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N3uron、MQTT、およびModbusを使用して産業データをAWSクラウドに公開する

note

この文書は AI によって翻訳されています。内容に不正確な点や改善すべき点がございましたら、文書下部のコメント欄または以下の Issue ページにてご報告ください。
https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

はじめに​

産業オートメーションにおいて、Modbusは最も一般的なプロトコルの1つとして際立っています。一方、MQTTはその多くの特性により、産業オートメーションにおけるIoTの主要なプロトコルとして浮上しています。その軽量設計、効率性、スケーラビリティ、非同期メッセージングのサポートが注目に値します。MQTTでは、デバイスは報告可能なイベントがある場合にのみ通信を行い、定期的な更新チェックとは対照的です。このイベント駆動型アプローチは、例外による報告（データが基準から逸脱した場合や特定のトリガーでのみデータを送信）と組み合わさり、帯域幅とリソースを節約し、重要なIoTアプリケーション向けにデータ伝送を最適化します。

reComputer R1000とN3uron Duoの強力な組み合わせは、堅牢な接続性とデータ操作機能を提供することで効率的なプラント管理を可能にします。このWikiでは、産業環境におけるModbus TCPの重要性を強調し、接続性をさらに向上させるためのMQTTデバイスのシームレスな統合について説明します。

前提条件​

ハードウェア​

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ソフトウェア​

N3uronの使い方ガイドを学習することを強くお勧めします。このガイドでは、N3uronのWebインターフェースの操作、Web UIおよびWeb Visionモジュールの概念の理解、タグの概念の把握、基本的なダッシュボードの作成など、重要な洞察を提供します。これらの基本をまだ学んでいない場合は、先に進む前にこれらを確認することをお勧めします。リンクを通じてガイドにアクセスできます。

Modbus TCP/IPのためのイーサネット設定の構成​

PLC/デバイスのIPドメインが無線設定と異なるため、IP構成を手動で変更する必要がある場合があります。そのためには、

  • ステップ01: Bullseyeを実行している場合、以下のコマンドを実行します：
sudo nano /etc/dhcpcd.conf
  • ステップ02: 次に、PLC/デバイスのネットワークドメインに従ってイーサネットポート設定を構成し、metricコマンドを使用して優先順位を設定します。最も低いメトリックが最も高い優先順位を持ちます。
  • ステップ01: Bookworm OSを実行している場合、GUIを使用してネットワークアイコンをクリックします。詳細オプションの下で「接続を編集」を選択します。
  • ステップ02: 「Wired Connection 2」（ETH 1）を選択し、IPv4設定の下でアドレス、ネットマスク、およびゲートウェイを追加します。

Modbusモジュールの作成と設定​

N3uronのWebUIインターフェースでモジュールインスタンスを作成する

  • ステップ01: ナビゲーションパネルでConfigを選択します。
  • ステップ02: エクスプローラーパネルでModulesを選択します。
  • ステップ03: モデルメニューをクリックし、New Moduleを選択します。
  • ステップ04: インスタンスには任意の名前を付けることができますが、この例ではModbusClientを使用します。
  • ステップ05: モジュールタイププロパティをModbusClientに設定します。他のプロパティはデフォルト値のままにして、Saveをクリックします。

チャンネルの作成と設定​

  • ステップ01: 作成したModbusクライアントとモデルの下で、New Channelを選択します。チャンネル名をClientとします。
  • ステップ02: 次に、Modbus TCPを使用してPLCと通信します。PLCのIPアドレスとポートアドレスを入力してください。
note

Modbus RTUを使用する場合、考慮すべきさまざまな設定があります。その場合、COMポート、ボーレートなどの詳細を入力する必要があります。N3uronでのModbus RTUおよびTCPプロトコルの設定に関する詳細は、提供されたガイドを参照してください。

  • ステップ03: デバイスを追加します。各チャンネルには1つ以上のデバイスを設定できます。デバイスに名前を付けて設定を進めます。この例では、デバイス名をPLCとします。
  • ステップ04: このインターフェースを通じて調整できるいくつかの設定があります。詳細はリンクから確認できます。ただし、このケースでは設定をそのままにしておきます。

タグの設定​

  • ステップ01: WebUIに移動し、Configを選択してからTagをクリックします。モデルセクションでメニューをクリックし、New Tagを選択します。名前をQ1とします。通常、Qは出力コイルを示すために使用されます。
  • ステップ02: 次に、以下の設定を行います。
    - Source : Enabled/Yes
    - Module Type : ModbusClient 
    - ModuleName: ModbusClient
    - Config: Device: Client/PLC
    - Modbus address: 008931
    - Data type: Boolean
    そしてSaveします。
note

Modbusアドレスに関しては、PLCまたはデバイスメーカーのデータシートを参照することをお勧めします。そこには入力、出力、および保持アドレスに関する詳細が記載されています。これらの仕様に基づいて、タグ設定のModbusアドレス行を調整する必要があります。たとえば、メーカーが出力コイルQ1を8193として記載している場合、アドレスは008193として設定する必要があります。同様に、ネットワーク入力が1として記載されており、それがコイルタイプである場合、アドレスは000001として設定する必要があります。

  • ステップ03: リアルタイムシミュレーション

システムに接続すると、出力コイルと入力コイルのリアルタイムステータスを確認できます。

note

N3uronインターフェースを介してPLCとやり取りするには、読み取りおよび書き込みの両方の権限を含む適切なアクセス権が必要です。

N3uronのWebUIインターフェースでMQTTモジュールインスタンスを作成する​

  • ステップ 01: ナビゲーションパネルで Config を選択します。
  • ステップ 02: エクスプローラーパネルで Modules を選択します。
  • ステップ 03: モデルメニューをクリックし、New Module を選択します。
  • ステップ 04: インスタンスには任意の名前を付けることができますが、この例では MQTT を使用します。
  • ステップ 05: モジュールタイププロパティを MqttClient に設定します。他のプロパティはデフォルト値のままにして、Save をクリックします。

N3uronのMQTTモジュールを設定する​

  • ステップ 01: エクスプローラーパネルで、先ほど作成したMQTTインスタンスを選択します。

  • ステップ 02: モデルメニューボタンをクリックし、New Connection を選択します。

  • ステップ 03: 新しい接続に名前を付けます。この例では MqttClient と名付けています：

    - 宛先ブローカー: Custom
    - 認証モード: Password
    - ユーザー名: ブローカーのユーザー名
    - パスワード: ブローカーのパスワード
    - プロトコル: MQTT
    - ブローカーURL: ブローカーのIP

    Save 設定を保存します。

N3uronのMQTTモジュールを使用してトピックを購読する​

  • ステップ 01: モデルパネルでAWS接続を右クリックし、New Subscriber を選択して名前を付けます。この例では単に Subscriber を使用します。
  • ステップ 02: それをクリックし、トピックフィールドに名前を追加します。この例では device/data を使用しています。
note

テストと実践のために、Arduinoコード を提供しています。このコードは XIAO で実行できます。アップロードする前に、コードに自身の認証情報を入力する必要があります。

  • ステップ 03: 以下のプロパティを設定し、残りのプロパティはデフォルト値のままにします：

    - Qos: Qos 0
    - エンコーディング: UTF8
    - 圧縮: None
    - シリアライゼーション: JSON
    - データパーサー/タイプ: MqttClient JSON

    Save をクリックして保存します。

note

ここでは、MQTTClient JSON形式に設定されたデータパーサーを使用しています。XIAO デバイスはこの形式でブローカーにデータを公開します。デバイスがこの特定の形式でデータを公開しない場合は、使用している形式を特定し、デバイスに対応するカスタムJavaScriptコードスニペットを作成する必要があります。詳細については、提供されたガイドラインを参照してください。

タグを作成する​

  • ステップ 01: エクスプローラーパネルで Tags を選択します。
  • ステップ 02: モデルメニューでフォルダーアイコンを右クリックし、New Tag を選択して名前を付けます。この例では test を使用します。

  • ステップ 03: 設定パネルで以下のプロパティを設定し、残りのプロパティはデフォルト値のままにします：

    - タイプ: Number
    - ソース/有効化: Yes
    - モジュールタイプ: MqttClient
    - モジュール名: MQTT
    - 設定/サブスクライバー: MqttClient/Subscriber

    Save をクリックして保存します。

  • ステップ 04: リアルタイムシミュレーション
    システムに接続すると、MQTTブローカーからの出力のリアルタイムステータスを確認できます。

ボーナス : AWS を使用して工場のステータスを公開する​

note

AWS クラウドを reComputer R1000 デバイスに接続する方法について、ステップバイステップの手順を提供しています。この Wiki を初めて利用する場合は、このリンクを参照してください。

  • ステップ 01: Explorer パネルで、先ほど作成した MQTT インスタンスを選択します。
  • ステップ 02: Model メニューボタンをクリックし、New Connection を選択します。
  • ステップ 03: 新しい接続に名前を付けます。この例では、MqttPublisher と名付けています。

  • ステップ 04: 接続プロパティを設定します：

    • A: Destination Broker ドロップダウンメニューから Amazon Web Services を選択します。Authentication mode は Certificate になります。また、この例では Client Id は N3uron です。
    • B: AWS IoT コンソールで Thing を作成した際にダウンロードして保存した Certificate、Private key、CA certificate を読み込みます。
    • C: AWS IoT コンソールの左側メニューで Settings に移動し、Device Data Endpoint をコピーします。それを N3uron に戻り、Broker URL フィールドに貼り付けます。
    • D: 他のプロパティはデフォルト値のままにして、Save をクリックします。
  • ステップ 05: Model パネル内で、先ほど設定した MqttPublisher 接続を右クリックし、New Publisher を選択して名前を付けます。この例では、単に AWS としています。

  • ステップ 06: それをクリックし、Topic フィールドに名前を追加します。この例では N3uron を使用しています。

  • ステップ 07: Tag Filter ボタンをクリックし、New Tag Filter を選択してデフォルト名を変更します。この例では TagFilter を使用しています。Mode、Path、Regex pattern はデフォルト値のままにします。この設定により、N3uron に設定されたすべてのタグが AWS Broker に公開されます。

  • ステップ 08: AWS IoT コンソールに移動し、左側メニューで MQTT test client を選択します。Subscribe to a topic タブをクリックし、Topic filter に N3uron を入力してすべてを購読し、Subscribe をクリックします。

技術サポート & 製品ディスカッション​

弊社製品をお選びいただきありがとうございます！製品の使用体験がスムーズになるよう、さまざまなサポートを提供しています。異なる好みやニーズに対応するため、いくつかのコミュニケーションチャネルを用意しています。

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