Розширення мережевих можливостей програмованого реле за допомогою WI-FI

З чого все починалося

Починалося все з розробки алгоритмів для програмованого реле ПР200, і часто була потрібна візуалізація або введення інформації з комп’ютера, для цього необхідно використовувати панелі оператора або SCADA системи, але не завжди це зручно, та і чи потрібно для простих систем. Рішення було знайдено швидко, і з часом я намагався максимально покращити і полегшити свою роботу в цьому напрямку, що з цього вийшло читайте далі.
Мова піде про мережевій платі WI-FI і її можливості.

Так як дана плата використовується для налагодження різних проектів, то інтерфейс взаємодії постійно видозмінюється для більш зручного та швидкого налаштування. Перша модифікація була простим перетворювачем RS-485 в TCP з висновком в WEB, з готовою прошивкою відомої в співтоваристві ESP8266. З тих пір пройшло більше 2 років, і для аналізу процесів розтягнутих по часу треба було вести архіви, і так як хотілося все це поєднати в одному пристрої без додаткового обладнання, вирішено було вбудувати підтримку microSD, що дозволило значно полегшити аналіз процесів з можливістю швидкого доступу до архівів. Друга модифікація плати мала слот, з можливістю отримати microSD картку для збереження на комп’ютері записаних файлів. Мені це здалося не дуже зручним, і з’явилася версія з можливістю скачування файлів по WI-FI. Іноді завантаження відбувається не до кінця і потрібна повторна операція скачування, але враховуючи що в цей час обладнання залишається в роботі та архівування може так само працювати, думаю це не дуже велика проблема. Так само випробувана версія з мікросхемою пам’яті на 16 mB замість microSD карти. Більш швидке завантаження, але немає можливості зберігати безліч файлів, запис йде послідовно до заповнення всієї пам’яті.

Призначення та можливості інтерфейсної плати

Плата призначена для розширення можливостей доступу до внутрішнім змінним логіки програмованого реле ПР200, і забезпечує доступ на читання, так і запис змінних.

Завдяки бездротовому інтерфейсу WI-FI, забезпечується доступ до приладу без необхідності підключення додаткового обладнання. В першу чергу, рішення орієнтоване на проекти простої домашньої автоматизації в місцях з наявністю мереж WI-FI. До таких можна віднести рішення з автоматизації освітлення як внутрішнього, так і зовнішнього, управління і моніторинг насосними станціями, теплицями і т. д. Завдяки наявності вбудованого WEB-сервера в платі, немає необхідності у придбанні додаткового обладнання для тих випадків, коли доступ в систему потрібен не часто. Базовий введення виведення здійснюється за допомогою смартфона/планшета або ПК знаходяться в одній мережі.

Читайте також  Вирішуємо crackme від Лабораторії Касперського

Інтерфейсна плата може працювати в різних режимах. При підключенні до роутера з доступом в інтернет дозволяє віддалено спостерігати за станом змінних в логіці ПР200, а так само здійснювати управління алгоритмом через мережеві змінні в форматах підтримуваним ПР200 в режимі Slave.

Зв’язок з запрограмованим алгоритмом у приладі здійснюється через мережеві змінні, при цьому інтерфейсна плата може виступати в ролі Master або Slave. Підтримуються стандартні швидкості і налаштування мережевого інтерфейсу ПР200. Підтримується обмін по протоколу Modbus TCP, для цього виділена область пам’яті в 100 осередків, до яких можливий доступ з ВЕБ-інтерфейсу, так і по протоколу Modbus RTU з боку ПР200.

Вибір режиму мережевої плати аналогічний вибору при роботі з графічними панелями, робота в режимі Master дозволяє більш гнучко керувати обміном змінними, для регістрів, значення яких необхідно отримувати частіше, ніж інших, можливо задати період опитування менше. Доступні наступні команди для протоколу Modbus:

03 (0x03) Read Holding Registers Читання.

04 (0x04) Read Input Registers Читання

06 (0x06) Preset Single Register Запис

16 (0x10) Preset Multiple Registers Запис

Змінні, отримані з реле, доступні для запису у файл (архів), який розміщується на карті micro SD, запис ведеться в текстовому форматі. Після скачування можливий перегляд на комп’ютері в простому текстовому редакторі. Значення, записані в файл, можна вивести на історичний графік. Використовуючи опції масштабування і вибору певного періоду на тимчасовій шкалі, а так само індивідуальний показ/приховування ліній графіка здійснюється аналіз архівних даних.

Файли, створені під час роботи архіватора, залишаються на карті microSD і можуть бути завантажені на комп’ютер, в кожен момент часу доступна робота тільки з одним файлом, у нього може проводитися запис архівних даних, читання інформації для побудови історичного графіка або читання інформації для збереження на ПК.

Для архівування доступні змінні з адресного простору мережевої плати, в який потрібно записати дані, отримані через Modbus RTU з ПР200 або Modbus TCP з інших пристроїв, що підтримують протокол Modbus TCP в режимі Master.

Інтерфейсна плата може бути налаштована як в режимі точки доступу (Access Point), так і в режимі клієнта робочої станції (Station), а може і в обох режимах одночасно. Найчастіше точка доступу має вихід в інтернет і працює як міст між пристроєм і мережею.

Бездротове підключення може бути захищений паролем, так само є можливість приховати точку доступу.

Змінні, одержувані по інтерфейсу RS485 з ПР200, можна аналізувати, представивши їх у графічному вигляді, в цьому режимі значення будуть виводитися в реальному часі з періодом ~1 сек.

Читайте також  Думку розробників про Steam: максимум доходів і мінімум відповідальності для Valve

Для виводу на графік доступно 10 змінних в цілочисельному форматі з плаваючою комою або в побитовом поданні 16/32 біт. Кількість, тип, адреси змінних і формат виведення беруться з налаштувань архівування.

Для швидкої і зручної роботи, вирішено повторити форму «рідний» мережевої плати приладу.


Плата встановлена в прилад.

Мережева плата може бути встановлена в перший або другий слот

Плата має два перемикача, один служить для скидання мережевої плати (не впливає на роботу програми ПР200), другий перемикач може бути запрограмована на включення архівування (вибирається через налаштування WEB інтерфейсу плати). Так само є 2 інформаційних світлодіода:

1-синій короткочасно засвічується при обміні даними по інтерфейсу RS-485 з ПР200
2-червоний короткочасно засвічується в момент запису даних на карту micro SD, і включений постійно, якщо немає карти або неможливо прочитати дані на карті.

Далі представлені основні меню при роботі в різних режимах:


Основні мережні налаштування для підключення через WEB.


Налаштування підключення до мережного інтерфейсу ПР200 і налаштування підключення по Modbus TCP через WI-FI


Карта внутрішніх регістрів, загальних для Web, Modbus RTU і Modbus TCP

Тестова WEB сторінка для управління і моніторингу станів входів/виходів ПР200 з підключеним модулем розширення ПЗМ-1.

Сторінки для введення/виведення значень з ПР200 і передачі даних на керуючі виходи приладу.
При підключення мережевої плати до роутера з виходом в інтернет і пробросу портів можлива віддалена робота з платою через браузер.

Як це працює

Далі представлені скріншоти при роботі ПР200 на реальному проекті, з архівацією даних. У ПР200 завантажений проект, який зчитує значення 4 аналогових каналів, до яких підключені датчики NTC і перетворює ці значення температуру, по другому мережного інтерфейсу, налаштованому в режимі Master, ПР200 опитує модуль МВ110-8A до якого підключені 2 ДМВ Pt1000. Таким чином, збираються дані про 4 значеннях опору з аналогових входів ПР200, 4 значеннях температури, отриманих за допомогою макросу NTC, а також 2 значень температури, отриманих від модуля МВ110-8А по RS-485. Всі 10 регістрів у форматі float по першому мережного інтерфейсу, налаштованому в режимі Master зчитуються для запису в архів і WEB візуалізації.


Меню для роботи з SD картою, при вимкненому архівуванні відображає перелік файлів на картці, при включеному архівуванні відображає лог запису на карту.

Меню управління архівуванням.

Тимчасові мітки для архівування читаються з регістрів годин реального часу ПР200, в даному прикладі годинник не синхронізовані з реальним часом.

Читайте також  Представляємо Amazon Corretto, безкоштовний дистрибутив OpenJDK з довгостроковою підтримкою

Файл архіву, скачаний по WI-FI з micro SD встановленої на платі і відкритий текстовим редактором. Готовий для побудови графіків.
Сторінка, відкрита в браузері для побудови графіка завантаженого файлу.

Сформований графік за даними файлу архіву.


Керування видимістю графіків через легенду


Деталізація необхідних ділянок на графіку.

Доступ до регістрів через Modbus TCP (WI-FI)

Якщо можливостей WEB не достатньо для побудови візуалізації, то використовуючи доступ через Modbus TCP, можна організувати зв’язок зі SCADA-системами і швидко створити необхідну візуалізацію з готових блоків. Використовуючи різні мережеві монітори, можна відслідковувати стан внутрішніх регістрів як мережевої плати, так і вбудованих регістрів ПР200. Приклад опитування за допомогою програми Modbus Poll.


Підключення по протоколу ModBus TCP використовуючи програму Modbus Poll.


Читання регістрів, і подання їх у різних форматах.

Висновки

Після установки мережевої плати в прилад, з’являються додаткові можливості та інструменти в роботі з програмованим реле ПР200. Можливі різні сценарії використання як окремо, так і в комбінованому режимі.

Один з прикладів, запис архівних подій в ПР200, на даний момент створені різні макроси для запису архівних подій в приладі, але вони займають багато ресурсів в приладі і мають обмежені можливості як у виведенні інформації, так і по глибині архівування, використовуючи зовнішній накопичувач є можливість більш гнучко налаштовувати і вести запис потрібних подій. Для полегшення аналізу, доданий режим запису регістрів в растровому режимі, таким чином, потрапляє в архів 16 або 32 розрядне число розкладене на біти. Підтримуються різні режими запуску архівування, через перемикач на платі, WEB інтерфейс, ModBus регістр. Використовуючи регістр ModBus, прилад сам визначати момент запису, записавши в клітинку число відмінне від «0», уставка перевищена, пишемо в регістр «1» і логи пишуться до моменту запису в регістр «0» значення, аналогічно по спрацьовуванню вхідних сигналів. Окремо можна виділити запис з певним періодом різних даних по температурі, тиску, вологості для подальшого аналізу в графічному поданні. Для перетворення даних в графічний вигляд вбудована web сторінка в пристрої.

Другий сценарій – дистанційне управління, моніторинг стану внутрішніх змінних, зміна режимів роботи. Цей варіант можна розділити на локальний, в межах внутрішньої мережі і через інтернет.

Інші варіанти допоміжні, налагодження, висновок вакансій змінних на поточну візуалізацію, перегляд сторінок змінних і т. д.

Цікаво почути думку спільноти по даній темі, хто якими способами вирішує аналогічні завдання?

Степан Лютий

Обожнюю технології в сучасному світі. Хоча частенько і замислююся над тим, як далеко вони нас заведуть. Не те, щоб я прям і знаюся на ядрах, пікселях, коллайдерах і інших парсеках. Просто приходжу в захват від того, що може в творчому пориві вигадати людський розум.

You may also like...

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *