Wiren Board 7

From Wiren Board
This is the approved revision of this page, as well as being the most recent.
Jump to navigation Jump to search

Это черновик страницы. Последняя правка сделана 25.11.2021 пользователем A.Degtyarev.

Купить в интернет-магазине

Контроллер Wiren Board rev. 7.2
Логическая блок-схема контроллера
Файл:PCB WB7.2.png
Wiren Board 7 без корпуса (rev. 7.2)

Эта статья описывает контроллер Wiren Board 7. Описание предыдущей версии — Wiren Board 6.

Сводная таблица характеристик

Общее
Процессор ARM Cortex A7 4 ядра 1.2 ГГц
Память оперативная DDR3 RAM 1 или 2 Гбайт
Память энергонезависимая eMMC 8 или 64 Гбайт
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 -40 до +85 °С [?]
Относительная влажность До 92%, без конденсации влаги
Интерфейсы
RS-485 2
CAN 1 — мультиплексирован с одним из RS-485
Слот Micro SD до 25 Мбайт/с 1
Порты Wx: интерфейс 1-Wire/дискретный вход 2
Порты Ax: дискретный/аналоговый вход и выход «открытый коллектор» 3
Порт D1: дискретный вход/выход «открытый коллектор» 1
Коммуникации
Ethernet 10/100 2 (первый из портов с Passive PoE)
USB Host (USB-A) 1
Debug Network (USB-C) USB-сетевая карта для быстрой настройки контроллера. Важно: когда порт подключён к компьютеру — USB 1 отключается
Wi-Fi 802.11n 1 AP, client
Bluetooth 4.0 1
Сотовая связь 4G(LTE) или без модема — можно выбрать при заказе
SIM-карты 2 x SIM, одновременно в сети одна
Питание
Напряжение 9 - 48 В постоянного тока
Потребляемая мощность средняя 2 Вт, максимальная 10 Вт
Схема питания от входа с бо́льшим напряжением
Входы питания 2 на клеммах, 1 Passive PoE на первом порту Ethernet
Выходы для питания внешних устройств
Vout На клеммы подаётся напряжение питания контроллера, но с ограничением тока, программным отключением и сохранением состояния при перезагрузке контроллера.
5Vout 5 В — с ограничением тока и программным отключением
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 5.10
Встроенный веб-интерфейс Добавление устройств, настройки, визуализация, мнемосхемы. Подробнее
Сценарии Правила wb-rules на JavaScript, редактирование через веб-интерфейс.

Поддержка сценариев на Node-RED

Визуализация Табличное представление, мнемосхемы во 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 во строенной БД SQLite, до 512 Мбайт данных. Если нужно хранить большие объёмы данных — используйте стороннее ПО, например, Grafana.
Обновление ПО Отдельных компонентов через APT, целиком прошивки с сохранением резервной копии через Web и USB-флеш
Прочее Простая установка тысяч пакетов из репозиториев Debian, NodeJS, Python и т.п.
Поддерживаемые протоколы, устройства и системы верхнего уровня
Опрос датчиков и работа с устройствами (в базовой комплектации) 1-WireDLMS/COSEM Modbus RTU/TCP Master ГОСТ МЭК 61107 СПОДЭС (ГОСТ Р 58940-2020)
Опрос датчиков и работа с устройствами (с помощью модулей расширения) KNXeBUSOpenThermZ-WaveZigbee
Системы верхнего уровня KNX Modbus RTU/TCP SlaveMQTTOPC UASNMPZabbix МЭК 104
ПО верхнего уровня GrafanaMasterSCADANagiosRapid SCADASAYMONZabbix IntraSCADA
Устройства сторонних производителей Таблица поддерживаемых устройств

Первое включение

Контроллер Wiren Board 7: антенны Wi-Fi и GSM

Сборка и запуск

Контроллер поставляется прошитым и готовым к работе, но перед его использованием нужно выполнить несколько шагов:

  1. Прикрутите антенны GSM и Wi-Fi к разъёмам SMA.
  2. Если в вашем контроллере установлен модуль связи для обмена SMS-сообщениями и подключения к интернету — установите SIM-карту.
  3. Подключите питание контроллера. Варианты подключения и схему смотрите в разделе Питание.
  4. Если на крышке контроллера есть выключатель, включите его.
  5. Подождите, пока контроллер загрузится в рабочий режим, на это потребуется пару минут. В рабочем режиме индикатор контроллера будет мигать зелёным с частотой один раз в секунду.

Дополнительно:

Веб-интерфейс

Чтобы зайти в веб-интерфейс контроллера Wiren Board, введите в адресную строку браузера IP-адрес контроллера.

Если вы находитесь в одной сети с контроллером и используете устройства Apple, компьютер с Linux или Windows 10 и выше — введите в адресную строку wirenboard-XXXXXXXX.local, где ХХХХХХХХ — восьмизначный серийный номер контроллера.

Читайте подробнее о веб-интерфейсе в статье Веб-интерфейс контроллеров Wiren Board и в документации.

Командная строка

Так как контроллер Wiren Board управляется ОС Linux, то многие настройки надо производить из командной строки. Для этого нужно подключиться к контроллеру по протоколу SSH или через отладочный порт.

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 информации о происходящем в контроллере используйте отладочный порт.

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, которая используется 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 имя_пакета.

Есть две ветки ПО Wiren Board: stable и testing, читайте подробнее в статье Обновление прошивки контроллера.

Исходный код программного обеспечения доступен на GitHub. Там можно почерпнуть примеры для разработки собственного ПО.

Очередь сообщений MQTT — «скелет» программной архитектуры Wiren Board.

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: температуры, напряжения и т.п.

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:

Node-RED — инструмент визуального программирования.

Полезные ссылки

Модульность контроллера

Внутренние модули расширения — это небольшие платы, устанавливаемые внутрь корпуса Wiren Board 7 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 трёх из этих модулей выведено по 3 внешних клеммника для каждого.

Модули ввода-вывода стыкуются с боковым разъемом контроллера 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 — дополнительные мезонинные платы, устанавливаются внутрь корпуса Wiren Board и обеспечивает работу контроллера до 3 часов.

Беспроводные интерфейсы

Модуль сотовой связи — 4G (LTE) 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 рекомендуем использовать выносную антенну и располагать ее вдали от контроллера.

Проводные интерфейсы

Интерфейс Ethernet поддерживает скорость 10/100 Мбит/с. Контроллер Wiren Board 7 комплектуется двумя интерфейсами Ethernet.

Контроллер оборудован одним портом USB 2.0 (A/F), который работает в режиме USB Host и поддерживает загрузку прошивки контроллера. Управление питанием USB-устройств см. в Питание USB-портов.

Контроллер и подключённые к нему устройства настраиваются в веб-интерфейсе

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.

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-A3 и D1

Схема входов/выходов A1-A3 контроллера Wiren Board 7
Схема входа/выхода D1 контроллера Wiren Board 7
Функции универсальных входов/выходов
Функция Описание Параметр / адрес в MQTT
Ax D1
Выход «открытый коллектор» Ключ с током 1 А и на напряжение 40 В, замыкающий выход на землю I/O → Ax_OUT
wb-gpio/Ax_OUT
I/O → D1_OUT
wb-gpio/D1_OUT
Дискретный вход Срабатывает при напряжении на клемме больше 3 В (логическая единица), меньше 1.5 В — логический ноль I/O →Ax_IN
wb-gpio/Ax_IN
I/O →D1_IN
wb-gpio/D1_IN
Аналоговый вход Диапазон измерений 0–28 В и погрешностью 100 мВ + 2% ADCs → Ax
wb-adc/Ax
-

Входное сопротивление каналов 100 кОм — подтяжка к земле, на схеме резистор Rx.

Режимы дискретный и аналоговый вход работают одновременно. При работае канала в режиме входа переключатель Ax_OUT (D1_OUT) должен быть выключен.

Канал в режиме выхода управляется переключателем Ax_OUT (D1_OUT): выключатель включён — выход замкнут на GND.

Смотрите также:

Каналы W1-W2

Подключение датчика 1-Wire к каналу W1 контроллера Wiren Board

Каналы W1 и W2 могут работать как интерфейс для подключения датчиков 1-Wire (по умолчанию) или как дискретные входы типа «сухой контакт».

Режим каналов выбирается независимо для каждого канала в веб-интерфейсе контроллера в разделе SettingsConfigsHardware Module ConfigurationWx terminal mode.

Режим 1-Wire

В контроллере уже есть резистор 3 кОм подтяжки между шиной Data и VCC — внешний резистор не нужен. Количество возможных датчиков и надёжность их работы зависит от длины шины, её топологии и кабеля. Обычно в домашних условиях надёжно работает до 20 датчиков по 5 метров кабеля, соединённых звездой.

Дополнительные датчики можно подключать через модуль WBE2-I-1-WIRE.

Режим дискретного входа

В режиме дискретного входа срабатывание происходит при замыкании на землю (GND), в отличие от каналов A1-A3 и D1.

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.

Выход питания Vout

На клеммы Vout подаётся напряжение питания контроллера, убедитесь, что подключенные к клеммам устройства рассчитаны на это напряжение!

В контроллере есть два выхода Vout на которые подаётся напряжение питания контроллера, но с ограничением тока до 1 А, программным отключением и сохранением состояния при перезагрузке контроллера.

При питании контроллера от аккумулятора на выход подается напряжение +11 В.

Выходы можно отключить программно, контрол в веб-интерфейсе: устройство Discrete I/O → контрол V_OUT. Напряжение на канале измеряется АЦП.

Терминаторы линий RS-485

Управление failsafe bias и терминаторами контроллера 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 они включены. Если контроллер используется в режиме «slave», то эти резисторы необходимо отключить в веб-интерфейсе контроллера.

Клеммники

Порты и интерфейсы Wiren Board 7
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. Все GND общие.
O1-O3 Входы/выходы модулей расширения
A1-A3 40 В, 1 А От превышения тока, импульсных перенапряжений High Z Выходы «открытый коллектор»
Дискретные входы, ADC
D1 40 В, 1 А От превышения тока, импульсных перенапряжений High Z Выход «открытый коллектор»
Дискретный вход
GND Для удобства подключения внешних датчиков
W1-W2 40 В 5 В 1-Wire, GPIO
5V out 5 В, 0.5 А От превышения тока 5 В Выход 5 В. Программное включение-выключение
A 40 В 0 В Порт RS-485 (/dev/RS-485-1)
B 40 В +5 В
L 40 В 0 В Порт CAN или RS-485 (/dev/RS-485-2).

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

H 40 В +5 В
Vout* 1 А От превышения тока, импульсных перенапряжений Выход питания. Входное напряжение, программное отключение
Клеммники и сечение проводов
Рекомендуемое сечение провода с НШВИ для входов управления: 0.35 – 1 мм2 — одинарные, 0.35 – 0.5 мм2 — сдвоенные провода,

для силовых входов: до 2.5 мм2 — одинарные, до 1.5 мм2 — сдвоенные провода

Длина стандартной втулки НШВИ 8 мм
Момент затяжки винтов для входов управления: 0.2 Н∙м, для силовых выходов: 0.5 Н∙м
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 собственного отдельного аккумулятора. Так как используется аккумулятор, периодическая замена батарейки не требуется. Ёмкости аккумулятора хватает на 2-3 месяца работы часов при отключенном питании контроллера.

Сторожевой таймер

Контроллер содержит отдельный аппаратный сторожевой таймер — watchdog, он перезагружает контроллер при зависании ПО.

Перед редактированием конфигурации сервисов, указанных в файле конфигурации watchdog — желательно остановить его выполнение. После внесения и проверки изменений снова запустите watchdog.

Если при редактировании конфигурации была допущена ошибка и watchdog вызывает циклическую перезагрузку — войдите в систему контроллера по SSH и остановите выполнение watchdog. На это у вас есть 10–12 секунд после запуска операционной системы.

Как остановить и запустить watchdog читайте в статье Watchdog.

Питание

Блок-схема питания Wiren Board 7.2
Питание контроллера Wiren Board 7.2

На контроллере есть несколько внешних входов для подключения питания: два входа V+ с общей землей GND и питание по кабелю через порт Ethernet 1, по стандарту Passive PoE.

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

Параметры питания смотрите в Сводной таблице характеристик.

После установки контроллера на DIN-рейку и подачи питания, переведите переключатель на верхней крышке контроллера в положение ON. Начнется загрузка операционной системы контроллера. По окончании загрузки индикатор контроллера замигает зеленым.

Для резервного питания можно подключить внутренний модуль WBMZ4-BATTERY с Li-Pol аккумулятором или WBMZ4-SUPERCAP с ионисторами. При снижении напряжения Vin ниже 11 В питание осуществляется от модуля резервного питания. На выход Vout подается 11 В. Также его можно использовать для питания внешних модулей.

Поддерживаемые устройства

Устройства нашего производства с интерфейсом RS-485

Таблица поддерживаемых устройств

Подключение периферийных устройств

Примеры сетевых настроек контроллера на удалённом объекте

Шпаргалка: сетевые настройки контроллера на удалённом объекте

Настройка времени и часового пояса

Настройка даты и времени

Известные неисправности

Известных неисправностей нет.

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.

Аппаратные ревизии контроллера — описание изменений в плате контроллера.

Ревизии процессорных модулей — описание изменений в платах процессорных модулей.

Прочее

Wiren Board 7.2: Peripherals — для низкоуровневой работы с GPIO и другой периферией контроллера из собственного ПО.

Работа с GPIO — как работать с GPIO напрямую.

Обновление прошивки и сброс к заводским настройкам.

Восстановление пароля пользователя root.

Изображения и чертежи устройства

Габаритные размеры
Модель CorelDRAW PDF CorelDRAW Autocad 2013 DXF Autocad PDF
Wiren_Board-7.2 WB-Library.cdr.zip Wiren_Board-7.2.cdr.pdf Wiren_Board-7.2.dxf.zip Wiren_Board-7.2.pdf
Блок питания MW-HDR-30-24 - - MW-HDR-30-24.dxf.zip MW-HDR-30-24.pdf