Аппаратно-программная платформа автоматизации Tibbo

Доброго времени суток, уважаемые хабровчане!
Это мой первый пост в компании Scancode, в котором я расскажу вам о новом продукте, представляемом на Российском рынке. Заранее хочу предупредить, что в описании не будет сравнительного анализа с конкурентами и глубоких технических деталей — все это тема для отдельной статьи. Здесь же я попытаюсь описать основные функциональные принципы данной системы, как и с чем это нужно кушать использовать.
Примечание: большинство картинок ниже — кликабельны.

Тайваньская компания Tibbo Technology Inc. анонсировала новую линейку продукции, под названием Tibbo Project System (TPS). TPS – это модульная аппаратная платформа для создания собственных устройств автоматизации. Именно устройств, а не отдельных элементов. Под платформой мы понимаем совокупность из следующих элементов: материнская плата с установленным микроконтроллером, платы ввода/вывода, корпус будущего устройства и программное обеспечение, позволяющее написать прошивку под созданное устройство. Причем, на этапе заказа клиент сам выбирает какие элементы ему понадобятся и что будет в комплекте поставки. Но обо всем по порядку.

Идея.

Ключевая идея Tibbo Project System насчитывает уже несколько лет. Было сделано наблюдение, что большинство устройств автоматизации можно разделить на две большие категории: фиксированные устройства, которые не могут быть «изменены» пользователем и модульные устройства, которые могут быть собраны из «кусочков»- модулей ввода/вывода, которые установлены рядом друг с другом на рейке.


Проблема первой категории заключается в том, что редко можно найти устройство с нужной спецификацией. Продавцы понимают это и пытаются охватить все основные спецификации, предлагая головокружительное количество моделей (конфигураций). Например, Вы открываете номенклатуру, а там таблица на 20 строчек. Восемь реле и четыре входа. Четыре реле и восемь входов. Четыре реле, четыре входа и последовательный порт и так далее. А что, если вам нужно шесть реле, два изолированных входа, четыре выхода с открытым коллектором, последовательный порт, датчики температуры и влажности, а также высоковольтное твердотельное реле? Не-а. Нет такой конфигурации.

Проблема «составных» систем в том, что их стоимость, обычно, слишком завышена. Представитель любого крупного промышленного поставщика автоматизации, с серьезным выражением лица, скажет вам, причем вполне обоснованно, что устройство обойдется в «несколько тысяч евро»! Хорошая автоматизация стоит дорого, и клиент должен быть готов платить большие деньги за использование их устройства. Верно?

Справедливости ради нужно сказать, что существуют доступные системы с настраиваемым, расширяемым вводом/выводом, но они обычно выглядят «неоконченными» — просто плата, нет нормального корпуса, неприглядная проводка и т.п.

А ведь хорошая автоматизация должна быть гибкой, радующей глаз и доступной. При создании Tibbo Project System инженеры компании Tibbo Technology постарались воплотить все это в жизнь. Для наглядности запишем простую формулу и разберем ее составляющие:

TPS = PCB + Tibbits (ввод/вывод) + boxes

Платы (PCB).

Начинаем с выбора печатной платы, на которой в будущем будет работать вся логика устройства. На данный момент существуют две базовые платы, отличия между которыми заключаются лишь в количестве посадочных мест для модулей ввода/вывода (в одном случае это 6 площадок, в другом — 14). На плате уже установлен чип с частотой 88 МГц (при включенном PLL), реализован полнофункциональный интерфейс Ethernet, подготовлены разъемы для подключения модуля расширения Wi-Fi, внешнего дисплея и клавиатуры, выведены кнопка аппаратного сброса (reset) и программируемая кнопка (MD), установлен конденсатор для резервного питания, распаяна схема питания, размещены светодиоды и звуковой индикатор. На чипе уже реализован веб-сервер. На самом деле, данные платы представляют из себя встраиваемые (embedded) модули EM1000, которые компания Tibbo выпускает уже достаточно давно. На этот раз модули «вывернули наизнанку» и теперь это уже печатная плата с контактными площадками. Забегая вперед скажу, что отладка программ осуществляется прямо через интерфейс Ethernet. Таким образом, имея «голую» плату к ней уже можно подключиться и попробовать свои силы в программировании, правда пока это не так интересно.

Tibbits

Тиббиты (от англ. Tibbo bits) — это небольшие платы ввода/вывода, помещенные в корпус. Тиббиты могут использоваться как самостоятельно (работают с большинством известных микроконтроллеров), так и в составе Tibbo Project System. Шаг между пинами составляет 2.54мм., что позволяет их легко устанавливать на макетных платах и проводить тестирование.
Тиббиты делятся на два подтипа: собственно функциональные платы и тиббиты-разъемы. На данный момент реализовано более 40 различных тиббитов. Это АЦП, ЦАП, PoE, резервное питание, RS232/485, различные реле, изолированный вход, ИК приемо-передатчик, тиббиты датчики (температуры, влажности, shock sensor) и многие другие. Список будет постоянно расширяться. В ближайшем будущем планируется выпуск GSM, управление шаговым двигателем и т.д.
В зависимости от функций, тиббиты могут занимать на плате одну контактную площадку или полную секцию (две площадки). Установка на плату производится элементарно. Как приятный плюс, производитель предусмотрел установку пластины виброзащиты — пластина «прижимает» тиббиты к плате, не давая им выскочить при транспортировке или использовании в условиях повышенной вибрации.
Таким образом, мы уже практически подготовили аппаратную часть нашего устройства. Теперь можно смело запускать среду программирования и создавать собственную прошивку.

Boxes

Изготовление корпусов в штучных объемах — непозволительное удовольствие. Слишком высокая цена. Даже если имеется мелкосерийное производство плат, корпуса все равно остаются головной болью для разработчиков устройств. А ведь использование открытой платы на объекте не всегда удобно, не эстетично и ведет к риску выхода из строя оборудования. Поэтому было бы неплохо всю нашу систему поместить в корпус. Сказано — сделано. Производитель предусмотрел несколько типов универсальных корпусов Tibbo Project Box: TPB2 — корпус, предназначенный для маленькой материнской платы; TPB2L — то же самое, но в этот корпус вмонтирован ЖК дисплей и сенсорные клавиши; TPB3 — корпус для большой материнской платы.
Корпуса состоят из нескольких составляющих. Нижняя крышка, на которую устанавливается плата, боковые стенки, верхняя крышка устройства. Тиббиты-разъемы удачно «вписываются» в боковые стенки и корпус устройства. Отличительной особенностью является то, что на верхней крышке установлено телефонное прозрачное пластиковое окно (в версии без дисплея), под которой можно разместить стикеры с подписями. Очень удобно, когда в монтажном шкафу не придется гадать «какой провод откуда?».
Итак, плата выбрана, тиббиты размещены, все это успешно разместилось в корпусе — аппаратная часть устройства готова.

IP68.

Один нюанс. Все выглядит красиво, но что делать с защитой? На объектах часто присутствует агрессивная внешняя среда. Базовые корпуса TPB явно не подходят для таких условий. В этом случае мы можем использовать корпуса из предыдущей продуктовой линейки компании Tibbo Technology DS10xx. Данные корпуса выполнены из экструдированного алюминия и при использовании внешней защитной крышки имеют степень защиты IP68 (полная пыле- влагозащищенность). Разработаны специальные платы для подключения тиббитов и инсталляции в данные корпуса. А теперь ложку дёгтя. Не все тиббиты могут быть установлены на данные платы. Логично, что датчик освещенности или ИК приемо-передатчик вряд ли будут справляться со своими задачами под защитной крышкой устройства.

Онлайн конфигуратор.

Для удобства и облегчения процесса выбора составляющих устройства, разработан онлайн конфигуратор Tibbo Project System. В конфигураторе мы работаем со своими проектами (которые можем сохранять на локальной машине), где выбираем печатные платы, доступные тиббиты, делаем удобную компоновку. Логика конфигуратора не позволит вам сделать ошибку, разместить рядом тиббиты, которые должны быть разнесены на плате и проследит за токопотреблением всего устройства. Создав свой проект, вы прямо из конфигуратора сможете заказать комплектующие получившейся системы, а при необходимости заказать уже собранное устройство. При этом, конфигуратор вас ни к чему не обязывает, вы всегда можете заказать любую составляющую из данной системы, независимо от того, является это тиббитом, платой или просто элементом корпуса.
Сохранив проект на локальной машине, вы можете открыть его в оболочке программирования и среда автоматически подгрузит к вашему программному проекту все библиотеки, необходимые для работы с вашим устройством.

Программирование.

Для программирования устройств используется собственная среда TIDE (это не стиральный порошок, TIDE – Tibbo Integrated Development Environment). Как я уже говорил, программирование и отладка производится прямо через локальную сеть (Ethernet). Среда лояльная к пользователю, удобная, имеет все необходимые функции, включая точки останова и возможность пошагового прохождения программы. Веб интерфейс можно запрограммировать здесь же.
Язык программирования — Tibbo Basic. Не стоит пугаться, это не тот классический бэйсик, который многие видели еще в школе. Это типизированный объектно-ориентированный событийный язык программирования от производителя. Кто все же привык к языку «С» разочаровываться не стоит. Компилятор «С» уже готов, завершается стадия написания документации. В ближайшее время ждем релиза компилятора.
Немного о принципе работы прошивки.
На чип загружена операционная система (TiOS – Tibbo OS), которая позволяет производить сетевую отладку и следит за критическими параметрами контроллера. Прошивка работает в режиме интерпретации (компилятор переводит программу в мнемо-код, который мы и заливаем в кристалл).
При возникновении системного события (нажатие кнопки, получили данные на последовательный порт, поменялось состояние линии, системный таймер и т. д.) возникает обработчик данного события, где реализуется дальнейшая логика.
На сайте производителя публикуются в открытом доступе исходники некоторых проектов и библиотек, что поможет программисту быстро освоиться и написать собственное приложение.

Как этим управлять извне?

Во-первых, можно интегрировать полученное устройство в любую систему, собственноручно написав протокол обмена данными. Также, у производителя можно заказать разработку драйверов под устройство. Вы пишите ТЗ, производитель реализует программную часть. Строго говоря, производителю можно отдать разработку вообще всей программной части.
Подключив библиотеку AggreGate Agent, которая бесплатно распространяется, вы можете подключить устройство к платформе AggreGate от Tibbo Technology – это программная платформа автоматизации. На AggreGate уже реализованы гибкие конфигурации SCADA/HMI, контроль доступа, автоматизация зданий и т. д. Не буду подробно останавливаться на этом, данная платформа заслуживает отдельной статьи.
И, наконец, в скором времени ожидается релиз OPC сервера, который позволяет подключить устройство к любой SCADA системе, установленной на вашем объекте.

Поводя итоги...

Получаем функциональную платформу автоматизации, выполненную в стильном дизайне и по доступной цене. Tibbo Project System может использоваться как несложный конструктор по созданию собственных устройств, даже если у вас недостаточно опыта в этой сфере. Учитывая гибкость, функциональность, масштабируемость, систему можно воспринимать и как профессиональное решение для системных интеграторов и сферы автоматизации в целом. В совокупности с платформой AggreGate мы получаем весь необходимый функционал для создания систем «под ключ». Будь это мониторинг (например, мониторинг показаний электросчетчиков), удаленное управление объектами или самостоятельная автоматическая система управления.
Помимо прочего, производителем и официальными дистрибьюторами предоставляются услуги технической поддержки по использованию платформы, консультации со стороны вендора по проектным работам, гарантийные обязательства, авторизованный сервисный центр. Вы можете просто написать нам о своей задаче, а мы поможем вам ее решить.