Edge IOとNode-REDによる4-20 mAセンサの接続

Edge IOとNode-REDによる4-20 mAセンサの接続

Edge IOで4-20 mA Node-REDフローを使用する方法を学ぶ

この記事では、2線式4-20mAセンサを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説明します。

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以下のフローがNode-RED内に用意されています。

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. マシンのセットアップ：Tulipでマシンを作成
3. Node-REDのセットアップ：TulipライブラリからのNode-REDフローのインポート、編集、デプロイ

必要なもの

• Tulipアカウントに登録されたEdge IO
• 4-20mAの電流ループセンサー：2線式構成、24V電源対応
• 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、選択したアプリケーション用の 4-20mA センサと、センサ出力電流を ADC の電圧に変換するための外部 500 オーム抵抗を選択したと仮定します。

センサと抵抗を以下のように Edge IO に配線します：

• 4-20mA センサー

  • SAR ADC [+24V] 端子に配線された電源端子
  • 出力端子を SAR ADC [in] 端子に配線
  • 500Ω抵抗
  • 一端を SAR ADC [in] 端子に接続
  • 一端をSAR ADC [gnd]端子に接続

さらに、デバイスに電源が供給され、WAN ポートにイーサネット・ケーブルを接続することで、デバイスがネットワークに接続されていることを確認します。

2.マシンのセットアップ - Tulipでマシンを作成する

4-20mA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、「新しいマシンのセットアップ」セクションの「マシン属性APIの使用方法」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を持つ溶接機を表すマシンを作成しました。

Node-RED フローに渡すattributeId と machineId値をメモしておきます。

電流センサーを使用して、マシンの状態などの側面を変更したり、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 アップすることもできます。興味のある方は、マシンタイプの設定方法を参照してください。

3.Node-RED セットアップ

4-20 mA センサに接続された 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 エディタを起動します：

• 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、「Importing Tulip Node-RED Flows」の手順に従ってください。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。フローに従います：

1. SAR ADC サンプル

   • 目的： 100 サンプル/秒のレートで 0-10V SAR ADC をサンプリングする。
   • 平均値の計算
   • 目的： SAR ADC Samples ノードからの 100 サンプルの平均を毎秒 1 回取ります。
   • ADCを電流ループ・センサ値にスケールする
   • 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。
   • チューリップ・マシン属性に送信
   • 目的：マシンに送信するために、現在のループセンサー値をTulipイベントAPIに送信します。
   • レスポンス
   • 目的：Tulip イベント API 呼び出しの適切な HTTP ステータスコードを返します。

3c.フローの編集

このフローの設定を完了するには、Send to Tulip Machine Attributenodeのデバイス情報に、先に設定したマシンのattributeId フィールドとmachineIdfフィールドを含める必要があります。

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

例えば、センサ入力レンジが 0-100 アンペアを測定し、4-20mA を出力し、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.フローのデプロイ

Node-REDフローが構築され、必要なパラメータが追加されたら、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することができます。

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対応するステータスコードが表示されます。

Node-REDフローの技術的詳細

以下は、4_to_20_mA_sensor.jsonファイルで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です。

1. SAR ADCサンプル

   • 目的：100サンプル/秒のレートで0-10V SAR ADCをサンプリングする。

   • ノードタイプ高速アナログ

   • デフォルト・プロパティ

     • アナログ構成 -SAR ADC: RMS @ 100Hz

       • 構成するADCを選択 -SAR ADC
       • 有効出力 -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回取る。

   • 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 を現在のループ・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・センサ電流値にスケーリングする。

   • ノード・タイプ：サブフロー

   • デフォルト・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・マシン属性への送信

   • 目的：マシンに送信するために、現在のループセンサー値を Tulip イベント API 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コールの適切なHTTPステータスコードを返す。

   • ノードタイプ：デバッグ

   • デフォルトのプロパティ：

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

さらに読む

• Node-REDのドキュメント
• Edge IOとNode-REDによるマシン状態とパートカウントの管理
• Edge IOとNode-REDによるアナログオシロスコープの接続

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