Edge IOとNode-REDで4-20mAセンサを接続する。
  • 20 Dec 2022
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Edge IOとNode-REDで4-20mAセンサを接続する。


Article Summary

Edge IOとNode-REDで4-20 mAセンサを接続する

Edge IOで4-20 mAのNode-REDフローを使用する方法について説明します。

この記事では、2線式の4-20 mAセンサーをEdge IOに接続し、Node-REDライブラリフローを介してTulipにデータを送信するワークフローを扱います。

この記事の終わりには、センサーからTulip内のマシンに電流データを送信するためのNode-RED内の以下のフローが完成しています。

以下のステップを完了します。

  1. ハードウェアのセットアップエッジIOの配線
  2. Machineのセットアップ。TulipでMachineを作成する
  3. Node-REDのセットアップ。TulipライブラリからNode-REDフローをインポート、編集、デプロイする

必要なものは

  • Tulipアカウントに登録されたEdge IO
  • 4-20mA電流ループセンサー。2線式構成、24V電源と互換性あり
  • 500オームの抵抗
  • 3.5mmマイナスドライバー

1.ハードウェアのセットアップ - Edge IO の配線

このワークフローでは、アプリケーション用に 4-20mA センサと、センサ出力電流を電圧に変換して ADC に取り込むための外部 500 オーム抵抗を選択したと仮定しています。

センサーと抵抗は以下のようにEdge IOに配線します。

  • 4-20mA センサー

    • 電源端子を SAR ADC の [+24V] 端子に接続する。
    • 出力端子をSAR ADC [in]端子に配線
    • 500Ωの抵抗
    • 一端をSAR ADC [in]端子に接続
    • 一端をSAR ADCの[gnd]端子に接続

さらに、デバイスに電源を入れ、WANポートにイーサネットケーブルを差し込んで、デバイスをネットワークに接続したことを確認します。

2.マシンのセットアップ - チューリップでマシンを作成する

4-20 mAセンサーからTulipにデータを送信するために、まずTulip APIをデータソースとして使用するマシンをセットアップしましょう。詳細な概要については、Setting up a new MachineセクションHow to Use the Machine Attributes APIの記事を参照してください。

この例では、溶接機電流と呼ばれる単一のフロート属性で溶接機を表現するマシンを作成しました。

Node-RED フローに渡すattributeId と machineId値を記録しておきます。

また、電流センサーを使用してマシンの状態などを変更したり、センサー出力に基づくカウントを実行する予定であれば、マシンに割り当てるマシン・タイプをセットアップすることができます。この点については、「マシンタイプのセットアップ方法」を参照してください。

3.Node-REDのセットアップ

4-20mA センサーを接続した Edge IO で Edge Device Portal を開きます。以下の認証情報を使用して Node-RED Editor を起動します。

  • ユーザー名:admin
  • パスワード:Edge IO のパスワード

Edge IO で Node-RED を使い始めるには、こちらの情報を参照してください。

3a.ライブラリフローのインポート

ライブラリフローをインポートするには、「Tulip Node-RED Flowsのインポート」のドキュメントに記載されている手順に従います。インポートするフローは4_to_20_mA_sensor.jsonで、インポートするとエディタに4-20mA Sensor Applicationタブが作成されます。

3b.フローの概要

Node-REDのフローは、5つの機能ノードで構成されています。フローに従うと、以下のようになります。

  1. SAR ADC サンプル

    • 目的: 0-10V SAR ADCを100サンプル/秒でサンプリングする。
    • 平均値の計算
    • 目的: SAR ADC Samplesノードからの100サンプルの平均値を1秒間に1回取得します。
    • ADCを電流ループセンサ値にスケーリングする
    • 目的: ADCの平均値を実際のループセンサー値にスケーリングします。
    • チューリップマシン属性に送信
    • 目的: 現在のループセンサー値をTulipイベントAPIに送信し、マシンに送信する。
    • レスポンス
    • 目的: 現在のループセンサー値をTulipイベントAPIに送信し、マシンに送信する。TulipイベントAPIコールの適切なHTTPステータスコードを返す。

3c.フローを編集する

このフローのセットアップを完了するには、Send to Tulip Machine Attributenノード用のデバイス情報を、先にセットアップしたマシンからのattributeIdおよび machineIdfフィールドとともに含める必要があります。

また、Scale ADC to Current Loop Sensor Valueノード内のプロパティを、現在のセンサーの製造元の仕様に基づいて編集する必要があります。

たとえば、センサーの入力範囲が 0~100 アンペア、出力が 4~20mA で、500 オームの外部抵抗を使用する場合、以下のパラメータを設定します。

  • 抵抗値(オーム) - 500
  • 最小入力 - 0
  • 最大入力 - 100
  • 最小出力(mA) - 4
  • 最大出力(mA) - 20

3d.フローをデプロイする

Node-REDフローを構築し、必要なパラメータを追加したら、右上からフローをデプロイし、4-20mAセンサからTulipに出力されるデータを確認し始めることができます。

Node-RED Editorの右側にあるDebug messageオプションを選択すると、Tulip APIからのレスポンスとそれに対応するステータスコードが表示されるはずです。

Node-REDの流れの技術的な詳細

以下は、4_to_20_mA_sensor.jsonファイルとともにインポートされたノードとそのデフォルト設定パラメータの詳細な概要です。

  1. SAR ADCサンプル

    • 目的:0-10V SAR ADCを100サンプル/秒でサンプリングします。

    • ノードの種類高速アナログ

    • デフォルトのプロパティ

      • アナログ設定 -SAR ADC: RMS @ 100Hz

        • 構成するADCを選択 -SAR ADC
        • 有効な出力 -RMS
        • バッファサイズ -100
        • サンプリング周波数(Hz) -100+ データタイプ -RMS+ 出力モード -連続+ リフレッシュレート(秒) -1
        • 平均値の計算
    • 目的: SAR ADC Samplesノードからの100サンプルの平均を1秒に1回取得します。

    • ノードの種類関数

    • デフォルトのプロパティ

      • 関数1 const average = (array) => array.reduce((a, b) => a + b) / array.length; 2 msg.payload = average(msg.data); 3 return msg;3.ADC をループ・センサの電流値にスケーリングする
    • 目的: ADC の平均値を実際のループ・センサ値にスケーリングします。

    • ノード・タイプ。サブフロー

    • デフォルトのプロパティ。

      • 入力プロパティ -ペイロード
      • 抵抗値(オーム) -500
      • 最小入力 -0
      • 最大入力 -800
      • 最小出力 (mA) -4
      • 最大出力(mA) -20
      • チューリップ・マシン属性に送信
    • 目的: 現在のループセンサー値をチューリップイベントAPIに送信し、マシンに送信する。

    • ノードタイプ。マシン属性

    • デフォルトのプロパティ

      • デバイス情報 -{"attributeId":", "machineId":" }.
      • レスポンス
    • 目的TulipイベントAPIコールのうち、適切なHTTPステータスコードを返す。

    • ノードの種類デバッグ

    • デフォルトのプロパティ。

      • Output -完全なmsgオブジェクト
      • 宛先 -デバッグウィンドウ

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