Conecte o N3uron a dispositivos com suporte a MQTT e Modbus

Introdução

Na automação industrial, Modbus se destaca como um dos protocolos mais comuns. MQTT surgiu como o principal protocolo para IoT em automação industrial devido a muitas características. Seu design leve, eficiência, escalabilidade e suporte a mensagens assíncronas são notáveis. No MQTT, os dispositivos se comunicam apenas quando há um evento a ser reportado, em contraste com verificações de atualização constantes. Essa abordagem orientada a eventos, juntamente com o relatório por exceção — envio de dados apenas quando se desviam das normas ou em gatilhos específicos — conserva largura de banda e recursos, otimizando a transmissão de dados para aplicações críticas de IoT.

A poderosa combinação do reTerminal DM e do N3uron Duo facilita uma gestão eficiente da planta ao fornecer capacidades robustas de conectividade e manipulação de dados. Este Wiki enfatiza a importância do Modbus TCP em ambientes industriais, destacando a integração perfeita de dispositivos MQTT para aprimorar ainda mais a conectividade.

Pré-requisitos

Hardware

reTerminal DM
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Software

Recomendamos fortemente estudar o guia Getting Started with N3uron. Ele fornece informações essenciais para navegar na interface web do N3uron, compreender conceitos como o módulo Web UI e Web Vision, entender o conceito de tags e criar dashboards básicos. Se você ainda não explorou esses fundamentos, é aconselhável fazê-lo antes de prosseguir. Você pode acessar o guia através do link fornecido.

Configurar as definições de Ethernet

Como o domínio de IP do seu PLC é diferente das suas definições de rede sem fio, talvez seja necessário alterar a configuração de IP manualmente. Para isso,

• Passo 01: Execute o seguinte comando:

sudo nano /etc/dhcpcd.conf

• Passo 02: Em seguida, configure as definições da porta Ethernet de acordo com o domínio de rede do seu PLC e defina prioridades usando o comando 'metric'. O menor valor de metric tem a maior prioridade.

Criação e configuração do módulo Modbus

Criar uma instância de módulo na interface WebUI do N3uron

• Passo 01: No painel de navegação, selecione Config.
• Passo 02: No painel Explorer, selecione Modules.
• Passo 03: Clique no menu Model e selecione New Module.

• Passo 04: A instância pode receber qualquer nome, mas para o exemplo, usaremos ModbusClient.
• Passo 05: Defina a propriedade Module Type como ModbusClient. Deixe o restante das propriedades com seus valores padrão e clique em Save.

Criação e configuração de canal

• Passo 01: Sob o Modbus Client e Model criados, selecione New Channel. Dê ao canal o nome Client.

• Passo 02: Agora, vamos nos comunicar com o PLC usando Modbus TCP. Forneça o endereço IP do PLC e o endereço da porta.

nota

Se você estiver usando Modbus RTU, há várias configurações a considerar. Para isso, você precisa fornecer detalhes como a porta COM, taxa de baud, etc. Para mais informações sobre como configurar os protocolos Modbus RTU e TCP no N3uron, consulte o guia fornecido.

• Passo 03: Adicione um dispositivo: Cada canal pode ter um ou mais dispositivos. Defina um nome para o dispositivo e prossiga com a configuração. Neste caso, o nome do dispositivo é PLC.

• Passo 04: Há algumas configurações que você pode ajustar através desta interface. Você pode encontrar mais detalhes neste link. No entanto, para este caso, vamos mantê-las como estão.

Configuração de Tag

• Passo 01: Vá para o WebUI, selecione Config e depois clique em Tag. Na seção Model, clique no menu e escolha New Tag. Dê o nome Q1. Normalmente Q é usado para indicar a bobina de saída.

• Passo 02: Em seguida, você precisa fazer as seguintes configurações.
  • Source : Enabled/Yes
  • Module Type : ModbusClient
  • ModuleName: ModbusClient
  • Config: Device: Client/PLC
  • Modbus address: 008931
  • Data type: Boolean e Save.

nota

É recomendável consultar o datasheet do PLC ou do fabricante do dispositivo em relação aos endereços Modbus. Lá, você encontrará detalhes sobre endereços de entrada, saída e holding. De acordo com essas especificações, os ajustes devem ser feitos na linha do endereço Modbus na configuração da tag. Por exemplo, se o fabricante indicar a bobina de saída Q1 como 8193, o endereço deve ser configurado como 008193. Da mesma forma, se a entrada de rede for indicada como 1 e for do tipo bobina, o endereço deve ser definido como 000001.

• Passo 03: Simulação em tempo real

Depois de conectado ao sistema, você pode visualizar o estado em tempo real das bobinas de saída e bobinas de entrada.

nota

A interação com o PLC através da interface do N3uron requer permissões de acesso apropriadas, incluindo capacidades de leitura e escrita.

Criar uma instância de módulo MQTT na interface WebUI do N3uron

• Passo 01: No painel de navegação, selecione Config.
• Passo 02: No painel Explorer, selecione Modules.
• Passo 03: Clique no menu Model e selecione New Module.

• Passo 04: A instância pode receber qualquer nome, mas para o exemplo, usaremos MQTT.
• Passo 05: Defina a propriedade Module Type como MqttClient. Deixe o restante das propriedades com seus valores padrão e clique em Save.

Configurar o módulo MQTT do N3uron

• Passo 01: No painel Explorer, selecione a instância MQTT que você acabou de criar.

• Passo 02: Clique no botão do menu Model e selecione New Connection.

• Passo 03: Dê um nome à nova conexão. Neste exemplo, ela foi chamada de MqttClient:

  • Destination broker : Custom
  • Authentication mode: Password
  • Username : Your Broker Username
  • Password: Your Broker Password
  • Protocol:MQTT
  • Broker URL:Broker ip Save configurations

Assinar um tópico usando o módulo MQTT do N3uron

• Passo 01: No painel Model, clique com o botão direito na conexão AWS, selecione New Subscriber e dê um nome. Neste exemplo, usaremos simplesmente Subscriber.

• Passo 02: Clique nele e adicione um nome no campo Topic. Neste exemplo, usamos device/data.

nota

Para testes e experiência prática, fornecemos um código Arduino que pode ser executado no XIAO. Além disso, você precisará inserir suas próprias credenciais neste código antes de fazer o upload.

• Passo 03: Defina as seguintes propriedades usando os valores mostrados abaixo, deixando o restante com seus valores padrão:

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

nota

Aqui, utilizamos um analisador de dados configurado para o formato MQTTClient JSON. O dispositivo XIAO publica dados para o broker nesse formato. Se o seu dispositivo não publicar dados nesse formato específico, você precisará identificar o formato que ele utiliza e criar um trecho de código JavaScript personalizado para lidar com os dispositivos adequadamente. Para mais orientações, consulte as diretrizes fornecidas.

Criar uma Tag

• Passo 01: No painel Explorer, selecione Tags.
• Passo 02: No menu Model, clique com o botão direito no ícone da pasta, selecione New Tag e dê um nome. Neste exemplo, usaremos test.

• Etapa 03: No painel Configuration, defina as seguintes propriedades usando os valores mostrados abaixo, deixando o restante com seus valores padrão:

  • Type: Number.
  • Source/Enabled: Yes
  • Module Type: MqttClient
  • Module name: MQTT
  • Config/Subscriber: MqttClient/Subscriber Clique em Save.

• Etapa 04: Simulação em tempo real Depois de conectado ao sistema, você pode visualizar o status em tempo real da saída do MQTT Broker.

Bônus: Vamos publicar o status da fábrica com a AWS

nota

Fornecemos instruções passo a passo sobre como conectar uma nuvem AWS ao seu dispositivo reTerminal DM. Se você é novo nesta wiki, consulte este link.

• Etapa 01: No painel Explorer, selecione a instância MQTT que você acabou de criar.
• Etapa 02: Clique no botão de menu Model e selecione New Connection.
• Etapa 03: Dê um nome à nova conexão. Neste exemplo, ela foi nomeada como MqttPublisher.

• Etapa 04: Configure as propriedades da conexão:

  • A: Selecione Amazon Web Services no menu suspenso Destination Broker. Authentication mode será Certificate. Também Client Id é N3uron neste exemplo.
  • B: Carregue o Certificate, Private key e CA certificate que você fez download e salvou quando criou o Thing no AWS IoT Console.
  • C: No AWS IoT console, no menu à esquerda, vá para Settings e copie seu Device Data Endpoint. Volte para o N3uron e cole-o no campo Broker URL.
  • D: Deixe o restante das propriedades com seus valores padrão e clique em Save.

• Etapa 05: No painel Model, clique com o botão direito na conexão MqttPublisher que você acabou de configurar, selecione New Publisher e dê a ela um nome. Neste exemplo, simplesmente usaremos AWS.

• Etapa 06: Clique nela e adicione um nome no campo Topic. Neste exemplo, usamos N3uron.

• Etapa 07: Clique no botão Tag Filter, selecione New Tag Filter e altere o nome padrão. Neste exemplo, usamos TagFilter. Deixe Mode, Path e Regex pattern com seus valores padrão. Com essa configuração, todas as tags configuradas no N3uron serão publicadas para o nosso AWS Broker.

• Etapa 08: Vá para o AWS IoT console e, no menu à esquerda, selecione MQTT test client. Clique na guia Subscribe to a topic, insira N3uron no filtro de tópico para assinar tudo e clique em Subscribe.

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