Il mondo dell’elettronica DIY è meraviglioso: schede di sviluppo, moduli di espansione, molteplici versioni di Arduino, l’ultimo modello di Raspberry Pi e tante notti insonni. Ma quando si ha la necessità di partire da una base solida, stabile e certificata per la realizzazione di un progetto, cosa conviene fare?

Introduzione

Studiare una soluzione ottimizzata potrebbe essere una buona idea, ma se invece non si dovesse avere abbastanza tempo o voglia di farlo? In questo caso ci si può affidare ad uno specifico PLC o Gateway di ultima generazione, come ad esempio il Simatic IoT2040 della Siemens, del quale parleremo in questo articolo.

Si tratta di un vero e proprio gateway programmabile nato per l’ambito IoT industriale, capace di operare 24/7 e di poter essere utilizzato in molteplici applicazioni grazie al suo firmware Open Source basato sulla distro Yocto Linux e la piena compatibilità con i principali protocolli di comunicazione, compresi MQTT e Modbus.

La IoT2040 è la versione “Industrial IoT” della famiglia SIMATIC IOT2000, un mini computer embedded robusto e programmabile con i linguaggi di programmazione ad alto livello ed ambienti di sviluppo diversi, tra i quali Eclipse, Arduino e Node-RED, ottenendo dei sistemi affidabili ed altamente scalabili.

Espandere l’hardware di questo Gateway risulta abbastanza semplice, in quanto oltre alla presenza di due interfacce Ethernet, due porte RS232/485 e una porta USB host, presenta uno slot di espansione per le shield Arduino, mPCIe e µSD. Monta un processore Intel Quark®x1020 a 32bit, con 1 GB RAM ed un real-time-clock con batteria tampone dedicata. Il forum ufficiale e le aree download del sito ufficiale sono ricche di software ed esempi applicativi, semplificando l’utilizzo dell’intero sistema software e hardware.

Immagine Yocto Linux

Per cominciare ad utilizzare sin da subito la IoT2040, è necessario scrivere l’immagine SO su una Micro SD. Sono disponibili due opzioni: scaricare l’immagine d’esempio preconfigurata e pronta all’uso con uno stock di software precaricati, oppure compilare la propria versione personalizzata.

Una volta ottenuto il proprio file immagine ed aver utilizzato un software apposito per scriverlo su una scheda di memoria (come ad esempio il Win32DiskImager), per eseguire il primo avvio del sistema basterà inserire la micro SD nel’apposito slot e collegare il dispositivo all’alimentazione.

Utilizzo

La IoT2040 potrebbe essere programmata come se fosse una scheda compatibile Arduino, subito dopo avere eseguito alcune semplici operazioni per garantirne la compatibilità software. Utilizzarla in questo modo non è però il massimo: non si farebbe altro che svalutare quello che si ha tra le mani e sarebbe come avere una Ferrari e farla trainare da cavalli in carne ed ossa.

Abbiamo a disposizione un vero e proprio mini PC embedded, con un sistema operativo realizzato ad hoc per poter sfruttare al massimo l’hardware messo a disposizione nel modo più districato possibile. Perciò sfruttiamolo! L’immagine di esempio fornita da Siemens è un ottimo punto di partenza per cominciare a lavorare sin da subito al proprio progetto, in quanto sono già stati predisposti alcuni software ed è possibile abilitare l’accesso remoto tramite SSH ed operare in modo semplice e veloce.

Se si vuole sperimentare con questo dispositivo consiglio di provare Nodered: uno strumento di sviluppo basato su JavaScript per l’IoT con il quale è possibile collegare insieme diversi dispositivi hardware, servizi online e API. Il tutto con pochi click grazie all’interfaccia grafica dell’editor e la possibilità di aggiungere blocchi di codice e nodi per espandere le funzionalità o compatibilità con determinati sistemi.

Collegamento dispositivi esterni

Per collegare dei carichi, attuatori, sensori, e tutto quello di cui si ha bisogno, si possono sfruttare determinati moduli di espansione I/O, ma non solo. Può essere installato un modulo Wi-Fi per il collegamento ad estensioni wireless, oppure si può usufruire delle porte seriali ed Ethernet per la comunicazione con dei dispositivi compatibili.

Se volessimo, ad esempio, monitorare il consumo energetico di un determinato carico, potremmo selezionare un energy meter con determinate caratteristiche, che comunica su RS485 con protocollo di comunicazione Modbus, protocollo pienamente supportato dalla IoT2040.

Per concludere

Se sei alla ricerca di un Gateway con una discreta potenza di calcolo, stabile e programmabile, con dei pin GPIO e porte di comunicazione USB e seriali, questo è il prodotto che fa per te.

A cura di Ivan Scordato (ivan.scordato (at) gmail.com)