وقتی کنترلر صنعتی را از پشت تلفن همراه مدیریت می‌کنیم؛ بررسی تخصصی TM-2900 تیکا

کنترل از راه دور در صنعت؛ چرا هنوز SMS می‌تواند مهم باشد؟

در دنیای اتوماسیون صنعتی، یکی از سؤال‌های همیشگی این است: «اگر یک تجهیز در فاصله چند کیلومتری از ما نصب شده باشد، چطور بفهمیم چه اتفاقی برایش افتاده و در صورت نیاز چطور روی آن فرمان بفرستیم؟»

در یک کارخانه بزرگ، پاسخ ممکن است یک شبکه صنعتی، PLC، SCADA، سرور و ارتباط Ethernet باشد. اما داستان همیشه به این سادگی نیست. گاهی با یک ایستگاه پمپاژ در نقطه‌ای دورافتاده طرفیم، گاهی یک اتاق سرور که نباید خاموش بماند، گاهی یک سالن مرغداری یا گلخانه که تغییر دما می‌تواند خسارت ایجاد کند و گاهی هم تجهیزی داریم که اساساً قرار نیست برای آن زیرساخت شبکه پیچیده راه‌اندازی کنیم.

اینجاست که ارتباط سلولار و به‌خصوص SMS هنوز حرفی برای گفتن دارد.

ایده ساده است: دستگاه وضعیت تجهیزات را بررسی می‌کند، در صورت رخ دادن یک اتفاق پیام می‌فرستد و در جهت عکس، کاربر می‌تواند با پیام یا روش‌های تعریف‌شده برای دستگاه فرمان ارسال کند. در معماری‌های صنعتی، چنین راهکاری می‌تواند برای هشدار، کنترل و مانیتورینگ تجهیزات دور از دسترس بسیار کاربردی باشد. حتی در سامانه‌های صنعتی بزرگ‌تر هم استفاده از مودم GSM برای ارسال هشدارهای پیامکی یک راهکار شناخته‌شده است. (Totally Integrated Automation)

اما وقتی پای چندین تجهیز و پروتکل صنعتی وسط باشد، ماجرا کمی جدی‌تر می‌شود.

یک تفاوت مهم: SMS تنها نیست

اگر فقط قرار بود یک رله را با پیامک روشن و خاموش کنیم، یک کنترلر ساده هم احتمالاً کارمان را راه می‌انداخت. مسئله زمانی جذاب می‌شود که بخواهیم اطلاعات چند تجهیز را از یک نقطه دریافت کنیم.

اینجا RS485 و Modbus RTU وارد داستان می‌شوند.

RS485 یک استاندارد لایه فیزیکی برای ارتباط سریال تفاضلی است که در محیط‌های صنعتی کاربرد زیادی دارد و Modbus نیز می‌تواند روی چنین بسترهایی اجرا شود. در معماری Modbus سریال، یک Master درخواست را ارسال می‌کند و Slaveها در پاسخ اطلاعات موردنیاز را برمی‌گردانند. (Modbus Organization)

پس اگر بخواهیم خیلی ساده بگوییم:

GSM فاصله بین شما و سایت را از بین می‌برد؛ RS485 و Modbus فاصله بین کنترلر و تجهیزات داخل سایت را.

و دقیقاً اینجا است که محصول مورد بررسی ما وارد صحنه می‌شود.

TM-2900 چیست؟

شرکت مهندسی تیکا، TM-2900 را به‌عنوان یک کنترل پیامکی/GSM مودم صنعتی با قابلیت ارتباط Modbus معرفی می‌کند؛ دستگاهی که می‌تواند علاوه بر ورودی و خروجی‌های داخلی، با تجهیزات دیگر از طریق دو پورت RS485 ارتباط برقرار کند.

نکته جالب اینجاست که TM-2900 در دو نقش Master و Slave قابل استفاده است. در حالت Master، طبق توضیحات سازنده، دستگاه می‌تواند بدون نیاز به PLC دیگر مستقیماً با تجهیزات پروژه ارتباط برقرار کند و آن‌ها را مدیریت کند. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

به زبان ساده‌تر، قرار نیست همیشه یک PLC وسط ماجرا بنشیند و بعد یک مودم GSM به PLC وصل شود. بسته به معماری پروژه، خود TM-2900 می‌تواند بخشی از وظیفه کنترل و جمع‌آوری اطلاعات را بر عهده بگیرد.

سخت‌افزار TM-2900 چه امکاناتی دارد؟

در نگاه اول، TM-2900 یک تجهیز ریلی نسبتاً جمع‌وجور است؛ اما وقتی مشخصاتش را می‌خوانیم، می‌بینیم قرار نیست صرفاً یک مودم GSM معمولی باشد.

طبق اطلاعات منتشرشده توسط تیکا، این دستگاه دارای:

• ۴ خروجی رله
• ۴ ورودی دیجیتال
• دو پورت RS485
• ارتباط Modbus RTU
• امکان کار در حالت Master و Slave
• ورودی برای تشخیص قطعی برق
• امکان اتصال به سنسورهای دما و رطوبت
• قابلیت تعریف ورودی و خروجی‌های مجازی
• نرم‌افزار کامپیوتری برای مانیتورینگ و تنظیمات
• نرم‌افزار اندروید برای مشاهده وضعیت و برخی تنظیمات

است. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

در واقع، چهار ورودی و چهار خروجی سخت‌افزاری تنها بخش قابل مشاهده ماجرا هستند. یکی از ویژگی‌های جالب دستگاه، استفاده از ورودی‌ها و خروجی‌های مجازی است؛ تیکا برای این محصول ۶۴ ورودی دیجیتال مجازی و ۶۰ خروجی دیجیتال مجازی در نظر گرفته است. این کانال‌های مجازی را می‌توان برای داده‌ها و وضعیت تجهیزاتی که از طریق شبکه Modbus در دسترس هستند، به کار گرفت. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

این قابلیت برای پروژه‌هایی که تعداد تجهیزاتشان بیشتر از تعداد I/O فیزیکی دستگاه است، اهمیت پیدا می‌کند.

یک سناریوی واقعی را تصور کنیم

فرض کنید یک ایستگاه پمپاژ آب داریم که در فاصله‌ای دور از مرکز کنترل قرار گرفته است.

در سایت چند تجهیز وجود دارد:

• کنترلر پمپ
• سنسور دما
• تابلو برق
• چند ورودی دیجیتال
• چند خروجی فرمان
• تجهیزات Modbus

حالا اگر فشار یا دمای یکی از تجهیزات از محدوده تعریف‌شده خارج شود چه؟

در یک معماری مناسب، TM-2900 می‌تواند اطلاعات موردنظر را دریافت کند، شرایط را با حدود تعریف‌شده مقایسه کند و در صورت برقرار شدن شرط، پیام مشخصی را برای مخاطب ارسال کند. حتی وضعیت ورودی‌ها و خروجی‌ها و اطلاعات دریافت‌شده از پورت‌های سریال نیز می‌توانند در فرآیند اطلاع‌رسانی مورد استفاده قرار بگیرند. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

این یعنی اپراتور لازم نیست دائماً پشت مانیتور بنشیند و منتظر اتفاق باشد.

سیستم می‌تواند خودش خبر بدهد.

و در پروژه‌های بدون اپراتور دائمی، همین موضوع گاهی از هر ویژگی دیگری مهم‌تر است.

Modbus در TM-2900 دقیقاً چه چیزی را بهتر می‌کند؟

برای درک ارزش این قابلیت، باید یک قدم به عقب برگردیم.

Modbus اساساً یک زبان ارتباطی برای تبادل داده بین تجهیزات است. در Modbus RTU، دستگاه Master درخواست مشخصی را برای یک Slave ارسال می‌کند و Slave داده موردنظر را برمی‌گرداند. این داده می‌تواند وضعیت یک ورودی، مقدار یک پارامتر، وضعیت یک خروجی یا مقادیر عددی ذخیره‌شده در رجیسترها باشد. (Modbus Organization)

حالا TM-2900 را در این معماری قرار دهید.

در یک سمت، شبکه تجهیزات صنعتی قرار دارد؛ در سمت دیگر، شبکه GSM.

TM-2900 می‌تواند نقش پل ارتباطی بین این دو دنیا را بازی کند.

برای مثال:

سنسور/کنترلر → RS485/Modbus → TM-2900 → GSM → پیامک → اپراتور

و در مسیر برگشت:

اپراتور → SMS → TM-2900 → Modbus/RS485 → تجهیز

البته جزئیات دقیق رجیسترها، فرمان‌ها و نحوه پیکربندی به تجهیز متصل‌شده و تنظیمات پروژه بستگی دارد و باید طبق مستندات همان تجهیزات انجام شود.

دو پورت RS485؛ ویژگی‌ای که نباید دست‌کم گرفت

وجود دو پورت RS485 یکی از نقاط قوت اصلی TM-2900 است.

طبق مشخصات تیکا، دستگاه می‌تواند از این پورت‌ها در حالت‌های Master و Slave استفاده کند. این موضوع دست طراح سیستم را برای معماری‌های مختلف بازتر می‌کند. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

RS485 هم به‌دلیل ساختار ارتباطی خود سال‌هاست در تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود و برای شبکه‌های چندنقطه‌ای و محیط‌های صنعتی انتخاب رایجی است. (Texas Instruments)

بنابراین TM-2900 لزوماً یک تجهیز مستقل و جدا از اتوماسیون نیست؛ می‌تواند وارد همان شبکه‌ای شود که تجهیزات صنعتی پروژه در آن با یکدیگر صحبت می‌کنند.

این نکته از نظر طراحی سیستم مهم است، چون گاهی اضافه کردن یک سیستم ارتباطی جدید به معنی تغییر کامل معماری موجود نیست؛ کافی است راه مناسبی برای دسترسی به داده‌های شبکه موجود داشته باشیم.

فقط مانیتورینگ نیست؛ کنترل هم داریم

یکی از چیزهایی که باعث می‌شود TM-2900 از یک «دستگاه هشدار پیامکی» فراتر برود، قابلیت کنترل خروجی‌هاست.

طبق اطلاعات سازنده، چهار خروجی رله در اختیار داریم و می‌توان از طریق پیامک یا روش‌های کنترلی تعریف‌شده، وضعیت خروجی‌ها را تغییر داد. دستگاه همچنین امکان استفاده از ریموت کنترل را در مدل‌های مربوطه دارد. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

مثلاً فرض کنید یک پمپ در سایت دوردست خاموش شده است و شرایط پروژه اجازه می‌دهد اپراتور از راه دور فرمان روشن شدن آن را صادر کند.

در چنین شرایطی، ارزش واقعی سیستم نه در «پیامک فرستادن» بلکه در کوتاه کردن زمان واکنش اپراتور است.

البته در پروژه‌های حساس، فرمان‌های کنترلی باید با ملاحظات ایمنی، اینترلاک‌ها و منطق کنترلی مناسب طراحی شوند؛ هیچ تجهیز ارتباطی نباید جایگزین طراحی ایمن سیستم کنترل شود.

سنسور دما و رطوبت؛ یک قابلیت کاربردی برای پروژه‌های محیطی

TM-2900 امکان اتصال مستقیم به سنسورهای دما و رطوبت را نیز دارد. این قابلیت باعث می‌شود محصول فقط برای فرمان دادن به رله‌ها استفاده نشود و بتوان از آن به‌عنوان یک نقطه اندازه‌گیری و هشدار نیز استفاده کرد. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

اینجا کاربردهای دستگاه خیلی متنوع‌تر می‌شود.

مثلاً:

اتاق سرور:
اگر دما از حد تعیین‌شده بالاتر رفت، پیام هشدار ارسال شود.

سردخانه:
در صورت خروج دما از محدوده مجاز، مسئول مربوطه مطلع شود.

مرغداری یا سالن پرورش:
تغییرات دما و رطوبت پایش شود و در صورت عبور از حدود تعریف‌شده هشدار ارسال شود.

گلخانه و کشاورزی:
اطلاعات محیطی به‌صورت دوره‌ای گزارش شود.

تیکا نیز کاربردهایی مانند مرغداری، پرورش قارچ، اتاق سرور، کشاورزی، اتوماسیون صنعتی، ایستگاه‌های پمپاژ، آب و فاضلاب و BMS را برای این خانواده محصول ذکر کرده است. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

قابلیت تشخیص قطعی برق؛ کوچک اما بسیار مهم

یکی از قابلیت‌هایی که شاید در نگاه اول چندان هیجان‌انگیز نباشد، اما در عمل بسیار مفید است، تشخیص قطعی برق است.

TM-2900 یک ورودی برای تشخیص قطع برق دارد و طبق توضیحات سازنده، در صورتی که تغذیه دستگاه از باتری تأمین شود، می‌تواند این وضعیت را به‌عنوان یک رخداد گزارش کند. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

برای یک سایت بدون اپراتور، این موضوع بسیار مهم است.

چون «هیچ پیامی دریافت نکردن» لزوماً به معنی «همه چیز خوب است» نیست.

ممکن است برق سایت قطع شده باشد.

ممکن است تجهیزات خاموش شده باشند.

و اگر سیستم پشتیبان و منطق هشدار مناسبی وجود نداشته باشد، اپراتور شاید تا مدت زیادی متوجه این اتفاق نشود.

تایمر، برنامه‌ریزی و پیام‌های دوره‌ای

TM-2900 فقط منتظر رخ دادن یک خطا نمی‌ماند.

طبق مشخصات محصول، امکان تعریف ۴ تایمر برای کنترل خروجی‌های دیجیتال و ارسال پیامک‌های دوره‌ای وجود دارد. همچنین می‌توان ۱۰ برنامه دوره‌ای با بازه‌های روزانه، هفتگی و ماهانه تعریف کرد. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

این ویژگی برای سناریوهایی که رفتار سیستم زمان‌بندی‌شده است، کاربرد دارد.

مثلاً:

• ارسال گزارش هر ۳۰ دقیقه
• کنترل یک خروجی در ساعت مشخص
• ارسال پیامک در روزهای مشخص هفته
• اجرای یک فرمان در برنامه ماهانه
• گزارش دوره‌ای وضعیت تجهیزات

در نتیجه، دستگاه فقط یک «آژیر پیامکی» نیست؛ مقداری منطق زمانی نیز در اختیار طراح سیستم قرار می‌دهد.

اپلیکیشن اندروید؛ وقتی کار با SMS تنها گزینه نیست

یکی دیگر از نکات قابل توجه، وجود نرم‌افزار کامپیوتری و اپلیکیشن اندروید برای مشاهده وضعیت ورودی‌ها، خروجی‌ها و سنسورها و انجام تنظیمات است. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

این موضوع از نظر تجربه کاربری مهم است.

چون در پروژه‌های صنعتی معمولاً با دو دسته کاربر روبه‌رو هستیم:

مهندس یا تکنسین:
که می‌خواهد تنظیمات، وضعیت I/O و پارامترهای دستگاه را دقیق ببیند.

اپراتور:
که ممکن است فقط بخواهد بداند «چه اتفاقی افتاده؟» یا یک فرمان مشخص را اجرا کند.

وجود نرم‌افزار در کنار ارتباط پیامکی، این دو نیاز را بهتر از یک رابط صرفاً پیامکی پوشش می‌دهد.

از نظر طراحی سیستم، TM-2900 برای چه پروژه‌ای منطقی است؟

اگر بخواهیم بدون تعارف نگاه کنیم، TM-2900 برای هر پروژه‌ای انتخاب اول نیست.

اگر یک کارخانه شبکه Ethernet پایدار، PLCهای متعدد، SCADA، VPN و زیرساخت IT کامل دارد، شاید راهکارهای مبتنی بر Ethernet و IoT انتخاب مناسب‌تری برای مانیتورینگ گسترده باشند.

اما پروژه‌هایی وجود دارند که مسئله اصلی‌شان دسترسی ساده، مستقل و کم‌هزینه‌تر به یک سایت دوردست است.

اینجا TM-2900 منطقی‌تر می‌شود.

به‌خصوص وقتی پروژه یکی از این ویژگی‌ها را داشته باشد:

• سایت از مرکز کنترل فاصله دارد.
• اینترنت ثابت در دسترس نیست یا راه‌اندازی آن توجیه ندارد.
• نیاز به ارسال هشدار سریع وجود دارد.
• تعداد محدودی خروجی باید از راه دور کنترل شود.
• تجهیزات موجود از Modbus RTU پشتیبانی می‌کنند.
• نیاز به پایش دما و رطوبت وجود دارد.
• پروژه نیاز به گزارش‌های دوره‌ای دارد.
• اپراتور باید بتواند در مواقع مشخص از راه دور فرمان صادر کند.

نکته مهم درباره مدل‌های مختلف TM-2900

اینجا باید حواسمان باشد که «TM-2900» یک پیکربندی واحد نیست.

در صفحه محصول تیکا چند مدل برای سفارش معرفی شده است؛ از جمله:

• TM-2900-MS با قابلیت Master و Slave
• TM-2900-MS-RMT با قابلیت Master، Slave و Remote
• TM-2900-S در پیکربندی Slave
• و مدل TM-2900 بدون Modbus

مشخصات I/O و قابلیت‌های ارتباطی بین این نسخه‌ها متفاوت است، بنابراین هنگام خرید باید دقیقاً مدلی انتخاب شود که با معماری پروژه همخوانی داشته باشد. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

یک نکته دیگر هم مهم است: صفحه محصول اعلام کرده که سنسورها همراه دستگاه نیستند و باید جداگانه سفارش داده شوند. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

نقاط قوت TM-2900 از نگاه یک مهندس

اگر بخواهم بعد از بررسی مشخصات، مهم‌ترین نقاط قوت دستگاه را جمع‌بندی کنم، این‌ها برایم برجسته‌تر هستند:

۱. ترکیب چند قابلیت در یک تجهیز

به‌جای اینکه برای GSM، I/O، کنترل، هشدار و ارتباط Modbus چند تجهیز جداگانه داشته باشیم، TM-2900 چند مورد از این وظایف را در یک پلتفرم جمع می‌کند.

۲. انعطاف ارتباطی

وجود RS485 و Modbus در کنار GSM باعث می‌شود دستگاه بتواند بین تجهیزات محلی و اپراتور راه دور قرار بگیرد.

۳. قابلیت کار در نقش Master

در پروژه‌هایی که به PLC اضافی نیاز نیست، این ویژگی می‌تواند معماری سیستم را ساده‌تر کند. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

۴. I/O مجازی

۶۴ ورودی و ۶۰ خروجی دیجیتال مجازی، ظرفیت منطقی دستگاه را فراتر از چهار ورودی و چهار خروجی فیزیکی آن می‌برد؛ البته این کانال‌های مجازی به معنی اضافه شدن ترمینال فیزیکی نیستند و به داده‌ها و تجهیزات متصل از طریق ارتباط سریال وابسته‌اند. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

۵. امکانات هشدار نسبتاً کامل

تشخیص قطع برق، پیام‌های دوره‌ای، مقایسه پارامترها، هشدار تغییر وضعیت ورودی‌ها و امکان ارسال مجدد پیامک در صورت نرسیدن پیام، مجموعه‌ای از امکانات را برای پروژه‌های unattended فراهم می‌کند. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

و اما یک نکته انتقادی

هر راهکاری که بر GSM و SMS تکیه می‌کند، طبیعتاً به کیفیت و در دسترس بودن شبکه موبایل محل نصب وابسته است.

بنابراین قبل از نصب باید آنتن‌دهی اپراتور موردنظر در محل پروژه بررسی شود.

همچنین اگر پروژه به کنترل بلادرنگ، حجم بالای داده یا مانیتورینگ دائمی نیاز دارد، SMS جایگزین کاملی برای شبکه‌های صنعتی، Ethernet یا ارتباطات IP نیست.

این نکته اتفاقاً باعث نمی‌شود TM-2900 محصول ضعیفی باشد؛ برعکس، کمک می‌کند جای درست آن را پیدا کنیم.

TM-2900 قرار نیست SCADA شما باشد. قرار است وقتی سایت از شما دور است، یک راه ارتباطی کاربردی بین شما و تجهیزات ایجاد کند.

جمع‌بندی؛ TM-2900 برای چه کسی ارزش خرید دارد؟

در نهایت اگر بخواهیم خیلی خودمانی صحبت کنیم، جذاب‌ترین ویژگی TM-2900 خود «پیامک» نیست.

پیامک فقط وسیله ارتباطی است.

ارزش واقعی دستگاه در این است که می‌تواند اطلاعات و فرمان‌های دنیای اتوماسیون صنعتی را از طریق GSM به دست اپراتور برساند و در جهت عکس، فرمان اپراتور را به تجهیزات منتقل کند.

از یک طرف چهار ورودی و چهار خروجی فیزیکی داریم؛ از طرف دیگر ارتباط با تجهیزات Modbus از طریق RS485، سنسورهای محیطی، ورودی تشخیص قطعی برق، برنامه‌های زمانی، پیام‌های هشدار و نرم‌افزار مانیتورینگ قرار گرفته‌اند. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

بنابراین اگر پروژه‌ای دارید که در یک سایت دورافتاده قرار گرفته، به کنترل و پایش از راه دور نیاز دارد و نمی‌خواهید برای یک نیاز نسبتاً محدود سراغ یک زیرساخت پیچیده ارتباطی بروید، TM-2900 شرکت مهندسی تیکا یکی از گزینه‌هایی است که ارزش بررسی جدی دارد.

مخصوصاً زمانی که در پروژه شما Modbus/RS485 هم وجود داشته باشد؛ چون در این حالت TM-2900 دیگر فقط یک کنترلر پیامکی نیست، بلکه می‌تواند به‌عنوان رابطی بین شبکه تجهیزات صنعتی و اپراتور راه دور عمل کند.

و شاید بهترین تعریف برای آن همین باشد:

یک پل کوچک بین تابلو برق و موبایل شما.

برای مشاهده مشخصات کامل، مدل‌های قابل سفارش، راهنماها و اطلاعات فنی، می‌توانید به صفحه رسمی TM-2900 در سایت شرکت مهندسی تیکا مراجعه کنید. (فروشگاه آنلاین مهندسی تیکا)

مشخصات کلیدی در یک نگاه

ویژگی

TM-2900