Сетевой контроллер управления Laurent-5

Laurent-5 сетевой контроллер от KernelChip (произносится как “Лоран-5”) является развитием хорошо зарекомендовавшего себя модуля Laurent-2. В новом модуле заметно расширена аппаратная периферия (часы реального времени, датчики температуры, влажности, СКУД RFID по протоколу Wiegand, iButton, увеличено число ШИМ до 4 каналов, увеличено число АЦП до 5 каналов, применен высокостабильный ИОН для АЦП и т.д.).

Переход на более мощный процессор позволил заметно ускорить работу модуля и поддержать более развитый пользовательский интерфейс включая расширенную систему CAT.

Отличительные особенности Laurent-5

Надежность работы

Модули Laurent-5 спроектированы специально для долгосрочной непрерывной работы (месяц за месяцем, год за годом) в режиме 24/7 в составе систем требующих высокой надежности и отказоустойчивости. Это достигается тщательным заводским тестированием модулей, встроенной системой само-диагностики и системой “само-восстановления” работы устройства в случае возникновения нештатных ситуаций.

Статический IP адрес

Устройство подключается к обычной сети Ethernet. По умолчанию, модулю назначен статический адрес 192.168.0.101. Открывая IP адрес устройства в глобальной сети Internet, можно управлять работой модуля из любой удаленной точки мира.

Web-интерфейс

Модуль имеет встроенный Web-интерфейс управления. Достаточно запустить любой браузер, ввести IP адрес модуля (по умолчанию 192.168.0.101) и вы получаете удобный визуализированный интерфейс для управления различными ресурсами модуля и мониторинга его параметров в режиме реального времени.

Программируемая логика (CAT)

Модуль поддерживает систему CAT – программируемое пользователем управление автоматической реакцией модуля при возникновении различных событий. Например, можно запрограммировать модуль таким образом, чтобы реле переключало свое состояние в случае отсутствия ответа на PING некоторого сетевого устройства или включало систему кондиционирования, если показания датчика температуры превысили указанный порог.

Заметно улучшены возможности по заданию условий срабатывания событий CAT: появились дополнительные условия состояния других аппаратных ресурсов, событий CAT и даже программных переменных а так же квоты по числу и частоте срабатываний.

Принципиальное новшество – реакция на событие теперь задается списком Ke-команд позволяющих создавать необычайно гибкую логику управления. Например, при срабатывании одного события с помощью Ke-команды можно включить / выключить другое событие, т.е. можно организовывать связи между событиями.

DHCP

Функция DHCP аппаратно поддерживается модулем. В будущих обновлениях прошивки будет добавлена возможность получать IP адрес автоматически по DHCP интерфейсу.

Авторизация

Доступ к WEB-интерфейсу как и к командному интерфейсу (Ke-команды) по различным портам защищен логином / паролем.

Электромагнитные реле

В составе модуля имеется 4 шт электромагнитных дву-позиционных реле (нормально замкнутая и нормально разомкнутая группа контактов) позволяющих коммутировать цепи внешней нагрузки с напряжением до 220 В и током до 7 А.

Редактирование имен ресурсов

Имеется возможность редактировать и назначать имена аппаратным ресурсам (реле, дискретные линии и т.д.) в WEB интерфейсе, например “Температура на кухне” или “Управление котлом”.

Гальванически развязанные входные линии

На борту модуля имеется 6 шт гальванически развязанных (опто-изолированных) входных дискретных линий типа “сухой контакт”. Они могут использоваться для определения факта наличия сигнала (например, датчик наличия 220 В) или определения факта разрыва электрической цепи (различные датчики открытия / размыкания).

Силовые выходные линии

Предусмотрено 5 шт выходных силовых дискретных линий позволяющих напрямую коммутировать цепи постоянного тока с напряжением до 50 В и силой тока до 0.5 А на каждый канал. К этим линиям можно напрямую подключить дополнительные внешние электромагнитные реле или нагрузку в виде сирены или сигнализации.

Линии общего назначения

Имеется 8 шт дискретных слаботочных дву-направленных линий общего назначения. Данные линии могут быть настроены “на вход” (например, для чтения состояния датчиков разрыва цепи) или “на выход” (например, для управления светодиодом).

АЦП

Поддержаны 5 каналов АЦП позволяющих измерять напряжение входного сигнала в Вольтах. АЦП могут быть использованы для контроля напряжения систем питания (разряда аккумуляторов) или для измерения показаний аналоговых датчиков в которых изменение исследуемого физического процесса / явления приводит к изменению сопротивления / тока (например, резистивные датчики температуры, тензодатчики, датчики освещенности и т.д.).

Высокостабильный ИОН для АЦП

Отличительной особенностью модуля Laurent-5 является использование высокостабильного термостабилизированного источника опорного напряжения (ИОН) для АЦП во многом определяющего конечную точность измерений.

Часы реального времени (RTC)

В составе аппаратуры модуля имеется модуль часов реального времени (RTC) с независимым источником питания. Модуль RTC производит отсчет времени в абсолютной шкале даже в том случае если плата выключена (не подано основное питание). Благодаря этому, внутренне программное обеспечение всегда знает абсолютное текущее время включая год, месяц, день месяца, день недели, часы, минуты, секунды. Это позволяет создавать различные логические правила в системе CAT и выполнять их по расписанию, например, включать или выключать какое-либо оборудование в указанный день недели (например, в четверг) в указанное время (например, в 12:00).

ШИМ

В модуле есть 4 шт независимых канала широтно импульсной модуляции (ШИМ) позволяющих плавно менять подводимую к нагрузке мощность. Благодаря ШИМ можно плавно менять частоту вращений вала двигателя или плавно менять яркость свечения электро-лампочки / LED ленты. Благодаря 4-х канальному ШИМ можно независимо управлять каждым из RGB цветов многоцветной LED ленты.

Шина 1-Wire

Имеется два независимых канала шины 1-Wire для подключения цифровых датчиков (температуры, iButton и т.д.). Отличительной особенностью реализации поддержки шины 1-Wire в модуле Laurent-5 является:

• Независимое управляемое питание шины (для возможности обесточивания шины и проведения аппаратного сброса датчиков);
• Аппаратная система подавления помех;
• Аппаратная система защиты линий модуля от высоковольтных просечек и наводок.

Датчики температуры DS18B20

Laurent-5 может снимать показания с 1-Wire датчиков температуры Dallas DS18B20 в кол-ве до 20 шт на одной шине. Имеется возможность присваивать символические имена каждому датчику по его ID и получать показания температуры в различных форматах (Ke-сообщения, JSON, Web) и через разные интерфейсы включая TCP сервер, TCP клиент, RS-232.

“Сырые” измерения DS18B20

Для возможности самостоятельного анализа качества данных формируемых датчиками DS18B20 модуль поддерживает возможность выдачи “сырых” измерений в виде Ke-сообщения.

Датчик влажности и температуры DHT-11

Поддерживается работа с цифровым датчиком влажности и температуры типа DHT-11.

Порт RS-232

Наличие встроенного последовательного порта RS-232. Порт имеет два основных режима работы:

• Обычный командный порт с поддержкой Ke-команд (можно отправлять команды, получать данные и ответы);
• Интерфейс TCP-2-COM: прозрачный “удлинитель” последовательного порта по сети Ethernet.

Счетчик импульсов

Каждая входная оптоизолированная линия и каждая линия общего назначения настроенная “на вход” могут быть использованы как независимые 32-битные счетчики импульсов с возможностью сохранения и обновления показаний в энергонезависимой памяти модуля. Счетчик импульсов может быть использован, например, для учета расхода воды в связке с датчиком учета воды с импульсным выходом.

Технология M2M

Laurent-5 может устанавливать сеансовое соединение с внешним TCP сервером и отправить произвольный набор данных по установленному соединению. Т.о. можно запрограммировать модуль (см. Система CAT) так чтобы при возникновении некоторого события он отправлял данные на внешний сервер, например, сообщение о тревоге. Еще одним из применений такого режима является передача управляющих Ke-команд на другой Laurent модуль, что позволяет организовать прямое взаимодействие между несколькими модулями без использования внешнего софта или управляющего сервера.

RFID (Wiegand)

Модуль Laurent-5 поддерживает возможность подключения внешнего RFID считывателя карт / меток и приему информации по интерфейсу Wiegand. Благодаря этому модуль можно использовать для организации СКУД (системы контроля и управления доступом). Модуль может принимать информацию об обнаруженной RFID метке (протокол Wiegand-26 или Wiegand-42) и:

• Выводить информацию об обнаруженной метке по указанному интерфейсу (TCP сервер / клиент, RS-232);
• Транслировать полученный ID по сети на указанный удаленный TCP сервер;
• Выполнять заранее запрограммированные пользователем действия с помощью системы CAT при тех или иных значения ID обнаруженной метки (метка из “белого” списка, метка с конкретным ID, любая метка и т.д.).

iButton (Touch Memory)

Поддержка ключей iButton (Touch Memory) DS1990 (домофонные брелки) для организации системы СКУД. Как и в случае с RFID с использованием программируемой логики CAT можно задавать различную реакцию модуля при обнаружении той или иной метки iButton.

База данных меток / ключей RFID и iButton

Поддержана встроенная база данных для хранения “белых” идентификаторов меток и ключей RFID / iButton. Т.е. можно автономно управлять разрешением на доступ только для владельцев “белых” меток причем без необходимости связи с центральным сервером СКУД.

TCP сервер

Основным сетевым интерфейсом для управления модулем Ke-командами является TCP сервер, по умолчанию ожидающий подключений клиентов на TCP порту 2424.

TCP клиент

Помимо TCP сервера, в арсенале коммуникационных интерфейсов модуля имеется TCP клиент. При работе по этому интерфейсу модуль сам пытается установить соединение с внешним (заранее указанным в настройках) TCP сервером. Такой режим работы может оказаться очень выгодным и удобным когда, например, имеем большую сеть из модулей Laurent-5 находящуюся в разных географических местах, разных подсетях. При этом конкретные IP адреса этих модулей могут быть не известны. Как ровно и точное число активных (подключенных к сети) модулей которое может меняться во времени (появляются новые модули, другие временно исключаются из работы). В этом случае, управляющий софт, расположенный на центральном сервере вместо самостоятельных попыток поиска и подключения к модулям может перейти в пассивный режим и сам ожидать входящих подключений от модулей.

Сбор данных в JSON

Модуль Laurent-5 поддерживает возможность выдачи сводной информации о состоянии всех аппаратных ресурсов, показаниях датчиков и настройках в режиме реального времени в формате JSON.

URL команды

Модуль поддерживает возможность управления URL командами. Управление производится обращением к определенной HTTP странице c различными параметрами, определяющими действие, которое нужно выполнить. Синтаксис URL команд основан на Ke-командах.

Терминал команд в WEB

В WEB интерфейсе интегрирован терминал (консоль) для прямого управления и взаимодействия с модулем с помощью Ke-команд.

Сетевые настройки

Имеется возможность редактировать сетевые настройки и изменять статический IP адрес, маску подсети, адрес шлюза и номера TCP портов для сетевых интерфейсов.

MAC адрес

Каждая плата имеет свой уникальный MAC адрес исключающий конфликты в сети.

Подавитель дребезга контактов

В модуле Laurent-5 реализована система программного подавления явления “дребезга контактов”. Модуль принимает решение об изменении уровня сигнала на линии (IN или IO настроенной на вход) только после “выдержки” нового уровня без изменений в течение постоянной времени подавления. По умолчанию, постоянная времени подавления составляет 100 мс. Имеется возможность изменять данный параметр (вплоть до отключения системы подавления) через Web интерфейс или Ke-командой для каждой линии независимо.

Открытый командный интерфейс (API)

Помимо управления модулем через встроенный Web-интерфейс, Laurent-5 поддерживает набор текстовых команд управления называемых Ke-командами (открытый API), которыми можно управлять модулем через различные интерфейсы (TCP сервер / клиент, RS-232 и т.д.). Идеология Ke-команд похожа на AT-команды для GSM модемов.

Ke-сообщения

Модуль поддерживает набор текстовых сообщений с информацией о состояниях аппаратных ресурсов или произошедших событиях (Ke-сообщения). Генерация конкретных сообщений может быть гибко настроена в необходимые порты (TCP сервер / клиент, RS-232).

Обновление ПО

Модуль поддерживает возможность обновления встроенного программного обеспечения по сети Ethernet.

ModbusTCP

Laurent-5 / Laurent-5G поддерживают взаимодействие и интеграцию с промышленными системами автоматизации (SCADA) по протоколу ModbusTCP выступая в качестве сервера. Имеется возможность:

• считывать состояние реле и выходных силовых линий (функциональный код 0x01 – Read Discrete Output Coils);
• считывать состояние входных линий: оптоизолированных и общего назначения настроенных на вход (функциональный код 0x02 – Read Discrete Input Contacts);
• считывать показания аналоговых датчиков: АЦП, датчиков тока, температуры DS18B20, ШИМ выходы (функциональный код 0x04 – Read Analog Input Registers);
• управлять (включать / выключать) реле, силовые выходные линии и линии общего назначения настроенные на выход (функциональный код 0x05 – Force Single Coil).

SNMP

Модуль аппаратно готов к поддержке протокола обмена данными SNMP для интеграции с популярными системами мониторинга и сбора данных типа Zabbix. Идут работы по выпуску обновления прошивки с поддержкой SNMP.

MQTT

Laurent-5 сетевой контроллер аппаратно готов к поддержке набирающего популярность протокола обмена данными MQTT в рамках IOT. Идут работы по выпуску обновления прошивки с поддержкой MQTT.