Modbus készülékek felhőkapcsolata

Az RS485/Modbus-kapcsolat széles körben elterjedt a hűtőgépek hőmérséklet-szabályozóiban, az ipari és mezőgazdasági szenzorokban, valamint az okosmérőkben. A készülékek értékes adatokat szolgáltatnak, ezek azonban gyakran csak helyben érhetők el. Egyre fontosabb igény a távoli felügyelet és a támogatott beállítások módosítása, lehetőleg készülékcsere és új kommunikációs kábelhálózat nélkül. Az Endrich négy Modbus-illesztője ehhez kínál vezeték nélküli adatkapcsolatot. A berendezés rövid RS485-vezetékkel csatlakozik az illesztőhöz, amely közvetlenül mobilhálózaton, vagy NeoMesh-hálózaton és közös átjárón keresztül éri el az E-Cloudot. A támogatott vezérlőknél a kapcsolat kétirányú: például a hűtőgép kívánt hőmérséklete is beállítható a felhőből. Mindkét kommunikációs változat DIN-sínes és önálló, kompakt kivitelben is rendelkezésre áll.

A meglévő berendezésben már ott vannak az adatok

Egy hűtőpult üzemeltetőjét a pillanatnyi hőmérséklet mellett az éjszakai működés, a riasztások és az energiafogyasztás is érdekli. Ezekhez gyakran a meglévő elektronika szolgáltat adatot: a szabályozó hőmérsékletet, célértéket és üzemi állapotot, a fogyasztásmérő villamos jellemzőket és energiaadatokat adhat át.

Az RS485 biztosítja a vezetékes összeköttetést, a Modbus az adatkiolvasás és a támogatott paraméterek írásának módját. Az illesztő a készülék regisztereiből olvas, majd értelmezi és továbbítja az adatokat. Így a bevált berendezés megtartható, miközben adatsorai távolról is követhetők. A szokatlan fogyasztás vagy hőmérséklet-változás segíthet kijelölni az ellenőrzendő készülékeket.

Két kivitel és két út a felhőig

A választás első szempontja a szerelési hely: elosztó- vagy vezérlőszekrényben a DIN-sínes eszköz, közvetlenül a berendezés mellett a kompakt adatlogger lehet praktikus. A második szempont az adatút: saját mobilhálózati kapcsolat vagy helyi NeoMesh-hálózat közös felhőátjáróval.

A két döntés független egymástól, mindkét kivitelhez mindkét kommunikáció választható. Mobilhálózati átjáróval a mesh-rendszer is független lehet az ügyfél informatikai hálózatától, így nem szükséges helyi Wi-Fi-hozzáférés. A tápellátást és a megfelelő rádiós kapcsolatot azonban minden telepítésnél biztosítani kell.

Mobilhálózati eszköz DIN sínre

A DIN-sínes mobilhálózati eszköz különálló telephelyek, gépházak vagy távoli vezérlőszekrények adatgyűjtéséhez illik. A helyi Modbus-adatokat saját mobilkapcsolatán továbbítja az E-Cloudba, külön mesh-hálózat nélkül. Az adatgyűjtő rendezett módon, a többi villamos készülék mellett helyezhető el.

Egyetlen mérési hely vagy kisebb RS485-es eszközcsoport is bevonható. További készülékek csatlakoztathatóságát a busz kialakítása és az illesztőszoftver határozza meg: a közvetlen felhőkapcsolat nem feltétlenül jelent egyetlen adatforrást. A helyszíni mobilhálózati lefedettség alapvető választási szempont.

Modbus és NeoMesh illesztő DIN sínre

Több kapcsolószekrény vagy gép adatainak összegyűjtéséhez célszerű lehet közös rádiós hálózatot kialakítani. A DIN-sínes RS485–NeoMesh illesztők kiolvassák a helyi készülékeket, majd adataikat egy külön NeoMesh-átjáróhoz továbbítják. Így több mérési pont osztozik egy felhőkapcsolaton, külön mobilmodemek nélkül.

A mérő és az illesztő közötti RS485-vezeték megmarad, a távolabbi adatgyűjtő felé viszont rádiós az összeköttetés. Ez utólagos korszerűsítésnél jelentős kábelezést takaríthat meg. Egy hűtőtechnikai létesítményben a szekrénybe szerelt DIN-sínes és a szabályozó mellett elhelyezett kompakt csomópontok ugyanabban a hálózatban is működhetnek.

Önálló mobilhálózati adatlogger

A kompakt mobilhálózati adatlogger különálló hűtőgépek, távoli Modbus-szenzorok és önálló mérési pontok mellé telepíthető. RS485-ön olvassa ki az értékeket, majd NB-IoT- vagy LTE-M-kapcsolaton továbbítja azokat; ahol a kivitel és a hálózat támogatja, 2G-visszaesés is lehetséges. Helyi mesh-átjáróra nincs szükség.

A megoldás jól illeszkedik különböző üzletekben üzemelő készülékekhez, amelyek adatai az E-Cloudban közösen kezelhetők. A gyártó megtarthatja a bevált szabályozót, és külön kommunikációs egységgel egészítheti ki. A szerviz a rendelkezésre álló állapot- és riasztási adatok alapján felkészültebben indulhat helyszíni ellenőrzésre.

Önálló Modbus és NeoMesh adatlogger

Az önálló RS485–NeoMesh változatot elsősorban hűtőgép-szabályozók költséghatékony illesztésére fejlesztették. Egy üzlet hűtőpultjai saját kompakt csomópontokon keresztül kapcsolódhatnak a közös hálózathoz, amely további E-IoT érzékelőkkel is bővíthető.

A NeoMesh önszerveződő, csomópontjai külön címezhetők, kommunikációja kétirányú. Az illesztő más Modbus-készülékhez is használható, a felhő eléréséhez azonban külön átjáró szükséges. Ez lehet mobilhálózati eszköz vagy megfelelő háttérrendszerhez csatlakozó USB-s átjáró; utóbbinál a számítógépet és annak internetkapcsolatát is biztosítani kell.

A szoftver teszi teljessé az illesztést

A Modbus-készülékek regisztercímei, adatformátumai és léptékei eltérhetnek. Az Endrich ezért a firmware-t az adott regisztertérképhez igazítja: meghatározza a kiolvasandó adatokat, a lekérdezés és továbbítás gyakoriságát, valamint a támogatott írási műveleteket.

A négy megoldás így hardver és alkalmazáshoz igazított szoftver együttese. Új készülék illesztéséhez annak kommunikációs dokumentációja szükséges. A célzott adatgyűjtéssel az üzemeltető érthető mérési és állapotadatokat kap, miközben elkerülhető a felesleges regiszterek rendszeres továbbítása.

A felhőből a berendezés beállításai is módosíthatók

A szenzorok és okosmérők a bemutatott alkalmazásokban adatforrások, a támogatott vezérlők bizonyos paraméterei viszont távolról is módosíthatók. Egy hűtőgépnél például az E-Cloudból beállítható a kívánt hőmérséklet, ha a szabályozó és az illesztőszoftver kezeli a megfelelő regiszterírást.

A parancs mobilhálózaton közvetlenül, NeoMesh esetén a közös átjárón keresztül jut az illesztőhöz, amely Modbus-írással továbbítja a vezérlőnek. Előre meg kell határozni a távolról állítható paramétereket. A berendezés helyi szabályozását továbbra is a saját vezérlője végzi.

A telepítés egésze dönti el a választást

A beszerzési ár mellett a szerelést, az adatkapcsolatot és a bővíthetőséget is mérlegelni kell. Egy elszigetelt mérési pontnál a közvetlen mobilkapcsolat egyszerűsége lehet döntő; több közeli készüléknél a közös NeoMesh-átjáró csökkentheti a modemek és előfizetések számát. A tényleges előny a helyszíntől és a rádiós környezettől függ.

A gyártó felhőszolgáltatással egészítheti ki meglévő termékét, a rendszerintegrátor a telepítéshez választhat kivitelt, az üzemeltető pedig közösen vizsgálhatja a hőmérsékleti, fogyasztási és állapotadatokat. Csökkenhet a puszta leolvasásért végzett kiszállások száma, a szerviz felkészültebben érkezhet, a támogatott beállítások pedig távolról is elvégezhetők.

Okosmérők adatai a kapcsolószekrénytől a felhőig

Az első ábrán az okosmérő mindkét esetben rövid RS485-vezetékkel kapcsolódik a mellette elhelyezett DIN-sínes illesztőhöz. Balra az adatok saját mobilkapcsolaton jutnak a felhőbe, jobbra több csomópont közös NeoMesh-hálózatot és E-IoT-átjárót használ.

A kék vonalak a rádiós adatútvonalakat jelölik, amelyek más csomópontokon át is vezethetnek. Egy távoli gépháznál az önálló kapcsolat, több közeli szekrénynél a közös átjáró lehet előnyös. A cél a fogyasztás és a villamos jellemzők központi követése.

Hűtőgépek felügyelete és beállítása egy okosboltban

A második ábra önálló adatloggereket mutat hűtőgép-szabályozók mellett. Balra egy készülék saját mobilkapcsolatot kap, jobbra több hűtőszekrény külön RS485–NeoMesh illesztővel, közös átjárón keresztül éri el az E-Cloudot. A nagyított képek a két készülékváltozatot szemléltetik.

A kék jelölések a mért értékek és állapotadatok feltöltését, a narancsszínűek a beállítások visszaútját mutatják. A támogatott hőmérséklet-alapjel Modbus-regiszterírással módosítható, miközben a helyi szabályozás továbbra is a hűtőgép vezérlőjének feladata.

Mezőgazdasági mérések egy közös NeoMesh-hálózatban

A harmadik ábrán talajnedvesség-érzékelő, talajvíz-, folyó- és tartályszintmérő csatlakozik saját RS485–NeoMesh illesztőhöz. A három szintmérési ponton merülő Modbus-szonda dolgozik: az érzékelő a vízben, a rádiós elektronika a felszínen, védőházban helyezkedik el. Közöttük vezetékes a kapcsolat.

A csomópontok közös mesh-hálózaton továbbítják adataikat az E-IoT-átjáróhoz, majd az E-Cloudba. Így együtt követhető a talaj nedvessége és a vízkészlet változása. A telepítés része a megfelelő tápellátás, környezeti védelem és rádiós elhelyezés kialakítása.

Kiss Zoltán, Chief Development Officer – Endrich Group – Endrich R&D Hungary Kft.