Adquisición de datos
La adquisición de datos esproceso de recogida y medición eléctrica o fenómenos físicoscomo tensión, corriente, temperatura, presión o sonido con sensores, instrumentos y otros dispositivos. Es un componente crítico en la automatización industrial moderna, permitiendo elrecopilación y análisis de datospara optimizar procesos, garantizar la seguridad y mejorar eficiencia.
La mayoría de las máquinas tendrán estas interfaces conectadas a la programación Control lógico Unidad. El PLC tendrá apoyo para los protocolos interfacing como Modbus, OPCUA , Profinet, Profibus, Ethernet, IO Link y FANUC. Estos protocolos tienen datos estándar medios de transferencia que pueden ser interconectados para recoger esta información sin incorporación sensores físicos o interfaz.
Cuando esté integradoMQTT (Message Queuing Telemetry Transport), datos adquisición aún más poderoso.MQTTes un protocolo de mensajería ligero diseñado para el ancho de banda bajo, redes de alto nivel y poco fiables, lo que lo hace ideal para IoT e industriales aplicaciones. Mediante la utilización del MQTT, los datos de diversas fuentes pueden transmitirse de manera eficiente y fiable a un sistema central o plataforma de nube. Esto permitemonitoreo en tiempo real, control remoto, Sí. análisis de datos, facilitando una adopción de decisiones más inteligente y mejoras operacionales. MQTT publicar/subscribe modelo garantiza escalabilidad y flexibilidad, permitiendo sin costura integración de múltiples dispositivos y sistemas de adquisición de datos.
En esta guía exploraremos cómo adquirir datos de la lógica programable Controladores (PLC), I/O analógico, I/O digital, e integrar con un servidor TCP plano.
Desafíos de la adquisición de datos: IT " OT Integration
IntegraciónSistemas IT y OTpara la adquisición de datos abordar las diferenciasde datos y comunicación manejo.Los sistemas de TI se centran en los datos procesamiento y análisis, mientras Los sistemas OT están orientados al control operacional en tiempo real. Esta disparidad puede complicar la proceso de traducción y armonizando datos de diversas fuentes. La integración efectiva requiere superarlos diferencias mediante la normalización formatos de datos y protocolos, asegurando que los datos de entornos IT y OT sean exactos capturado y utilizado. Implementar estrategias de gestión de datos robustas ayuda puentear la brecha, permitiendo un flujo eficiente de datos y una interacción perfecta entre los sistemas.
Arquitectura para la adquisición de datos
utilizando MQTT
El diagrama a continuación ilustra una arquitectura típica paraadquisición de datos utilizando MQTTvia Modbus de PLC, I/O analógico, I/O digital e integración con un TCP servidor. Esta configuración destaca cómo interactúan diversos componentes para asegurar datos eficientes colección y transmisión.
Arquitectura común para la adquisición de datos
Utilizando MQTT
Broker
En esta arquitectura, el PLC se comunica con diversos protocolos dispositivos habilitados. Analog Dispositivos I/O y dispositivos I/O digitales envían datos al módulo de adquisición de datos, que procesa y convierte los datos de dispositivos I/O analógicos y digitales. El TCP Cliente recibe datos de un servidor TCP simple. El Cliente Modbus, Adquisición de Datos Módulo y TCP Cliente luego publica los datos recogidos alMQTT Broker. MQTT Suscriptores, tales como aplicaciones, tableros de control, o plataformas de nube, suscribirse a pertinentesTemas del MQTTpara recibir datos en tiempo real.
Esta arquitectura proporciona un marco claro y escalable para la integración de varios datos fuentes y garantíatransmisión y monitoreo de datos en tiempo real a través de MQTT.
Adquisición de datos de PLC a través de Modbus
La adquisición de datos de PLC utilizando el protocolo Modbus es un método ampliamente adoptado en automatización industrial. Modbuses un protocolo de comunicación que permitefácil intercambio de datos entre dispositivos. Al aprovechar MQTT para el transporte de datos, podemos lograr comunicación de datos eficiente y escalable
Configuración de Modbus en PLCs
Para iniciar la integración de Modbus con PLCs, siga los siguientes pasos:
Enable Modbus Servidor en el PLC
- Accede al software de configuración del PLC (por ejemplo, Siemens TIA Portal, Delta WPLSoft, Mitsubishi GX Works).
- Permitir la funcionalidad del servidor Modbus dentro del PLC Ajustes.
Conexión a PLC
- Establecer una conexión con el PLC utilizando Modbus TCP/IP oModbus RTU, dependiendo de su infraestructura de red y PLC modelo.
- Configurar configuraciones de red como direcciones IP y puertos para asegurar una comunicación adecuada.
Configuración de Modbus:
- Configurar el cliente Modbus en la adquisición de datos Dispositivo.
- Definir los registros y puntos de datos que desea leer desde el PLC.
- Mapa estos registros a tipos de datos específicos basados en tu requisitos de aplicación.
MQTT Integration
- Utilizar unMQTT brokerpara facilitar la transmisión de datos.
- Publicar los datos adquiridos aTemas del MQTTdedicados a monitoreo y análisis en tiempo real.
Configuración de Modbus con varios PLC
Aquí están los pasos de integración para Modbus con varios PLCs.
Siemens PLC Integración
- Activar la funcionalidad del servidor Modbus TCP/IP.
- Configurar la configuración Ethernet y definir los puntos de datos Modbus.
- Establezca una conexión desde su dispositivo cliente Modbus al PLC usando el dirección IP configurada y puerto.
Delta PLC Integración
UsoDelta WPLSoft:
- Permitir Modbus RTU o Modbus TCP modos de comunicación.
- Especifique los parámetros Modbus como la tasa de baudio y el esclavo dirección.
- Asegurar la configuración adecuada de la red y establecer conectividad con su Cliente de Modbus.
Mitsubishi PLC Integración
- Activar protocolo Modbus (RTU o TCP) y configurar configuración de comunicación.
- Definir los parámetros de red de mapeo y configuración de datos Modbus.
- Establecer una conexión confiable entre el PLC y su cliente Modbus Dispositivo.
Allen-Bradley PLC Integración:
Utilizando Allen-Bradley Studio 5000:
- Configurar la comunicación Modbus a través de módulos de terceros o add-ons compatible con Modbus TCP/IP.
- Defix ne data structures and tags within Studio 5000 for Comunicación Modbus.
- Garantizar la configuración adecuada de la configuración Ethernet/IP y establecer conectividad con su cliente Modbus.
Conexión de dispositivos I/O Analog:
Interface tus sensores analógicos con un módulo de adquisición de datos.
Asegurar la calibración adecuada y el acondicionamiento de señal.
Conversión de datos:
Convertir las señales analógicas en digital utilizando un ADC (Analog-to-Digital Conversor).
Escalar y formatear los datos para la transmisión.
MQTT Integración:
Publish the digital data to MQTT topics.
Permite monitorear y controlar datos en tiempo real a través de suscriptores de MQTT.
Adquisición de datos de Digital I/O
Los dispositivos I/O digitales proporcionan señales binarias (on/off) usadas para monitoreo y control en varias aplicaciones. La adquisición de datos de I/O digital implica leer el estado de entradas digitales y control de salidas digitales.
Conexión de dispositivos I/O digitales:
- Interface tus sensores o actuadores digitales con un módulo de adquisición de datos.
- Configure las entradas y salidas digitales.
Procesamiento de datos:
- Lea el estado de las entradas digitales.
- Controle el estado de salidas digitales en función de los requisitos de aplicación.
MQTT Integración:
- Publish the state of digital inputs and outputs to MQTT topics.
- Permite monitorear y controlar en tiempo real a través de suscriptores de MQTT.
Integración con el servidor TCP Plain
Integrar los sistemas de adquisición de datos con un servidor TCP simple proporciona flexibilidad e interoperabilidad. TCP/IP es una suite de protocolo fundamental para la red comunicación, permitiendo un intercambio de datos sin costuras entre dispositivos.
Transmisión de datos:
- Transmitir datos adquiridos sobre la conexión TCP.
- Asegurar la transferencia de datos fiable con mecanismos adecuados de manejo de errores.
Establecer un TCP Conexión:
- Configurar un servidor TCP para recibir datos.
- Configure el dispositivo de adquisición de datos como cliente TCP.
MQTT Integración:
- Publicar los datos recibidosTemas del MQTT.
- Aproveche las ventajas de MQTT para la distribución y escalabilidad de datos en tiempo real.
Aplicación de la adquisición de datos
Aplicación de métodos de adquisición de datos como Modbus, MQTT y protocolos adicionales en todos los varias plataformas e idiomas es crucial para el IoT robusto y la automatización industrial soluciones. Aquí exploramos bibliotecas, ejemplos, consideraciones multiplataformas y mejores prácticas para la integración perfecta.
Modbus bibliotecas de adquisición de datos
y ejemplos
Modbus es un protocolo de comunicación ampliamente utilizado en automatización industrial conectar dispositivos electrónicos. Facilita el intercambio fiable de datos entre control sistemas y dispositivos como PLCs.
MQTT Bibliotecas de adquisición de datos " Ejemplos
MQTT(Message Queuing Telemetry Transport) es un mensaje ligero protocolo ideal para aplicaciones IoT. Permite una comunicación eficiente entre dispositivos, asegurando una transmisión fiable de datos incluso en redes limitadas.
ESP32 (Microcontroller):
Optimizado para la plataforma ESP32, compatible con Arduino IDE.
Bibliotecas de Adquisición de Datos OPC-UA
e Ejemplos:
OPC-UA (Open Platform Communications Unified Architecture) es un estándarizado protocolo de comunicación para la automatización industrial. Permite una seguridad y fiabilidad intercambio de datos entre máquinas, asegurando interoperabilidad y escalabilidad en todo diferentes plataformas.
