Technologický úvod k produktům Neuron

Domů Hardwarová dokumentace Technologický úvod k produktům Neuron Zpět
Hardwarová dokumentace

Stručné seznámení se základními technickými detaily produktů řady Neuron.

Úvod

Díky svému modulární architektuře a kompaktnímu designu představuje Neuron vysoce variabilní a přitom cenově přístupné řešení pro rychle rostoucí oblast chytrých technologií. Uživatelé mohou jednotky Neuron využít k chytrému energetickému managementu a docílit tak úspory nákladů.

Neuron je vhodné řešení pro:

  • domácí smarthome automatizaci
  • stavební společnosti
  • elektroinstalace
  • energetický management
  • HVAC automatizace
  • vzdálené ovládání a SCADA
  • společnosti poskytující BMS (Building Management System) služby
  • zahradníky
  • technické nadšence a kutily
  • pivovary
  • datacentra
  • průmyslový monitoring
  • menší průmyslové podniky
  • a mnoho dalšího

Neuron je navržen tak, aby byl vhodný pro každý automatizační projekt. To z něj činí vhodnou volbu pro širokou škálu technologií.

Hardware
 

Diagram základního modelu Neuron S103

Každý model produktové řady Neuron je rozdělen na jednu až tři konstrukční skupiny v závislosti na konkrétním typu, kdy každá skupina obsahuje soustavu vstupů, výstupů či komunikačních kanálů. Každá skupina je řízena vlastním mikroprocesorem řady STM32, který ovládá vstupy a výstupy a komunikuje s řídícím procesorem. Pro tyto procesory užíváme náš vlastní firmware, ve kterém jsou kromě základních funkcí vstupů a výstupů zapsány i rozšiřující funkce.

Interní topologie jednotek Neuron

V závislosti na typu Neuron obsahuje 1 (typ S), 2 (typ M) a nebo 3 (typ L) skupiny. Každá skupina je vybavena vlastním procesorem, ke kterému jsou přímo připojena rozhraní jednoho nebo dvou modulů. Tento procesor se stará o události na vstupech a výstupech dané skupiny a monitoruje komunikaci s řídícím procesorem. Skupiny jsou číslovány vždy zprava směrem od hlavní skupiny (1).

Konektory dané skupiny jsou vždy rozděleny podle funkce, aby byla minimalizována možnost záměny konektorů. Celkově je dostupných 12 modelů řady Neuron, které mohou být  vybaveny:

  • až 64 digitálními vstupy
  • až 4 digitálními výstupy
  • až 56 relé výstupy
  • až 9 analogovými vstupy
  • až 9 analogovými výstupy
  • max. 3 výstupy pro univerzální sběrnici RS485
  • různými kombinacemi výše uvedeného

Jako centrální řídící jednotka je u Neuronů využíván jednodeskový počítač Raspberry Pi, jednotlivé procesory skupin jsou ale jsou schopny fungovat i samostatně. Uživatel proto může provádět základní kontrolu vstupů a výstupů i při selhání Raspberry Pi či chybě softwaru. Každý procesor skupiny je přímo propojen s řídícím procesorem Raspberry Pi 3 a zároveň je připojen na společný komunikační kanál všech procesorů. RPi vždy vyšle signál přes přímé spojení, který upozorní procesor skupiny, že proběhne komunikace, a poté teprve proběhne samotná komunikace. Mezi samotnými skupinami komunikace neprobíhá

Ukázka číslování a označení skupin modelu série Neuron L40x 

                 Skupina 3                                  Skupina 2                               Skupina 1

Modularita

Jednou z unikátních vlastností Neuronu je jeho modulární design. Jednotlivé desky se vstupy a výstupy je možné díky modulární konstrukci libovolně kombinovat. Díky tomu může zákazník vybírat buď z výchozích kombinací vstupů a výstupů navržených pro specifické využití, případně si může navrhnout vlastní architekturu dle svých potřeb. Neuron tak může být přizpůsoben pro splnění potřeb každého zákazníka bez nutnosti vynakládat peníze na vývoj vlastního hardware. 

Komunikační rozhraní

Všechny jednotky Neuron jsou standardně vybaveny dvojicí komunikačních rozhraní RS485-Modbus a 1-Wire. Nízkorychlostní datová komunikační sběrnice 1-Wire je určena pro pasivní sběr dat z připojených senzorů  jako např. teploměrů, vlhkoměrů apo., kdy je možné na jeden kanál připojit až 15 zařízení s unikátními hardware adresami. Modbus je pak označení pro komunikační protokol využívající sériové rozhraní RS485, sloužící k připojení široké škály různých zařízení sdílejících daný protokol a jejich  programování skrze odpovídající software. Standardně jsou jednotky Neuron vybaveny jednou sběrnicí RS485, modely řady 500 ale jsou vybaveny dvěma (M503), případně až třemi (L503, L513) konektory RS485. K daným jednotkám lze proto připojit skupiny zařízení využívajících až tři různé komunikační protokoly.

Vstupy a výstupy

V závislosti na daném modelu mohou skupiny být vybaveny digitálními či analogovými vstupy/výstupy, relé výstupy, případně kombinací uvedeného. Každý druh vstupu/výstupu pak umožňuje odlišný druh využití jednotky.

Digitální vstupy jsou určeny pro čtení binárních hodnot (tj. 0/1, zapnuto/vypnuto apod.) a jsou tak vhodné pro připojení spínačů, pohybových senzorů, magnetických kontaktů na oknech apod.

Digitální výstupy lze využít pro ovládání binárních stavů zařízení, tj. např. zapínání/vypínání světel, stahování/zatahování žaluzií, zavírání/otevírání dveří apod.

Analogové vstupy jsou nejčastěji užity pro čtení napětí v rozmezí 0 - 10V, proudu v rozmezí 0-20mA, případně pro odečet z údajů z odporových čidel (např. teplotní čidla). Uživatel může druh čtení nastavit v závislosti na použitém softwaru

Analogové výstupy jsou užívány pro ovládání externích zařízení jako např. trojcestné ventily či tepelné výměníky pomocí napěťového signálu 0-10V, případně proudového signálu 0-20mA. Analogové výstupy umožňují regulaci napětí či proudu, případně měření odporu pro odečet údajů z teplotních čidel.

Relé výstupy slouží ke spínání dvoustavových zařízení střídavým či stejnosměrným napětím. Užívají se tak pro spínání kotlů, bojlerů, elektromotorů či jiných, silnějších relé. V případě jednotek Neuron jsou relé dimenzována pro max. proud 5A a max. napětí 250V střídavé/30V stejnosměrné.

Rozšiřující moduly

Vedle jednotek Neuron nabízíme i rozšiřující moduly řady Unipi Extension. Tyto moduly jsou založené na jednotce Neuron S103, místo počítače Raspberry Pi jsou ale vybaveny dodatečnou skupinou vstupů a výstupů dle určení modulu. Jedná se tak o snadný a levný způsob navýšení počtu vstupů a výstupů bez nutnosti pořizování zcela nové jednotky. Moduly jsou zároveň kompatibilní i s jinými PLC a je proto možné je využít i v případě, že výrobce dané jednotky neposkytuje nativní rozšiřující moduly, případně by jejich pořízení nebylo výhodné.

Rozšiřující moduly mohou v závislosti na modelu poskytnout:

  • až 24 dodatečných digitálních vstupů
  • až 14 relé výstupů
  • 4 analogové vstupy a výstupy

Software

Při navrhování softwaru jednotek Neuron jsme kladli velký důraz na otevřenost celého systému. Zákazník tak není omezen pouze na jedno softwarové řešení a může vybírat z široké škály nativních, komerčních i open-source platforem pro řízení, regulaci a konfiguraci jednotky.

Základním dodávaným software je OS Linux a komunikační rozhraní Modbus na protokolu TCP, které lze volně stáhnout z našich oficiálních stránek. Tento základní software je  určen pro jednoduchou implementaci uživatelských aplikací a kromě spuštění na samotné jednotce podporuje i vzdálený přístup, případně kombinaci obou metod. Zákazník tak může využívat výhody distribuovaného systému.

Hlavní softwarové platformy

Našimi hlavními platformami jsou Mervis a EVOK.

Mervis představuje soubor nástrojů a aplikací pro pokročilé řízení a regulaci, který kromě kontrolního software obsahuje i vývojářské prostředí, přehledný  editor grafického uživatelského rozhraní a rozhraní SCADA pro vzdálené ovládání a monitoring. Platforma byla navržena v souladu s programovacím standardem IEC 66131-3 pro PLC software. K Mervisu poskytujeme uživatelské licence, které lze zakoupit v našem e-shopu.

EVOK je označení open-source aplikačního programovacího rozhraní (API), sloužící  primárně ke vzdálenému přístupu k našim PLC jednotkám.  Jde o jednoduchý software umožňující co možná nejlehčí přístup k hardwaru bez toho, aby se uživatel musel zaobírat složitým programováním. Ve výbavě má celkem šest unifikovaných metod, které uživateli slouží jako náhrada nutnosti psát vlastní kód - díky tomu je možné využívat prakticky libovolný programovací jazyk. Jedná se o následující metody:

  • REST Web Forms
  • Bulk JSON
  • REST JSON
  • SOAP
  • JSON-RPC
  • WebSocket

Tyto protokoly pokrývají drtivou většinu zařízení a softwaru na trhu a činí tak z EVOKu vysoce flexibilní software. Samotné API pak funguje jako spojovací vrstva mezi samotným zařízením a webovou stránkou EVOKu, obsahující uživatelské rozhraní.  Výsledný software je natolik uživatelský přívětivý a přehledný, že práci v něm zvládne i naprostý začátečník.

K Mervisu i EVOKu poskytujeme plnou uživatelskou podporu.

Komerční software

Největší komerční softwarovou platformou je CoDeSyS, navržený pro využití v moderní průmyslové automatizaci a splňující standard IEC 61131-3.

Alternativou je kontrolní systém REX, tvořený souborem aplikací a nástrojů pro automatizační projekty, umožňující snadné programování řídících jednotek v přehledném grafickém rozhraní.

Snadné vizuální programování umožňuje i platforma Wyliodrin, ve které může uživatel pomocí jednoduchého drag-and-drop principu rychle vytvářet kód pro ovládání základních funkcí, jako např. rozsvěcení světel či kontrolu pohybových senzorů.

Platforma HomeSeer HS3 pak nabízí univerzální software pro ovládání zařízení jako jsou vypínače osvětlení, termostaty, dveřní zámky  a mnoho dalšího.

U komerčních platforem je uživatelská podpora poskytována externě.

Open-source platformy

Klademe důraz na co největšší otevřenost našeho systému, naše produkty proto mohou být vybaveny širokou škálou open-source platforem. V současnosti nabízíme následující platformy

  • Jeedom
  • FHEM
  • PiDome
  • Pimatic
  • Domoticz
  • DomotiGa
  • Node-RED

Z těchto platforem jmenujme zejména Node-RED, zahrnující webové prostředí pro snadné propojování hardwarových zařízení, programovacích rozhraní či online služeb skrze přehledné grafické rozhraní, umožňující umisťovat jednotlivé segmenty kódu jedním kliknutím.

Platforma FHEM obsahuje širokou podporu různých protokolů a je obzvláště vhodná pro propojování drátových a bezdrátových systémů, zatímco platforma DomotiGa poskytuje vývojářské prostředí pro vývoj smarthome aplikací na systému Linux.  

U open-source platforem je poskytována externí podpora.

Funkcionalita

Digitální vstupy a výstupy. jednotek Neuron disponují souborem funkcí, které umožňují uživateli přizpůsobovat chování jednotek svým potřebám. U digitálních vstupů jsou k dispozici funkce Debounce, Counter a Direct Switch.

Debounce automaticky vyrovnává zákmity na vstupu a představuje kontrolní interval měřený v mikrosekundách. Impulz (neboli náběžná hrana) je vyhodnocen jako platný pouze pokud trvá po celou nastavenou dobu - Debounce tak zabraňuje příjem vícenásobných impulzů. Správné nastavení této funkce je nezbytné pro správnou funkci digitálních vstupů.

Funkce Counter slouží jako sčítač impulzů na digitálních vstupech, kdy při dosažení maximální nastavené hodnoty je čítač vynulován. Digitální vstup tak lze využít k odečtu údajů z digitálních vodoměrů, teploměrů a dalších digitálních měřících přístrojů.  

DirectSwitch je skupina funkcí umožňující rychlou reakci výstupního modulu na změnu stavu vstupu či událost na vstupu. Reakce je zpracovávána lokálně procesorem dané skupiny bez komunikace s Raspberry Pi, výsledkem je pak velmi krátká odezva zařízení. DirectSwitch je proto vhodná pro ovládání osvětlení či podobných časově kritických aplikací.  Funkcemi DirectSwitch jsou kromě řídících jednotek vybaveny i rozšiřující moduly.

Digitální výstupy navíc podporují funkci pulzně-šířkové modulace (PWM), která slouží pro přenos analogového signálu ve dvouhodnotové podobě.

Ostatní funkce

Funkce MasterWatchdog po nastavenou dobu monitoruje komunikaci procesoru a řídícího programu. Pokud během dané doby neproběhne žádná komunikace, procesor se automaticky restartuje a výstupy se navrátí zpět do výchozího nastavení.

Díky funkci Uložení výchozího nastavení má každý procesor možnost uložení svého výchozího nastavení. To je načteno po restartu zařízení nebo při výpadku a obnovení dodávky energie.  

Každou skupinu lze pomocí funkce Restart softwarově restartovat a obnovit do posledního uloženého nastavení.

 Všechny modely Neuron jsou vybaveny čtveřicí programovatelných diod. Diody jsou označené X1 - X4 a uživatel je může využít jako vlastní stavové indikátory.

Důraz na kvalitu

Klademe důraz na to, aby naše výrobky splňovaly vysoké standardy kvality a spolehlivosti. Všechny komponenty jsou vyráběny na území České republiky prověřenými výrobci. Každá deska plošných spojů je navíc vybavena unikátním QR kódem, umožňující zpětnou dohledatelnost jakékoliv komponenty. U finálního produktu tak lze vždy přesně dohledat, jaké komponenty byly užity, kdo daný produkt testoval a kdo jej kalibroval.

Každá deska před finální kompletací prochází několikastupňovým testováním:

  1. vizuální kontrola
  2. test nahrání firmware
  3. test funkcionality
  4. sestavení kompletní jednotky
  5. finální test

Podpora vývojářů

UniPi.technology podporuje startupy, malé projekty a začínající vývojáře. Nabízíme proto možnost vytvoření vlastní OEM verze produktu již ve dvacetikusových sériích. Zákazník si zde může nejen navrhnout vlastní grafický design samotné jednotky, ale rovněž i zmiňovanou možnost navrhnout si vlastní konfiguraci vstupních/výstupních modulů a komunikačních kanálů přesně na míru. Pro větší společnosti pak nabízíme možnost zakázkového vývoje nových funkcí. Detailnější informace naleznete zde. 

Kam dál

Díly

Unipi Neuron S103
Skladem více než 20 kusů

UniPi Neuron M103
Skladem více než 20 kusů

UniPi Neuron M203
Skladem více než 20 kusů

UniPi Neuron L203
Skladem více než 20 kusů

UniPi Neuron M503
Skladem více než 20 kusů

UniPi Neuron L503
Skladem více než 20 kusů

Do košíku
Přihlásit k odběru novinek