Módulo de comunicação de objetos sem fio WISE-4000

Posso implantar um sistema de coleta de dados em nível industrial sem habilidades de programação? Neste artigo, vamos nos familiarizar com dispositivos que permitem obter um sistema de processamento de sinal digital pronto disponível através da API JSON em apenas alguns cliques.

A série WISE-4000 são dispositivos de E / S para registro, monitoramento e transmissão de dados de locais remotos. Eles suportam os protocolos da indústria MQTT, Modbus / TCP e possuem HTTP JSON API. Há integração com os serviços de nuvem Microsoft Azure, Dropbox e outros.

Os dispositivos podem funcionar como parte do SCADA e de forma autônoma. Conexão de rede suportada via WiFi.

Especificações técnicas

• Digital e saídas (DI / DO) - Disponível com 8 e 4 entradas digitais e 4 saídas digitais.
• Relés de potência - O modelo WISE-4060 possui um relé de 4 canais a bordo que permite controlar a carga de energia.
• Suporte a protocolo industrial - Gerenciamento de canais digitais e aquisição de dados via Modbus / TCP e MQTT
• Suporte para provedores de nuvem - faça o upload de dados para o Microsoft Azure, Dropbox, Alibaba Cloud
• Suporte a WiFi - suporte para protocolos 802.11b / g / n, modo de estação (cliente) e ponto de acesso (AP).
• Interface baseada na Web - toda a configuração pode ser feita através da interface baseada na Web, sem o uso de programas de terceiros
• Conector SMA para antenas - a capacidade de conectar antenas de terceiros em vez da padrão.
• Relógio em tempo real - Módulo RTC com alimentação própria para manter a hora exata em caso de falta de energia e perda de comunicação.
• Operação 10-30VDC - com proteção contra conexão de energia inadequada

Configuração inicial

A configuração inicial ocorre através da interface da web: o dispositivo alterna para o modo de ponto de acesso com o nome de rede (SSID) no formato WISE- <modelo <- <endereço MAC> e ativa o servidor DHCP, como um roteador Wi-Fi comum. Para colocar o WISE-4000 no modo inicial, a chave DIP SW1-P1 na tampa traseira deve estar DESLIGADA.

É importante lembrar que a mudança para o modo de configuração não redefine a senha da interface da web para a senha de fábrica. Para redefinir as configurações, você deve usar o utilitário no Windows Adam / Apax. Utilitário Net

Na interface da web, você pode definir o modo cliente Wi-Fi (modo Infra-estrutura) ou modo de ponto de acesso (modo AP).


No modo cliente, você pode definir duas redes Wi-Fi diferentes às quais o dispositivo tentará se conectar. Como uma segunda rede, é conveniente usar a rede de serviço para configuração, à qual o dispositivo se conectará automaticamente quando estiver no suporte de serviço. Depois de configurar a rede, você pode definir a chave DIP SW1-P1 para ON.


Interruptores DIP na contracapa WISE-4051

Portas de entrada / saída

Vamos examinar a atribuição de portas de entrada / saída usando o exemplo do modelo WISE-4051 , que possui oito portas de entrada digital (DI) e uma porta RS-485 para Modbus / RTU Master. O principal objetivo deste modelo é coletar dados de sensores e monitorar objetos remotos.

Níveis lógicos

As portas 0-3 são do tipo contato seco. Uma unidade lógica é um contato fechado com DCOM0 e um zero lógico, respectivamente, é um contato aberto aberto. Interruptores Reed, relés e botões podem ser conectados a esse contato.

As portas 4-7 são do tipo de contato úmido. A unidade lógica é considerada de 10 a 30V e o zero lógico é de 0 a 3V entre o contato e o DCOM1 de terra.

Todas as portas suportam inversão de níveis lógicos, bem como um sinal de pulso com uma frequência de até 3 kHz.


Atribuição de porta WISE-4051

Modos de E / S

Cada uma das entradas digitais pode operar independentemente em um dos cinco modos de processamento de sinal de entrada. Dependendo do modo selecionado, o sinal recebido será armazenado de diferentes maneiras na memória do dispositivo. Cada um dos modos permite inverter o zero lógico e um.

DI - entrada digital convencional

Este modo permite que você leia o status do contato Baixo / Alto. Além disso, você pode ativar o filtro de interferência definindo os comprimentos mínimo e máximo do sinal em décimos de milissegundo.

Contador

O modo contador conta sequencialmente o número de sinais recebidos e salva seu número. Além disso, você pode definir o valor inicial da variável. Esse modo é conveniente para a contagem de eventos regulares, por exemplo, a operação de um interruptor de palheta para avaliar a permeabilidade de portas diferentes.


Modo de contador de entrada digital

Modo de alarme (trava)

Nesse modo, um único sinal muda irrevogavelmente o estado de entrada para o modo de operação até que seja redefinido à força pela API ou manualmente. Este modo é útil para alarmes, fusíveis e quaisquer sinais que exijam intervenção pessoal.


Dois contatos digitais no modo de alarme. O pino 0 está no estado de alarme.

Modo de Medição de Frequência

Ele armazena o valor atual da frequência do sinal com uma precisão de 0,1 a 0,01 Hz. Além disso, você pode definir o intervalo de tempo para zerar o valor. Este modo pode ser usado para sinais de pulso, contador de rotações, motores, oscilações, etc.

Armazenamento local

O dispositivo pode salvar os sinais recebidos na memória interna em caso de perda de conexão com o servidor ou para operação totalmente autônoma. A bateria reserva permite armazenar dados em memória volátil quando a energia principal é desligada.

As solicitações de armazenamento local podem ser feitas por meio da interface da web, Modbus / TCP e da API RESTful HTTP.


Solicitação de armazenamento local via interface da web.

HTTP RESTful

Para um exemplo de trabalho com a API HTTP, vamos tentar implantar uma simples bancada de testes. Na entrada nº 3, conectaremos o botão mecânico usual e definiremos o modo de contador na interface da web. Pressione o botão várias vezes para verificar se o valor está mudando.

A interface da web mostra que o valor do contador está aumentando


O valor do contador de login nº 3 na interface da web

Em seguida, vamos tentar ler o status do contador usando a API HTTP descrita na documentação . Para fazer isso, realizamos uma solicitação GET usando o utilitário curl, em que 10.0.0.1 é o endereço IP do dispositivo, di_value significa Valor de entrada digital, slot_0 é o número do slot e ch_3 é o número da porta no dispositivo. Como a autenticação básica HTTP é usada, o nome de usuário e a senha podem ser passados ​​para o URL.

curl http://username:password@10.0.0.1/di_value/slot_0/ch_3 { "Ch": 3, "Md": 1, "Val": 27, "Stat": 0, "Cnting": 1, "OvLch": 0 } 

Analisamos os valores na resposta:

Ch é o número da entrada, no nosso caso, número 3.
Md é o modo operacional, no nosso caso, o “contador” (0 - DI, 1 - Contador, 2 - LowToHighLatch, 3 - HighToLowLatch, 4 - Frequency).
Val - valor do contador, no nosso caso - o número de botões pressionados.

Assim, sem habilidades de programação e instalação de software adicional, usando apenas a interface da web, em cinco minutos conseguimos montar um dispositivo simples de coleta e armazenamento de dados que pode ser facilmente integrado a qualquer sistema moderno. Apesar de este exemplo ser bastante primitivo, ele fornece uma compreensão geral da facilidade de configuração. Pelo mesmo princípio, sistemas mais complexos podem ser implantados com tipos de dados e modos operacionais heterogêneos.

Provedores de nuvem

Os dispositivos da série WISE-4000 oferecem suporte à integração com serviços em nuvem. Os dados coletados podem ser transferidos para o armazenamento em nuvem por meio do protocolo MQTT ou carregados como arquivos na caixa de depósito ou no servidor interno. Ele também suporta a integração com o sistema Advantech WebAccess SCADA

Microsoft azure

Para conectar o dispositivo ao Hub IoT do Microsoft Azure, basta especificar o endereço do servidor, o nome do dispositivo e o token secreto.

Dropbox

Para conectar o Dropbox, é usada a autorização Oauth2, diretamente na interface da web. Os dados do armazenamento local serão baixados como arquivos * .csv. Esse recurso pode ser usado para fazer backup ou processar dados manualmente.

SDK para desenvolvedores

O kit WISE-4012E foi projetado especificamente para o desenvolvimento e depuração convenientes de sistemas baseados em WISE-4000 . O kit inclui um módulo WISE-4012E com duas entradas analógicas e duas digitais, além de dois canais de relé. O dispositivo é alimentado diretamente por USB e não requer fontes de alimentação adicionais.

Kit de desenvolvimento WISE-4012E alimentado por USB com placa de E / S de demonstração

Placa de E / S de demonstração

Para que o desenvolvedor possa simular independentemente os sinais de E / S no nível do hardware, uma placa de demonstração é incluída no pacote. Dois potenciômetros são projetados para depuração de saídas analógicas, interruptores DIP para entradas discretas e dois LEDs para saídas de relé. Isso permite que você obtenha uma bancada de teste completa no local de trabalho sem fios extras.

Conclusão

O WISE-4000 combina as funções de um dispositivo de aquisição e transmissão de dados (DTD) e um dispositivo para comunicação remota com um objeto (USO). A configuração não requer habilidades de programação e pode ser feita via interface da web a partir de um smartphone no menor tempo possível. Graças ao suporte de protocolos modernos, os dispositivos podem ser facilmente integrados aos modernos sistemas SCADA e na nuvem.