IO/5640-DS ...

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Hallo Forum.

Die IO/5640-DS ist eine spezielle Variante der IO/5640. Statt des Modbus-RTU-Protokolls per RS485 bietet die IO/5640-DS einen schnellen Data Stream Mode zur analogen Datenerfassung mit 8 Kanälen für Data Science-Anwendungen. Die RS485-Schnittstelle wird dabei "Point-to-Point" betrieben, um Datagramme mit Messdaten entweder direkt zu einem Edge-Gateway (z. B. ein IGW/9xx-Gateway) oder einem PC-System zu versenden.



Die 8 analogen Eingänge werden zu einem konstanten Datenstrom zusammengefasst und per RS485 als Datagramm übertragen. Kanalanzahl, Abtastintervall (bis zu 434 Mikrosekunden bzw. 2,3 kHz) bei 12 Bit-ADC-Auflösung sowie Kommunikationsblockgröße lassen sich individuell einstellen. Die maximal mögliche Abtastrate hängt von der jeweiligen Kanalanzahl ab (siehe folgende Tabelle).



Der Datenstrom einer IO/5640-DS besteht aus einzelnen Datagrammen, die nach jeder Messung per RS485 an das Edge-Gateway oder den PC übermittelt werden. Jeder Kanal hat aus Effizienzgründen einen festen Platz im Datagramm. Übertragen wird der Kanal im Datagramm nur, wenn er bei der Initialisierung (siehe Abb. 5) ausgewählt wurde. Daher hat ein Datagramm eine variable Länge, die von der Kanalauswahl abhängt.

Für jeden ausgewählten Kanal werden 2 Bytes als Unsigned Int16 (16 Bit-Integer) im Little Endian Mode übertragen. Jedes Datagramm ist durch ein CRC8 als Prüfsumme abgesichert. Die Umrechnung der 16 Bit-Integer-Messwerte für Spannung und Strom erfolgt mit Hilfe der folgenden Gleichungen:

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Hallo Forum.

Das Verhalten der IO/5640-DS wird von einer State Machine (Zustandsmaschine) gesteuert. Durch Einschalten der Versorgungsspannung entsteht ein Power-on-Reset, der die IO/5640-DS in den initialen Ausgangszustand IDLE versetzt. In diesem Zustand wird auf ein Configuration Datagram (Konfigurations-Datagramm) gewartet, das von einem Edge-Gateway oder PC per RS485-Point-to-Point-Verbindung an die IO/5640-DS geschickt wird.



Ein gültiges Konfigurations-Datagramm versetzt die IO/5640-DS vom IDLE- in den MEASURING-Zustand (Zustandsübergang Start). Die jeweils gewünschten Kanäle sowie die Abtastfrequenz werden in einem Konfigurations-Datagramm als Parameter übertragen.

Im MEASURING-Zustand sendet die IO/5640-DS nach jeder Messung ein Messdaten-Datagramm an das Edge-Gateway bzw. den PC. Bei einer Abtastfrequenz von bspw. 500 Hz, versendet die IO/5640-DS alle 2 Millisekunden ein Datagramm mit den aktuellen Messwerten per RS485.

Um vom MEASURING-Zustand wieder in den IDLE-Ausgangszustand zu wechseln und somit die Übertragung von weiteren Messdaten-Datagrammen zu beenden, muss ein Stop Datagram an die IO/5640-DS gesendet werden.

VG KDW

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Hallo Forum.

Als Zubehör für die IO/5640-DS steht mit PyDSlog eine Open-Source-Python-Bibliothek zur Aufzeichnung beliebiger Sensormesswerte in CSV-Dateien zur Verfügung. Diese Bibliothek ermöglicht die sehr schnelle Sensorrohdatenerfassung über die analogen Eingänge.

Die CSV-Daten lassen sich zum einen für explorative oder deskriptive Datenanalysen und zum anderen für das Training von Machine Learning-Algorithmen zur Mustererkennung nutzen. Jede einzelne Messung wird als Zahlenwert in einem Feature Vector (Merkmalsvektor) gespeichert.

in solcher Vektor (Array aus Zahlenwerten) repräsentiert die Messwerte der gesamten IO/5640-DS-Eingangssensorik zu einem bestimmten Zeitpunkt. Mit anderen Worten: Der einzelne Merkmalsvektor beschreibt ein zeitpunktspezifisches Zustandsmuster der jeweiligen Sensormesswerte. Die CSV-Datei selbst bildet ein Datenset aus Merkmalsvektoren, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst wurden.

Neben den Daten der acht analogen Kanäle ermöglicht PyDSlog auch das Hinzufügen weiterer Daten, wie bspw. einen Zeitstempel für Time Series-CSV-Dateien und ein Machine Learning-Label-Feld, um das Zustandsmuster eines Merkmalsvektors zu klassifizieren.

Die per PyDSlog erfassten Sensormessdaten lassen sich direkt mit anderen Python-Bibliotheken weiterverarbeiten. So kann eine PyDSlog-CSV-Datei ohne weitere Konvertierungs- oder Bearbeitungsschritte in ein NumPy-Array oder einen Pandas-DataFrame eingelesen und z. B. mit Hilfe von Matplotlib visualisiert werden.

Wenn Sie die IO/5640-DS zusammen mit PyDSlog nutzen wollen, muss zunächst einmal eine Python-Laufzeitumgebung auf Ihrem Gateway oder PC vorhanden sein. Des Weiteren muss die Python-Bibliothek PyDSlog nachinstalliert werden. Siehe hierzu auch https://pypi.org/project/PyDSlog/.

Python-Code-Beispiele zur IO/5640-DS mit PyDSlog finden Sie unter https://github.com/SSV-embedded/PyDSlog/tree/master/examples. Beachten Sie bitte den Windows-COM-Port-Namen in den GitHub-Code-Beispielen. Unter Linux ist dieser Name z. B. durch ‚/dev/ttyUSB0‘ zu ersetzen.

VG KDW