Expandindo os recursos de rede de um relé programável usando WI-FI

Como tudo começou

Tudo começou com o desenvolvimento de algoritmos para o relé programável PR200, e muitas vezes exigia visualização ou entrada de informações de um computador, para isso é necessário o uso de painéis do operador ou sistemas SCADA, mas isso nem sempre é conveniente e é necessário para sistemas simples. A solução foi encontrada rapidamente e, com o tempo, tentei melhorar e facilitar meu trabalho nessa direção, tanto quanto possível, o que veio a seguir.
Falaremos sobre a placa de rede WI-FI e seus recursos.



Como esta placa é usada para depurar vários projetos, a interface de interação está sendo modificada constantemente para uma configuração mais conveniente e rápida. A primeira modificação foi um simples conversor RS-485 para TCP com saída para WEB, com firmware pronto conhecido na comunidade ESP8266. Mais de dois anos se passaram desde então, e foram necessários arquivos para analisar processos demorados, e como eu queria combinar tudo isso em um dispositivo sem equipamento adicional, foi decidido integrar o suporte microSD, o que facilitou muito a análise de processos com a capacidade de acessar rapidamente arquivos. A segunda modificação da placa tinha um slot, com a capacidade de remover um cartão microSD para salvar arquivos gravados no computador. Pareceu-me não muito conveniente, e uma versão apareceu com a capacidade de baixar arquivos via WI-FI. Às vezes, o download não está completo e é necessária uma operação repetida de download, mas, considerando que o equipamento permanece em operação e o arquivamento também pode funcionar, acho que esse não é um problema muito grande. Versão também testada com um chip de memória de 16 mB em vez de um cartão microSD. Download mais rápido, mas não há como salvar muitos arquivos, a gravação é seqüencial até que toda a memória esteja cheia.

Objetivo e recursos da placa de interface

A placa foi projetada para expandir o acesso a variáveis ​​internas da lógica do relé programável PR200 e fornece acesso a variáveis ​​de leitura e gravação.

Graças à interface WI-FI sem fio, o acesso ao dispositivo é fornecido sem a necessidade de conectar equipamentos adicionais. Antes de tudo, a solução é focada em projetos simples de automação residencial em locais com redes WI-FI. Isso inclui soluções para automação de iluminação interna e externa, controle e monitoramento de estações de bombeamento, estufas, etc. Devido à presença de um servidor WEB embutido na placa, não há necessidade de comprar equipamentos adicionais para os casos em que o acesso ao sistema é necessário. não frequentemente. A saída de entrada básica é realizada usando um smartphone / tablet ou PC localizado na mesma rede.

A placa de interface pode operar em vários modos. Quando conectado a um roteador com acesso à Internet, permite monitorar remotamente o estado das variáveis ​​na lógica do PR200, bem como controlar o algoritmo através de variáveis ​​de rede nos formatos suportados pelo PR200 no modo escravo.

A comunicação com o algoritmo programado no dispositivo é realizada através de variáveis ​​de rede, enquanto a placa de interface pode atuar como mestre ou escrava. As velocidades e configurações padrão da interface de rede PR200 são suportadas. O intercâmbio via protocolo Modbus TCP é suportado; para isso, é alocada uma área de memória de 100 células, que pode ser acessada a partir da interface WEB e através do protocolo Modbus RTU do lado do PR200.

A escolha do modo de placa de rede é semelhante à opção ao trabalhar com painéis gráficos; trabalhar no modo Mestre permite controlar com mais flexibilidade a troca de variáveis; para registros, cujo valor deve ser obtido com mais frequência que os outros, é possível definir menos o período de pesquisa. Os seguintes comandos estão disponíveis para o protocolo Modbus:

03 (0x03) Registros de retenção de leitura.

04 (0x04) Read Input Registers Read

06 (0x06) Registro de registro único predefinido

16 (0x10) Gravação de vários registros predefinidos

As variáveis ​​recebidas do relé estão disponíveis para gravação em um arquivo (arquivo), localizado no cartão micro SD, a gravação é em formato de texto. Após o download, você pode visualizá-lo em um computador em um editor de texto simples. Os valores registrados no arquivo podem ser exibidos no gráfico histórico. Utilizando as opções para dimensionar e selecionar um período específico na linha do tempo, além de mostrar / ocultar as linhas do gráfico, é realizada a análise dos dados do arquivo.

Os arquivos criados durante a operação do arquivador permanecem no cartão microSD e podem ser baixados em um computador, apenas um arquivo está disponível a qualquer momento, ele pode gravar dados de arquivo, ler informações para criar um gráfico histórico ou ler as informações para salvar em um PC .

Para o arquivamento, as variáveis ​​estão disponíveis no espaço de endereço da placa de rede, no qual é necessário gravar dados recebidos através do Modbus RTU do PR200 ou Modbus TCP de outros dispositivos que suportam o protocolo Modbus TCP no modo Master.

A placa de interface pode ser configurada no modo de ponto de acesso (ponto de acesso) e no modo cliente - estação de trabalho (estação) e talvez nos dois modos simultaneamente. Na maioria das vezes, o ponto de acesso tem acesso à Internet e atua como uma ponte entre o dispositivo e a rede.

A conexão sem fio pode ser protegida por senha, também é possível ocultar o ponto de acesso.

As variáveis ​​obtidas através da interface RS485 do PR200 podem ser analisadas apresentando-as em forma gráfica; nesse modo, os valores serão exibidos em tempo real com um período de ~ 1 segundo.

10 variáveis ​​estão disponíveis para plotagem em número inteiro, ponto flutuante ou representação de 16/32 bits. O número, tipo, endereços de variáveis ​​e formato de saída são obtidos das configurações de arquivamento.

Para uma operação rápida e conveniente, foi decidido repetir a forma da placa de rede "nativa" do dispositivo.


A placa está instalada no dispositivo.


A placa possui dois comutadores, um serve para redefinir a placa de rede (não afeta o programa no PR200), o segundo comutador pode ser programado para permitir o arquivamento (selecionado através das configurações da interface WEB da placa). Existem também 2 LEDs de informações:

1 azul acende brevemente durante a troca de dados via interface RS-485 com PR200
O vermelho 2 acende brevemente no momento da gravação dos dados no cartão micro SD e fica constantemente aceso se não houver cartão ou se for impossível ler os dados no cartão.

A seguir estão os menus principais ao trabalhar em vários modos:


Configurações básicas de rede para conexão via WEB.


Configurações de conexão com a interface de rede PR200 e configurações de conexão via Modbus TCP via WIFI


Mapa de registros internos comuns à Web, Modbus RTU e Modbus TCP



Ao conectar uma placa de rede a um roteador com acesso à Internet e encaminhamento de porta, é possível o trabalho remoto com a placa através de um navegador.

Como isso funciona

A seguir, são exibidas capturas de tela ao executar o PR200 em um projeto real, com arquivamento de dados. Um projeto é carregado no PR200, que lê os valores dos 4 canais analógicos aos quais os sensores NTC estão conectados e converte esses valores em temperatura, usando a segunda interface de rede configurada no modo Mestre, o PR200 consulta o módulo MV110-8A ao qual estão conectados 2 DTC Pt1000. Assim, os dados são coletados em 4 valores de resistência das entradas analógicas do PR200, 4 valores de temperatura obtidos usando a macro NTC, bem como 2 valores de temperatura recebidos do módulo MV110-8A via RS-485. Todos os 10 registros no formato flutuante na primeira interface de rede configurada no modo Mestre são lidos para gravação no arquivo e na visualização WEB.


O menu para trabalhar com o cartão SD, quando o arquivamento está desativado, exibe uma lista de arquivos no cartão, quando o arquivamento está ativado, exibe o log da gravação no cartão.




Os registros de data e hora para arquivamento são lidos nos registros de relógio em tempo real PR200; neste exemplo, o relógio não é sincronizado com o tempo real.




A programação gerada de acordo com os dados do arquivo morto.


Gerenciando a visibilidade do gráfico por meio de uma legenda


Detalhando as seções necessárias no gráfico.

Registrar acesso via Modbus TCP (WIFI)

Se os recursos da WEB não forem suficientes para criar a visualização, usando o acesso via Modbus TCP, você poderá organizar a comunicação com os sistemas SCADA e criar rapidamente a visualização necessária a partir de blocos prontos. Usando vários monitores de rede, é possível monitorar o status dos registros internos da placa de rede e dos registros internos do PR200. Exemplo de pesquisa usando o software Modbus Poll.


Conexão via protocolo ModBus TCP usando o software Modbus Poll.


Lendo registros e apresentando-os em vários formatos.

Conclusões

Após a instalação da placa de rede no dispositivo, recursos e ferramentas adicionais aparecem ao trabalhar com o relé programável PR200. Vários cenários de uso são possíveis individualmente e no modo combinado.

Um exemplo, registrando eventos arquivados no PR200, no momento várias macros foram criadas para registrar eventos arquivados no dispositivo, mas elas consomem muitos recursos no dispositivo e possuem recursos limitados para a saída de informações e a profundidade do arquivamento, usando uma unidade externa, existe a possibilidade mais flexível para configurar e registrar os eventos necessários. Para facilitar a análise, foi adicionado um modo para gravar registros no modo de bits, para que um número de 16 ou 32 bits decomposto em bits entre no arquivo morto. Vários modos de iniciar o arquivamento são suportados, através de um comutador no painel, interface WEB, registro ModBus. Usando o registro ModBus, o próprio dispositivo determina o momento da gravação escrevendo um número diferente de "0" na célula, a configuração é excedida, escrevemos para registrar "1" e os registros são gravados até que o valor seja gravado no registro "0", semelhante à operação dos sinais de entrada. Separadamente, você pode selecionar um registro com um determinado período de vários dados sobre temperatura, pressão e umidade para análise subsequente em uma representação gráfica. Para converter dados em uma visualização gráfica, uma página da web é incorporada ao dispositivo.

O segundo cenário é o controle remoto ou o monitoramento do estado das variáveis ​​internas, alterando os modos de operação. Esta opção pode ser dividida em local, dentro da rede interna e via Internet.

As opções restantes são auxiliares, depuração, exibição de variáveis ​​de interesse na visualização atual, visualização de variáveis ​​de rede etc.

É interessante ouvir a opinião da comunidade sobre este tópico, quem de que maneira resolve problemas semelhantes?