Telebesturing via gsm
Storingsmelder, draadloos eiland en gegevenslogger

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De ‘remote’ of anders gezegd de controle en sturing vaop afstand van processen, behoort vandaag de dag al tot de standaardvereisten binnen de machine- en installatiebouw. Hoewel de hiervoor benodigde technologie reeds geruime tijd beschikbaar is, komt de integratie in de praktijk maar zeer traag op gang en zijn er nog maar een beperkt aantal componenten ter beschikking. Uit het aanbod halen we de GSM-2110 van Piciorgros, een universele module op GSM-basis die voor vele toepassingen de stap richting autonomie mogelijk maakt.

De GSM-2110 is tegelijkertijd een storingsmelder, een remote station en een datalogger met bijkomstige functielogica. De module gebruikt de technologie uit de mobiele communicatienetwerkwereld die vandaag de dag al het grootste deel van de wereld bedekt. Analoog met deze wereld kan men dus ook bij deze industriële modules afhankelijk van de plaats van toepassing opteren voor de dualband TC-35-module of voor de triband MC-45 module, beiden aangeleverd door Siemens.

Configuratie
De hardware is in drie uitvoeringen leverbaar. De GSM-2110/DA1 heeft 16 digitale inputs, 8 digitale outputs en 4 analoge ingangen. De DA2-versie heeft dezelfde configuratie, maar dan zonder de analoge ingangen, en de DA3 heeft dan weer 16 digitale ingangen en 16 digitale uitgangen. Dus voor elk wat wils. Alle versies zijn optioneel uit te breiden met een ingebouwde DCF-77 radio time-standard ontvanger. Dit gecodeerde standaard tijdsignaal wordt wereldwijd uitgezonden op de 77kHz frequentie. Met deze optie kunnen alle tijdregistraties, of time-stamps, van de alarmen ed. nauwkeurig gebeuren zonder dat de moduleklok periodiek juist gezet moet worden.
De stevige uitvoering van de module maakt het mogelijk om ingezet te worden in iets ruwere productie- en toepassingsomgevingen. De behuizing bestaat uit aluminium met aan de uiteinden afschermingen uit aluminium gelamineerde plastik. De eenheid kan direct op een wand of op een DIN-rail gemonteerd worden en werkt van 10 tot 28 VDC, waardoor hij compatibel is met zowel een 12VDC evenals een 24VDC voedingsmodule. Zelfs is er een zonne-energie versie ter beschikking voor directe aansluiting op zonnepanelen en oplaadbaar batterijenpack. De analoge ingangen kunnen 0 tot 20 mA, 4 tot 20 mA of 0 tot 10 VDC behappen. Belangrijk ook om weten is dat de per vier gegroepeerde in- en uitgangen elektrisch geïsoleerd zijn uitgevoerd, waarbij de digitale ingangen zowel een “+” als een “-“ polariteit kunnen bezitten en de digitale uitgangen een “+” polariteit bekomen door het schakelen van de PNP uitgangstransistoren. Schroefbare klemmenblokken zijn voorzien voor de voeding en de I/O-aansluitingen. Een seriële poort (RS-232 of RS-485) is voorzien voor aansluiting met een PC voor de programmatie en/of voor de communicatie met het SCADA-systeem. Deze interface kan natuurlijk ook gebruikt worden voor communicatie met een PLC, voor dewelke dit dan kan functioneren als een SMS gateway.
Verder is een TNC socket voorzien voor de aansluiting van de antenne en is er een steekplaats voor een SIM-kaart zonder dat de behuizing daarvoor geopend moet worden. De ontvangststerkte van het radiosignaal wordt continu gevisualiseerd door de 8 segment lineaire LED-reeks.

Alarmfuncties
Alarmen worden gegenereerd door gebruik te maken van op maat geprogrammeerde logische functies (AND, OR, XOR, INVERT) op een combinatie van ingangsignalen. Alarmen kunnen uitgangen schakelen en genereren een alarmboodschap voor de communicatie met het SCADA pakket of voor verzending via SMS. Tot 16 verschillende SMS-alarmberichten kunnen opgeslagen worden en afhankelijk van de alarmvoorwaarde automatisch verzonden worden. Een extra vier kunnen gebruikt worden voor de analoge ingangen.
De module kan tot vier groepprofielen met telkens tot negen telefoon, fax of e-mail adressen bevatten. Hierdoor kan een alarmbericht simultaan naar meerdere adressen of nummers verstuurd worden. De gewenste bevestigingstijd kan gebruikerafhankelijk ingesteld worden. De GSM-2110 kan geprogrammeerd worden om een enkele bevestiging te ontvangen van een enkele geadresseerde, of hij kan ook geprogrammeerd worden om van meerdere adressen een bevestiging te krijgen alvorens het alarm als bevestigd te aanzien. Alarmberichten kunnen in prioriteiten opgedeeld worden in functie van de verschillende alarmcondities. Afhankelijk van het belang van het alarm kan de eenheid geprogrammeerd worden om direct het bericht te versturen wanneer het alarm gegenereerd wordt, dus bijvoorbeeld ‘s nachts, of het kan ook later verstuurd worden bijvoorbeeld de volgende morgen of tijdens kantooruren. Paswoord-functionaliteit is voorzien om ongewenste indringers te vermijden.

PC Software: WinGSM
WinGSM een Windows gebaseerd softwarepakket vergezelt elke GSM-2110. Dit pakket behandelt seriële gegevenscommunicatie tussen de PC en de module, voorziet SCADA-functies en bevat een gebruiksvriendelijke configurator. De SCADA-functies bevatten datalogging die van de module wordt ontvangen, maakt het mogelijk duidelijke bedieningsschermen op te bouwen en maakt het mogelijk om in- en uitgangen binnen te lezen en aan te sturen on-line via de PC zowel manueel als door programmatie. De configurator laat het toe om de GSM-2110 te voorzien van de alarmsetpunten en om de alarmberichten in de eenheid in te brengen. Een CPR kostcontrolefunctie (Cost Protection Register) kan eveneens gebruikt worden om het aantal verstuurde SMS-berichten per dag te limiteren.

Bediening via GSM
De GSM-2110 voorziet een eenvoudige operator interface voor de mobiele telefoon. Bijvoorbeeld als de status van uitgang D2 gecontroleerd moet worden, dan wordt een SMS bericht “D2=?” naar de module verstuurd, die op zijn beurt antwoord met een SMS met daarin de gewenste informatie. Als nu de uitgang C7 geforceerd uitgestuurd moet worden, dan luidt het bericht van de mobiele telefoon “C7=1”. Om de proportionele waarde van de analoge ingang D0 te weten, dan verstuur je met je GSM het bericht “D0%=?”. Op analoge wijze kunnen alle functies van de GSM-2110 van op afstand met de GSM gestuurd en opgevraagd worden.
Bijkomstig kunnen ook op die manier de operationele status van de module, de signaalsterkte van het radiosignaal en de inhoud van de teller- en tijdsregisters opgevraagd worden. Eenvoudige batchfiles kunnen aangemaakt worden door het na elkaar zetten van verschillende opdrachten binnen een zelfde SMS-bericht. Door frequent gebruikte instructies op te slaan als aparte SMS-berichten, wordt het opvragen natuurlijk nog sterk vereenvoudigd tot een druk op de knop. Bijkomstig staat er voor de gebruiker nog een interface ter beschikking voor communicatie met een standaard terminal emulation device (VT-100 terminal), waarbij de opvraging en configuratie gebeuren door instructies in de vorm van commandolijnen.
De GSM-2110 heeft drie gegevensopslaggeheugens die onafhankelijk van elkaar functioneren. Eerst is er het communicatiegeheugen waarin alle in- en uitgaande berichten gebufferd worden. Dit omvat de berichten die verband houden met on-line verwerking en alarmsignalen. Dit geheugen kan tot 400 gebeurtenissen opslaan.
Het tweede geheugen is de SMS-buffer voor het bijhouden van tijdsgeplande registratie van alarmgebeurtenissen, statusveranderingen van ingangssignalen, gemeten waarden van analoge ingangen. Verder is er nog het eventlogging buffergeheugen waarin tot 6000 gebeurtenissen waaronder ingangstatussen op-geslagen worden op vooraf bepaalde tijdintervals of bij het opkomen van een bepaalde alarmconditie. De module verstuurt automatisch een signaal wanneer de buffer 80% vol is.

Remote Control Functies
De module biedt verschillende mogelijkheden om remote control of anders controle van op afstand te implementeren. Allereerst kunnen de uitgangen van status veranderen afhankelijk van de door de gebruiker geprogrammeerde logische combinatie van ingangssignalen. Daarnaast kan elk uitgangssignaal van status gewijzigd worden via de seriële on-line PC connectie door manuele interventie of door de controlesoftware. Via de bedieningsschermen van de WinGSM software kan dit natuurlijk zeer eenvoudig uitgebeeld en bediend worden. Ten derde kan men nog opteren voor het aansturen van de uitgang met de voorgenoemde SMS instructiemogelijkheden.

PLC versie
Sinds kort is nu ook de GSM-4110-uitvoering leverbaar, die bijkomstig aan de GSM-2110 nog over een micro-PLC beschikt die het toelaat om tot 255 logische functies te programmeren. Acht basis en vijfentwintig speciale PLC-functies maken het mogelijk om de module voor een breed uiteenlopend aantal toepassingen in te zetten met zowel digitale in- en uitgangen evenals analoge ingangen. De instructieset is volledig compatibel met de Siemens “Logo!” micro-PLC.

Télécommande par gsm
Avertisseur de défauts, îlot sans fil et enregistreur de données

Le contrôle et la commande de processus à distance font déjà partie des exigences standard actuelles au sein du secteur de la construction de machines et d’installations. Malgré la disponibilité de cette technologie, l’intégration ne se fait que très lentement dans la pratique et peu de composants sont aujourd’hui disponibles. Nous avons épinglé dans l’offre le GSM-2110 de Piciorgros, un module universel basé sur un GSM qui permet à de nombreuses applications de franchir le pas vers l’autonomie.

Le GSM-2110 est simultanément un avertisseur de défauts, une station à distance et un enregistreur de données doté d’une logique de fonction supplémentaire.
Le module utilise la technologie du monde de la communication mobile qui couvre aujourd’hui déjà la plus grande partie de la planète. A l’instar de ce monde, nous pouvons également opter dans le cas de ces modules industriels pour le module TC-35 bibande ou pour le module MC-45 tribande, tous deux fournis par Siemens, en fonction du lieu de l’application.

Configuration
Le hardware est disponible en trois versions. Le GSM-2110/DA1 possède 16 entrées numériques, 8 sorties numériques et 4 entrées analogiques. La version DA2 présente la même configuration mais sans entrées analogiques. Quant au DA3, il dispose de 16 entrées et 16 sorties numériques. Il y en a donc pour tous les goûts.
Toutes les versions peuvent intégrer en option une horloge universelle DCF-77 radiopilotée. Le signal codé de l’horloge universelle est émis au niveau mondial sur la fréquence de 77 kHz. A l’aide de cette option, tous les enregistrements de temps ou horodatages des alarmes… peuvent se faire avec précision, sans devoir régulièrement remettre le module à l’heure.

Matériel
La robustesse de ce module permet sa mise en œuvre dans des environnements de production et d’application un peu plus rudes. Le boîtier en aluminium est protégé aux extrémités par de l’aluminium laminé plastifié. L’unité peut être fixée directement au mur ou sur un rail DIN. Elle fonctionne sous une tension de 10 à 28 VCC et est dès lors compatible tant avec un module d’alimentation de 12 VCC qu’avec un module de 24 VCC. Il existe même une version à énergie solaire pour un raccordement direct à des panneaux solaires et à un set de batteries rechargeable. Les entrées analogiques peuvent traiter des signaux en 0…20 mA, 4…20 mA ou en 0…10 VCC. Il est également important de savoir que les entrées et sorties groupées par quatre sont isolées électriquement. Les entrées numériques peuvent posséder tant une polarité ‘+’ qu’une polarité ‘-’ et les sorties numériques obtiennent une polarité ‘+’ en commutant les transistors de sortie PNP. Des connecteurs à vis sont prévus pour l’alimentation et la connexion des E/S. Un port série (RS-232 ou RS-485) est prévu pour connecter un PC pour la programmation et/ou la communication avec un système SCADA. Cette interface peut naturellement aussi être utilisée pour la communication avec un PLC, pour lequel le module peut faire office de passerelle SMS.
Une prise TNC est prévue pour le raccordement de l’antenne. Le module possède également un emplacement permettant d’enficher une carte SIM sans qu’il ne faille ouvrir le boîtier. La puissance de réception du signal radio est continuellement visualisée par une rangée de 8 LED.

Fonctions d’alarme
Les alarmes sont générées par une programmation adéquate de fonctions logiques (AND, OR, XOR, INVERT) opérant sur une combinaison de signaux d’entrée. Les alarmes peuvent commuter les sorties et générer un message d’alarme communiqué au paquet SCADA ou envoyé par SMS. Il est possible de stocker jusqu’à 16 messages SMS différents. Selon l’état de l’alarme, ils seront envoyés automatiquement. Quatre messages supplémentaires peuvent être utilisés pour les entrées analogiques.
Le module peut stocker jusqu’à quatre profils de groupe contenant chaque fois maximum neuf numéros de téléphone, de fax ou adresses e-mail. De ce fait, un message d’alarme peut être envoyé simultanément à plusieurs adresses ou numéros. Le délai de confirmation souhaité peut être réglé en fonction de l’utilisateur. Le GSM-2110 peut être programmé pour considérer l’alarme comme confirmée après n’avoir reçu une confirmation que d’un seul correspondant adressé ou après confirmation de plusieurs adresses. Les messages d’alarme peuvent être répartis par degré de priorité en fonction des différentes conditions d’alarme. Selon l’importance de l’alarme, l’unité peut être programmée pour envoyer directement le message lorsque l’alarme est générée, donc par exemple la nuit. Il peut également être envoyé plus tard, par exemple le lendemain ou uniquement durant les heures de bureau. La fonctionnalité du mot de passe permet d’éviter les intrus indésirables.

Logiciel PC: WinGSM
Chaque GSM-2110 est accompagné de WinGSM, un logiciel basé sur Windows. Ce paquet élabore une communication sérielle des données entre le PC et le module, prévoit des fonctions SCADA et offre un configurateur convivial. Les fonctions SCADA permettent l’enregistrement des données envoyées par le module, la construction d’écrans de commande clairs et la lecture et le pilotage en ligne d’entrées et de sorties via le PC, tant manuellement que par programmation. Le configurateur permet également de doter le GSM-2110 des points de consigne d’alarme et d’introduire les messages d’alarme dans l’unité. Une fonction de contrôle des coûts CPR (Cost Protection Register) peut également être utilisée pour limiter le nombre de messages SMS envoyés par jour.

Commande par GSM
Le GSM-2110 prévoit une simple interface opérateur pour téléphone mobile. Si l’état de la sortie D2 doit par exemple être contrôlé, un message SMS ‘D2= ?’ est envoyé au module qui répond à son tour avec un SMS comprenant l’information souhaitée. Si l’envoi demande le forçage de la sortie C7, le téléphone mobile affichera le message ‘C7=1’. Pour connaître la valeur proportionnelle de l’entrée analogique D0, envoyez avec votre GSM le message ‘D0%= ?’. Toutes les fonctions du GSM-2110 peuvent ainsi être interrogées et consultées à distance à l’aide d’un GSM.
L’état opérationnel du module, l’intensité du signal radio et le contenu des registres de comptage et de temps peuvent être consultés de la même manière. Il est possible de créer des fichiers de lots simples en faisant suivre différents ordres dans un même message SMS. En stockant des instructions fréquemment utilisées sous forme de messages SMS distincts, la consultation se réduit à une simple pression sur une touche. L’utilisateur dispose également d’une interface pour communiquer avec une émulation de terminal standard (terminal VT-100). La consultation et la configuration se font au travers d’instructions sous la forme de lignes de commande.

Enregistrement de données
Le GSM-2110 dispose de trois mémoires de stockage de données qui fonctionnent indépendamment les unes des autres. Tout d’abord, il y a la mémoire de communication dans laquelle sont stockés tous les messages entrants et sortants. Cette mémoire peut stocker jusqu’à 400 événements.
La deuxième mémoire est le tampon SMS qui tient à jour un enregistrement planifié dans le temps des événements d’alarme, changements d’état des signaux d’entrée, valeurs mesurées des entrées analogiques. Enfin, il y a la mémoire tampon pour le journal des évènements pouvant stocker jusqu’à 6000 événements parmi lesquels des statuts d’entrée à intervalles de temps prédéfinis ou lors de l’apparition d’une certaine condition d’alarme. Le module envoie automatiquement un signal lorsque le tampon est rempli à 80%.

Fonctions de contrôle à distance
Le module propose différentes possibilités pour implémenter le contrôle à distance. Pour commencer, les sorties peuvent changer d’état en fonction d’une combinaison logique des signaux d’entrée, programmée par l’utilisateur. En outre, le statut de chaque signal de sortie peut être modifié en ligne par le PC au travers d’une communication sérielle suite à une intervention manuelle ou via le logiciel de contrôle. Cette opération peut naturellement être représentée et commandée très simplement via les écrans de commande du logiciel WinGSM. Enfin, il est également possible d’opter pour la commande des sorties à l’aide des jeux d’instructions SMS cités ci-dessus.

Version PLC
Depuis peu, une version GSM-4110 est également disponible. En comparaison avec le GSM-2110, elle intègre un micro PLC qui permet la programmation de maximum 255 fonctions logiques. Huit fonctions PLC de base et vingt-cinq fonctions PLC spéciales permettent la mise en œuvre du module dans une large palette d’applications tant avec des entrées et sorties numériques qu’avec des entrées analogiques. Le set d’instructions est entièrement compatible avec le micro PLC ‘Logo!’ de Siemens.