Wiren Board 6

From Wiren Board
Jump to navigation Jump to search
Other languages:
English • ‎русский

Страница продукта и магазин: Wiren Board 6

Контроллер Wiren Board rev. 6.7
Логическая блок-схема контроллера
Wiren Board 6 без корпуса (rev. 6.7)

Данная статья описывает последнюю версию контроллера Wiren Board rev. 6.7. Описание предыдущих ревизий см. здесь - Wiren Board rev. 6.3-6.6.

Сводная таблица характеристик

Общее
Процессор NXP i.MX 6ULL 800 MHz Cortex A7

(версии 500MHz и 900MHz под заказ)

Память оперативная DDR3 SDRAM 512 MB
Память энергонезависимая 8 GB eMMC
Габариты
Ширина, DIN-юнитов 6
Габаритные размеры (Д x Ш х В) 106 x 90 x 58 мм
Масса (с коробкой) 215 г
Условия эксплуатации
Температура воздуха 0..+70 °С / -40 до +85 °С (в зависимости от комплектации)
Относительная влажность До 92%, без конденсации влаги
Интерфейсы
RS-485 2
CAN 1 (мультиплексирован с RS-485)
Порты Wx (Интерфейс 1-Wire/дискретный вход) 2
Порты Ax (Дискретный / аналоговый вход /
выход «открытый коллектор»)
4
Коммуникации
Ethernet 10/100 2 (первый из портов с Passive PoE)
USB Host 2
Wi-Fi 802.11n 1 (AP, client)*
Bluetooth 4.0 1*
Сотовая связь 2G / 3G / 2G+NB-Iot или без модема *
SIM-карты 2 x SIM, одновременно в сети одна
Питание
Напряжение 9 - 48V DC
Схема питания От входа с бОльшим напряжением
Входы питания 2 на клеммах, 1 Passive PoE (на первом порту Ethernet)
Выходы для питания внешних устройств
Vout Входное питание - с ограничением тока,

программным отключением и контролем состояния

5Vout 5V - с ограничением тока,

программным отключением, измерением напряжения

Модульность
Слоты для внутренних модулей расширения 3 с клеммами, 1 без клемм
Другие разъемы Для внешних модулей ввода-вывода WBIO, для модуля резервного питания
Программное обеспечение в комплекте
Операционная система Debian Linux 9 Stretch. Mainline kernel 4.9
Поддержка протоколов последовательных портов Modbus RTU, протоколы Меркурий, Милур, Пульсар, ИВТМ и т.д.
Поддержка протоколов
(при установке модулей расширения)
Z-Wave, KNX, ZigBee
Поддержка протоколов по IP KNX IP, Modbus RTU-over-TCP, SNMP
Встроенный веб-интерфейс Добавление устройств, настройки, визуализация, мнемосхемы
Сценарии Правила wb-rules на JavaScript, редактирование через веб-интерфейс.

Поддержка сценариев на Node-RED

Визуализация Табличное представление, мнемосхемы в встроенном веб-интерфейсе
Мобильные устройства Адаптивный веб-интерфейс.

Интеграция с мобильными приложениями: MQTT Dash, iRidium.
Поддерживается сообществом пользователей: home kit

Архив Хранение истории значений каналов wb-mqtt-db, до 1GB данных
Обновление ПО Отдельных компонентов через APT,

целиком прошивки с сохранением резервной копии через Web и USB-флеш

Отправка данных в ПО верхнего уровня MQTT, Modbus TCP, Zabbix API и т.п.
Поддержка ПО верхнего уровня SAYMON, Zabbix, Nagios, Unimon, Grafana, Master SCADA, Rapid SCADA и другие
Прочее Простая установка тысяч пакетов из репозиториев Debian, nodejs, python и т.п.

Первое включение

Подключение антенн к контроллеру Wiren Board 6
  1. Прикрутите антенны GSM и Wi-Fi к разъёмам SMA.
  2. Установите одну или обе SIM-карты (опционально). Ориентацию карты смотрите по срезанному углу.
  3. Подключите блок питания. Подробнее в разделе Питание.
  4. Введите в адресную строку браузера IP-адрес контроллера (как узнать IP-адрес контроллера). Если вы заходите с устройства Apple или компьютера с Linux и находитесь в одной сети с контроллером, введите в адресную строку wirenboard-XXXXXXXX.local, где ХХХХХХХХ - восьмизначный серийный номер контроллера. (в старых версиях контроллера доступ осуществлялся через адрес wirenboard.local).

Контроллер поставляется проинициализированным и готовым к работе. После включения индикатор контроллера светится зеленым непрерывно (подано питание, идет работа загрузчика), затем светится красным непрерывно (загрузка операционной системы). После загрузки индикатор будет мигать зелёным, что означает готовность к работе.

Индикация этапов загрузки

Индикатор контроллера

В контроллерах WIren Board есть светодиодный индикатор из светодиодов зеленого и красного цветов. Они включаются поочередно или вместе, поэтому возможны три варианта свечения: зеленый, красный и оранжевый.

Индикатор показывает основные этапы загрузки и его можно использовать для быстрого поиска неисправностей при старте. Для детальной информация о происходящем в контроллере используйте Debug UART.

После загрузки операционной системы вы можете управлять индикатором из своего программного обеспечения.

Условия Индикация Этапы Сообщения в Debug-UART
Включение контроллера горит оранжевый Загрузчик U-boot ждёт команду по debug-uart в течение 3 секунд.
Hit any key to stop autoboot:  3
5 секунд после включения и в USB-разъём вставлен носитель с файлом обновления. мигает оранжевый Загрузчик U-boot увидел файл обновления и 3 секунды ждёт подтверждения. Подробнее в статье Обновление прошивки.
##############################
# Detected USB flash drive with update file
# Filename: wb6_update_FACTORYRESET.fit
# Press a FW key if you want to update firmware from this file
# or wait 3 seconds to boot normally.
##############################
5 секунд после включения и USB-разъёмы свободны. горит красный Загрузчик U-boot применяет аппаратную конфигурацию контроллера.
Applying DT overlay ...
10 секунд после включения. мигает красный Загрузка OC и внутренних сервисов. Множество записей, есть
Welcome to Debian GNU/Linux 9 (stretch)!
60-70 секунд после включения. мигает зеленый ОС загрузилась, контроллер готов к работе. Приглашение для входа в систему
wirenboard-<Серийный номер> login:

Архитектура ПО Wiren Board

Структура ПО контроллера. В центре очередь сообщений MQTT, использующаяся для обмена информацией между разными частями ПО

Wiren Board работает под управлением стандартной сборки Debian Linux 9 Stretch. Для архитектуры используемого процессора есть официальный порт. Поэтому почти любой пакет найдётся в стандартном репозитории, и его можно установить одной командой (apt-get install).

Также у нас есть собственный debian-репозиторий releases.contactless.ru, в котором хранятся пакеты, собранные специально для контроллера. Репозиторий прописан в образе ПО для Wiren Board по умолчанию (файл /etc/apt/sources.list).

Весь исходный код доступен на https://github.com/contactless/wirenboard. Там можно почерпнуть примеры для разработки собственного ПО.

Очередь сообщений MQTT — "скелет" программной архитектуры Wiren Board. Базовая информация по MQTT на Википедии.

Драйверы, отвечающие за аппаратные возможности контроллера (цифровые входы, АЦП, ...) и функции внешних подключённых устройств (например, подключённых по RS-485 модулей реле), записывают их состояние в очередь MQTT в виде специальных сообщений. Веб-интерфейс читает эти сообщения и на их основе отображает состояние устройств.

Если же происходит нажатие кнопки в веб-интерфейсе, уже веб-интерфейс отправляет сообщение в очередь MQTT, драйвер устройства его получает и отдаёт команду устройству.

Через MQTT работает веб-интерфейс, движок правил и встроенные драйверы. Если вы разрабатываете собственное ПО в дополнение к предустановленному, мы советуем вам также использовать MQTT.

Главная страница веб-интерфейса

Веб-интерфейс Wiren Board работает непосредственно на контроллере. В нём можно:

  • следить за состоянием контроллера и подключённых устройств и управлять ими
  • подключать устройства к контроллеру
  • настраивать контроллер и обновлять его ПО
  • писать правила на встроенном движке
  • настраивать SMS- и email-уведомления
  • смотреть графики истории значений параметров (например, температуры)

Движок правил wb-rules позволяет создавать собственные правила для контроллера, например: "Если температура датчика меньше 18°С, включи нагреватель". Правила создаются через веб-интерфейс и пишутся на простом Javascript-подобном языке.

Для работы с SCADA-системами есть:

Как разрабатывать ПО для Wiren Board — статья для программистов.

Обновление прошивки

Node-RED - инструмент визуального программирования.

Модульность контроллера

Внутренние модули расширения — это небольшие платы, устанавливаемые внутрь корпуса Wiren Board 6 и расширяющие его функциональность: дополнительные порты RS-485, RS-232, релейные выходы и т. д.

В контроллере есть четыре слота для подключения модулей расширения двух разных типов. Для трех из этих модулей выведено по 3 внешних клеммника для каждого.


Модули ввода-вывода стыкуются с боковым разъемом на WB6 с правой стороны; каждый модуль добавляет к контроллеру от 8 до 16 цифровых или аналоговых портов.

Последовательно можно подключать до 8 модулей: до 4 модулей ввода (типа I) и до 4-х модулей вывода (типа O и IO).


Модуль резервного питания — дополнительная мезонинная плата, устанавливается внутрь корпуса Wiren Board. Содержит Li-Ion (Li-Pol) аккумулятор емкостью 2200 mAh, обеспечивает работу контроллера до 3 часов.

Беспроводные интерфейсы

Контроллер Wiren Board 6.5: антенны Wi-Fi и GSM и разъем для первой micro SIM

Модуль сотовой связи — модем 2G (GPRS), 3G (UMTS) или NB-IoT устанавливается в контроллер модулем расширения. Требуется SIM-карта формата nanoSIM.

Модем позволяет отправлять и принимать SMS, подключаться к интернету. Работа с двумя SIM-картами в режиме мультиплексирования.

SIM-карты расположены под крышкой контролера.

Модуль Wi-Fi в Wiren Board можно настроить на работу в одном из трёх режимов:

  • режим точки доступа, включён по умолчанию (имя WirenBoard, без пароля, адрес контроллера в созданной сети: 192.168.42.1)
  • режим клиента
  • одновременная работа в режиме и точки доступа, и клиента

Модуль Bluetooth 4.0 (Bluetooth Low Energy) — можно отслеживать приближение других Bluetooth устройств, например, мобильного телефона или Bluetooth-метки.


USB-стик Z-Wave - подключается к USB-разъему и обеспечивает поддержку устройств стандарта Z-Wave.

Антенны Wi-Fi, GSM и радиомодулей подключаются к разъемам SMA.

При слабом сигнале GSM рекомендуется использовать выносную антенну и располагать ее вдали от контроллера.

Проводные интерфейсы

Интерфейс Ethernet поддерживает скорость 10/100 Мбит/с. Контроллер Wiren Board 6 комплектуется двумя интерфейсами Ethernet.

Контроллер оборудован двумя портами USB 2.0 (A/F). Оба порта работают в режиме USB Host; в следующих версиях контроллера первый порт (ближний к Ethernet-разъему) будет поддерживать загрузку прошивки контроллера. Управление питанием отдельных USB-устройств см. в Питание USB-портов.

Настройка происходит через страницу Configs веб-интерфейса

Интерфейс RS-485 — стандарт коммуникации по двухпроводной шине.

Контроллер имеет 2 порта RS-485 + можно добавить еще 2 порта модулями расширения RS-485 .

Статья RS-485:Физическое подключение поможет вам правильно выбрать и проложить кабели шины.

Настройка подключения устройств производится в веб-интерфейсе.

Стандартно в Wiren Board с подключёнными по RS-485 устройствами работает Драйвер wb-mqtt-serial через систему MQTT-сообщений.


CAN — это стандарт коммуникации по двухпроводной шине. На контроллере мультиплексирован (выведен на те же клеммники) со вторым портом RS-485.

Может работать в режиме UART-CAN (также называемая иногда просто шиной CAN или RS-CAN) - используется физический уровень CAN для полудуплексного последовательного порта UART. Шина UART-CAN используется преимущественно в приборах учёта, таких как счётчики электроэнергии Меркурий.

Режим работы второго порта RS-485 (обычный RS-485, UART-CAN, обычный CAN) можно выбрать в веб-интерфейсе: на вкладке Hardware Modules Configuration в настройках RS485-2/CAN interface config. Также режим можно поменять в файле /etc/wb-hardware.conf.

1-Wire — шина для подключения внешних датчиков по двум или трём проводам. Так как это шина, можно подключить несколько устройств на один порт 1-Wire. ПО контроллера поддерживает подключение температурных датчиков типа DS18B20.

Универсальные входы/выходы A1-A4

Схема входов/выходов A1-A4

Универсальный канал Ах объединяет в себе три функции и может работать как:

  • Аналоговый вход (Ax в разделе ADC) с диапазоном измерений 0 — 28 В. Адрес канала: "wb-adc/Ax".
  • Дискретный вход (Ax_IN) — срабатывает при напряжении на клемме >3 В (логическая единица), меньше 1,5 В — логический ноль. Адрес канала бинарного входа: "wb-gpio/Ax_IN".

Из этих трёх функций одновременно могут работать только две - дискретного и аналогового входов. Для режима входа отключите соответствующий ключ (Ax_OUT). Для режима "открытого коллектора" ничего отключать не нужно - АЦП и DI будут просто показывать ноль при открытом ключе. Входное сопротивление каналов 100kОм (подтяжка к земле Rx).

Каналы W1-W2

Каналы W1 и W2 могут работать как интерфейс для подключения датчиков 1-Wire (по умолчанию) или как дискретные входы типа "сухой контакт". В режиме дискретного входа срабатывание происходит при замыкании на землю (GND), в отличие от каналов A1-A4.

Режим каналов выбирается независимо в конфигурации контроллера. Через веб-интерфейс нужная настройка находится в разделе Configs => Hardware Module Configuration => W1 terminal mode.

К каждому каналу можно подключать шлейфом несколько датчиков температуры DS18B20: в зависимости от длины шлейфа максимальное число датчиков 10 — 20 шт. Дополнительные датчики можно подключать через модуль WBE2-I-1-WIRE.

Выход питания +5Vout

Для питания датчиков удобно использовать выход +5V. Он защищен от КЗ и подачи повышенного напряжения. При питании контроллера от аккумулятора выход +5V остается активным. Также есть программное управление этим выходом (его можно отключать). В веб-интерфейсе выход представлен контролом 5V_OUT устройства Discrete I/O. Напряжение на канале измеряется АЦП.

Выход питания Vout

Для питания периферийных устройств можно использовать выход Vout. Он защищен от КЗ и подачи повышенного напряжения. Ток с Vout до 1А, выше - сработает защита (тепловая или от тока КЗ) и ключ выключится. При питании контроллера от аккумулятора на выход подается напряжение +11 В. Также есть программное управление этим выходом (его можно отключать). В веб-интерфейсе выход представлен контролом V_OUT устройства Discrete I/O. Наличие напряжения показывает контрол V_OUT_OK. Напряжение на канале измеряется АЦП.

Внимание! Входное напряжение выводится напрямую на клемму Vout: убедитесь, что устройства, подключенные к ней, рассчитаны на соответствующее напряжение!

Терминаторы линий RS-485

Управление failsafe bias и терминаторами WB6.7 из web-интерфейса

По стандарту RS-485 линия должна быть терминирована резисторами 100 — 120 Ом с обоих концов. Для упрощения монтажа контроллер имеет встроенные терминаторы, которые включаются программно.

Также на линиях стоят резисторы защитного смещения, failsafe bias,(растяжка линий A и B), по умолчанию включены. Если контроллер используется в режиме "slave", то эти резисторы необходимо отключить (делается через web-интерфейс или управлением соответствующими GPIO: RS-485-1 failsafe bias и RS-485-2 failsafe bias через sysfs).

Клеммники

Схема защиты входов и выходов

Часть клеммников может выполнять более одной функции.

Подпись Max. V, I Доп. защита Состояние по умолчанию Функции
Vin

52V

От переполюсовки Входное напряжение
GND "Земля", минус блока питания
O1-O3 Входы/выходы модулей расширения
A1-A4 40V , 1A От превышения тока, импульсных перенапряжений High Z Выходы "открытый коллектор", ADC
GND Для удобства подключения внешних датчиков
W1-W2 40V 5V 1-Wire, GPIO
5V out 5V, 0.5A От превышения тока 5V Выход 5V. Программное включение-выключение
A 40 V 0V Порт RS-485 (/dev/RS-485-1)
B 40 V +5V
L 40 V 0V Порт CAN или RS-485 (/dev/RS-485-2).

Подключение RS-485: A - к клемме A|L, B - к клемме B|H.

H 40 V +5V
Vout* 1A От превышения тока, импульсных перенапряжений Выход питания. Входное напряжение, программное отключение
Клеммники и сечение проводов
Рекомендуемое сечение провода с НШВИ 0.5 – 1 мм2 для входов управления, 1 – 2.5 мм2 — для силовых входов
Длина стандартной втулки НШВИ 8 мм
Момент затяжки винтов 0.2 Н∙м для входов управления, 0.5 Н∙м — для силовых выходов
Тип клемм Винтовые, разъемные, шаг 3.5 мм
Как обжимать наконечники НШВИ

Рекомендуем для монтажа использовать гибкие многожильные провода с обжатием концов втулочными наконечниками (НШВИ — наконечник штыревой втулочный изолированный).

При снятии изоляции провод должен зачищаться ровно по длине гильзы (можно зачистить больше, а потом откусить выступающий излишек). Для обжима (опрессовывания) используйте пресс-клещи (кримпер, «обжимка»). При монтаже обжатый наконечником провод не разрушается винтовым зажимом и надежно фиксируется.

Не прикладывайте чрезмерное усилие при завинчивании клеммы — это приводит к разрушению винтового разъема.

Другие интерфейсы

Отладочный порт — подключившись к нему, можно получить прямой доступ к консоли контроллера. Через него можно также взаимодействовать с загрузчиком и следить за загрузкой операционной системы (последовательная консоль, serial console).

Зуммер (звуковой излучатель) — издает звуковой сигнал, частота настраивается.

Часы реального времени RTC питаются от внутреннего резервного аккумулятора (емкости хватает на 2-3 мес. работы часов).

Сторожевой таймер

Контроллер содержит отдельный аппаратный watchdog, перезагружающий его целиком по питанию при зависании ПО. Конфигурационный файл watchdog: /etc/watchdog.conf.wb Перед редактированием конфигов сервисов, перечисленных в нем желательно остановить выполнение watchdog

systemctl stop watchdog

после чего проверить что все изменения корректны и снова запустить сервис:

systemctl start watchdog

В случае если все же после редактирования параметров допущена ошибка и wachdog вызывает циклическую перезагрузку - то после запуска системы есть 10-12 секунд чтобы войти по SSH и остановить службу.


Отключение аппаратного сторожевого таймера

Питание

Блок-схема питания Wiren Board 6.7

На контроллере есть несколько внешних входов для подключения питания:

  • Клеммники Vin и GND: две клеммы Vin, к которым можно подключить два независимых блока питания для резервирования. Земли блоков питания должны быть соединены и подключены к клемме GND.
  • Питание по кабелю Ethernet, подключенному к первому порту, по стандарту Passive PoE.

Возможно одновременное подключение источников к разным входам, в том числе с разным напряжением. Питание будет идти от источника с большим напряжением.

Допустимый диапазон питания 9 — 48 В. Среднее потребление платы - 1,5 — 2 Вт. Но так как модуль GSM потребляет импульсно до 8 Вт, рекомендуется использовать блоки питания с мощностью не менее 10 Вт.

Для резервного питания можно подключить внутренний модуль WBMZ3-BATTERY с Li-Pol аккумулятором или WBMZ3-SUPERCAP с ионисторами. При снижении напряжения Vin ниже 11 В питание осуществляется от модуля резервного питания. На выход Vout подается 11 В. Его можно использовать для питания внешних модулей.

Поддерживаемые устройства

Устройства нашего производства с интерфейсом RS-485

Поддерживаемые устройства

Подключение периферийных устройств

Монтаж проводов в клеммниках устройств Wiren Board

Особенности сетевых настроек контроллера

Wiren Board 6: сетевые настройки контроллера на удаленном объекте

Настройка времени и часового пояса

Настройка даты и времени

Известные неисправности

Аппаратные ошибки/особенности Wiren Board 6 , найденные при эксплуатации контроллера.

Ревизии устройства

Номер партии (Batch №) указан на наклейке, на боковой поверхности корпуса, а также на печатной плате. Номер партии контроллера складывается из номеров партий базовой и процессорной плат.

Wiren Board: Аппаратные ревизии — описание изменений в плате контроллера.

Wiren Board: Ревизии процессорных модулей — описание изменений в платах процессорных модулей.

Прочее

Wiren Board 6.7:List of GPIO - таблицы соответствия GPIO процессора и сигналов на плате.

Работа с GPIO — как работать с GPIO напрямую.

Обновление прошивки. Для сброса Wiren Board 6 к заводским настройкам (factory reset) используйте инструкцию из раздела Обновление прошивки#Сброс Wiren Board 6 к заводским настройкам.

Wiren Board 6: Восстановление пароля пользователя root.

Изображения и чертежи устройства

Габаритные размеры

По ссылкам ниже вы можете скачать изображения и чертежи разных моделей контроллеров Wiren Board 6.

Модель CorelDRAW PDF CorelDRAW Autocad 2013 DXF Autocad PDF
Wiren_Board-6.7 WB-Library.cdr.zip Wiren_Board-6.7.cdr.pdf Wiren_Board-6.7.dxf.zip Wiren_Board-6.7.pdf
Wiren_Board-6.5 Wiren_Board-6.5.cdr.pdf Wiren_Board-6.5.dxf.zip Wiren_Board-6.5.pdf
Wiren_Board-6_KNX Wiren_Board-6_KNX.cdr.zip Wiren_Board-6_KNX.cdr.pdf
Блок питания MW-HDR-30-24 MW-HDR-30-24.dxf.zip MW-HDR-30-24.pdf