Datenerfassung
Datenerfassung ist dieVerfahren zum Sammeln und Messen von elektrischen oder Das ist der Fall.wie Spannung, Strom, Temperatur, Druck oder Schall mit Sensoren, Instrumenten und andere Geräte. Es ist eine kritische Komponente in der modernen industriellen Automatisierung, dieErfassung und Analyse von DatenProzesse zu optimieren, Sicherheit zu gewährleisten und zu verbessern Effizienz.
Die meisten Maschinen werden diese Schnittstellen mit der Programmierung verbunden haben Logic Control (PLC) Einheit. Die PLC wird Unterstützung für die Schnittstellenprotokolle wie Modbus haben, OPCUA , Profinet, Profibus, Ethernet, IO Link und FANUC. Diese Protokolle haben Standarddaten Übertragungsmittel, die zur Erfassung dieser Informationen ohne Schnittstellen angebunden werden können mit physikalische Sensoren oder Schnittstelle.
Integriert mitMQTT (Message Queuing Telemetry Transport), Daten Akquisition wird noch mächtiger.MQTist ein leichtes Messaging-Protokoll für Low-Bandbreite konzipiert, hochlatante und unzuverlässige Netzwerke, die es ideal für IoT und Industrie machen Anwendungen. Durch die Nutzung von MQTT können Daten aus verschiedenen Quellen effizient und zuverlässig übertragen werden bis eine zentrale System- oder Cloud-Plattform. Dies ermöglichtEchtzeitüberwachung, Fernsteuerung, und Datenanalyse, intelligentere Entscheidungsfindung und operative Verbesserungen zu erleichtern. MQTT's publizieren/subscribe model sorgt für Skalierbarkeit und Flexibilität, so dass nahtlos Integration mehrerer Datenerfassungsgeräte und Systeme.
In diesem Leitfaden werden wir untersuchen, wie Sie Daten von programmierbarer Logik erwerben können Steuerungen (PLC), analoges I/O, digitales I/O und integriert mit einem einfachen TCP-Server.
Herausforderungen der Datenerfassung: IT & OT Integration
IntegrationIT- und OT-Systemefür die Datenerfassung Unterschiede in derDatenverarbeitung und Kommunikation.IT-Systeme konzentrieren sich auf Daten Verarbeitung und Analyse, während OT-Systeme sind auf Echtzeit-Betriebssteuerung ausgerichtet. Diese Ungleichheit kann die Verfahren der Übersetzung und Harmonisierung der Daten aus verschiedenen Quellen. Eine effektive Integration erfordert eine Überwindung dieser Unterschiede durch Standardisierung Datenformate und -protokolle, die sicherstellen, dass Daten aus IT- und OT-Umgebungen genau sind erfasst und genutzt. Die Umsetzung robuster Datenmanagementstrategien hilft die Lücke überbrücken, einen effizienten Datenfluss und eine nahtlose Interaktion zwischen Systemen ermöglichen.
Architektur für die Datenerfassung
mit MQTT
Das folgende Diagramm zeigt eine typische Architektur fürDatenerfassung mittels MQTTvia Modbus von PLC, analog I/O, digital I/O und Integration mit einem einfachen TCP Server. Dieses Setup zeigt, wie verschiedene Komponenten interagieren, um effiziente Daten zu gewährleisten Sammlung und Übertragung.
Gemeinsame Architektur für Datenerfassung
Verwendung von MQTT
Broker
In dieser Architektur kommuniziert die SPS mit verschiedenen Protokollen aktivierte Geräte. Analog I/O Geräte und digitale I/O Geräte senden Daten an das Datenerfassungsmodul, die verarbeitet und konvertiert die Daten von analogen und digitalen I/O-Geräten. Das TCP Kunde erhält Daten von einem einfachen TCP-Server. Der Modbus Client, Datenerfassung Modul und TCP Client veröffentlicht dann die gesammelten Daten an dieMQTT Broker. MQT Abonnent, wie folgt: Anwendungen, Überwachung von Dashboards oder Cloud-Plattformen, abonnieren Sie die relevantMQT Themenum Echtzeitdaten zu erhalten.
Diese Architektur bietet einen klaren und skalierbaren Rahmen für die Integration verschiedener Daten Quellen und SicherstellungEchtzeit-Daten und -überwachung über MQTT.
Datenerfassung von PLC über Modbus
Datenerfassung von SPS mit dem Modbus-Protokoll ist eine weit verbreitete Methode in der industriellen Automatisierung. Modbusist ein Kommunikationsprotokoll, dasDatenaustausch zwischen Geräten. Durch die Nutzung von MQTT für den Datentransport können wir effiziente und skalierbare Datenkommunikation
Modbus auf SPS einrichten
Um die Integration von Modbus mit SPS zu initiieren, folgen Sie den folgenden Schritten:
Enable Modbus Server auf der SPS
- Zugriff auf die Konfigurationssoftware von PLC (z.B. Siemens) TIA Portal, Delta WPLSoft, Mitsubishi GX Works).
- Aktivieren Sie die Modbus-Server-Funktionalität innerhalb der SPS Einstellungen.
Anschluss an PLC
- Eine Verbindung zur SPS mit Modbus TCP/IP herstellen oderModbus RTU, je nach Netzinfrastruktur und SPS Modell.
- Konfigurieren von Netzwerkeinstellungen wie IP-Adressen und Häfen die ordnungsgemäße Kommunikation zu gewährleisten.
Modbus konfigurieren:
- Richten Sie den Modbus-Client auf Ihre Datenerfassung ein Gerät.
- Definieren Sie die Register und Datenpunkte, die Sie lesen möchten von die SPS.
- Diese Register auf bestimmte Datentypen basierend auf Ihr Anwendungsanforderungen.
MQTT Integration
- Verwenden einesMQTT Brokerzur Erleichterung der Datenübertragung.
- Veröffentlichen Sie die erworbenen DatenMQT Themengewidmet bis Echtzeitüberwachung und -analyse.
Modbus mit verschiedenen SPS einrichten
Hier sind die Integrationsschritte für Modbus mit verschiedenen SPS.
Siemens PLC Integration
- Aktivieren Sie die Modbus TCP/IP Server-Funktionalität.
- Konfigurieren Sie Ethernet-Einstellungen und definieren Sie Modbus-Datenpunkte.
- Eine Verbindung von Ihrem Modbus-Clientgerät zur SPS herstellen konfigurierte IP-Adresse und Port.
Delta PLC Integration
VerwendungDelta WPLSoft:
- Modbus RTU oder Modbus TCP Kommunikationsmodi aktivieren.
- Modbus Parameter wie Baudrate und Slave angeben Adresse.
- Sichern Sie die richtige Netzwerkkonfiguration und stellen Sie Ihre Konnektivität fest Modbus-Client.
Mitsubishi PLC Integration
- Modbus-Protokoll aktivieren (RTU oder TCP) und konfigurieren Kommunikationseinstellungen.
- Definieren Sie Modbus Daten Mapping und Setup Netzwerkparameter.
- Erstellen Sie eine zuverlässige Verbindung zwischen der SPS und Ihrem Modbus-Client Gerät.
Allen-Bradley PLC Integration:
Mit Allen-Bradley Studio 5000:
- Modbus-Kommunikation über fremde Module konfigurieren oder Add-ons kompatibel mit Modbus TCP/IP.
- Defix ne Datenstrukturen und Tags innerhalb von Studio 5000 für Modbus-Kommunikation.
- Sicherstellung der richtigen Konfiguration von Ethernet/IP-Einstellungen und Konnektivität mit Ihrem Modbus Client.
Anschluss analoger I/O-Geräte:
Schnittstellenieren Sie Ihre analogen Sensoren mit einem Datenerfassungsmodul.
Stellen Sie eine ordnungsgemäße Kalibrierung und Signalaufbereitung sicher.
Datenumwandlung:
Analogsignale in digital umwandeln mit einem ADC (Analog-to-Digital Konverter.
Skalieren und formatieren Sie die Daten für die Übertragung.
MQT Integration:
Veröffentlichen Sie die digitalen Daten zu MQTT Themen.
Aktivieren Sie Echtzeit-Datenüberwachung und -steuerung über MQTT-Teilnehmer.
Datenerfassung von Digital I/O
Digitale I/O-Geräte liefern binäre Signale (on/off), die zur Überwachung und Steuerung in verschiedene Anwendungen. Datenerfassung von digitaler I/O beinhaltet das Lesen des Zustands digitale Eingänge und Steuerung digitaler Ausgänge.
Digitale I/O-Geräte verbinden:
- Schnittstellen Sie Ihre digitalen Sensoren oder Aktoren mit einem Datenerfassungsmodul.
- Konfigurieren Sie die digitalen Eingänge und Ausgänge.
Datenverarbeitung:
- Lesen Sie den Zustand der digitalen Eingänge.
- Steuerung des Zustands digitaler Ausgänge basierend auf Anwendungsanforderungen.
MQT Integration:
- Veröffentlichen Sie den Zustand der digitalen Ein- und Ausgänge auf MQTT-Themen.
- Aktivieren Sie Echtzeitüberwachung und -kontrolle über MQTT-Teilnehmer.
Integration mit Plain TCP Server
Die Integration von Datenerfassungssystemen mit einem einfachen TCP-Server bietet Flexibilität und Interoperabilität. TCP/IP ist eine grundlegende Protokoll-Suite für Netzwerk Kommunikation, die den nahtlosen Datenaustausch zwischen Geräten ermöglicht.
Datenübertragung:
- Übertragen von erfassten Daten über die TCP-Verbindung.
- Gewährleistung einer zuverlässigen Datenübertragung mit geeigneten Fehlerbehandlungsmechanismen.
Einrichtung eines TCP Verbindung:
- Einrichten eines TCP-Servers, um Daten zu empfangen.
- Konfigurieren Sie das Datenerfassungsgerät als TCP-Client.
MQT Integration:
- Veröffentlichung der erhaltenen DatenMQT Themen.
- Nutzen Sie die Vorteile von MQTT für die Echtzeitdatenverteilung und Skalierbarkeit.
Durchführung der Datenerfassung
Implementierung von Datenerfassungsmethoden wie Modbus, MQTT und weitere Protokolle über verschiedene Plattformen und Sprachen sind entscheidend für robuste IoT- und Industrieautomatisierung Lösungen. Hier erkunden wir Bibliotheken, Beispiele, plattformübergreifende Überlegungen und beste Praktiken zur nahtlosen Integration.
Datenerfassungsbibliotheken von Modbus
und Beispiele
Modbus ist ein weit verbreitetes Kommunikationsprotokoll in der industriellen Automatisierung für Anschluss elektronischer Geräte. Es erleichtert den zuverlässigen Datenaustausch zwischen der Steuerung Systeme und Geräte wie SPS.
MQT Datenerfassung Bibliotheken & Beispiele
MQT(Message Queuing Telemetry Transport) ist eine leichte Messaging Protokoll ideal für IoT-Anwendungen. Es ermöglicht eine effiziente Kommunikation zwischen Geräte, die eine zuverlässige Datenübertragung auch in eingeschränkten Netzwerken gewährleisten.
ESP32 (Microcontroller):
Optimiert für ESP32 Plattform, kompatibel mit Arduino IDE.
OPC-UA Datenerfassungsbibliotheken
und Beispiele:
OPC-UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ist eine standardisierte Kommunikationsprotokoll für die industrielle Automatisierung. Es ermöglicht sicher und zuverlässig Datenaustausch zwischen Maschinen, Sicherstellung der Interoperabilität und Skalierbarkeit über verschiedene Plattformen.
