Unipi Neuron

Domů Produkty Unipi Neuron Zpět
Produkty

Unipi Neuron je produktová řada univerzálních programovatelných logických kontrolérů (PLC) navržených pro nasazení v domácnostech, komerčních budovách, lehkém průmyslu a dalších oblastech automatizace. Jde o vysoce flexibilní a kompaktní zařízení použitelné i v roli gateway pro ostatní zařízení. 

Unipi Neuron je řada programovatelných logických kontrolerů (PLC) navržených pro využití ve smarthome, komerčních i průmyslových aplikacích. Jde o modulární a vysoce flexibilní řešení umožňující jak vzdálenou kontrolu připojených systémů, tak i řízení jednotlivých zařízení skrze různé druhy a konfigurace vstupů a výstupů (I/O). Jednotka může sloužit i jako gateway pro ostatní zařízení. Neuron je otevřenou platformou, uživatelé si proto mohou napsat vlastní řídicí program, případně využít některou z široké nabídky komerčních i open-source softwarových platforem.  

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). Jednotlivé procesory skupin I/O jsou jsou díky vlastním procesorům schopny fungovat i nezávisle na výpočetním modulu. Uživatel proto může provádět základní kontrolu vstupů a výstupů i při selhání CPU či chybě softwaru. 

                 Skupina 3                                  Skupina 2                               Skupina 1

Ukázka číslování a označení skupin modelu Neuron L203

Výpočetní modul

Jednotky Neuron jako výpočetní modul využívají integrovaný počítač Raspberry Pi 3 model B se čtyřjádrovým procesorem o taktu 1,2 GHz a 1 GB RAM. Díky tomu disponují PLC Neuron vysokým výpočetním výkonem umožňujícím širokou škálu nasazení. Jako paměťové úložiště jednotky Neuron využívají microSD paměťové karty.

Vstupy a výstupy

V závislosti na konkrétním modelu mohou být jednotky Neuron vybaveny následujícími druhy vstupů a výstupů, případně jejich různými kombinacemi

Digitální vstupy (DI) umožňují čtení logických stavů reprezentovaných úrovněmi stejnosměrného napětí. Digitální vstupy jsou proto vhodné pro vyčítání dvoustavových (binárních) senzorů a zařízení jako jsou např. vypínače (vypnuto/zapnuto), pohybová čidla (detekován pohyb/klid), snímače hladiny kapalin (voda v nádrži/nádrž prázdná) apod. 

Digitální výstupy (DO) jsou určeny k ovládání různých dvoustavových zařízení jako je spínání osvětlení, dveřních zámků, pohonů žaluzií apod. Výstupy rovněž disponují funkcí pulzně šířkové modulace (PWM) určené pro analogové řízení

Reléové výstupy (RO) slouží ke spínání zařízení s vyšším proudový odběrem. Jsou tak vhodné pro ovládání žárovek, termoelektrických hlavic, bojlerů, pump apod. 

Analogové vstupy (AI) jsou určeny pro měření napětí, proudu či odporu pro vyčítání hodnot z různých analogových senzorů jako jsou teplotní čidla, tlakoměry, tenzometry apod.

Analogové výstupy (AO) slouží k ovládání externích zařízení pomocí stejnosměrného napětí či proudu, a jsou tak vhodný pro řízení vícestavových zařízení jako jsou např. trojcestné ventily, tepelné výměníky, elektromotory apod. 

Modularita

Modulární konstrukce kontrolérů Unipi nabízí zákazníkovi široké možnosti úpravy hardwaru dle vlastních požadavků. Desky užité v jednotkách Unipi mají univerzální design a lze je tak volně kombinovat či nahrazovat v případě potřeby vytvoření nové kombinace vstupů a výstupů. Zákazníci, kterým nevyhovuje nabídka standardních modelů Neuron či Axon, proto mají možnost objednat si vývoj prototypu s pozměněnou hardwarovou konfigurací (nová kombinace vstupů/výstupů, více sériových linek aj.), případně doplnění o nové funkce (DALI, Enocean, M-Bus, LTE apod.). Pro více informací o možnostech zakázkové výroby navštivte stránku OEM programu Unipi. 

Speciální vlastnosti

GSM/GPRS rozhraní

Model S103-G je vybaven GSM/GPRS modulem pro možnost připojení se ke GSM/GPRS síti a odesílání notifikací a stavových hlášení pomocí SMS zpráv. 

Poznámka: V současnosti pro tuto funkcionalitu není poskytována softwarová podpora.

GSM/GPRS modul lze manuálně programovat pomocí AT příkazů dle manuálu výrobce. Při užití Raspbian OS je třeba nejprve uvolnit UART pro GPRS modul pomocí následujících kroků: 

  • ze souboru /boot/cmdline.txt odstranit řádek console=serial0,115200
  • do souboru /boot/config.txt přidat řádky enable_uart=1 dtoverlay=pi3-disable-bt

Ke GSM/GPRS modulu se lze připojit přes sériovou linku ttyAMA0 (parametry sériové linky: 115 200 bps/par/bits, HW flow control OFF)

Před samotným užitím modulu je pak třeba jej aktivovat pomoci GPIO18 zadáním následujících příkazů

echo 18 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio18/direction
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio18/value
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio18/value
sleep 1
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio18/value
sleep 2

Po provedení těchto příkazů začne modem uvnitř krabičky modře blikat. Ověření funkčnosti modemu lze ověřit pomocí zaslání příkazu "AT" na který modem odpoví "OK".

IQRF rozhraní

Model S103-IQRF je vybaven IQRF transcieverem využívajícím ke komunikaci bezdrátovou technologii IQRF.. Tato technologie má dvě hlavní výhody - dlouhý dosah signálu a nízkou spotřebu energie. Díky dlouhému dosahu není třeba využívat zesilovače signálu či základové stanice, patentovaný mesh network protokol Directed Flooding pak umožňuje udržení spolehlivosti komunikace i v náročném RF prostředí.  

Transciever je vybavený vlastním mikrokontrolérem s továrním operačním systémem. Nad operační systém lze doplnit transportní vrstvu DPA, obsahující předpřipravené hardwarové profily. Skrze ně lze zařízení nahráním příslušného profilu snadno nastavit pro danou funkcionalitu bez nutnosti dalšího programování. V případě potřeby lze ale vytvořit i třetí vrstvu, ve které může uživatel dle vlastní potřeby upravovat chování zařízení. K dispozici je i open-source vývojářský balíček pro nastavení transcieveru na komunikaci se zařízeními třetích stran. 

Komunikační rozhraní

Jednotky Neuron jsou standardně vybaveny sériovými linkami RS485. Tento typ linky nejčastěji využívá protokol Modbus RTU a použít ji lze v kombinaci s širokou škálou zařízení jako jsou např. rozšiřující moduly Extension xS, elektroměry, dotykové HMI displeje, PLC jiných výrobců, různá čidla atd.. Na sběrnici lze provozovat desítky zařízení a celková délka sběrnice může dosáhnout až několik stovek metrů.

Součástí výbavy je i 1-Wire sběrnice. Ta nejčastěji využívá 2 nebo 3 vodiče a je určená zejména pro sběr údajů z různých 1-Wire senzorů (teploměry, vlhkoměry, senzory úrovně osvětlení apod.). Na sběrnici je možno zapojit až 15 senzorů, celková délka sběrnice činí až 100 metrů.

Standardní výbavou všech modelů řady Neuron je 10/100Mbit Ethernetový port pro síťovou komunikaci.

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.

Hlavní podporovanou platformou užívanou pro jednotky Unipi je řídící systém Mervis. Tato platforma je vyvíjena dle standardu IEC 61131-3 pro programování PLC a zahrnuje rozhraní SCADA pro vzdálenou správu a monitoring, přehledné vývojové prostředí, editor uživatelského rozhraní (HMI) a online/on-premise databázi pro ukládání dat a zpětnou analýzu historie provozu dané technologie. Součástí balení každé jednotky je žádanka o doživotní licenci k užívání cloudové databáze Mervis DB a služby Mervis Proxy. Více informací o Mervisu naleznete na tomto odkazu. 

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. 

Přehled modelů řady Neuron

Označení DI DO RO AI AO RS485
Typ S, velikost na DIN liště: 4 moduly = 7 cm
S103 4 4 - 1 1 1
S103-G* 4 4 - 1 1 1
S103-IQRF** 4 4 - 1 1 1
Typ M, velikost na DIN liště: 8 modulů = 14 cm
M103 12 4 8 1 1 1
M203 20 4 14 1 1 1
M303 34 4 - 1 1 1
M523 8 4 5 5 5 2
Typ L, velikost na DIN liště: 12 modulů = 21 cm
L203 36 4 28 1 1 1
L403 4 4 56 1 1 1
L523 24 4 19 5 5 2
L533 12 4 10 9 9 3

* GSM/GPRS modul
** kompatibilní s IQRF

<

Kam dál