Jak podłączyć wejścia/wyjścia cyfrowe i analogowe do Internetu Rzeczy?

fot. Moxa ioLogik E1200 z funkcją peer-to-peer

Zdalne systemy sterowania od lat rozwijają się w różnych gałęziach przemysłu. Idea Internetu rzeczy pokazuje że kierunek rozwoju również sieci przemysłowych to łączenie ich przez sieć globalną, w celu stałej kontroli i zbierania danych pomiarowych. Firma Moxa posiada w swojej ofercie szereg rozwiązań kontrolno-pomiarowych, które ułatwiają podłączenie sygnałów wejść/wyjść, cyfrowych, analogowych a także wejść temperaturowych do sieci LAN i WAN.

Systemy zdecentralizowane

Systemy rozproszone są szeroko stosowane w wielu branżach, w postaci sterowników PLC, różnych kart pomiarowych, modułów I/O, sterowników RTU a także komputerów wbudowanych. Jeśli chodzi o komunikację węzłów to obecnie w Europie można spotkać zarówno standardy komunikacji szeregowej jak i te oparte o Ethernet, jednak rynek jest systematycznie przejmowany przez ten ostatni, na którym bazuje wiele protokołów takich jak Profinet, Modbus TCP, Ethernet/IP. Sieć globalna znacznie wspomogła rozwój takich systemów ponieważ umożliwiła łączenie obiektów rozmieszczonych nawet na innych kontynentach w jedną skomunikowaną całość. Internet to tak  naprawdę wielki system rozproszony z wydzielonymi podsieciami  prywatnymi, a do tej pory większość urządzeń które były do niego podłączone to komputery i urządzenia mobilne, czyli tak naprawdę ludzie, jednak w niedalekiej przyszłości zmieni się to znacząco.

ioLogik E1200 – minimalistyczny interfejs I/O – Ethernet

ioLogik E1200 to pasywne moduły kontrolno-pomiarowe firmy Moxa, montowalne na szynie DIN, wyposażone w podwójny port Ethernet. Jest to podstawowa seria urządzeń dla systemów remote I/O z Ethernetem, co nie oznacza jakichkolwiek braków, wręcz przeciwnie. Dostępne są wersje z wejściami/wyjściami cyfrowymi i analogowym, a także z wejściami na czujniki termoparowe lub czujniki termorezystancyjne. Ich główne zastosowanie to automatyka budynkowa, ale dzięki wykonaniu przemysłowym dobrze sprawdzą się też w bardziej przemysłowych warunkach.

Pasywność serii ioLogik E1200 oznacza że są one „podwładnymi” urządzeń nadrzędnych. Aby odczytać lub załączyć wejścia/wyjścia tej serii wystarczy posługiwać się popularnym protokołem Modbus TCP. Najczęściej ioLogiki E1200 odpytywane są przez sterowniki PLC, oprogramowanie SCADA itp. Ciekawą funkcją jest peer-to-peer, która po konfiguracji sprawia że wyjście modułu „A” będzie załączać się w zależności od stanu wejścia modułu „B”, podłączonego do tej samej sieci LAN. Jest to bardzo przydatna funkcja, którą w skrócie można opisać jako przenoszenie sygnałów „włącz/wyłącz” lub stanu napięcia/prądu przez Ethernet, bez pośrednictwa urządzeń trzecich. Ostatnio producent wypuścił nowy firmware do tej serii, dzięki któremu z ioLogikami można połączyć się za pomocą protokołu przemysłowego Ethernet/IP.

ioLogik 2500 – zaawansowany kontroler I/O

Seria ioLogik 2500 to zdalne kontrolery I/O, wyposażone w cyfrowe wejścia/wyjścia oraz wejścia analogowe (tylko ioLogik 2542), których liczbę można dodatkowo zwiększyć za pomocą nawet 8 ioLogików E1200. Seria ta posiada slot na kartę micro SD, na której może być zapisywany log danych pomiarowych, i wysyłany na serwer FTP. Na pokładzie znajdziemy też 4 porty Ethernet 10/100 Mbps, 2 porty RS-232/422/485, i możliwość odczytu slave’ów Modbus RTU, np. analizatorów. Ponadto występują też wersje z interfejsem komórkowym GPRS lub HSPA, co ogromnie zwiększa możliwości budowania systemów rozproszonych.

To co wyróżnia te najmłodsze rozwiązanie od Moxy to jego aktywny charakter. Serię ioLogik 2500 można programować za pomocą narzędzia IOxpress, a odbywa się to poprzez wybieranie z list rozwijanych zdarzeń, oraz łączenie ich wyników w bramki logiczne AND, OR i NOT. W jednej regule można maksymalnie użyć 3 bramek logicznych, łącząc na rozmaite sposoby wpisane wcześniej warunki, które finalnie sterują wykonaniem określonych akcji. Tworzenie takiej logiki jest intuicyjne i pozwala nie-programistom na tworzenie całkiem złożonych algorytmów sterowania. Zdarzenia jakie można wybrać jako warunki to: zmiana stanu wejścia/wyjścia, uruchomienie systemu, błąd połączenia Modbus, timer, harmonogram (określony czas), zdalna akcja, komenda CGI, wartość rejestru slave RTU, oraz warunki porównujące 2 wartości. Jeśli chodzi o akcje, to w IOxpress możemy wybrać: Wyjście cyfrowe/impulsowe, rejestr wewnętrzny, sterowanie licznikiem, włączenie logu danych, wysłanie logu na serwer FTP, zdalna akcja. Warto wspomnieć o akcjach typu Active Message, można tu wybrać akcje wysyłania trapów SNMP, wiadomości w protokole TCP/UDP, wiadomości E-mail a także wysyłanie komend CGI.

Jak widać ioLogik 2500 to zaawansowane narzędzie, które w wielu przypadkach może zastąpić sterownik PLC wraz z modułami I/O, będąc jednocześnie tańszym rozwiązaniem niż kilka oddzielnych urządzeń z jego pojedynczymi funkcjami. Sterowniki PLC które oferują takie możliwości komunikacyjne zazwyczaj są dużo droższe i bardziej skomplikowane w konfiguracji i programowaniu.

Gdzie to IoT?

Do obu powyższych rozwiązań można połączyć się zdalnie za pośrednictwem darmowego serwera OPC dostarczanego przez producenta, używając protokołu Modbus TCP i innych, więc mogą one być uniwersalnymi węzłami systemów IoT. Takie dane można dalej rejestrować, analizować, prowadzić statystykę, czy wykorzystywać do sterowania i optymalizowania procesu, np. pod kątem zużycia energii.

Firma Moxa to producent szerokiej gamy urządzeń do komunikacji przemysłowej. Od ponad 25 lat zdobywa doświadczenie i wygrywa w największych projektach, w różnorodnych branżach. Przemysłowy Ethernet, komunikacja szeregowa, komputery przemysłowe oraz rozwiązania IoT to najmocniejsze strony firmy Moxa.