Контроллер для теплицы на STM32

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Сорри за задержку с ответом)
У меня датчик MH-Z19.
Хочу поделиться результатами тестов работы нового контроллера в режиме Profibus DP slave на скорости 500к/сек.
Ниже снимок проекта Step7 а режиме онлайн монитора аппаратной конфигурации. В качестве мастера был выбран контроллер WinLC RTX v4.5. Программный контроллер, запускаемый на внешнем ядре реального времени под управлением операционной системы WIndows. В качестве коммуникационной карты использую CP5611.

А вот тут показан сам виновник торжества - тестовая версия народного контроллера "iТеплица-малый контроллер v2". Фотографии можно сказать эксклюзивные)

Конечно же, все идентификаторы для Profibus DP неофициальные)
Итак - в новой версии уже есть modbus RTU master/slave, Profibus DP slave (пока только до 500к/сек).
Ощущения от Profibus DP - очень приятная и скоростная шина. Реально полевая шина обмена данными)
Теперь вот думаю, что же ещё прикрутить в качестве дополнительного протокола. Если у вас есть идеи - буду рад, если ими поделитесь.

 

А вот и видео тестирования слейва Profibus DP.



Если вопросы появятся- пишите, буду рад ответить.

 

День добрый, уважаемые коллеги! В этой ветке я незаслуженно уделяю так мало внимания истинно полевым устройствам, а именно датчикам освещённости и влажности. Сейчас мы попробуем осветить такой аспект их работы, как высокоскоростной обмен данными. Как вы знаете, для обмена данными мы используем стандартный физический интерфейс RS485. Поверх него в качестве протокола обмена используем старый добрый modbus RTU. Этот протокол давно известен и им никого не удивить. Но мы решили расширить возможности датчика и произвели реализацию программной версии протокола Profibus DP slave. И на повестке дня был вопрос - так как мы не применяем специализированных микросхем обмена данными, то какую скорость сможем достичь при условии надёжного обмена данными?

Итак -ниже показана сама тестовая установка. Виден народный контроллер "iТеплица-малый контроллер v2"- его мы используем просто как источник питания +5В. К датчику через стандартный разъём подключен кабель, который в свою очередь подключен к контроллеру WInLC RTX v4.5. К слову сказать, точно так же датчик можно подключить и к другим контроллерам от SIEMENS, имеющих интерфейс мастера Profibus DP. Как видите, сама плата датчика без корпуса весьма миниатюрна, но с блеском выполняет все свои функции. Базовая плата сенсора построена на чипе семейства STM32F0.


А теперь немного изображений, показывающих, как же будут обработаны и показаны данные от датчика в контроллере.

Ниже показан блок данных, куда программа собирает уже обработанные показатели от датчика. Тут можно видеть интенсивность в люкс, интенсивность в Вт/м2, суммарную радиацию за период активного измерения, среднюю интенсивность за минуту и за 10 минут Также видно, что онлайн диагностика показывает, что обмен данными работает и всё в порядке. И это ведь с полностью самодельным датчиком!



На картинке ниже мы можете видеть обработку данных, получаемых от датчика. Дело в том, что в отличие от modbus RTU тут данные представляются как бы наоборот, и нам приходится изменять порядок следования байтов. Как видите, это не сложно)



И вот теперь самый интересный вопрос - какую же скорость мы смогли достичь для данной конфигурации? Ответ прост - 3 Мб/сек. Да - именно такая скорость была получена при тестировании, и обмен данными при такой скорости на удивление стабилен. Увы - выше шагнуть не получилось из-за аппаратных ограничений штатного маломощного приёмопередатчика RS485. Ниже на картинке вы можете видеть конфигурацию системы.



Данный тест проводился на оригинальном оборудовании SIEMENS в течении 7 дней. Ни одного пропущенного пакета) Это результат. И при этом сенсор исправно исполнял свои функции.
А теперь самое интересное - это заключение. Освоение этой технологии открывает многие возможности, но самое главное - поразительные возможности микропроцессоров от ST Microelectronics. Ведь в данном датчике используется серия STM32F0 - не самая топовая серия. Но, конечно, очень много зависит от программной части). Из минусов - возросло энергопотребление до 25 мА. Это конечно не сильно страшно - ведь штатное значение 10 мА. Самый большой плюс - можно применять данные датчики как на низкоскоростных шинах, так и на высокоскорстных. А если будет несколько устройств на шине - то "интеллектуальный" датчик, сам считающий значения, пожалуй, единственно правильное решение. Причина проста - ни одна последовательная шина не обладает постоянным временем опроса.
Ниже проект Step 7 с тестовой программой)
Stm32.zip
А теперь сразу ответы на вопросы - нужен ли Profibus DP в теплице площадью 10м2?
Конечно нет. Тут достаточно обычной поделки на ардуине, которых сейчас просто огромное количество.
Зачем вообще такие тесты? А вот тут всё просто - наша новая система, сейчас подготавливаемая к производству, рассчитана на применение в небольших теплицах - до 500м2. Но при этом мы закладываем сразу ресурсы на то, чтобы система было легко расширяема до масштабов большого и сильного предприятия. И вот тут способность работать с полной интеграцией с серьёзными производителями типа SIEMENS будет решающим фактором. Результат - мощная и гибкая распределённая система управления. Которая будет работать годами, радуя руководство постоянно улучшающимися показателями)

 

Неплохо, а как насчет обратной совместимости, т. е. если у кого то есть промышленная железка, неважно чьего производства, важно что ей можно рулить с помощью того же GX девелопера. - подойдет ли к пром. контроллеру ваша плата на STM32F0 которая обрабатывает датчики и отправляет их в шину обмена ?

 

Тут важно, чтобы была поддержка modbus RTU.

 

Уф, коллеги, добрался до нормального интернета... Итак - совместимость с любыми системами, которые поддерживают физику RS485 и протокол modbus RTU гарантируется. Ведь в качестве системы сбора я использую стандартную скада систему с подержкой modbus rtu. Profibus DP официально не могу использовать - проблемы с лицензированием... Но неофициально можно)

 

Уважаемые коллеги!
Спешу поделиться с вами приятной новостью - завершением разработки и сборки опытного образца новой версии нашего контроллера. Ниже на фото вы можете видеть собранный прототип.

Ключевые отличия от всех предыдущих версий таковы:
Скорости обмена данными увеличены - сейчас поддерживается скорость до 12 Мбит/сек для интерфейса 1, для интерфейса 2 - 500 Кбит/сек. Полная гальваническая изоляция.
Абсолютно все переменные сохраняются теперь в энергонезависимой памяти.
Память регистров сейчас достигает максимальной величины - 8000 16 - битных регистров.
Оба сетевых интерфейса сейчас поддерживают режим работы как в режиме мастера сети Modbus RTU, так и слейва. Каждый интерфейс имеет независимую собственную настройку.
Количество слотов обмена (слот обмена - комбинация запрос - ответ мастера, может передать до 252 байт переменных за один раз) увеличено до 128 для каждого интерфейса.
Встроенная шина 1-wire сейчас позволяет опросить до 128 датчиков температуры, обеспечивая при этом полную гальваническую изоляцию.
Память программ расширена до 8000 шагов. Шагом является логическая комбинация - OR, AND или любая другая.
Поддержка полноценной отладки программы управления - онлайн режим, просмотр значений переменных, изменение переменных.
Встроена поддержка управления шаговыми двигателями.
Выходы могут напрямую управлять твердотельными реле или драйверами шаговых двигателей, при этом нет необходимости в подключении каких - либо внешних дополнительных элементов типа резисторов, блоков питания. При необходимости любой выход можно переключить на управление классическим механическим реле с катушкой.
Хранение переменных, равно как и работа часов реального времени поддерживается батарейкой. Элемент CR2032, с учётом саморазряда, может минимально поддерживать работу часов и сохранение данных в течении 2 лет.
Полностью переписано программное обеспечение контроллера с целью увеличения надёжности и скорости исполнения.
Обновление программного обеспечения контроллера сейчас производится через USB интерфейс и легко проводится даже школьником.

Тестирование показало, что для самой "тяжёлой" программы (7998 логических шагов), работе обоих интерфейсов обмена данными в качестве слейвов при скорости обмена 256кбит/сек и паузе между запросами 1 мсек, плюс опрос 126 датчиков 1-wire время цикла программы составило 40 мсек. Причём, из 10 миллионов транзакций по каждому из интерфейсов не было ни одной ошибки обмена.

Дополнительно сейчас к контроллеру имеется группа интеллектуальных датчиков:
Датчики освещённости - диапазон от 0,42 до 188000 люкс. Сами рассчитывают величину накопленной солнечной энергии, освещённости, средние значения. Подключаются по шине modbus RTU как слейвы.
Датчики влажности воздуха - диапазон от 2 до 100%. Точность 3%. Сами рассчитывают величины относительной влажности, а также средние значения. Подключаются по шине modbus RTU как слейвы.
Датчики влажности почвы - диапазон от 1 до 100% относительной влажности. Принцип действия - измерение диэлектрической проницаемости субстрата. Имеют цифровую компенсацию изменения температуры. При правильной калибровке точность может достигать 1%, без калибровки около 3%. Электроды штыревые, общая длина 175 мм, длина рабочей части - 100 мм. Подключаются по шине modbus RTU как слейвы.
Ниже фотография тестового измерения диэлектрической проницаемости перлита.



Все датчики имеют исполнение IP68 (кроме конечно датчика влажности воздуха теплицы), что позволяет установку во влажную среду теплицы.

Как видите, уже сейчас можно из данного комплекта можно собрать мощную и надёжную систему управления, которая будет очень легко расширяемой и надёжной при длительной эксплуатации. Для каждой системы мы передаём полностью исходные кода в удобном виде, с комментариями на русском языке. И кстати, мы всегда предлагаем заказчику бесплатно написать для него программу управления как для контроллера, так и для системы HMI. Ниже на фото вы можете видеть снимок экрана простейшей системы управления - обогрев теплицы и график температур. Вот такое качество нашей системы сбора данных.

Графики температур



Сейчас идёт подготовка системы управления для растворных узлов, WEB-системы удалённого управления и контроля через наш облачный сервис. Конечно, об этом немного попозже - по мере готовности аппаратной и программной части.
Пишите - ваше мнение и идеи важны для нас.

 

Уважаемые коллеги! Предлагаю вашему вниманию видео тестирования шины Modbus RTU
на новой версии контроллера iТеплица.

Здесь использованы 3 контроллера, объединённые в сеть, и панель оператора Weintek TK6070IP.

Немного вперёд забегая - завершается тестирование новой версии контроллера, ещё более мощного. Уже с поддержкой Ethernet и программированием соответственно тоже - теперь можно онлайн- отладку, изменение и загрузку программ проводить из любого места на планете, где есть интернет. BACnet, Modbus TCP - всё это поддерживается также. Плюс Profibus DP до 12 Mbps.
Если будут вопросы - буду рад ответить.

 

Недавно занялся STMом изучать его приятнее если есть прикладная задача. Вот думал о использовании его для теплицы. Так что при желании можно потупить в документации и более чем пол-часа) Главное - лишь бы был интерес.

 

День добрый! Мне приятно, что тема тут не совсем ещё забыта -то, что вы её прочитали, это очень хорошо.
STM32 это действительно очень интересный камень для применения - особенно если есть время на его изучение. Но вот зачастую времени как раз и нет, а ставить на объект надо уже вчера. Вот тут я могу предложить решение - используя стандартизированный промышленный язык (в моём случае это LAD, IL и SFC), сосредоточиться на решении именно задачи, а не на работе с железом и прочими аппаратными плюшками. Всё по взрослому - IEC61131-3 разработан не просто так. И это не какой- то там скриптовый язык, это общемировая практика.
Каждый выбирает то, что ему надо - или шашечки, или ехать. Так что если лень или нет желания тратить время на самостоятельную разработку - берёте уже готовое, если готовое решение претит вашим принципам - тут каждый волен делать то, что ему захочется.

 

Уважаемые коллеги!
В связи со всё увеличивающимся интересом к системам управления, которые можно построить на доступной и дешёвой "синей" плате из Китая, оборудованной микроконтроллер STM32F103C8T6, мы возобновили разработку и поддержку этого направления.
Предлагаем вашему вниманию готовую прошивку в виде *.bin файла, которая после записи в микроконтроллер превращает синюю плату в контроллер, по системе команд совместимой с контроллером Mitsubishi FX2N. Здесь используется операционная система реального
времени, имеется 2 независимых порта обмена данными с поддержкой протокола Modbus RTU в режиме мастер или слейв, также имеется мастер шины 1-wire с поддержкой (на данный момент) DS18B20. Поддержка часов реального времени, плюс реализация программирования
и онлайн-отладки на популярных промышленных языках программирования (и это визуальные языки, а не какие-то там скрипты!).
Ниже фото процесса отладки - огромная логическая цепочка, состоящая из 241 логического элемента, отлаживается просто за несколько секунд благодаря тому, что язык визуальный (в данном примере меркер М8 не включён потому, что не включён меркер М2). Для программирования вам потребуется среда программирования GX Developer FX, которая может быть свободно скачана на официальном сайте после регистрации или из вторичных источников. После прошивки плата будет видна для среды программирования как контроллер FX2N c 8000 шагов программы. Копия картинки - в архиве во вложении.


Для удобства работы я применяю вот такую плату из опытных образцов старого контроллера.

Ниже приведено назначение выводов:
Выхода дискретные-
Y0 PA7
Y1 PB0
Y2 PB1
Y3 PB11
Y4 PA0
Y5 PA4
Y6 PA5
Y7 PA6
Входа дискретные-
X0 PA15
X1 PB3
X2 PB4
X3 PB5
X4 PB9
X5 PB8
X6 PB7
X7 PB6
-
UART1
RX -PA10
TX -PA9
DE (RS485) -PA8
-
UART2
RX -PA3
TX -PA2
DE (RS485) -PA1
-
Onewire
BUS - PB10
Обязателен резистор подтяжки 4к7 на Vcc
-
Данная версия имеет 1000 шагов исполнения программы, 2 слейва в режиме мастера modbus RTU для каждого порта и 2 слейва в режиме мастера 1-wire.
Также вам потребуется драйвер виртуального СОМ-порта - ссылка на Яндекс диск (слишком большой размер для вложения) https://yadi.sk/d/n6kmoszV3TexWj
Также прошивку и инструкцию по обновлению или прошивке платы через СОМ-порт вы найдёте во вложении.
Во вложении имеется и программа - конфигуратор, при помощи которой можно произвести настройку платы для обмена данными по modbus RTU, произвести поиск датчиков 1-wire на линии и многое другое.
Надеемся, что вам будет полезна информация, здесь приведенная.

 

А вот так выглядит наша так сказать целевая плата

 

Добрый день.
Уважаемый топикстартер.
По запросу в Гугле эта тема была первой или может второй.
Прочитал первый пост ахнул это то что я искал.
Прочитав вторую страницу думал забить.
Перешёл на последнюю.
И вообще ничего не понял.
На первой странице, как я понял, вы описываете некое устройство автоматизации с/х производства.
Там даже где то цена есть.
Но потом какой то, извините бред.
Какие то контроллеры, панели, протоколы и много каких то технических ругательс.
Зачем нужен Митсубиси причем какой то непонятной модели, это электрокар новый?
На нем можно по теплице ездить?
Ещё раз прошу прощения не сдержался.

А теперь серьезно.
У меня отвращение в Ардуино. Мое право.
И любовь к огороду.
Я в свое время сильно зауважал stm32 за все то, что они умеют и могут.
И решено было, может и с болью, но взять и сделать.

В теме я думал найти хоть какую то информацию.
К примеру, что вот можно получить данные с 10-50000000000 датчиков и в зависимости от показателей включить то-то и то-то.
И ваааапще можно вот так и вот так, а ещё и вот так. А ещё оно с перламутровыми пуговицами.
И помидорки будут и огурчики и перчики. И малина и клубника.
Я после того как увидел цену, зная что это на stm32, думал может ну его, проще купить тем более вот Мужик уже все сделал.

А тут оказывается, надо какой то weinэкран (это Бэтмен делает или его не так фамилия), что-то от Мицубиси и что-то от Сименса.
Я все понимаю, но зачем здесь это? Есть же наверно профильные сайты и форумы, где есть с кем обсудить 12мегабит на микроконтроллере, вообще понимаю, очень круто конечно, но не тут.

Тут достаточно было написать, что если вам хочется, чтобы было круто и в вашей теплице или в открытом грунте все росло, удобрялось, поливалось и был хороший урожай, то.
Вот вам девайс.
Он стоит 5000р. в базовой комплектации.
В базе 12 датчиков температуры.
3 датчика уровня жидкости.
9 датчиков влажности. 6 из которых влажности почвы.
Пара реле для управления подачей жидкости в емкость и на полив.
Ну к примеру.
Плюс ко всему вы можете на телефоне посмотреть все эти параметры и выбрать, ранней весной, а что же вы посадили. То есть на оборот, сначала выбрать, а потом посмотреть все показатели.

Но за ХХХ вечно зелёных или рублей с нолями 025.89 только в 16ной)
Мы сотоварищи можем автоматизировать вашу теплицу на 500 м2
С результатом в несколько раз лучше чем Сименс и Митсубиси.
Причем весь набор необходимых комплектующих можно заказать на том же Али и наше решение будет в 100500 раз дешевле чем SCALA (кто это кстати)

Плюс если у вас большое хозяйство и вы специально для поддержания работы ваших систем автоматизации (все те железки которые на 9 страницах описаны и языки на котором все это написано) держите штат специально обученных специалистов, то можно выкинуть и заменить нашими, а можно нашими дополнить и сделать лучше. И не платить не весть кому 500000рублей за 100 метров теплицы. А ваши специалисты без проблем допишут и настроят нашу программу.
А все то, что ломается можно держать на складе в двойном размере заказав предварительно на Али. В крайнем случае срочно купивть вближайшем магазине радиодеталей.

Или я не совсем понял тему?

А теперь по существу.
Правильно ли я понимаю?
Предположим есть тепличка(+зимняя) метров на 50м2
В тепличке есть 2 секции производства.
Секция рассады и секция гидропоники.
Все, что в этих секциях, надо чтоб цвело и пахло и радовало.
Плюс рядом есть модуль в котором должна поддерживаться определенная температура и влажность для временного хранения посадочного материала и освещение по датчику движения и/или нахождению человека в модуле, чтоб не проросло раньше времени.
Плюс модуль отопления. Котел там и насосы и коллектор.
Плюс ко всему управление затенением теплицы летом.
Плюс контроль подачи питания. На случай отключения электроэнергии.
Это можно и без STM сделать, но хотелось бы видеть, что светы нету. И если что, то надо везти топливо для генератора. И чтобы это видели те кто должен привезти топливо и даже проснулся и поехал.
И все это позволяет сделать ваше устройство с небольшими доработками и даже с увеличением размеров теплицы до n-гектар.

И мне все равно, что это будет работать на каком то там древнем rs485 хотя он крут.
Мне нужно чтобы оно стоило 10000 рублей и запчасти по 100рублей.
А не 5000000$ инсталляция +100Круб. в месяц за обслуживание и запчасти на заказ через месяц по 100Крублей каждый сломавшийся датчик.
А ещё было бы хорошо, если это будет сделано в России +- соседние дружественные государства.
Да здравствует импортозамещение!

Ещё раз прошу прощения за:
небольшой троллинг,
За возможные грамматические и орфографические ошибки.
У форумхауса странный редактор когда телефон предлагает автозамену ошибок иногда получается ерунда.
Пишите в личку обменяемся контактами и сделаем, то что я хочу от контроллера если сойдёмся в цене.
Кстати все цены случайны и ничего общего не имеют с реальной жизнью.

 

А вообще, если у меня теплица, на 50м2 и я планирую, что она принесет мне хотя бы 10000 рублей в месяц чистыми, но будет делать это 12 месяцев в году.
То 5000 из первого-второго поста очень сладкая цена за полный комплект автоматики.

 

Дополнение про Ардуино.
Видел проект, в котором было использовано две ардуинки.
И только для того, чтоб когда одна зависнет, вторая перезагружал первую.
И тут я свалился под стол. И оценил все прелести ардуиностроения.
А когда вы поедите в отпуск, и зависнуть обе, что будет? Ничего не будет. Сдохнет все то на что вы угробили время деньги нервы и прочее.