PLC- programovanie riadiacej jednotky UniPi Neuron v grafickom prostredí Node RED

0

Rozšíreniu niektorých PLC do hobby sféry bráni drahé vývojové prostredie. Produktová rada UniPi Neuron využíva mikropočítačovú dosku Raspberry Pi a operačný systém je na SD karte. Okrem OS Mervis, keď na vývoj aplikácie potrebujete vývojové prostredie Mervis (licencia je pribalená), môžete na kartu nahrať operačný systém s podporou Node RED a aplikácie formou grafov vytvárať cez webový prehliadač. V tejto variante žiadne vývojové prostredie nepotrebujete. Video ukazuje postup vytvorenia jednoduchých príkladov vrátane monitorovacieho dashboardu



Programovateľný logický kontrolér PLC Unipi Neuron M205 má k dispozícii dostatočný počet digitálnych, reléových a analógových vstupov a výstupov, takže sa dá použiť aj v rozsiahlejších projektoch.

K dispozícii sú aj rozhrania R485 a  1-Wire určené na pripojenie digitálnych senzorov teploty a vlhkosti. Taktiež je k dispozícii HiFi a Bluetooth.Konštrukcia z hliníkového plechu umožňuje montáž na DIN lištu. Napája sa z externého zdroja s napätím 24 V. 

Vstupy, výstupy a komunikačné rozhrania

Riadiaca jednotka má:

20 x digitálne vstupy (DI) umožňujú čítanie logických stavov reprezentovaných úrovňami jednosmerného napätia. Sú určené na monitorovanie dvojstavových senzorov, napríklad pohybové senzory, senzory indikujúce prázdnu nádrž na kvapalinu a podobne. Softvér indikuje logickú 1, ak je napätie na vstupe v rozmedzí 5-35V. Logická 0 je potom indikovaná v prípade poklesu napätia na vstupe pod 3.5V.

4 x digitálne výstupy (DO)  určené na ovládanie rôznych dvojstavových zariadení ako je osvetlenie, dverové zámky, pohony žalúzií apod. Výstupy takisto disponujú funkciou pulzne šírkovej modulácie (PWM), takže takýmto spôsobom je možné realizovať analógové riadenie. Digitálne výstupy sú typu NPN (otvorený kolektor) a sú schopné ovládať zariadenie do 50V. Prúdové zaťaženie výstupu je max. 750mA.

14 x Reléové výstupy (RO) na spínanie zariadení s vyšším prúdovým odberom napríklad na spínanie žiaroviek, čerpadiel a podobne, prípadne na spínanie stýkačov ku ktorým sú pripojené zariadenia s veľkým odberom, napríklad bojler. 

1 x analógový vstup (AI) disponuje tromi módmi merania: meranie jednosmerného napätia v rozsahu 0-10V, meranie jednosmerného prúdu v rozsahu 0-20mA a meranie odporu do 2kOhm. Meranie odporu je vhodné napríklad. pre odporové teplotné čidlá, napríklad Pt1000, Ni1000 a podobne.

1 x analógový výstup (AO) na jednotkách UNIP disponuje dvomi módmi. Na výstupe môže byť buď jednosmerné napätie v rozsahu 0-10V alebo jednosmerný prúd v rozsahu 0-20mA.  Tento analógový výstup je určený na ovládanie zariadení s analógovým vstupom ako sú plynule nastaviteľné ventily, stmievače osvetlenia a pod.

Jednotka je vybavená sériovým portom RS485. Tento typ linky najčastejšie využíva protokol Modbus RTU a použiť sa dá o v kombinácii so širokou škálou zariadení ako sú elektromery, dotykové HMI displeje, PLC iných výrobcov a podobne. Na zbernici možno prevádzkovať desiatky zariadení a celková dĺžka zbernice môže dosiahnuť až niekoľko stoviek metrov. Tretím komunikačným rozhraním je sériová linkou RS232 pre komunikáciu dvoch zariadení. 

Súčasťou komunikačnej výbavy je aj 1-Wire zbernica - tá používa najčastejšie 2 alebo 3 vodiče a hodí sa najmä pre komunikáciu s 1-Wire senzory teploty, vlhkosti alebo úrovne osvetlenia. Na zbernicu je možné zapojiť až 15 senzorov s celkovou dĺžkou zbernice až 100 metrov.

Softvér

Srdcom riadiacej jednotky Neuron je jednodoskový mikropočítač  Raspberry Pi, ktorý nemá žiadnu internú flash pamäť na uloženie operačného systému. Na tento účel sa využíva microSD pamäťová karta. Najskôr je preto potrebné vytvoriť bootovaciu microSD kartu, ktorá bude obsahovať obraz operačného systému vrátane všetkých potrebných nástrojov, systémových aj vašich aplikácií a taktiež vašich používateľských údajov.

Na stránke https://kb.unipi.technology/en:files:software:os-images:00-start sú k dispozícii sú tri predpripravené obrazy operačných systémov:

Mervis OS - obraz OS pre Mervis - hlavné podporované softvérové ​​riešenie pre PLC Unipi. 

OpenSource OS – „čistý“ operačný systém založený na báze jadra Debian so všetkými nástrojmi a ovládačmi potrebnými na komunikáciu s I / O radičom. Tento obraz slúži ako základ pre inštaláciu riešení tretích strán alebo pre vývoj softvéru na mieru. Prístup SSH je v predvolenom nastavení povolený, používateľ má prístup na úrovni root.

Node-RED OS – je totožný s OpenSourceOS  s OS, navyše obsahuje aj predinštalovanú platformu Node-RED vrátane všetkých potrebných doplnkových nástrojov, napríklad EVOK. Pre operačný systém Node Red je potrebná kapacita minimálne 4 GB

Node-RED je otvorený webový programovací nástroj, ktorý k programovaniu aplikácií využíva tzv. Flow-based prístup. Ten je založený na tzv. uzloch (nodes), z ktorých každý plní špecifickú funkciu, podľa ktorej spracováva prichádzajúce dáta a odosiela ich do ďalšieho uzla v poradí. Aplikačná logika sa vytvára umiestňovaním a prepojovaním uzlov do tzv. toku (flow). Okrem užívateľskej prívetivosti Node RED prináša aj prehľadnosť programov a výrazne uľahčuje riešenie prípadných problémov.

Užívateľské rozhranie Node-RED je prístupné cez bežný webový prehliadač a ponúka široký výber uzlov pokrývajúcich základné automatizačnej úkony (spínanie vstupov / výstupov, odčítanie údajov zo senzorov, odosielanie notifikácií a i.). Užívatelia majú tiež možnosť vytvárať svoje vlastné uzly, prípadne do svojho projektu pridávať uzly vytváranej komunitou. Hotové toky je možné exportovať a zdieľať vo formáte JSON. Okrem toho rozhranie podporuje napríklad aj tvorbu responzívnych používateľských rozhraní či prepojenie na cloudové služby.

Použijeme Neuron Node-RED OS. Kartu s obrazom operačného systému vložte do slotu riadiacej jednotky. V implementácii operačného systému s vývojovým prostredím Node-RED pre riadiacu jednotku UniPi Neuron  je sieťové rozhranie implicitne nastavené na dynamické priraďovanie IP adries pomocou protokolu DHCP. Na pripojenie k riadiacej jednotke je potrebné zistiť jej IP adresu. Môžete to urobiť napríklad pomocou aplikácie na skenovanie IP adries, v našom prípade Advanced IP Scanner pre Windows.  Po zadaní IP adresy do prehliadača na počítači s ľubovoľným operačným systémom sa zobrazí webový panel EVOK na rýchlu kontrolu funkčnosti  všetkých vstupov a výstupov riadiacej jednotky,  alebo na zmenu ich režimu. 

Na porte 1880 je hlavné rozhranie Node-RED, používané na vytváranie programovej logiky formou flow diagramov. Aplikácie môžu byť riadené udalosťami. Pojem Flow sa používa na opis toku udalosti sieťou vzájomne prepojených uzlov, ktoré na  udalosti môžu reagovať. Node-RED obsahuje štandardne jednoduchý demonštračný program, ktorý umožňuje monitorovať a ovládať niektoré vstupy a výstupy Demonštračný program tiež obsahuje jednoduchý vizualizačný nástroj na grafické zobrazenie stavov vstupov a ovládanie výstupov.

Na porte 1880/ui je Dashboard, čiže grafické rozhranie (GUI) pripojené k riadiacemu programu 

V prvom príklade upravíme demo program tak aby obsluhoval dva porty DI1.01 a DI 1.2 na ktorých máme pripojené tlačidlá a dva výstupné porty DO 2.01 a 2.02 ku ktorým máme v našom zapojení pripojené relé. Po každej úprave programu ho musíte zaviesť do riadiacej jednotky. Na tento účel slúži tlačidlo Deploy umiestnené v pravom hornom rohu pracovnej plochy.

 Ak kliknete na ktorýkoľvek prepínač v časti Digitálne výstupy, zodpovedajúci digitálny výstup by mal zmeniť svoj stav, napr. jeho LED by sa mala zapnúť. Ak LED svieti, je všetko pripravené a môžeme sa pokúsiť program trochu upraviť. 

V druhom príklade ktorý urobíme od začiatku sa po zatlačení tlačidla pripojeného na digitálny vstup zopne relé pripojené na digitálny výstup.

Najskôr vymažeme z testovacieho programu bloky a toky, ktoré pre náš príklad nepotrebujeme. Necháme len bloky webových socketov na vstupe a výstupe a taktiež aj blok na periodické obnovovanie hodnôt. Pridáme do diagramu blok vstupu. Nastavíme parametre, konkrétne názov, číslo hardvérového vstupného portu a v poli Property nastavíme, že nás zaujíma hodnota na vstupe, čiže „value“.Následne pridáme do diagramu blok výstupu, ktorý bude ovládať relé. Nastavíme parametre, čiže taktiež názov, druh výstupu, v našom prípade digitálny výstup a číslo hardvérového výstupného portu. Vstupný a výstupný blok máme nadefinovaný, takže ich prepojíme navzájom a vstup prepojíme so vstupným webovým socketom a výstup s výstupným webovým socketom

Hotový program je potrebné pomocou tlačidla Deploy zaviesť do riadiacej jednotky.

Zapojenie v skrini rozvádzača     

Zobrazit Galériu

Luboslav Lacko

Všetky autorove články
PLC UniPi Neuron Node RED PLC Node RED

Pridať komentár