Siemens SIMATIC IOT2000-Serie zu Ubidots + Arduino IDE - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Die Einfachheit von Arduino in Kombination mit der Zuverlässigkeit und Historie von Siemens macht die SIMATIC IOT2000-Serie zu einer perfekten Wahl für ein industrielles Gateway in Fabriken und Institutionen, die Konnektivitäts- und Nachrüstoptionen erkunden. Neue Sensoren an alten Maschinen oder einfach nur die Aufrüstung aktuell eingesetzter Sensoren, die SIMATIC IOT2000-Serie harmonisiert, analysiert und leitet Daten effizient mit gängigen Protokollen wie MQTT und Modbus weiter. Basierend auf einem Yocto Linux umfasst die SIMATIC IOT2000 Serie die IoT2020 und IoT2040 Modelle, die mit den meisten Arduino Sketches kompatibel sind und direkt von der Arduino IDE hochgeladen werden können. Der IOT2040 ist ideal für Fabriken, während der IOT2020 mit seinen zusätzlichen Peripheriegeräten und Kommunikationsprotokollen in Bildungseinrichtungen am besten geeignet ist.

Das folgende Tutorial zeigt, wie Sie die SIMATIC IOT2000-Serie mit der Arduino-IDE und einem Beispielcode einrichten, um eine HTTP-Anforderung an Ubidots zur Front-End-Interpretation zu senden.

Schritt 1: Anforderungen

• Ethernet Kabel
• SD-Karte
• 24V Stromversorgung
• Arduino-IDE
• Siemens SIMATIC IOT 2040
• Ubidots-Konto - oder - STEM-Lizenz

Schritt 2: Einrichten der SIMATIC IOT2000-Serie

Zunächst müssen Sie sich beim Siemens Support Portal registrieren oder Zugang zum Siemens Support Portal haben, um alle Erstkonfigurationen herunterzuladen. Dieses Portal bietet auch Fehlerbehebung und Unterstützung von Siemens bei allen Hardware-bezogenen Anfragen. Die gesamte IOT2000-Serie ist auf die gleiche Weise eingerichtet, bitte folgen Sie diesem Tutorial für alle Geräte der Serie.

Schritt 3: Brennen und installieren Sie die SD-Karte

Beginnen Sie mit dem Brennen der SD-Karte mit dem auf der Siemens Industry Online Support-Seite bereitgestellten Image. Bitte laden Sie Example_Image_V2.1.3 herunter und speichern Sie es für später.

• Stecken Sie die microSD-Karte in den SD-Kartensteckplatz Ihres Computers (evtl. wird ein Adapter benötigt).
• Entpacken Sie das heruntergeladene Image und brennen Sie es auf die SD-Karte. Microsoft-Benutzer klicken hier oder wie Sie Bilder auf Ihre SD-Karte brennen. Linux-Benutzer lesen bitte weiter.

Brennen eines Images auf die SD-Karte unter Linux: 1. Öffnen Sie Ihr Computerterminal und gehen Sie in den Ordner, in dem sich die ZIP-Datei befand. mit dem cd-Befehl heruntergeladen. z. B.: Ich habe die Datei in das Verzeichnis "Downloads" heruntergeladen:

CD-Downloads

2. Entpacken Sie die heruntergeladene Datei, indem Sie den folgenden Befehl ausführen:

sudo unzip 109741799_Example_Image_V2.1.3.zip

Sobald die ZIP-Datei richtig entpackt wurde, sehen Sie eine Datei namens example-V2.1.3.wic, wie oben gezeigt. HINWEIS: Wenn beim Ausführen des obigen Befehls ein Fehler auftritt, überprüfen Sie, ob der Name der heruntergeladenen Datei identisch ist.

3. Überprüfen Sie den Speicherort der SD-Karte, um sie auszuhängen und das Image zu brennen. Führen Sie den folgenden Befehl aus, um den Speicherort zu überprüfen:

df -h

Die SD-Karte sollte sich im Verzeichnis /dev/… befinden; in meinem Fall befindet sich die SD-Karte im folgenden Verzeichnis /dev/mmcblk0

4. Unmounten Sie die SD-Karte, indem Sie den folgenden Befehl ausführen:

/dev/mmcblk0. aushängen

5. Um das Image zu brennen, ersetzen Sie den Namen der entpackten Datei und den Speicherort der SD-Karte; der aufbau des befehls ist wie folgt:

sudo dd bs=1M if={name_of_the_image} of={SD_location}

Nachdem die Parameter durch die richtigen ersetzt wurden, sollte der Befehl wie folgt aussehen:

sudo dd bs=1M if=example-V2.1.3.wic of=/dev/mmcblk0

Das Ausführen dieses Befehls dauert ein paar Minuten, bitte haben Sie etwas Geduld:)

Schritt 4: Installieren Sie Ihre SD-Karte

Verbinden Sie Ihre SD-Karte mit Ihrer Hardware. Unten haben wir die SD-Karte wie angegeben in die SIMATIC 2040 eingebaut.

Schritt 5: Erstinbetriebnahme des SIMATIC IOT2000

Die folgenden Schritte zeigen, wie Sie mit der statischen IP auf das SIMATIC IOT2040 zugreifen, um das Netzwerk des Gateways einzurichten. An dieser Stelle ist wichtig zu erwähnen, dass das SIMATIC IOT 2040 standardmäßig DHCP-Adresse im Ethernet-Port mitbringt - X2P1, wenn Sie möchten, können Sie direkt über die zugewiesene IP-Adresse zugreifen.

1. Schalten Sie das Ethernet-Kabel aus und verbinden Sie ein Ende des Ethernet-Kabels mit Ihrem Computer und das andere Ende mit dem Ethernet-Port-X1P1 des SIMATIC IOT2000-Geräts.

ACHTUNG: Verwenden Sie nur ein DC 9…36V Netzteil!

2. Nach dem Einschalten des SIMATIC IOT2000 sehen Sie an den LEDs des Gateways folgendes Verhalten:

• DWR: Fest; Gerät eingeschaltet
• SD: Intermittierend…. dann Dauerlicht ausgeschaltet
• USB: Solide; Gerät eingeschaltet

Die SD-LED wird intermittierend sein, da die Größe der SD-Karte mit dem Bild geändert wird. Warten Sie, bis die SD-LED ihren Status auf „Durchgehend ausgeschaltet“ändert, um auf das Gateway zuzugreifen.

3. Auf das SIMATIC IOT2000 können Sie über Seriell, SSH oder Telnet zugreifen; Dieses Handbuch verwendet die SSH-Verbindung.

Das SIMATIC IOT2000 hat standardmäßig eine statische IP-Adresse -> 192.168.200.1. Um eine SSH-Verbindung aufzubauen, hat Ihr Rechner das gleiche Subnetz wie das SIMATIC IOT2000.

Wenn Sie mit Microsoft arbeiten, lesen Sie bitte dieses Handbuch für die ersten Schritte, um auf das Gateway zuzugreifen. Linux-Benutzer fahren bitte mit den folgenden Schritten fort.

4. Sobald das Netzwerk Ihres Computers im gleichen Subnetz des SIMATIC IOT2000 konfiguriert ist, überprüfen Sie seine Konnektivität mit einem Ping:

ping 192.168.200.1

erwartetes Ergebnis:

PING 192.168.200.1 (192.168.200.1) 56(84) Datenbytes.

64 Byte von 192.168.200.1: icmp_seq=1 ttl=64 Zeit=1.04 ms

64 Byte von 192.168.200.1: icmp_seq=2 ttl=64 Zeit=1.03 ms

64 Byte von 192.168.200.1: icmp_seq=3 ttl=64 Zeit=1,00 ms

Wenn Sie das erwartete Ergebnis erhalten, ist das SIMATIC IOT2000 richtig angeschlossen.

5. Zugriff auf das Gateway, das den folgenden Befehl ausführt:

Beim ersten Zugriff auf das Gateway werden Sie aufgefordert, die Sicherheitsmeldung zu genehmigen. Senden Sie den Befehl Ja und drücken Sie die Eingabetaste, um zu bestätigen und fortzufahren. Sobald der Zugriff ordnungsgemäß eingerichtet ist, sehen Sie in Ihrem Terminal das folgende Root:

6. Wie oben erwähnt, ist die statische IP-Adresse des SIMATIC IOT2000 auf 192.168.200.1 eingestellt. Wird also eine andere statische IP-Adresse oder DHCP-Adresse benötigt, kann diese in der Datei „interfaces“im Verzeichnis „/etc/network“eingestellt werden.

Geben Sie dazu mit dem folgenden Befehl in das angegebene Verzeichnis ein:

cd /etc/netzwerk/

Öffnen Sie die Interface-Datei mit dem Nano-Editor und führen Sie den folgenden Befehl aus:

Nano-Schnittstellen

Der Inhalt der Interface-Datei ist standardmäßig wie folgt:

# /etc/network/interfaces -- Konfigurationsdatei für ifup(8), ifdown(8)

# Die Loopback-Schnittstelle

Auto-Lo

iface lo inet loopback

# Kabelgebundene Schnittstellen

auto eth0

iface eth0 inet statisch

Adresse 192.168.200.1

Netzmaske 255.255.255.0

auto eth1

iface eth1 inet dhcp

Wie oben erwähnt, ist beim Arbeiten mit dem SIMATIC IOT2040 die DHCP-Adresse standardmäßig auf dem zweiten Port (X2 P1LAN) konfiguriert. Stellen Sie sicher, dass Ihr Ethernet-Kabel mit dem zweiten Ethernet-Port verbunden ist und starten Sie das Gateway neu.

Wenn Sie mit SIMATIC IOT2020 arbeiten und die DHCP-Adresse einrichten möchten, müssen Sie die Schnittstellendatei wie unten gezeigt ändern und dann das Gateway neu starten:

# /etc/network/interfaces -- Konfigurationsdatei für ifup(8), ifdown(8)

# Die Loopback-Schnittstelle

Auto-Lo

iface lo inet loopback

# Kabelgebundene Schnittstellen

auto eth0 iface

eth0 inet dhcp

Sobald die DHCP-Adresse konfiguriert ist, können Sie eine Netzwerkscanner-App verwenden, um die der SIMATIC 2000 zugewiesene neue IP-Adresse zu erfahren. Wir empfehlen Ihnen dringend, fing zu verwenden, das einfach zu verwenden ist und sowohl im Google Play Store als auch im Apple App Store verfügbar ist.:)

Schritt 6: Arduino IDE und Beispielcode

Das SIMATIC IOT2000 ist mit der Arduino IDE mit dem Intel Galileo-Paket kompatibel. Bitte befolgen Sie die folgenden Schritte, um das Board richtig einzurichten:

1. Öffnen Sie die Arduino-IDE

2. Öffnen Sie den Boards Manager über Tools -> Board -> Boards Manager und installieren Sie das galileo-Paket. Um das richtige Gerät zu finden, suchen Sie in der Suchleiste nach "Intel i5". Laden Sie die neueste Version herunter und installieren Sie sie.

3. Wählen Sie Ihren Intel Galileo gen2 aus dem Menü Extras > Platine aus.

4. Schließen Sie den Micro-USB an Ihr IOT2000 an und wählen Sie den zugewiesenen Port com aus Tools > Port > Intel Galileo. Wenn Sie unter Windows arbeiten und Ihr PC Ihr IOT2000 nicht erkennt, müssen Sie die Treiber manuell aktualisieren.

5. Nachdem Sie nun alles konfiguriert haben, laden Sie die Blink-Skizze hoch, um zu überprüfen, ob alles richtig funktioniert. Gehen Sie zu Datei > Beispiele > Grundlagen > Blink und kompilieren Sie den Code.

6. Sobald der Code richtig aktualisiert wurde, beginnt die USER-LED zu blinken.

Schritt 7: Visualisieren Ihrer Daten in Ubidots

Sobald Sie den Blink-Code in das SIMATIC IOT2000 kompilieren können, können Sie mit den folgenden Schritten fortfahren: 1. Kopieren Sie diesen Code unten und fügen Sie ihn in Ihre Arduino-IDE ein. Nachdem Sie den Code eingefügt haben, weisen Sie das eindeutige Ubidots-TOKEN an der angegebenen Stelle zu. Wenn Sie nicht wissen, wie Sie Ihr Ubidots-TOKEN verwenden, lesen Sie bitte diesen Artikel.

WICHTIGER BEREITSTELLUNGSHINWEIS: Der obige Code ist ein Beispielcode, der zeigt, wie eine HTTP-POST-Anforderung an Ubidots mithilfe der EthernetClient-Bibliothek gesendet wird. Um Ihren eigenen Code zu implementieren, verweisen Sie bitte auf die Ubidots REST API Reference und den Siemens Support für zusätzliche Ressourcen.

2. Überprüfen Sie den Code und laden Sie ihn hoch, indem Sie das Häkchensymbol und dann den Rechtspfeil neben dem Häkchensymbol auswählen.

3. Um die Antwort des Servers und seine Konnektivität mit dem Gerät zu visualisieren, öffnen Sie den Serial Monitor der Arduino IDE. Zeigen Sie den seriellen Monitor an, indem Sie das "Lupe"-Symbol in der oberen rechten Ecke unserer Arduino-IDE auswählen.

Bestätigen Sie Ihren Code, indem Sie zu Ihrem Ubidots-Konto gehen, um das neu erstellte Gerät namens "simatic-iot2000" zu finden, das eine Variable namens "humidity" enthält, die den A0-Eingang vom Arduino Shield liest, der von SIMATIC IOT2000 enthalten ist.

Schritt 8: Ergebnisse

In nur wenigen Minuten haben wir ein Industriegerät, den Siemens SIMATIC IOT2000 mit Ubidots integriert und benötigten nur Grundkenntnisse über die Hardware und Funktionalität der Arduino IDE.

Jetzt ist es an der Zeit, Ubidots-Dashboards zu erstellen, um Ihre Daten zu visualisieren und zu interpretieren, um Prozesse zu steuern oder Fehler zu minimieren.