задать вопрос консультанту online
Логотип компании ЭЛТЕХ

Индустриальные GPRS/EDGE модемы AnCom RM на базе GSM-модулей Sierra Wireless

08.08.2012

А. Яманов, М. Шилов

GPRS/EDGE канал передачи данных AnCom

Построение распределенных сетей для решения задач удаленного управления, мониторинга и диспетчеризации подразумевает создание каналов передачи данных между удаленными объектами автоматизации и единым диспетчерским пунктом управления, сбора и обработки информации.

Зачастую при построении подобных систем использование проводных каналов невозможно или экономически нецелесообразно. В этих условиях единственной приемлемым вариантом является применение GSM-модемов.

GSM-сети характеризуются развитой во всех регионах инфраструктурой, высокой надежностью, возможностью быстрого развертывания и невысокими стоимостными характеристиками. К тому же, использование GPRS-каналов для передачи технологических данных находит поддержку у GSM-операторов, во многом исчерпавших возможность увеличения абонентской базы голосовых услуг [1].

ООО «Аналитик-ТС» предлагает законченное комплексное решение: надежный и безопасный «прозрачный» GPRS/EDGE канал передачи данных AnCom на базе GSM-модемов AnCom RM/D или AnCom RM/S и программного коммуникационного TCP-сервера AnCom Server RM [2].

GPRS/EDGE канал передачи данных AnCom обеспечивает унификацию интерфейсов на передающей и приемной сторонах тракта:

  • Узел распределенной сети (модем AnCom RM): «прозрачный» обмен данными со стандартными интерфейсами объектов автоматизации — RS-232, RS-485, RS-422, Ethernet
  • Диспетчерский центр (ПО AnCom Server RM под управлением ОС Windows): стыковка ПО верхнего уровня по выделенным для каждой точки управления TCP-или COM-портам

GSM модемы AnCom

Многофункциональная серия AnCom RM/D, отвечающая высоким требованиям безопасности и надежности канала передачи данных, предназначена для решения широкого спектра задач телемеханики и телеметрии, позволяет адаптироваться к практически любой структуре распределенной сети, разнородному парку объектов промышленной автоматизации, управления, мониторинга и диспетчеризации; отличается высокой функциональностью, гибкостью и надежностью:

  • Различные комбинации интерфейсов (до двух независимых интерфейсов в модеме), расширенные возможности Системы Измерения и Управления (порты телесигнализации (ТС) и телеуправления (ТУ), встроенный термометр)
  • Расширенный набор вариантов исполнения первичного питания
  • Резервирование каналов передачи на уровне операторов GSM-связи (две SIM-карты)

Серия AnCom RM/S является модификацией GSM-модема AnCom RM/D в уменьшенном корпусе с сохранением аппаратно/программных возможностей и оптимизацией соотношения «цена/функциональность» при ограниченном количестве вариантов исполнения, см. рис.1 и рис. 2.

Рис. 1. Внешний вид GSM-модема общего применения серии AnCom RM/D

Рис. 2. Внешний вид GSM-модема общего применения серии AnCom RM/S

Модемы оснащены RS-485 или RS-232 интерфейсом и двумя входами телесигнализации для подключения охранно-пожарных датчиков. Модемы AnCom RM/S ориентированы на применение в автоматизированных системах коммерческого учета энергоресурсов (AСКУЭ и АСКУПЭ), а также в любых других системах автоматизации, управления, мониторинга или диспетчеризации, использующих интерфейс RS485 или RS-232 для обмена данными с оконечным устройством. В табл. 1 представлены основные характеристики модемов AnCom серий RM/D и RM/S. Читатели могут сами сравнить характеристики модемов и выявить их существенные отличия.

Таблица 1. GSM-модемы общего применения серии AnCom RM/D и RM/S.

Серия Тип интерфейса Система Измерения и Управления SIM-карты Питание
AnCom RM/D
На базе модуля Q2687
Основной: RS-232 или RS-485.
Дополнительный: RS-232C, RS-485, Ethernet, RS-422.
До 8 универсальных аналоговых / цифровых входов ТС, 2 выхода ТУ типа ОК, сухие контакты оптореле, управляемый источник +12В/100 мА, встроенный термометр. Работа с одной или двумя SIM-картами с автоматическим переключением между ними. Встроенный адаптер первичного питания:
~140…286 В AC,
=36…72 В DC,
=18…36 В DC,
=9…18 В DC
AnCom RM/S
На базе модуля SL6087
RS-485 или RS-232 2 цифровых входа ТС, встроенный термометр. Работа с одной SIM-картой. Встроенный адаптер первичного питания:
~85…264 В AC,
=120…370 В DC

GSM-модемы AnCom RM имеют гальваническую развязку по питанию, буферы данных для систем с «трехпроводным» интерфейсом (RxD и TxD), встроенный аппаратный перезапуск при системных зависаниях модуля или оператора (Watchdog Timer), светодиодную индикацию режимов работы. Модемы поставляются с комплектом ПО для обеспечения технологичности развертывания и масштабируемости систем автоматизации и диспетчеризации.

Залогом успешной организации производства оборудования, помимо научно-производственной базы, является грамотный выбор поставщиков электронных компонентов. Статус официального дистрибьютора у компании «ЭЛТЕХ», наличие большого по объему и номенклатуре склада продукции, оперативная техническая поддержка и гибкая ценовая политика — критерии, предопределившие долговременное и взаимовыгодное сотрудничество ООО «Аналитик-ТС» и ООО «ЭЛТЕХ» — одного из крупнейших поставщиков электронных компонентов на российском рынке, зарекомендовавшего себя как надежного и грамотного партнера. Плотное взаимодействие и доверительные отношения позволили наладить стабильное производство GSM-модемов от 500 до 1500 шт. в месяц.

GSM модемы AnCom, что у них внутри?

GPRS/EDGE модемы серии AnCom RM построены на базе GSM-модулей Sierra Wireless, что позволило создать полностью готовое к работе и не требующее дополнительных доработок устройство. GSM-модули Sierra Wireless обладают рядом преимуществ, грамотное использование которых дает возможность реализовать мощный GPRS/EDGE/CSD/SMS терминал для обеспечения надежной, устойчивой и безопасной M2M-связи в индустриальных территориально распределенных системах с высокими требованиями к надежности канала передачи данных. В табл. 2 представлены основные возможности GSM-модуля, реализованные в модемах AnCom RM.

Таблица 2. Реализация возможностей GSM-модуля Sierra Wireless (Wavecom) в GPRS/EDGE модемах серии AnCom RM

Возможности GSM-модуля Sierra Wireless Реализация возможностей модуля в GSM-модемах AnCom RM Комментарии
Встроенная операционная система OpenAT с возможностью заливки программного обеспечения. Мощные программно-аппаратные ресурсы модуля: ARM9, 32bit, до 104 МГц, 32 Mbit flash, 8 Mbit RAM. Предустановленное программное обеспечение AnCom обеспечивает:
  • «Склеивание» пакетов на стороне приёма для устройств, использующих протоколы Modbus
  • Удаленное конфигурирование модемов
  • Маршрутизация независимых потоков данных (основной и дополнительный интерфейсы, порты ТС и ТУ, встроенный датчик температуры)
  • Контроль радиообстановки (NetMonitor)
  • Прозрачный «PING» контроль соединения
  • Идентификация SIM-карт (поддержка PIN-кодов)
  • Аутентификация на этапах инициализации, установления соединения и передачи данных (поддержка идентификаторов)
Мощные программно-аппаратные ресурсы модуля и предустановленное программное обеспечение AnCom обеспечивают работу модемов AnCom RM в непрерывном и необслуживаемом режиме. Вмешательство человека или дополнительного контроллера для управления беспроводным соединением не требуется. Связь устанавливается автоматически после включения/восстановления питания.
Поддержка установки двух последовательных интерфейсов (UART1, UART2). Шина I2C. В зависимости от варианта исполнения, модем имеет до двух последовательных интерфейсов (RS-232, RS-485, RS-422, Ethernet) и порты ТС/ТУ. На стороне диспетчерского центра ПО AnCom Server RM предоставляет доступ к интерфейсам приборов учета, контроллеров, датчиков и т. п. через TCP-порты.
Поддержка GSM сервисов EDGE/GPRS/CSD/SMS.
  • Использование технологии EDGE в качестве основной для организации канала передачи данных (EGPRS, class 10)
  • Поддержка GSM-сервисов (GPRS, CSD, SMS) в качестве резервных для организации канала передачи данных
  • CSD-канал и протокол V.110 для систем, критичных к времени доставки данных
  • SMS-сообщения — автоматическое формирование при срабатывании пожарной или охранной сигнализации
АЦП и ЦАП
  • Встроенный датчик температуры
Широкий температурный диапазон -40…70 °С. Вкупе с промышленным исполнением корпуса IP40, возможностью крепления на DIN-рейку, соединителем SMA для подключения внешней антенны, обеспечивается возможность применения модемов в индустриальных распределенных системах.

Основная разница между двумя модулями заключается в форм-факторе, в котором они выполнены и, соответственно, способе монтажа на печатную плату (специальный разъем для Q2687 и поверхностный монтаж по технологии LGA (Land Grid Array) для SL6087).

В предыдущих обзорах [3] мы уже рассматривали проверенные временем и зарекомендовавшие себя как надежные и функциональные модули серии Q26 и их примененияя [4]. В данной статье подробнее остановимся на одной из последних разработок компании — модуле SL6087 серии AirPrime, см. рис. 3. Основной особенностью SL6087 является компактный и легкий корпус LGA размером 25×30 мм. Модули AirPrime SL представлены в двух вариантах: с поддержкой EDGE — AirPrime SL6087 и HSDPA AirPrime SL808x.

AirPrime SL6087 — это четырехдиапазонный GSM/GPRS/EDGE модуль с расширенным рабочим температурным диапазоном (-40…+85 °C), который может управляется как операционной системой Open AT с помощью пользовательского приложения, написанного на языках программирования C/C++, так и стандартными AT-командами. Приложение загружается непосредственно в процессор, что позволяет использовать данный модуль без внешнего микроконтроллера, а также уменьшает размер устройства и стоимость разработки. Модуль SL6087 поддерживает все плагины для операционной системы Open AT (TCP/IP, Internet plug-in, Security plug-in, поддержка LUA-скриптов и CGPS).

Все GSM-модули серии AirPrime поддерживают сервисы интеллектуальных устройств Sierra Wireless AirVantage™ Management Services. Сервисы позволяют удаленно управлять модулем, проводить его диагностику и обновлять программное обеспечение модемов, сокращая при этом затраты и время на его обслуживание.

Рис. 3. GSM-модуль SL6087

Рис. 3. GSM-модуль SL6087

В 2010 году беспроводной модуль серии AirPrime™ SL6087 от компании Sierra Wireless стал победителем в номинации «Лучший 2G модуль» [5].

В номинации соревновались пять крупнейших производителей модемов для М2М-индустрии, представивших 18 модемов в двух категориях: «Лучший 3G-модем» и «Лучший 2G-модем». Конкурс проводила Ассоциация GSMA.

В ООО «ЭЛТЕХ» (официальный дистрибьютор компании Sierra Wireless) Вы всегда сможете получить образцы данного модема, а также протестировать его работу на отладочном комплекте, который использовался при разработке GSM-модемов AnCom, см. рис. 4. Отладочный комплект позволяет протестировать все доступные сервисы GSM-модуля Sierra Wireless.

Рис. 4. Стартовый набор Sierra Wireless Development Kit Q2686 & Q2687

Выводы

GSM (GPRS/EDGE/CSD/SMS) модемы AnCom RM производства ООО «Аналитик-ТС» на базе GSM-модулей Sierra Wireless нашли широкое применение в системах коммерческого учета энергоресурсов (AСКУЭ и АСКУПЭ — газ, вода, тепло, электроэнергия), в системах управления технологическим процессом (АСУТП — управление резервным электропитанием, скважинами, насосами и т. п.), мониторинга окружающей среды, управления уличным освещением, контроля состояния инженерных сооружений, мониторинга транспорта, охраны зданий и территорий.

При использовании GSM-модемов AnCom RM совместно с коммуникационным сервером AnCom Server RM обеспечивается законченное решение: GPRS/EDGE канал передачи данных AnCom, обеспечивающий унификацию интерфейсов на передающей и приемной сторонах тракта.

Литература

  1. Дианов И., Яманов А. Комплексные решения по GPRS-связи в системах промышленной автоматизации и диспетчеризации // «Беспроводные технологии». — 2010. — №4. — с. 36-40. — ISSN 2079-9233
  2. http://www.analytic.ru
  3. http://eltech.spb.ru/webinars.html
  4. http://www.eltech.spb.ru/news.html?nid=957
  5. https://www.sierrawireless.com/Newsroom/newsreleases/2010/11-18-AirPrime_SL6087_wins_best_wireless_module_award.aspx