Hardware

reComputer R1000
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Software

Recomendamos encarecidamente estudiar la guía Primeros pasos con N3uron. Proporciona información esencial para navegar por la interfaz web de N3uron, comprender conceptos como la interfaz web y el módulo Web Vision, captar el concepto de etiquetas y crear paneles básicos. Si aún no has explorado estos fundamentos, es recomendable hacerlo antes de continuar. Puedes acceder a la guía a través del enlace proporcionado.

Configurar ajustes de Ethernet para Modbus TCP/IP

Dado que el dominio IP de tu PLC/Dispositivo es diferente de tus configuraciones inalámbricas, es posible que tengas que cambiar la configuración IP manualmente. Para eso,

• Paso 01: Ejecuta el siguiente comando si estás ejecutando Bullseye:

sudo nano /etc/dhcpcd.conf

• Paso 02: Luego configure los ajustes del puerto Ethernet según el dominio de red de su PLC/Dispositivo y establezca prioridades usando el comando metric. La métrica más baja tiene la prioridad más alta.

• Paso 01: Si está ejecutando Bookworm OS, puede usar la GUI para hacer clic en el icono de red. Bajo las opciones avanzadas, elija "Edit Connections."

• Paso 02: Elija "Wired Connection 2" (ETH 1) y agregue la dirección, máscara de red y puerta de enlace bajo la configuración IPv4.

Creación y Configuración del Módulo Modbus

Crear una Instancia de Módulo Dentro de la Interfaz WebUI de N3uron

• Paso 01: En el panel de Navegación, seleccione Config.
• Paso 02: En el panel Explorer, seleccione Modules.
• Paso 03: Haga clic en el menú Model y seleccione New Module.

• Paso 04: La instancia puede recibir cualquier nombre, pero para el ejemplo, usaremos ModbusClient.
• Paso 05: Establezca la propiedad Module Type como ModbusClient. Deje el resto de las propiedades con sus valores predeterminados y haga clic en Save.

Creación y Configuración de Canal

• Paso 01: Bajo el Cliente Modbus creado y Model, seleccione New Channel. Asigne al canal el nombre Client.

• Paso 02: Ahora, vamos a comunicarnos con el PLC usando Modbus TCP. Por favor proporcione la dirección IP para el PLC y la dirección del puerto.

note

Si estás utilizando Modbus RTU, hay varias configuraciones a considerar. Para ello, necesitas proporcionar detalles 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 proporcionada.

• Paso 03: Agregar un dispositivo: Cada canal puede tener uno o más dispositivos. Establece un nombre para el dispositivo y procede con la configuración. En este caso, el nombre del dispositivo es PLC.

• Paso 04: Hay algunas configuraciones que puedes ajustar a través de esta interfaz. Puedes encontrar más detalles en este enlace. Sin embargo, para este caso, las mantendremos como están.

Configuración de Etiquetas

• Paso 01: Ve a la WebUI, selecciona Config, y luego haz clic en Tag. En la sección Model, haz clic en el menú y elige New Tag. Nómbrala Q1. Normalmente Q se usa para indicar la bobina de salida.

• Paso 02: Luego necesitas hacer las siguientes configuraciones.
  • Source : Enabled/Yes
  • Module Type : ModbusClient
  • ModuleName: ModbusClient
  • Config: Device: Client/PLC
  • Modbus address: 008931
  • Data type: Boolean y Guardar.

note

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

• Paso 03: Simulación en tiempo real

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

note

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

Crear una Instancia del Módulo MQTT Dentro de la Interfaz WebUI de N3uron

• Paso 01: En el panel de Navegación, selecciona Config.
• Paso 02: En el panel del Explorador, selecciona Modules.
• Paso 03: Haz clic en el menú Model y selecciona New Module.

• Paso 04: La instancia puede recibir cualquier nombre, pero para el ejemplo, usaremos MQTT.
• Paso 05: Establece la propiedad Module Type como MqttClient. Deja el resto de las propiedades con sus valores predeterminados y haz clic en Save.

Configurar el Módulo MQTT de N3uron

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

• Paso 02: Haz clic en el botón del menú Model y selecciona New Connection.

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

  • Destination broker : Custom
  • Authentication mode: Password
  • Username : Your Broker Username
  • Password: Your Broker Password
  • Protocol:MQTT
  • Broker URL:Broker ip Guarda las configuraciones

Suscribirse a un Tema Usando el Módulo MQTT de N3uron

• Paso 01: En el panel Model, haz clic derecho en la Conexión AWS, selecciona New Subscriber, y dale un nombre. En este ejemplo, simplemente usaremos Subscriber.

• Paso 02: Haz clic en él y añade un nombre en el campo Topic. En este ejemplo, hemos usado device/data.

note

Para pruebas y experiencia práctica, te hemos proporcionado un código de Arduino que puede ejecutarse en XIAO. Además, necesitarás ingresar tus propias credenciales en este código antes de cargarlo.

• Paso 03: Establece las siguientes propiedades usando los valores mostrados a continuación, dejando el resto con sus valores predeterminados:

  • Qos: Qos 0.
  • Encoding: UTF8
  • Compression: None
  • Serialization: JSON
  • Data parser/Type: MqttClient JSON Y Guárdalo.

note

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

Crear una Etiqueta

• Paso 01: Dentro del panel Explorador, selecciona Etiquetas.
• Paso 02: En el menú Modelo, haz clic derecho en el icono de carpeta, selecciona Nueva Etiqueta y dale un nombre. En este ejemplo, usaremos test.

• Paso 03: En el panel de Configuración, establece las siguientes propiedades usando los valores mostrados a continuación, dejando el resto con sus valores predeterminados:

  • Tipo: Número.
  • Origen/Habilitado: Sí
  • Tipo de Módulo: MqttClient
  • Nombre del módulo: MQTT
  • Config/Suscriptor: MqttClient/Subscriber Haz clic en Guardar.

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

Bonus : Publiquemos el Estado de la Fábrica con AWS

note

Hemos proporcionado instrucciones paso a paso sobre cómo conectar la nube de AWS a tu dispositivo reComputer R1000. Si eres nuevo en este wiki, consulta este enlace.

• Paso 01: En el panel del 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: Dale un nombre a la nueva conexión. En este ejemplo, se ha nombrado MqttPublisher.

• Paso 04: Configura las propiedades de la conexión:

  • A: Selecciona Amazon Web Services del menú desplegable Broker de Destino. El modo de autenticación será Certificado. También el Id de Cliente es N3uron en este ejemplo.
  • B: Carga el Certificado, Clave privada y certificado CA que descargaste y guardaste cuando creaste la Cosa en la Consola IoT de AWS.
  • C: En la consola IoT de AWS, en el menú de la izquierda, ve a Configuración y copia tu Endpoint de Datos del Dispositivo. Regresa a N3uron y pégalo en el campo URL del Broker.
  • 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 dale un nombre. En este ejemplo, simplemente usaremos AWS.

• Paso 06: Haz clic en él y agrega un nombre en el campo Tema. En este ejemplo, hemos usado N3uron.

• Paso 07: Haz clic en el botón Filtro de Etiquetas, selecciona Nuevo Filtro de Etiquetas, y cambia el nombre predeterminado. En este ejemplo hemos usado TagFilter. Deja Modo, Ruta y patrón Regex con sus valores predeterminados. Con esta configuración, cada etiqueta configurada en N3uron será publicada a nuestro Broker de AWS.

• Paso 08: Ve a la consola IoT de AWS 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 Tema para suscribirte a todo, y haz clic en Suscribirse.

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