V oblasti průmyslové automatizace a správy IT infrastruktury způsobují často ty "nejjednodušší" monitorovací úlohy největší starosti s kabeláží. Tato technická případová studie podrobně popisuje, jak jsme obešli drahá PLC a nasadili I/O bránu Sollae SIG-5440 k integraci distribuovaných bezpotenciálových kontaktů do centralizovaného monitorovacího systému Zabbix prostřednictvím Modbus/TCP.
Výzva: Vzdálený dohled bezpotenciálových kontaktů bez PLC
Technici často narážejí na mezeru v infrastruktuře: potřebu monitorovat binární signály – koncové spínače, dveřní kontakty, detektory zaplavení nebo reléové výstupy poruch strojů – umístěné daleko od centrálního velínu.
Jeden z našich klientů spravoval areál tvořený více oddělenými budovami. Potřebovali monitorovat stav fyzického zabezpečení (Otevřeno/Zavřeno) dveří ve veřejných prostorách. Stávající infrastruktura spoléhala na Zabbix pro síťový dohled, ale fyzické senzory byly analogové a izolované.
Omezení byla značná:
- Vzdálenost: Tahání analogové kabeláže do centrálního racku bylo fyzicky nemožné kvůli oddělení budov.
- Náklady: Nasazení plnohodnotného PLC (programovatelného logického automatu) pro v podstatě 4 vstupy bylo zbytečně drahé a mimo rozpočet.
- Složitost: Řešení muselo překlenout propast mezi OT (provozní technologií) senzory a IT (Zabbix) dohledem bez proprietárního middlewaru.
Proč Sollae SIG-5440? Analýza průmyslových I/O parametrů
Vybrali jsme Sollae SIG-5440, průmyslovou bránu Modbus/TCP. Na rozdíl od spotřebitelských desek ESP nebo Raspberry Pi je SIG-5440 účelově vyrobeno pro drsná prostředí a průmyslové úrovně signálu.
Na základě technických specifikací zařízení splňovalo každý požadavek pro tento retrofit:
1. Univerzální digitální vstupy (NPN/PNP/Dry/Wet)
4portové digitální vstupní rozhraní je vysoce adaptabilní. Podporuje bezpotenciálový kontakt (pasivní spínače), kontakt s napětím (Wet Contact) a tranzistorovou logiku NPN/PNP. To eliminovalo potřebu mezilehlých relé nebo převodníků signálu – dveřní senzory jsme mohli zapojit přímo do brány.
2. Průmyslový rozsah napětí a ochrana
Průmyslová prostředí jen zřídka fungují na čisté 3,3V logice. SIG-5440 akceptuje rozsah vstupního napětí 4,5 V ~ 25 V, díky čemuž je kompatibilní se standardními 12V a 24V průmyslovými napájecími zdroji. Zásadní je, že zařízení obsahuje ochranu proti přepólování a přepěťovou ochranu, chránící hardware před chybami v zapojení a elektrickým rušením, které je ve strojovnách běžné.
3. Bezpečnostní protokoly (SSL/TLS)
V IIoT se na bezpečnost často zapomíná. SIG-5440 podporuje SSL/TLS, což zajišťuje, že stav bezpečnostních dveří je po síti přenášen bezpečně. Podporuje také IPv4/IPv6 Dual Stack, což zaručuje připravenost pro budoucí síťové architektury.
Průvodce instalací: Zapojení a nastavení Modbusu v Zabbixu
Proces nasazení zdůraznil výhody použití dedikované I/O brány oproti řešení s mikrokontrolérem a vlastním kódem.
Fáze 1: Fyzické zapojení a napájení
Kompaktní rozměry jednotky (94 mm x 57 mm x 23 mm) umožnily montáž na DIN lištu uvnitř malých lokálních instalačních krabic.
- Napájení: Použili jsme lokální 5V DC zdroj. Proudový odběr zařízení je typicky pouze 150 mA, což minimálně zatěžuje energetický rozpočet.
- Síť: Port RJ45 podporuje 10Base-T/100Base-Tx s automatickým vyjednáváním a Auto-MDIX (detekce kříženého kabelu), takže standardní patch kabely fungovaly okamžitě.
- Senzory: Dveřní kontakty byly zapojeny do portů Di0 až Di3. LED indikátory (MTX, MRX, Di0-Di3) poskytly okamžitou vizuální kontrolu stavu obvodu během fyzické instalace.
Fáze 2: Konfigurace pomocí spFinder
Pomocí nástroje spFinder (konfigurační a monitorovací nástroj) od Sollae jsme nalezli zařízení na podsíti. Konfigurace se omezila na nastavení statické IP adresy a definování Modbus Unit ID. Nebylo nutné žádné programování.
Fáze 3: Strategie integrace Modbusu do Zabbixu
Zde dochází k propojení OT a IT. Zabbix nativně podporuje Modbus prostřednictvím svého agenta nebo externích skriptů, ale moderní verze zvládají přímé kontroly velmi dobře.
- Vytvořili jsme nový Host v Zabbixu pro SIG-5440.
- Nakonfigurovali jsme Zabbix, aby dotazoval konkrétní Modbus Discrete Inputs na TCP portu 502.
- Nastavení triggeru: Nastavili jsme spouštěče, aby reagovaly na změnu hodnoty bitu z 0 na 1, což indikuje událost "Dveře otevřeny".
Spolehlivost v náročných prostředích
Spolehlivost je hlavním rozdílem mezi hobby vybavením a průmyslovým vybavením. SIG-5440 je dimenzováno pro provozní teplotu -40 °C až +85 °C.
V našem případě byla jedna jednotka instalována na neklimatizované nákladové rampě a druhá v horké uličce serverovny. Navzdory těmto extrémům si zařízení udržela 100% dostupnost, což potvrdila i přepěťová ochrana, která zvládla drobné výkyvy elektřiny z nedalekých těžkých strojů.
Výsledky: Škálovatelné IIoT bez PLC
Přechod na Sollae SIG-5440 přinesl tři klíčová provozní zlepšení:
- Hardwarová nezávislost: Nyní můžeme míchat NPN senzory a jednoduché jazýčkové kontakty na stejném zařízení bez změny architektury.
- Monitorování ve více relacích: Brána podporuje více souběžných TCP připojení. To umožnilo IT oddělení monitorovat zařízení přes Zabbix, zatímco tým údržby současně dotazoval data přes mobilní Modbus aplikaci pro namátkové kontroly.
- Nákladová efektivita: Dosáhli jsme plného vzdáleného dohledu za zlomek ceny systému založeného na PLC, a to s nulovým kompromisem v oblasti průmyslové odolnosti (certifikace CE/FCC/KC).
Závěr: Definitivní řešení pro monitorování digitálních vstupů
Pro techniky a systémové inženýry, kteří chtějí překlenout propast mezi fyzickými "bezpotenciálovými kontakty" a IP monitorovacími systémy jako Zabbix, Nagios nebo SCADA, je Sollae SIG-5440 vynikající volbou.
Odstraňuje potřebu vlastního kódování, odolává průmyslovým prostředím a využívá standardní protokoly Modbus/TCP k zajištění kompatibility s prakticky jakýmkoli monitorovacím softwarem. Je to definice infrastruktury typu "nasadit a zapomenout".