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Publicando Dados Industriais na Nuvem AWS Usando N3uron, 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 várias 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 relatado, em contraste com verificações de atualização constantes. Essa abordagem orientada a eventos, aliada ao relatório por exceção — enviando dados apenas quando eles se desviam do padrão ou em gatilhos específicos — economiza banda e recursos, otimizando a transmissão de dados para aplicações críticas de IoT.

A poderosa combinação do reComputer R1000 e do N3uron Duo facilita uma gestão eficiente da planta ao oferecer conectividade robusta e recursos de manipulação de dados. Este Wiki enfatiza a importância do Modbus TCP em ambientes industriais, destacando a integração fluida de dispositivos MQTT para aprimorar ainda mais a conectividade.

Pré-requisitos​

Hardware​

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Software​

Recomendamos fortemente estudar o guia Getting Started with N3uron. Ele oferece informações essenciais sobre como 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 recomendável fazê-lo antes de seguir adiante. Você pode acessar o guia através do link fornecido.

Configurar as definições de Ethernet para Modbus TCP/IP​

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

  • Passo 01: Execute o seguinte comando se você estiver usando Bullseye:
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/Dispositivo e defina prioridades usando o comando metric. O menor valor de métrica tem a maior prioridade.
  • Passo 01: Se você estiver usando o Bookworm OS, pode usar a interface gráfica para clicar no ícone de rede. Nas opções avançadas, escolha "Edit Connections."
  • Passo 02: Escolha "Wired Connection 2" (ETH 1) e adicione o endereço, máscara de rede (netmask) e gateway nas definições de IPv4.

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 de 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: No 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 a porta.
nota

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

  • Passo 03: Adicionar 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. Porém, neste caso, vamos mantê-las como estão.

Configuração de Tags​

  • 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 fabricante do PLC ou 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 de 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

Uma vez conectado ao sistema, você pode visualizar o status em tempo real das bobinas de saída e de entrada.

nota

A interação com o PLC por meio da interface do N3uron requer permissões de acesso adequadas, 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 de 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 New connection. Neste exemplo, ela foi nomeada como 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 AWS Connection, 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 nesse 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 JSON do MQTTClient. 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 tratar esses dispositivos adequadamente. Para orientação adicional, consulte as diretrizes fornecidas.

Criar uma Tag​

  • Etapa 01: No painel Explorer, selecione Tags.
  • Etapa 02: No menu Model, clique com o botão direito no ícone de 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 Uma vez conectado ao sistema, você poderá 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 a nuvem AWS ao seu dispositivo reComputer R1000. Se você é novo neste wiki, consulte este link.

  • Etapa 01: No painel Explorer, selecione a instância MQTT que você acabou de criar.
  • Etapa 02: Clique no botão do menu Model e selecione New Connection.
  • Etapa 03: Dê um nome à nova conexão. Neste exemplo, ela foi nomeada 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 and CA certificate que você baixou e salvou quando criou o Thing no Console AWS IoT.
    • C: No console AWS IoT, no menu à esquerda, vá para Settings e copie o seu Device Data Endpoint. Volte ao 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 um nome. Neste exemplo, usaremos simplesmente 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, toda tag configurada no N3uron será publicada em nosso Broker AWS.

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

Suporte Técnico e Discussão de Produtos​

Obrigado por escolher nossos produtos! Estamos aqui para oferecer diferentes tipos de suporte para garantir que sua experiência com nossos produtos seja a mais tranquila possível. Oferecemos vários canais de comunicação para atender a diferentes preferências e necessidades.

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