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    Edge IOとNode-REDによるマシン状態と部品数の管理
    • 04 Nov 2023
    • 1 読む分
    • 寄稿者

    Edge IOとNode-REDによるマシン状態と部品数の管理


    記事の要約

    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:

    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

    • 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:

    1. Current (float) - センサーから返される電流を表す。
    2. 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:

    1. 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。

    1. 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。

    1. 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

    1. 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
      • 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
      • 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

    RMS 電流のモニタ

    1. 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
      • 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
      • 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]

    マシン状態を計算するサブフロー

    1. 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.payloadON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

    * 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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