RU194703U1 - Устройство для промышленной и бытовой автоматизации с возможностью реализации концепции интернета вещей - Google Patents
Устройство для промышленной и бытовой автоматизации с возможностью реализации концепции интернета вещей Download PDFInfo
- Publication number
- RU194703U1 RU194703U1 RU2019122244U RU2019122244U RU194703U1 RU 194703 U1 RU194703 U1 RU 194703U1 RU 2019122244 U RU2019122244 U RU 2019122244U RU 2019122244 U RU2019122244 U RU 2019122244U RU 194703 U1 RU194703 U1 RU 194703U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- unit
- microcontroller
- interface
- block
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
Abstract
Полезная модель относится к области вычислительной техники, в частности к системам автоматизации управления технологическими процессами промышленных объектов, и может быть использована как устройство управления, устройство отображения, регистрации и хранения данных, с возможностью дублирования каналов связи для удаленного управления объектом. Может быть использована в любой области промышленности, а также в быту, для построения систем автоматизации.Технический результат - облегчение реализации концепции интернета вещей при разработке систем автоматизации.Для повышения эффективности данное устройство:разделено на два модуля. Микроконтроллерный модуль (например arduino mega) и модуль - расширение, содержащий в себе все остальные узлы устройства;включает в себя 16 дискретных и аналоговых входов\выходов. Защищенных от перенапряжения.включает в себя набор распространенных интерфейсов передачи данных, таких как RS-485, DMX-512, 1-Wire, Ethernet;поддерживает протоколы MODBUS, MQQT, CAN, TCP/IP, UDP/IP и др. которые можно реализовать на базе вышеперечисленных интерфейсов;включает в себя 8 транзисторов Дарлингтона для коммутации мощной нагрузки;включает в себя разъем стандарта UEXT для подключения различной периферии, в случае если вышеперечисленных возможностей окажется недостаточно. Например, модуля беспроводной передачи данных: WI-FI, LORAWAN, ZeegBee, Z-Wave и др.
Description
Полезная модель относится к области вычислительной техники, в частности к системам автоматизации управления технологическими процессами промышленных и бытовых объектов. Может быть использована в любой области промышленности как устройство управления, устройство отображения, регистрации и хранения данных для облегчения реализации концепции интернета вещей.
Известно устройство программируемый логический контроллер (ПЛК) для построения распределенных отказоустойчивых информационно-управляющих систем (патент РФ №83146). Полезная модель содержит в своем составе: микроконтроллер, ОЗУ, энергонезависимую карту памяти Compact Flash, Ethernet (2 канала), CAN (2 канала), RS-485 (2 канала), 1-wire (2 канала) для подключения датчиков, ЭВМ и других ПЛК, с организацией дублированных каналов связи и обеспечением «горячего» резервирования, встроенные часы реального времени, датчик температуры, аналоговые линии ввода/вывода, дискретные линии ввода/вывода с функциями диагностики обрыва нагрузки, замыкания на +U, -U, короткого замыкания, перегрева, защит от превышения напряжения, а так же блок индикации для отображения состояния механизмов, датчиков и самого ПЛК.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками полезной модели, являются: использование микроконтроллера, наличие интерфейсов CAN, RS-485, 1-wire, Ethernet.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются:
1. Отсутствие интерфейса DMX-512;
2. Отсутствие возможности использования различных расширяющих модулей;
3. Отсутствие беспроводных интерфейсов передачи данных;
4. Отсутствие возможности использования протокола MQTT, затрудняет реализацию концепции IoT;
5. Отсутствие возможности изменения программного обеспечения микроконтроллера и его отладки, что делает конечное устройство менее гибким и менее эффективным. В частности, отсутствует возможность общения аналога полезной модели с другими аналогами полезной модели. Отсутствует возможность устранения данного недостатка инженерами, эксплуатирующими систему автоматизации;
6. Архитектурная особенность аналога полезной модели (блок микроконтроллера с основными интерфейсами + блок входов\выходов) не является оптимальной, поскольку при выходе из строя одного из интерфейсов замене подлежит весь блок вместе с микроконтроллером;
7. Относительно высокая стоимость аналога полезной модели.
Так же известно устройство программируемый логический контроллер (ПЛК) для построения локальных и распределенных управляющих систем в области светотехники (патент РФ №98266). Полезная модель содержит в своем составе: микроконтроллер, состоящий из двух последовательных каналов UART, интерфейса I2C, интерфейса USB. портов общего назначения, к которым подключены;
- интерфейс X10;
- интерфейс DMX-512;
- интерфейс 1-wire;
- интерфейс WIZnet;
- GPRS модем;
- приемник пульта дистанционного управления;
- драйверы светотехнических устройств.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками полезной модели, являются: использование микроконтроллера, наличие интерфейсов 1-wire, Ethernet, DMX-512.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются:
1. Отсутствие интерфейса RS-485;
2. Отсутствие возможности использования различных расширяющих модулей;
3. Отсутствие беспроводных интерфейсов передачи данных;
4. Отсутствие возможности использования протокола MQTT, затрудняет реализацию концепции IoT;
5. Отсутствие возможности изменения программного обеспечения микроконтроллера и его отладки, что делает конечное устройство менее гибким и менее эффективным. В частности, отсутствует возможность общения аналога полезной модели с другими аналогами полезной модели. Отсутствует возможность устранения данного недостатка инженерами, эксплуатирующими систему автоматизации;
6. Отсутствие дискретных и аналоговых входов\выходов;
7. Относительно высокая стоимость аналога полезной модели.
8. Отсутствие дополнительного питания для внешних устройств.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в разработке устройства, с программно задаваемым алгоритмом обработки данных для использования его в составе автоматизированных систем управления и контроля в реальном времени. Устройство должно обладать набором периферии для реализации большей части задач, возникающих в процессе автоматизации и иметь возможность расширения стандартных функций за счет подключения дополнительных модулей. Устройство должно иметь возможность организации сети из таких же или подобных устройств. Устройство должно быть основано на широко используемом микроконтроллерном модуле.
Технический результат - облегчение внедрения концепции интернета вещей.
Указанный результат достигается тем, что устройство для промышленной и бытовой автоматизации, с возможностью реализации концепции интернета вещей состоит из двух модулей: микроконтроллерного модуля и модуля - расширение, микроконтроллерный модуль содержит 3 блока: блок питания №1, блок debug для отладки программного обеспечения и микроконтроллерный блок, модуль - расширение состоит из блоков: блок дискретных защищенных входов, с гальванической развязкой, блок аналоговых защищенных выходов, защищенных от перенапряжения, блок интерфейса RS-485, блок интерфейса DMX-512, блок интерфейса 1-Wire, блок интерфейса Ethernet, блок питания внешних устройств, блок управления мощной нагрузкой, блок питания №2, блок защиты от "зависания" интерфейса Ethernet, микроконтроллерный модуль соединен с модулем-расширением посредством штырьковых разъемов, шина данных состоит из интерфейсов I2C, UART, SPI.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для промышленной и бытовой автоматизации, с возможностью реализации концепции интернета вещей.
Устройство для промышленной и бытовой автоматизации, с возможностью реализации концепции интернета вещей состоит из микроконтроллерного модуля (например arduino mega) представляющего из себя готовое устройство, состоящее главным образом из микросхем: программатора, стабилизатора питания, микроконтроллера и набора разъемов для подключения к выходам микроконтроллера. Микроконтроллерный модуль подключается к плате - модулю, расширяющему его возможности посредством шины данных и вместе, они образуют полезную модель. Шина данных включает в себя следующие интерфейсы: I2C, UART, SPI. Модуль, расширяющий возможности, состоит из набора микросхем подключенных по шине данных к микроконтроллерному модулю. Это микросхемы, реализующие интерфейс Ethernet соединенный с микроконтроллерным модулем посредством интерфейса SPI, микросхемы реализующие интерфейсы RS-485, DMX-51, 1-Wire соединенные с микроконтроллерным модулем посредством интерфейса I2C, разъем стандарта UEXT для подключения различной периферии соединенный с микроконтроллерным модулем посредством интерфейсов SPI, I2C, UART. Кроме того, модуль - расширение содержит блок двунаправленных оптронов для осуществления гальванической развязки цифровых входов устройства, блок аналоговых входов, защищенных от перенапряжения, блок управления мощной нагрузкой.
Для повышения эффективности данное устройство:
Разделено на два модуля. Микроконтроллерный модуль (например arduino mega) и модуль - расширение, содержащий в себе все остальные узлы устройства;
Включает в себя 16 дискретных и аналоговых входов\выходов. Защищенных от перенапряжения.
Включает в себя набор распространенных интерфейсов передачи данных, таких как RS-485, DMX-512, 1-Wire, Ethernet;
Поддерживает протоколы MODBUS, MQQT, CAN, ТСР/IP, UDP/IP и др. которые можно реализовать на базе вышеперечисленных интерфейсов;
Включает в себя 8 транзисторов Дарлингтона для коммутации мощной нагрузки;
Включает в себя разъем стандарта UEXT для подключения различной периферии, в случае если вышеперечисленных возможностей окажется недостаточно. Например, модуля беспроводной передачи данных: WI-FI, LORAWAN, ZeegBee, Z-Wave и др.
Работа устройства начинается с подачи питания на блок питания №1 и/или №2 (Фиг. 1). Если это первое включение, то необходимо записать программу в микроконтроллерный модуль. Для этого микроконтроллерный модуль подключается к компьютеру посредством кабеля USB и в него записывается программа. После записи программы устройство начнет функционировать в соответствии с программой. Пользователь может записать в микроконтроллерный модуль свою собственную программу или же воспользоваться стандартной программой - шаблоном. При использовании шаблона программы, происходит последовательная инициализация всех блоков устройства, кроме блока UEXT т.к. этот блок необходим для подключения дополнительных модулей. Редактируя шаблон возможно отключать или производить конфигурацию используемых блоков. Тем самым достигается одновременно простота эксплуатации и возможность гибкой настройки устройства.
Предлагаемая полезная модель (фиг. 1) состоит из: Микропроцессорного модуля, включающего в себя блоки:
1. Микроконтроллерной блок,
2. Блок питания,
3. Блок debug для загрузки программы в микроконтроллерный блок и ее откладки.
Модуля расширения, включающего в себя блоки:
4. Блок дискретных входов, с гальванической развязкой,
5. Блок аналоговых входов\выходов, защищенных от перенапряжения.
6. Блок питания внешних устройств,
7. Блок управления мощной нагрузкой,
8. Блок питания,
9. Блок защиты от "зависания" интерфейса Ethernet,
10. Блок разъема UEXT,
Набор распространенных интерфейсов передачи данных, блоки:
11. Блок интерфейса RS-485,
12. Блок интерфейса DMX-512,
13. Блок интерфейса 1-Wire,
14. Блок интерфейса Ethernet.
Таким образом, предлагаемая полезная модель имеет весь необходимый набор периферии, позволяющий построить практически любую систему автоматизации. Так как в качестве микроконтроллерного модуля используется широко распространенный модуль arduino, сильно снижается себестоимость. Прибавив к этому возможность использования беспроводных интерфейсов передачи данных, мы получаем идеальное устройство для реализации концепции Internet of Things. Полезная модель облегчает реализацию концепции интернета вещей.
Claims (1)
- Устройство для промышленной и бытовой автоматизации с возможностью реализации концепции интернета вещей, состоящее из двух модулей: микроконтроллерного модуля и модуля - расширение, микроконтроллерный модуль содержит 3 блока: блок питания №2, блок debug №3 для отладки программного обеспечения и микроконтроллерный блок №1, модуль - расширение состоит из блоков: блок дискретных защищенных входов, с гальванической развязкой №4, блок аналоговых защищенных входов/выходов №5, защищенных от перенапряжения, блок интерфейса RS-485 №11, блок интерфейса DMX-512 №12, блок интерфейса 1-Wire №13, блок интерфейса Ethernet №14, блок питания внешних устройств №6, блок управления мощной нагрузкой №7, блок питания №8, блок защиты от "зависания" интерфейса Ethernet №9, блок разъема UEXT №10, микроконтроллерный модуль соединен с модулем-расширением посредством штырьковых разъемов, шина данных состоит из интерфейсов I2C, UART, SPI.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019122244U RU194703U1 (ru) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | Устройство для промышленной и бытовой автоматизации с возможностью реализации концепции интернета вещей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019122244U RU194703U1 (ru) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | Устройство для промышленной и бытовой автоматизации с возможностью реализации концепции интернета вещей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU194703U1 true RU194703U1 (ru) | 2019-12-19 |
Family
ID=69007403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019122244U RU194703U1 (ru) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | Устройство для промышленной и бытовой автоматизации с возможностью реализации концепции интернета вещей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU194703U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU213325U1 (ru) * | 2022-03-31 | 2022-09-06 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КЛАЙМАТГАРД" (ООО Клайматгард) | Плата с автономным питанием для подключения датчиков и исполнительных устройств |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU83146U1 (ru) * | 2009-02-20 | 2009-05-20 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | Программируемый логический контроллер (плк) для построения распределенных отказоустойчивых информационно-управляющих систем |
| RU98266U1 (ru) * | 2010-03-23 | 2010-10-10 | Вадим Валерьевич Анцупов | Программируемый логический контроллер (плк) для построения локальных и распределенных управляющих систем в области светотехники |
| RU2402064C2 (ru) * | 2008-10-31 | 2010-10-20 | Открытое акционерное общество "Т-Платформы" | Сервер |
| CN103200081A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-07-10 | 江南大学 | 一种面向异构网络环境的物联网网关开发平台 |
| US20170273084A1 (en) * | 2015-08-10 | 2017-09-21 | Network Performance Research Group Llc | Method and apparatus for dynamic channel selection device |
-
2019
- 2019-07-15 RU RU2019122244U patent/RU194703U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2402064C2 (ru) * | 2008-10-31 | 2010-10-20 | Открытое акционерное общество "Т-Платформы" | Сервер |
| RU83146U1 (ru) * | 2009-02-20 | 2009-05-20 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | Программируемый логический контроллер (плк) для построения распределенных отказоустойчивых информационно-управляющих систем |
| RU98266U1 (ru) * | 2010-03-23 | 2010-10-10 | Вадим Валерьевич Анцупов | Программируемый логический контроллер (плк) для построения локальных и распределенных управляющих систем в области светотехники |
| CN103200081A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-07-10 | 江南大学 | 一种面向异构网络环境的物联网网关开发平台 |
| US20170273084A1 (en) * | 2015-08-10 | 2017-09-21 | Network Performance Research Group Llc | Method and apparatus for dynamic channel selection device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU213325U1 (ru) * | 2022-03-31 | 2022-09-06 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КЛАЙМАТГАРД" (ООО Клайматгард) | Плата с автономным питанием для подключения датчиков и исполнительных устройств |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103176417B (zh) | 一种兼容epics的可编程自动化控制方法及装置 | |
| RU149610U1 (ru) | Промышленный контроллер | |
| CN111571589A (zh) | 一种从站控制装置、终端控制系统及其从站控制方法 | |
| CN103580975A (zh) | 一种在线可重配置的通用化总线数据转换方法 | |
| RU194703U1 (ru) | Устройство для промышленной и бытовой автоматизации с возможностью реализации концепции интернета вещей | |
| CN105426334B (zh) | 并联式大规模usb扩展装置及工作方法、系统 | |
| CN103744387A (zh) | 冗余现场总线兼模拟量控制的智能电动控制执行系统 | |
| CN111213099A (zh) | 一种运动控制卡、运动控制系统、机器人系统及数控机床 | |
| CN101833291A (zh) | 一种用于高压变频器模块化设计的主控制器装置 | |
| CN203909545U (zh) | 一种远程遥测终端控制器 | |
| CN106547218B (zh) | 直流输电现场层实时模拟系统、仿真系统和闭环试验系统 | |
| CN201616012U (zh) | 一种用于高压变频器模块化设计的主控制器装置 | |
| CN201167335Y (zh) | Profibus-DP总线串口服务器 | |
| CN202472346U (zh) | 多通讯协议的总线型plc | |
| CN112511395A (zh) | 一种驱控一体化控制系统 | |
| CN110679118B (zh) | 处理过程数据 | |
| Andrei et al. | Raspberry Pi, an Alternative Low-Cost PLC | |
| Xueqin et al. | Design of Multi-channel Temperature Control Inspection System Based on PLC | |
| CN203350652U (zh) | 一种可任意扩展的多继电器电路控制系统 | |
| CN105653483B (zh) | 串联式大规模usb扩展装置及工作方法、系统 | |
| Amin et al. | A mini view of PLC | |
| RU215248U1 (ru) | Универсальный программируемый логический контроллер "БАГЕТ-ПЛК3" | |
| CN103048986B (zh) | 一种控制电路扩展系统及其应用的医院控制机 | |
| RU190384U1 (ru) | Модульная инженерная платформа | |
| RU2743247C1 (ru) | Способ работы программируемого логического контроллера |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200716 |