Edge IOとNode-REDによるマシン状態と部品数の管理
- 04 Nov 2023
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Edge IOとNode-REDによるマシン状態と部品数の管理
- 更新日 04 Nov 2023
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Edge IOとNode-REDによる機械の状態と部品数の管理
Edge IOでマシン可視化Node-REDフローを使用する方法を学ぶ
この記事では、ブレークビームセンサと電流センサをEdge IOに接続して、Tulipで状態を管理し、部品数をカウントするワークフローについて説明します。これは、顧客のエッジデバイスにインポート可能なTulip Node-REDライブラリフローを利用します。
この記事の終わりまでに、接続されたセンサーからTulip内のマシンにデータを送信するための、Node-RED内の以下のフローができるようになります。
以下のステップを完了する必要があります：
- ハードウェアのセットアップエッジIOの配線
- マシンのセットアップ：Tulipでマシンを作成
- 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
現在のセンサーCR3111-3000または同様の電流トランス
- CR3111-3000の場合は100Ωが推奨されます（サイズについてはハードウェアのセットアップを参照してください）。
- ブレークビーム
- 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 - エッジIOの配線
このワークフローでは、Edge IO に接続された変流器とブレークビームを使用することを想定しています。
負荷抵抗のサイズを計算するCR3111-3000 を使用する場合は、100Ω の抵抗を推奨します。別の電流クランプを使用する場合は、実効巻数比（T_e）と測定する最大電流（I_max）から、最大許容抵抗サイズ（R_burden）を以下のように計算できます：R_burden = 3.12 * T_e / I_max。抵抗器は、許容される最大抵抗サイズよりも小さくすることができますが、そうするとセンサーの分解能が低下します。
電流クランプ（CR3111-3000）とブレークビームを次のようにEdge IOに配線します：
電流クランプ
- 電源ケーブルを通して AC 電流を測定します。
- 図のように、2 本の電流クランプワイヤの間に抵抗を取り付けます。
- 1 つのワイヤーを差動 ADC [+] 端子に、1 つのワイヤーを差動 ADC [-] 端子に接続します。
- ブレイクビーム
- キャプチャ部作成
- 茶色のワイヤー（+24V）を SAR ADC の +24V 端子に接続する。
- 青線（gnd）をデジタル入力バンクのグランド端子に取り付ける
- 黒線（out）をデジタル入力バンクのピン1に接続する。
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
ブレークビームと電流センサーのデータをTulipに送信するために、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す。詳細な概要については、「How to Use the Machine Attributes API」記事の「Setting up a new Machine」セクションを参照してください。
この例では、2つの属性を持つマシンを作成した：
- Current (float) - センサーから返される電流を表す。
- Part Count (int) - 部品の完了を示すブレークビームからの信号。
Node-REDフローに渡すattributeIdと machineIdの値をメモしておきます。
現在のセンサーを使用してマシンの状態を変更したり、センサー出力に基づいてカウントを実行したりする場合は、マシンに割り当てるマシンタイプを設定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
ブレークビームと電流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machine_visibility.jsonで、インポートするとエディタにMachine Visibility with Current Clamp and Breakbeamタブが作成されます。
3b.フローの概要
このフローは、2つの個別のワークストリームで構成されています：
部品カウンター
最初の経路は、ブレークビームセンサーによる部品カウントの監視です。このフローは4つの機能ノードで構成される：
モニターピン
- 目的：有効ピンプロパティでモニタするエッジIO上のGPIOピンを定義する。
- ピンアップのフィルタ
- 目的：メッセージペイロードから、モニタされたピンのイベントが真かどうかを判断する。
- パートカウントのインクリメント
- 目的： ピンイベント true のフロー変数パートカウントをインクリメントする。
- チューリップマシン属性：パートカウント
- 目的： API経由でペイロード（partCount）をチューリップに送信する。
実効電流のモニター
2番目のパスは、ADC（アナログ・デジタル・コンバータ）入力に接続された電流センサを監視することです。このフローは6つの機能ノードで構成されます。
差動 ADC 読み取り
- 目的：ADC 入力にアナログ構成プロファイルを割り当てる。
- 1/5 測定値のフィルタリング
- 目的：5 番目（5 秒）ごとの測定値を抽出して Tulip に渡す。
- メッセージを渡す
- 目的：Tulipにメッセージを渡す：目的： 5 番目のメッセージごとに読み取り値のカウントをゼロに戻します。
- メッセージの削除とインクリメント
- 目的：他のすべての読み取り値について、読み取り値のカウントを 1 ずつ増やします。
- CR-3111スケーリング
- 目的：センサーの測定値をメーカーの仕様に基づいてスケーリングする。
- チューリップ・マシン属性：RMS 電流
- 目的：API 経由で Tulip にペイロード（partCount）を送信する。
また、デフォルトでは無効になっているが、有効にすることでNode-REDによって決定されるマシン状態を持つことができる4つのオプションノードがある。Tulip内でマシントリガーを使用して、これと同じロジックを実行することも可能です。
電流 > 100mA?
- 目的：電流値が100mAより大きいかどうかをチェックする。
- 状態 = ON
- 目的：電流値が100mAより大きい場合、ペイロードをONに設定する。
- 状態 = OFF
- 目的：電流値が 100mA 以下の場合、ペイロードを OFF に設定する。
- チューリップ・マシン属性状態
- 目的：API経由でペイロード（状態）をチューリップに送信する。
3c.フローの編集
このフローの設定を完了するには、Tulip Machine Attributeのデバイス情報を編集します：Part Countと Tulip Machine Attribute：RMS電流]ノードに、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。
使用するセンサーによっては、CR-3111 Scalingノードを編集して、現在のトランスの巻数比を反映させることもできます。
3d.フローの展開
Node-REDフローを構築し、必要なパラメータを追加したら、フローをデプロイして、ブレークビームと電流センサからTulipに出力されるデータを確認します。
Node-REDエディタの右側にあるデバッグメッセージ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。
ステータスコードの詳細については、TulipインスタンスのAPIドキュメント（例：.tulip.co/apidocs）を参照してください。特に、POST /attributes/reportエンドポイントのドキュメントを参照してください。
これで、マシンの設定タブに移動することで、Tulipでもデータを確認できるようになります。
Node-REDフローの技術的詳細
以下は、machine_visibility.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構成パラメータの詳細な概要です。
パートカウンタ
モニタピン
目的：有効ピンプロパティを介してモニタするエッジ IO 上の GPIO ピンを定義する。
ノードタイプ：デジタル入力
デフォルトのプロパティ
- 実行モード -
連続 - リフレッシュレート -
1秒 - 有効なピン -
1 - pinUp 用フィルタ
- 実行モード -
目的メッセージのペイロードから、監視しているピンのイベントが true かどうかを判断する。
ノード・タイプ：スイッチ
デフォルトのプロパティ：
- プロパティ -
msg.payload - ルール -
true - パート・カウントのインクリメント
- プロパティ -
目的：ピン・イベントtrue時にフロー変数のパート・カウントをインクリメントする。
ノード・タイプ：変更
デフォルトのプロパティ：
ルール
flow.partCountを式$flowContext('partCount') + 1に設定する。msg.payloadをflow.partCountに設定する- チューリップ・マシン属性：パート・カウント
目的：API 経由で Tulip にペイロード（partCount）を送信する。
ノード・タイプ：マシン属性
デフォルトのプロパティ：
- デバイス情報* -
{"attributeId":"", "machineId":""}. - 属性ソース -
msg.payload
- デバイス情報* -
RMS 電流のモニタ
差動 ADC 読み取り値
目的：ADC 入力にアナログ構成プロファイルを割り当てる。
ノード・タイプ：高速アナログ
デフォルト・プロパティ
アナログ構成 - 差
動ADC RMS @ 1kHZ- 構成するADCを選択 -
差動ADC - 有効出力 -
RMS - バッファ・サイズ -
1000 - サンプリング周波数（Hz） -
1000+ データ・タイプ -RMS+ 出力モード -連続+ リフレッシュ・レート（秒） -1 - 1/5読み取り値のフィルタリング
- 構成するADCを選択 -
目的：5番目の測定値（5秒）ごとに抽出してTulipに渡す。
ノードタイプ：スイッチ
デフォルトのプロパティ：
プロパティ -
flow.numReadingsルール
== 4そうでなければ- メッセージを渡す
目的5番目のメッセージごとの読み取りカウントをゼロに戻す。
ノードのタイプ：変更
デフォルトのプロパティ
ルール
flow.numReadingsを0に設定- メッセージの削除とインクリメント
目的他のすべての読み取り値に対して、読み取り値のカウントを1インクリメントする。
ノードタイプ：変更
デフォルトのプロパティ：
ルール：
flow.numReadingsを式$flowContext('numReadings') + 1に設定します。- CR-3111 スケーリング
目的： 製造元の仕様に基づいてセンサーの測定値をスケーリングする。
ノードタイプ：サブフローテンプレート
デフォルトのプロパティ：
- プロパティ -
データ - スケール* -
3000 - オフセット -
0 - チューリップ・マシン属性：RMS電流
- プロパティ -
目的：API経由でペイロード（partCount）をチューリップに送信する。
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":""}. - 属性ソース -
msg.data[0］
- デバイス情報* -
マシン状態を計算するサブフロー
電流 > 100mA?
目的： 電流値が 100mA より大きいかどうかをチェックする。
ノード・タイプ：スイッチ
デフォルト・プロパティ：
プロパティ：
msg.data[0］ルール
> 0.1それ以外の場合- 状態 = ON
目的： 電流が 100mA より大きい場合、ペイロードを ON に設定する。
ノードタイプ：変更
デフォルトのプロパティ：
ルール
msg.payloadをONに設定する。- 状態 = OFF
目的：電流が 100mA 以下の場合、ペイロードをオフに設定する。
ノードタイプ：変更
デフォルトのプロパティ：
ルール
msg.payloadをオフに設定する。- チューリップ・マシン属性ステート
目的：API経由でTulipにペイロード（状態）を送信する。
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":""}. - 属性ソース -
msg.payload
- デバイス情報* -
* フローが適切に機能するためには、パラメータを更新する必要がある。フローが適切に動作するためには、パラメータを更新する必要があります。
参考文献
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