Expandir las capacidades de red de un relé programable usando WI-FI

Como empezó todo


Todo comenzó con el desarrollo de algoritmos para el relé programable PR200, y a menudo requería visualización o entrada de información desde una computadora, para esto es necesario usar paneles de operador o sistemas SCADA, pero esto no siempre es conveniente, y es necesario para sistemas simples. La solución se encontró rápidamente, y con el tiempo traté de mejorar y facilitar mi trabajo en esta dirección lo más posible, lo que resultó de la lectura.
Hablaremos sobre la tarjeta de red WI-FI y sus capacidades.

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Dado que esta placa se utiliza para depurar varios proyectos, la interfaz de interacción se modifica constantemente para una configuración más conveniente y rápida. La primera modificación fue un simple convertidor RS-485 a TCP con salida a WEB, con firmware ya conocido en la comunidad ESP8266. Han pasado más de 2 años desde entonces, y se necesitaron archivos para analizar procesos que requieren mucho tiempo, y como quería combinar todo esto en un dispositivo sin equipo adicional, se decidió integrar el soporte microSD, lo que facilitó enormemente el análisis de procesos con la capacidad de acceder rápidamente archivos La segunda modificación de la placa tenía una ranura, con la capacidad de extraer una tarjeta microSD para guardar archivos grabados en la computadora. No me pareció muy conveniente, y apareció una versión con la capacidad de descargar archivos a través de WI-FI. A veces, la descarga no se completa y se requiere una operación de descarga repetida, pero teniendo en cuenta que en este momento el equipo permanece en funcionamiento y el archivado también puede funcionar, creo que este no es un problema muy grande. También versión probada con un chip de memoria de 16 mB en lugar de una tarjeta microSD. Descarga más rápida, pero no hay forma de guardar muchos archivos, la grabación es secuencial hasta que toda la memoria esté llena.

Propósito y características de la placa de interfaz


La placa está diseñada para ampliar el acceso a las variables internas de la lógica del relé programable PR200, y proporciona acceso a las variables de lectura y escritura.

Gracias a la interfaz inalámbrica WI-FI, se proporciona acceso al dispositivo sin necesidad de conectar equipos adicionales. En primer lugar, la solución se centra en proyectos simples de automatización del hogar en lugares con redes WI-FI. Estos incluyen soluciones para la automatización de la iluminación interior y exterior, control y monitoreo de estaciones de bombeo, invernaderos, etc. Debido a la presencia de un servidor WEB incorporado en el tablero, no hay necesidad de comprar equipos adicionales para aquellos casos en que se necesita acceso al sistema no a menudo La salida de entrada básica se lleva a cabo utilizando un teléfono inteligente / tableta o PC ubicado en la misma red.

La placa de interfaz puede funcionar en varios modos. Cuando se conecta a un enrutador con acceso a Internet, le permite controlar de forma remota el estado de las variables en la lógica del PR200, así como controlar el algoritmo a través de variables de red en formatos compatibles con el PR200 en modo esclavo.

La comunicación con el algoritmo programado en el dispositivo se lleva a cabo a través de variables de red, mientras que la placa de interfaz puede actuar como maestro o esclavo. Se admiten las velocidades y configuraciones estándar de la interfaz de red PR200. Se admite el intercambio a través del protocolo Modbus TCP; para esto, se asigna un área de memoria de 100 celdas, a la que se puede acceder tanto desde la interfaz WEB como a través del protocolo Modbus RTU desde el lado PR200.

La elección del modo de tarjeta de red es similar a la elección cuando se trabaja con paneles gráficos; trabajar en el modo Maestro le permite controlar de manera más flexible el intercambio de variables; para los registros, cuyo valor debe obtenerse con más frecuencia que los demás, es posible establecer menos el período de votación. Los siguientes comandos están disponibles para el protocolo Modbus:

03 (0x03) Lectura de registros de retención Lectura.

04 (0x04) Leer registros de entrada Leer

06 (0x06) Registro de registro único preestablecido

16 (0x10) Grabación de múltiples registros preestablecidos

Las variables recibidas del relé están disponibles para escribir en un archivo (archivo), que se encuentra en la tarjeta micro SD, la grabación está en formato de texto. Después de descargar, puede verlo en una computadora en un editor de texto simple. Los valores registrados en el archivo se pueden mostrar en el gráfico histórico. Usando las opciones para escalar y seleccionar un período específico en la línea de tiempo, así como mostrar / ocultar individualmente las líneas del gráfico, se lleva a cabo el análisis de los datos del archivo.

Los archivos creados durante el funcionamiento del archivador permanecen en la tarjeta microSD y se pueden descargar a una computadora, solo hay un archivo disponible en cualquier momento, puede grabar datos de archivo, leer información para construir un gráfico histórico o leer información para guardar en una PC .

Para archivar, las variables están disponibles desde el espacio de direcciones de la placa de red, en el que es necesario escribir los datos recibidos a través de Modbus RTU desde PR200 o Modbus TCP desde otros dispositivos que admiten el protocolo Modbus TCP en modo maestro.

La placa de interfaz se puede configurar tanto en el modo de punto de acceso (Punto de acceso) como en el modo de cliente - estación de trabajo (Estación), y quizás en ambos modos simultáneamente. Muy a menudo, el punto de acceso tiene acceso a Internet y actúa como un puente entre el dispositivo y la red.

La conexión inalámbrica puede protegerse con contraseña, también es posible ocultar el punto de acceso.

Las variables obtenidas a través de la interfaz RS485 de PR200 pueden analizarse presentándolas en forma gráfica, en este modo los valores se mostrarán en tiempo real con un período de ~ 1 segundo.

Hay 10 variables disponibles para trazar en números enteros, coma flotante o representación de 16/32 bits. El número, el tipo, las direcciones de las variables y el formato de salida se toman de la configuración de archivo.

Para una operación rápida y conveniente, se decidió repetir la forma de la tarjeta de red "nativa" del dispositivo.

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La placa está instalada en el dispositivo.

La tarjeta de red se puede instalar en la primera o segunda ranura
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La placa tiene dos interruptores, uno sirve para restablecer la placa de red (no afecta el programa en PR200), el segundo interruptor se puede programar para habilitar el archivado (seleccionado a través de la configuración de la interfaz WEB de la placa). También hay 2 LED de información:

1 luz azul se ilumina brevemente durante el intercambio de datos a través de la interfaz RS-485 con PR200
El 2-rojo se enciende brevemente al momento de escribir datos en la tarjeta micro SD, y está constantemente encendido si no hay tarjeta o si es imposible leer los datos en la tarjeta.

Los siguientes son los menús principales cuando se trabaja en varios modos:

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Configuración de red básica para conectarse a través de WEB.

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Configuración de conexión a la interfaz de red PR200 y configuración de conexión a través de Modbus TCP a través de WIFI

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Mapa de registros internos comunes a Web, Modbus RTU y Modbus TCP

Pruebe la página WEB para controlar y monitorear el estado de las E / S PR200 con el módulo de expansión PRM-1 conectado.
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Páginas para entrada / salida de valores desde PR200 y transmisión de datos a las salidas de control del dispositivo.
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Al conectar una placa de red a un enrutador con acceso a Internet y reenvío de puertos, es posible trabajar de forma remota con la placa a través de un navegador.

Como funciona


Las siguientes son capturas de pantalla cuando se ejecuta PR200 en un proyecto real, con archivo de datos. Se carga un proyecto en el PR200, que lee los valores de los 4 canales analógicos a los que están conectados los sensores NTC y convierte estos valores a temperatura, utilizando la segunda interfaz de red configurada en modo maestro, el PR200 sondea el módulo MV110-8A al que están conectados 2 DTC Pt1000. Por lo tanto, se recopilan datos sobre 4 valores de resistencia de las entradas analógicas de PR200, 4 valores de temperatura obtenidos utilizando la macro NTC, así como 2 valores de temperatura recibidos del módulo MV110-8A a través de RS-485. Los 10 registros en formato flotante en la primera interfaz de red configurada en modo maestro se leen para escribir en el archivo y la visualización WEB.

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El menú para trabajar con la tarjeta SD, cuando el archivo está desactivado, muestra una lista de archivos en la tarjeta, cuando el archivo está activado, muestra el registro de la grabación en la tarjeta.


Menú de gestión de archivos.
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Las marcas de tiempo para el archivo se leen desde los registros del reloj en tiempo real PR200; en este ejemplo, el reloj no está sincronizado con el tiempo real.

Archivo de archivo descargado a través de WI-FI con micro SD instalado en la placa y abierto con un editor de texto. Listo para graficar.
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La página se abrió en el navegador para crear un gráfico a partir del archivo descargado.
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La programación generada de acuerdo con los datos del archivo de almacenamiento.

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Administrar la visibilidad del gráfico a través de una leyenda

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Detallando las secciones necesarias en el gráfico.

Registro de acceso a través de Modbus TCP (WIFI)


Si las capacidades WEB no son suficientes para crear la visualización, entonces, utilizando el acceso a través de Modbus TCP, puede organizar la comunicación con los sistemas SCADA y crear rápidamente la visualización necesaria a partir de bloques prefabricados. Usando varios monitores de red, es posible monitorear el estado de los registros internos tanto de la tarjeta de red como de los registros integrados del PR200. Ejemplo de encuesta con el software Modbus Poll.

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Conexión a través del protocolo ModBus TCP utilizando el software Modbus Poll.

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Lectura de registros y presentación en varios formatos.

Conclusiones


Después de instalar la tarjeta de red en el dispositivo, aparecen funciones y herramientas adicionales al trabajar con el relé programable PR200. Son posibles varios escenarios de uso tanto individualmente como en modo combinado.

Un ejemplo, al grabar eventos archivados en PR200, en este momento se han creado varias macros para grabar eventos archivados en el dispositivo, pero ocupan muchos recursos en el dispositivo y tienen capacidades limitadas tanto para generar información como para la profundidad de archivado, utilizando una unidad externa existe la posibilidad más flexible para configurar y grabar los eventos necesarios. Para facilitar el análisis, se ha agregado un modo para escribir registros en modo bit, de modo que un número de 16 o 32 bits descompuesto en bits ingresa al archivo. Se admiten varios modos de inicio de archivo, a través de un interruptor en el tablero, interfaz WEB, registro ModBus. Usando el registro ModBus, el dispositivo mismo determina el momento de grabación escribiendo un número que no sea "0" en la celda, se excede la configuración, escribimos para registrar "1" y los registros se escriben hasta que el valor se escribe para registrar "0", similar a la operación de las señales de entrada. Por separado, puede seleccionar un registro con un cierto período de varios datos sobre temperatura, presión, humedad para su posterior análisis en una representación gráfica. Para convertir datos a una vista gráfica, se incorpora una página web en el dispositivo.

El segundo escenario es el control remoto, o el monitoreo del estado de las variables internas, cambiando los modos de operación. Esta opción se puede dividir en local, dentro de la red interna y a través de Internet.

Las opciones restantes son auxiliares, depuración, visualización de variables de interés en la visualización actual, visualización de variables de red, etc.

Es interesante escuchar la opinión de la comunidad sobre este tema, ¿quién resuelve problemas similares?

Source: https://habr.com/ru/post/es424791/


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