Este guia explica como o Controlador Industrial de Periferia EM300 funciona como um gateway cliente IEC104 para ligar dispositivos de campo existentes a sistemas servidor IEC104, com vista à aquisição de dados e ao controlo remoto — sem necessidade de programação de PLC.
Introdução
A maioria dos projetos de monitorização de subestações e instalações depara-se com o mesmo obstáculo: o sistema SCADA ou de controlo na camada superior utiliza a norma IEC 60870-5-104, enquanto os contadores, as RTUs e os pequenos PLCs no local utilizam Modbus RTU/TCP, DL/T645, BACnet ou CJ188. Nenhum deles utiliza o protocolo IEC 104 de forma nativa, pelo que a solução habitual consiste num conversor de protocolo IEC 104 dedicado ou num bloco de lógica de PLC escrito especificamente para fazer a ponte entre os dois.
O Controlador industrial de ponta EM300 oferece uma abordagem mais simples. Configurado como um gateway cliente IEC104, liga os dispositivos de campo existentes aos sistemas servidor IEC104 e concretiza a integração IEC104 através da configuração, em vez de código PLC personalizado.
O que significa “Cliente IEC104” neste contexto
A norma IEC 60870-5-104 define duas funções de comunicação: Cliente e Servidor. Em muitos sistemas industriais, o Cliente inicia ativamente a comunicação, enquanto o Servidor responde aos pedidos.
| Função | O que faz |
|---|---|
| Servidor IEC104 | Fornece dados e responde aos pedidos do cliente |
| Cliente IEC104 | Estabelece a comunicação, lê dados, envia comandos |
Portanto, o EM300 é o lado ativo:
Dispositivos de campo EM300 Servidor IEC104
(PLC / contador Modbus) → Cliente IEC104 → (sistema de controlo)Na qualidade de cliente IEC104, o EM300 estabelece a sessão de comunicação com o Servidor IEC104 e suporta funções como a interrogação e a sincronização do relógio.
Por que executar o IEC104 Client Gateway no EM300
1. Faz a ponte entre os protocolos de que já dispõe
Os dispositivos de campo não são normalmente substituídos apenas pelo facto de um sistema de controlo adotar a norma IEC 104. Um medidor de potência pode continuar a comunicar através do Modbus TCP, uma RTU mais antiga pode utilizar o Modbus RTU e um controlador de edifícios pode funcionar com o BACnet.
O EM300 colmata esta lacuna de comunicação ao recolher dados destes dispositivos existentes e ao comunicar com o servidor IEC104 na qualidade de cliente IEC104. Isto permite que o equipamento antigo seja integrado em sistemas IEC104 sem alterar os dispositivos já instalados no terreno.
2. Sem programação de PLC
As soluções tradicionais exigem frequentemente a programação de PLC para gerir a comunicação IEC 104. Os engenheiros têm de escrever e manter a lógica de comunicação, definir o mapeamento de dados e gerir o estado das ligações e os processos de recuperação.
Com o EM300, o processo de integração é muito mais simples. Os engenheiros só precisam de configurar a ligação IEC104, definir os pontos necessários e implementar o fluxo de trabalho através do ambiente de programação visual. A comunicação IEC104 é gerida diretamente pelo EM300, sem necessidade de desenvolvimento adicional do PLC.
3. Podes tanto ler como dar ordens
Um gateway de cliente IEC104 não se destina apenas à aquisição de dados. O EM300 suporta tanto a aquisição de dados como as funções de controlo remoto:
Leitura
- Informação sobre um único ponto
- Informações sobre o ponto duplo
- Valores de medição normalizados
- Valores de medição normalizados
- Valores de medição de ponto flutuante de comprimento curto
- Valores do contador
Controlo
- Comandos de ponto único
- Comandos com dois pontos
- Comandos de regulação por passos
- Comandos de ponto de regulação (normalizados, escalonados, em ponto flutuante, cadeia de bits de 32 bits)
Além disso, o EM300 suporta interrogação geral, contra-interrogação e sincronização de relógio através dos objetos de configuração e injeção do Cliente IEC104.
Uma Arquitetura Real: Monitorização de Energias Renováveis
Um sistema típico de monitorização de energias renováveis pode incluir controladores solares, contadores de energia e outros dispositivos de campo que comunicam através do Modbus RTU/TCP. O EM300 recolhe dados destes dispositivos e troca-os com sistemas de servidor IEC104, na qualidade de cliente IEC104.
Através do EM300, o equipamento de campo existente pode ser integrado em sistemas de controlo baseados na norma IEC 104, sem necessidade de substituir dispositivos ou adicionar conversores de protocolo adicionais.
Início rápido: Configurar o EM300 como cliente IEC104
Preparação
Antes da configuração, certifique-se de que:
1. O engenheiro conhece o endereço IP e a porta do servidor/escravo IEC104 de destino (por predefinição: 2404).
2. O engenheiro dispõe das informações necessárias sobre os pontos para a aquisição de dados.
3. O gateway de borda está ligado à mesma rede local que o servidor/escravo IEC104.
Configurar o gateway
1. Configure as definições de rede do gateway de acordo com o Guia de Início Rápido.
2. Aceda ao ambiente de programação visual do Node-RED.
3. Selecione o nó «IEC104 Client» e configure o endereço IP, a porta, os parâmetros de ligação e a tabela de pontos.
4. Implementar o fluxo de trabalho.
5. Configure os pontos necessários para as operações de controlo remoto e de ponto de referência.
6. Realizar ensaios de injeção externa.
6.1 Antes da injeção, verifique se o valor da variável no servidor IEC104 é Falso.
6.2 Enviar o comando do comando à distância de acordo com a mensagem de injeção configurada.
6.3 Após a injeção, verifique se o valor da variável no servidor IEC104 muda para Verdadeiro.
Parâmetros de configuração do cliente IEC104
| Parâmetro | Descrição |
|---|---|
| Nome | Nome do nó apresentado no fluxo de trabalho |
| Servidor/Escravo | Endereço IP e porta do servidor/escravo IEC104 |
| Perguntas gerais após a ligação | Quando ativada, realiza uma interrogação geral imediatamente após estabelecer uma ligação com o servidor/escravo IEC104 |
| Contra-interrogatório após o estabelecimento da ligação | Quando ativada, esta opção efetua a interrogação do contador imediatamente após o estabelecimento de uma ligação |
| Formatação de elementos flutuantes | Número de casas decimais mantidas para valores de ponto flutuante |
| t0 | Tempo limite para o estabelecimento da ligação (segundos) |
| t1 | Tempo limite de envio/teste da APDU (segundos) |
| t2 | Tempo limite de confirmação quando não são recebidas mensagens de dados (t2 < t1) |
| t3 | Tempo limite de inatividade para o envio de quadros de teste (t3 > t1) |
| k | Número máximo de quadros I não confirmados antes da desconexão |
| w | Número de mensagens recebidas antes do envio de um quadro S |
| Endereço da estação de origem | Endereço atual do nó |
| Endereço da estação GI | Endereço da estação utilizado para interrogação geral e contra-interrogação |
| Tempo de reconexão | Após ocorrer o tempo limite t0, aguarde este período antes de restabelecer a ligação |
| Tempo limite de dados | Tempo máximo de espera pelas respostas do servidor/escravo IEC104 |
| Período de sincronização do relógio | Intervalo para o envio de comandos de sincronização do relógio |
| Período de interrogatório geral | Intervalo para o envio de comandos de interrogação gerais |
| Período de contra-interrogatório | Intervalo para o envio de comandos de interrogação do contador |
Cliente IEC104 vs. Servidor IEC104
| Cliente IEC104 | Servidor IEC104 | |
|---|---|---|
| Ligação | Abre o link | Aguarda um link |
| Dados | Envia pedidos | Envia respostas |
| Controlo | Executa comandos | Executa comandos |
| Interrogatório | Inicia-o | Responde a isso |
| Utilizado para | Integração de dispositivos de campo | Fornecimento de dados aos clientes da IEC104 |
O EM300 pode desempenhar qualquer uma das funções. Ao integrar dispositivos de campo em sistemas IEC104, a função de Cliente é normalmente utilizada para comunicar ativamente com o Servidor IEC104.
Por que escolher o EM300 para esta tarefa?
Interfaces:
4× RS485 isoladas, E/S digitais, Ethernet, 4G, Wi-Fi
Protocolos:
Modbus RTU/TCP, Cliente e Servidor IEC 104, MQTT, BACnet, DL/T645
Funcionalidades do Edge:
Tratamento de dados local, programação visual com Node-RED, configuração flexível do fluxo de trabalho, manutenção remota
Fiabilidade industrial:
Intervalo de funcionamento de −40 °C a +85 °C, proteção por watchdog
Onde é utilizado
Rede inteligente: Medidor de potência → EM300 → Servidor IEC104
Energia renovável: Controlador de energia → EM300 → Servidor IEC104
Monitorização da energia industrial: Contador de fábrica → EM300 → monitorização centralizada
FAQ
P1: Qual é a diferença entre um cliente IEC104 e um servidor?
A1: O Cliente IEC104 estabelece a comunicação e envia pedidos ou comandos. O Servidor IEC104 responde aos pedidos e fornece dados.
2.º trimestre: O EM300 consegue, de facto, comunicar com um sistema IEC104?
A2: Sim. Funciona como um cliente IEC 104 e troca dados com sistemas servidor IEC 60870-5-104.
3.º trimestre: Preciso de escrever código PLC para o cliente IEC104?
A3: Não. O mapeamento de pontos e o envio de comandos são efetuados através da tabela de variáveis e dos objetos de injeção — trata-se de configuração, não de programação.
4.º trimestre: Que comandos IEC 104 é que o EM300 suporta?
A4: Comandos de ponto único/duplo, regulação por passos, comandos de ponto de referência (normalizados, escalados, de tipo float, de 32 bits), interrogação geral e do contador, e sincronização do relógio.
Resumo
Não é necessário outro dispositivo de ligação nem programação de PLC para ligar dispositivos de campo a sistemas IEC 60870-5-104. Configure o EM300 como um gateway cliente IEC 104, mapeie os seus pontos e integre o equipamento existente em sistemas de monitorização baseados na norma IEC 104 — desde projetos de redes inteligentes e energias renováveis até à monitorização de energia industrial.
Agnes Wang é especialista em soluções de IoT na IOTRouter, dedicando-se principalmente a gateways de IoT industrial, computação de ponta e soluções de automação industrial.
É especialista em tecnologias de comunicação industrial, incluindo Modbus, IEC 60870-5-104, MQTT, OPC UA, integração de PLC e aplicações de monitorização remota. Colabora na elaboração de artigos técnicos e guias de aplicação sobre soluções de IoT industrial, conversão de protocolos e computação na periferia.
