Niniejszy artykuł opisuje moduł komunikacyjny LOGO! CIM przeznaczony dla systemów przemysłowych. Moduł ten umożliwia połączenie infrastruktury przemysłowej z siecią. LOGO! CIM oferuje komunikację z siecią komórkową LTE, lokalizację GPS, a także 4-portowy switch Ethernet. W ten sposób może on działać jako przemysłowa bramka dostępowa łącząca się poprzez sieć bezprzewodową z internetem.

LOGO! CIM w pewnym sensie łączy ze sobą możliwości dwóch dostępnych wcześniej modułów z serii LOGO! – CMR2040 oraz CSM, czyli przemysłowych modułów LTE/GPS oraz switcha Ethernet. Jest w stanie obsługiwać kilka interfejsów komunikacyjnych. Między innymi zawiera 4 porty Ethernet umożliwiające pracę jako switch, a więc wyprowadzenie komunikacji sieciowej do czterech urządzeń połączonych przewodowo. Wewnątrz urządzenia znajduje się również slot mPCIe, w którym można umieścić moduł komórkowy, a także slot na kartę SIM.

Rys. 1. Wnętrze modułu LOGO! CIM

Dodatkowo moduł ma wyście na interfejsy szeregowe RS-232/422/485. Te interfejsy umożliwiają łączenie się z urządzeniami peryferyjnymi za pośrednictwem protokołu Modbus RTU. Protokół RTU jest szeroko stosowany do komunikacji z modułami peryferyjnymi, jak np. czujniki, moduły wejść/wyjść czy sterowniki silników.

Moduł oferuje również obsługę protokołu S7, zaprojektowanego przez firmę Siemens do łączenia urządzeń PLC tej firmy. Jest używany m.in. do wymiany danych, programowania urządzeń, a także komunikacją z systemami SCADA. Ten protokół oczywiście pozwala wymieniać dane ze sterownikiem LOGO!, ale także z bardziej zaawansowanymi urządzeniami, jak np. sterowniki S7-1200.

Dostępny jest także interfejs REST API, który pozwala zaimplementować komunikację z modułem w aplikacjach programistycznych. Z tego skorzystają inżynierowie pracujący nad software’ową częścią projektu.

Moduł zapewnia całą gamę usług. Oprócz połączenia internetowego, łączność komórkowa umożliwia także konfigurację alarmów SMS, uruchamianych np. w razie spadku parametrów poniżej pewnego poziomu. Specjalnym rodzajem alarmu jest Power buffer uruchamiany w momencie awarii zasilania. Dodatkowo, moduł umożliwia lokalizację urządzenia za pomocą GPS, a także synchronizację czasu poprzez protokół NTP. Najprostszą i najwygodniejszą metodą uruchomienia i konfiguracji tych funkcji jest skorzystanie z wbudowanego serwera web.

Rys. 2. Schemat funkcjonalności LOGO! CIM

Typowe zastosowania modułu LOGO! CIM to m.in. automatyka budynkowa, rolnictwo, monitoring stanu urządzeń, zdalne sterowanie w systemach automatyki przemysłowej, logistyka, monitoring energii i wiele więcej.

Wymiana danych z chmurą

Od wersji 8.3 platforma LOGO! ma możliwość komunikacji z usługami chmurowymi. Aktualnie może współpracować z chmurą Amazon Web Services. Komunikacja może odbywać się dwustronnie, a więc można zarówno wysyłać ze sterownika do chmury, jak i przesyłać komendy z chmury do sterownika LOGO! Wymiana danych odbywa się w sposób bezpieczny, za pośrednictwem zaufanych protokołów, takich jak HTTPS czy MQTT.

Oczywiście zastosowanie modułu LOGO! CIM znacząco upraszcza zestawienie połączenia z chmurą. Tradycyjnie do nawiązana połączenia z siecią internet konieczne było doprowadzenie połączenia przewodowego do routera. Dzięki modułowi LOGO! CIM wystarczy do systemu dodać jedno urządzenie i łączyć się z internetem poprzez sieć komórkową. Dodatkowo, moduł LOGO! BM ma wsteczną kompatybilność ze modułami rozszerzeniowymi, aż do wersji 8.0. Oznacza to, że moduł można wykorzystać jako niedrogi Gateway umożliwiający wysyłanie danych do chmury w aplikacjach już istniejących, również tych opartych o sterowniki S7-1200 czy S7-1500.

Warto zwrócić uwagę, że dzięki prostym, graficznym środowiskom programistycznym LOGO! Soft Comfort oraz LOGO! Web Editor bardzo łatwo można skonfigurować i opracować aplikację łączącą się z chmurą. W obu aplikacjach dostępne są dedykowane konfiguratory umożliwiające łatwą konfigurację połączenia. Dzięki temu nie jest konieczna znajomość wszystkich technologii pracujących podczas komunikacji.

Instalacja modułu LOGO! CIM

Aby moduł mógł pokazać pełnię swoich możliwości dołączyć do niego kilka elementów, Są to moduł komórkowy, karta SIM oraz anteny. W naszym przypadku skorzystamy z modemu Telit LE910C4-EU. Jest to karta w formacie mini PCIe, a więc pasującym do LOGO! CIM. Jest zgodny ze standardem LTE Cat-1, LTE Cat-4 i obsługuje też nawigację satelitarną w standardach GPS, Glonass, Bei-dou, Galileo i QZSS. Generalnie jest przeznaczony do systemów IoT oraz innych aplikacji obliczeniowych o niewielkich wymiarach. Jest w stanie pracować w temperaturach od -40°C do +85°C, a więc sprawdzi się również w aplikacjach przemysłowych.

Rys. 3. Modem komórkowy Telit LE910C4-EU

Ten konkretny modem ma na spodzie płytki zamontowany własny slot na kartę SIM. W takim przypadku naszą kartę należy umieścić w slocie umieszczonym na modemie, gdyż w przeciwnym razie nie zostanie ona odczytana.

Do modemu należy również podłączyć anteny. Modem ma trzy złącza uFL – na antenę GNSS (oznaczenie „G”), główną antenę LTE („M”) oraz dodatkową antenę LTE („D”, od ang. „diversity”). W przykładzie skorzystam jedynie z pojedynczej anteny LTE. Najwygodniej jest wyprowadzić port na zewnątrz obudowy modułu za pomocą krótkiego przewodu SMA/uFL. Łatwo wtedy przełożyć złącze SMA przez otwory w obudowie.

W pierwszym kroku należy otworzyć obudowę modułu LOGO! CIM, na przykład za pomocą śrubokręta. Następnie trzeba oderwać zaślepki znajdujące się na górze obudowy i w powstałych otworach zainstalować złącza SMA. Później, po zmontowaniu obudowy do złącza PCIe można dołączyć modem komórkowy oraz w slocie umieścić kartę SIM. Jako, że będziemy korzystać z tradycyjnego połączenia LTE, wystarczy nam zwykła karta SIM, taka jaką można kupić w zwykłym sklepie, oczywiście z odpowiednią ilością środków na koncie.

Rys. 4. Moduł CIM z zamontowanym modemem, anteną oraz kartą SIM

Do zasilania układu należy wykorzystać przemysłowy zasilacz o napięciu 12 V lub 24 V. Siemens produkuje całą serię zasilaczy LOGO!Power, ale dostępne są też zamienniki, takie jak Mean Well MDR-100-24. LOGO! CIM można zamontować na szynie DIN lub na ścianie za pomocą śrubek.

Poniżej znajdziesz materiał filmowy prezentujący instalację modułu LOGO! CIM przygotowany przez firmę Siemens:

Obsługa serwera web modułu CIM

Jak opisałem powyżej, dość duże możliwości konfiguracji modułu daje wbudowany serwer web. Dostępne są tam m.in. ustawienia sieci LAN, ustawienia protokołów komunikacyjnych, sieci komórkowej i GNSS, a także ustawienia bezpieczeństwa. Z poziomu serwera można także ustawić alarmy SMS, alarmy przy włączeniu i wyłączeniu zasilania oraz dokonać aktualizacji oprogramowania modułu.

Aby dostać się do serwera wystarczy dołączyć moduł CIM do tej samej sieci, w której znajduje się komputer. Serwer znajduje się pod adresem IP 192.168.0.80

Aby bezpiecznie korzystać z witryny należy zainstalować certyfikat bezpieczeństwa dla serwera www. Certyfikat można pobrać z samego serwera (na który jednak trzeba dostać się w sposób niezabezpieczony) lub też odnaleźć go w plikach oprogramowania LOGO! Soft Comfort. W moim przypadku, po instalacji programu w folderze domyślnym plik znajduje się w C:\Program Files\Siemens\LOGOComfort_V8.3\res.

Plik z certyfikatem o nazwie LOGORootCert.crt należy otworzyć i w nowym oknie kliknąć Zainstaluj certyfikat… Następnie należy wybrać czy instalacja następuje jedynie dla bieżącego użytkownika czy dla wszystkich. W kolejnym oknie oznaczamy opcję Umieść wszystkie certyfikaty w następującym magazynie i po naciśnięciu przycisku Przeglądaj wybieramy magazyn Zaufane główne urzędy certyfikacji. Możemy teraz nacisnąć OK oraz Zakończ i zatwierdzić instalację certyfikatu.

Rys. 5. Instalacja certyfikatu bezpieczeństwa w systemie Windows

W przypadku, gdyby po instalacji certyfikatu przeglądarka nadal zgłaszała problemy z nawiązaniem bezpiecznego połączenia, warto ponownie uruchomić komputer.

Do serwera logujemy się za pomocą konta admin i hasła cim.

Rys. 6. Strona serwera web do konfiguracji modułu LOGO! CIM

Dokładne informacje dotyczące konfiguracji serwera znajdziemy w dokumencie CIM Operating Manual. Dostępne są tam szerokie informacje dotyczące wszystkich opcji dostępnych za pomocą strony.

Podsumowanie

Moduł komunikacyjny LOGO! CIM to potencjalnie bardzo przydatny produkt w systemach przemysłowych. Łączy on w sobie możliwości bramki dostępowej LTE, a także switcha Ethernet. Pozwala więc to opracować sieć lokalną z dostępem do internetu, bez konieczności łączenia z całą infrastrukturą przewodową. Jest to przydatne w aplikacjach wdrożonych w miejscach trudno dostępnych. Ponadto umożliwia komunikację sterowników PLC z chmurą AWS, co daje możliwość wysyłania danych oraz zdalnego sterowania systemem. Układ można też łatwo skonfigurować dzięki dostępności narzędzi graficznych oraz wbudowanemu serwerowi web.