SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Новый GSM-модем iRZ ATM2-232 – удобство настройки, внедрения и применения

Продукция компании iRZ отвечает самым современным и жестким требованиям, предъявляемым к устройствам беспроводной связи для M2M-индустрии. В статье подробно рассказано о возможностях и преимуществах нового GSM-модема iRZ ATM2-232, а также о программных продуктах, разработанных компанией для работы с ним.

Компания iRZ, г. Санкт-Петербург

iRZ.gif

В современных условиях неавтоматизированный учет энергоресурсов постепенно уходит в прошлое. Автоматизированные системы позволяют уменьшить роль человеческого фактора при сборе и обработке информации, они удобнее в обслуживании (больше не требуется вручную снимать показания и вручную же вводить их в базу данных) и выгоднее в долговременной перспективе.


GSM-технологии для автоматизированных систем учета энергоресурсов

Сегодня для сбора данных и управления устройствами зачастую применяются беспроводные GSM-технологии. Они отличаются простотой внедрения: не нужны ни провода для подключения устройств к сети, ни дополнительная инфраструктура. Система сбора данных строится на основе существующих сотовых сетей, которые имеют широкую зону покрытия.

Среди способов передачи данных по GSM-сетям в системах учета энергоресурсов широко применяется технология CSD. Ее отличает высокая надежность: передача данных по голосовому каналу (CSD) зачастую возможна, когда использовать GPRS нельзя. Однако характерная черта технологии CSD – повременная тарификация. Это означает, что CSD в основном применима в тех системах, где выполняется редкий опрос удаленных устройств. Если же требуется частое снятие показаний или необходим постоянный мониторинг устройств системы, более рациональным решением будет передача данных по GPRS (а также 3G и 4G). Для передачи данных как по CSD, так и по GPRS широко применяются различные GSM-модемы. Внедрение более сложных устройств для учета энергоресурсов, как правило, экономически неоправданно: GSM-модем полностью подходит для таких целей.

При передаче данных по GPRS возможны два подхода: первый – когда устанавливается соединение с GSM-модемом, второй – когда сам GSM-модем устанавливает соединение с сервером сбора данных. В первом случае инициатором запросов выступает диспетчерский центр, а модем обрабатывает такие запросы и передает требуемые данные. Модем при этом выполняет роль сервера в терминах клиент-серверной модели взаимодействия. Во втором же случае обработкой запросов занимается сервер сбора данных, при этом модем выполняет роль клиента.

Решение с модемами, выступающими в качестве сервера, имеет существенные ограничения. Для него необходимо либо использовать в каждом модеме сим-карту с внешним IP-адресом, либо подключить услугу внутренних корпоративных сетей (APN) мобильного оператора связи. В обоих случаях за услугу взимается абонентская плата. При использовании же сервера сбора данных, способного принимать подключения и обрабатывать запросы, к модемам не предъявляется никаких специальных требований: для них подойдут «обычные» сим-карты.


Модем iRZ ATM2-232 – простота настройки и применения

Пожалуй, сейчас уже никого не удивишь GSM-модемами, способными передавать данные по GPRS. Они могут содержать стандартные промышленные интерфейсы, слегка различаясь по своим функциям и внешнему виду. Работа с такими модемами, как правило, выполняется с помощью специальных команд, что усложняет процесс настройки и эксплуатации.

Для решения этих проблем компания iRZ разработала GSM-модем ATM2-232 (рис. 1), который в автоматическом режиме устанавливает и поддерживает соединение с указанным в настройках сервером. Для этого не требуется вручную вводить AT-команды. Настройка, обновление встроенного программного обеспечения и тестирование модема (через разъем Mini USB) выполняется в программе с графическим интерфейсом.

Ris.1.png

Рис. 1. Внешний вид GSM-модема iRZ ATM2-232

Помимо этого, модем ATM2-232 обладает следующими преимуществами:
- возможность работы с резервным IP-адресом сервера или резервным сервером;
- работа с двумя сим-картами;
- отправка СМС-сообщения на заданный номер при потере соединения с сервером;
- различные режимы работы с сервером (всегда на связи, выход на связь по расписанию, звонку или СМС-команде);
- автоматическое отслеживание состояния GSM-модуля и два вида сторожевых таймеров для защиты от зависания;
- интерфейс RS‑232 и три GPIO (в том числе силовой выход до 500 мА с возможностью питания стороннего оборудования);
- управление внешними выводами по СМС-командам;
- отправка СМС-сообщения на заданный номер по сигналам с внешних выводов;
- простота настройки множества модемов со сходными параметрами;
- поддержка работы с серверным программным обеспечением iRZ Collector;
- удаленные настройка и обновление встроенного программного обеспечения при работе с iRZ Collector;
- устойчивость к сбоям при обновлении встроенного программного обеспечения;
- широкий диапазон рабочих температур;
- компактный корпус с возможностью крепления на DIN-рейку.

Модем ATM2-232 может работать как с обычным сервером, так и со специализированным сервером iRZ Collector (см. «ИСУП». 2012. № 4. С. 33). Для резервирования интернет-соединения могут использоваться два сервера или два IP-адреса на одном сервере (например, принадлежащие разным провайдерам) – модем переключается на резервный адрес при потере соединения с первым, а также по сигналам с внешних выводов (рис. 2). Для резервирования каналов связи в модеме предусмотрены две сим-карты. Также модем поддерживает отправку СМС-сообщений на заданный номер при потере GPRS-соединения. Таким образом, если модему не удастся восстановить потерянное соединение в течение заданного времени, то узнать об этом можно будет, не посещая объект. Кроме того, если в системе сбора данных и управления устройствами применяется серверное программное обеспечение iRZ Collector, то проследить, находится ли устройство на связи с сервером, можно через программу настройки и диспетчеризации.

Ris.2.png

Рис. 2. Схема работы GSM-модема iRZ ATM2-232 с двумя серверами (второй – резервный)

Если постоянное соединение с сервером не требуется, можно использовать ждущий режим модема. В ждущем режиме поддерживаются все функции, кроме подключения к GPRS. Вход в ждущий режим и выход из него выполняется по расписанию, СМС-команде или звонку. Ждущий режим обеспечивает экономию трафика и потребляемой модемом электроэнергии.


Устойчивость к сбоям и дополнительные функции модема

Модем ATM2-232 использует два типа встроенного программного обеспечения (прошивки). Первый тип – заводская прошивка, которая всегда присутствует на модеме. Второй – обновляемая прошивка, которую со временем можно сменить на новую. В случае сбоя при загрузке обновляемой прошивки модем использует заводскую прошивку. Вывести модем из строя неудачным обновлением довольно сложно. На случай сбоя на корпусе модема предусмотрена кнопка принудительной загрузки заводской прошивки.

В модеме выполняется постоянный контроль за состоянием GSM-модуля. Если GSM-модуль перестанет отвечать на служебные команды, будет выполнена переза­грузка модема. На случай если произошел сбой, при котором модуль продолжает отвечать на служебные команды, в модеме предусмотрено два вида сторожевых таймеров: посуточный и интервальный. Посуточный сторожевой таймер позволяет перезагружать модем раз в сутки в заданное время, интервальный – через определенный интервал времени после его последнего включения.

Часы реального времени модема предназначены для поддержки служб, которым для работы требуются временные метки или соответствие с расписанием. Например, по ним учитывается время отправки и получения модемом СМС-сообщений, а также запускается посуточный интервальный таймер, выполняется вход в ждущий режим и выход из него. При работе с сервером iRZ Collector часы реального времени синхронизируются с ним.

Для подключения внешнего устройства модем ATM2-232 имеет стандартный промышленный интерфейс RS‑232. Семейство модемов ATM, которое планируется выпускать в дальнейшем, будет включать и  модемы с другим распространенным интерфейсом – RS‑485. Для управления внешними устройствами модем оснащен тремя GPIO: первые два могут работать и как «вход», и как «выход», третий вывод работает как силовой «выход». К силовому выводу может быть напрямую подключено коммутационное реле. По СМС-команде, отправленной на модем, можно создать на выходе импульс заданной длительности или триггер, а также установить активный или пассивный уровень.


Программные продукты для работы с модемами iRZ семейства ATM

Настройка, обновление встроенного программного обеспечения и тестирование модемов iRZ семейства ATM выполняются с помощью программы ATM Control (рис. 3). ATM Control имеет удобный графический интерфейс и освобождает от ввода AT-команд в терминальной программе. Благодаря простоте и наглядности программы для работы с ней не требуются специальные навыки. Программа ATM Control упрощает настройку модемов с одинаковыми параметрами: настройки, заданные в ней, можно сохранить в файл на компьютере для дальнейшего использования или редактирования.

Ris.3.png

Рис. 3. Программа настройки ATM Control – общий вид

Серверное программное обеспечение iRZ Collector устанавливается на сервер сбора данных, который может быть обычным компьютером. Однако если планируется использовать более сотни устройств, рекомендуется установить на сервере специализированную серверную операционную систему. Серверное программное обеспечение iRZ Collector служит своеобразной прослойкой: благодаря ей стороннее программное обеспечение по опросу устройств, выступающее в качестве клиента, может получать данные от модемов, также являющихся клиентами. При этом iRZ Collector различает, какие данные получены от каждого модема.

Использование серверного программного обеспечения iRZ Collector имеет ряд преимуществ: поставляемая вместе с ним программа настройки и диспетчеризации (рис. 4) обеспечивает наглядность мониторинга всех устройств сети, сбор статистики, отправку СМС-сообщений на модемы, а также позволяет удаленно настраивать модемы и обновлять их встроенное программное обеспечение. Работать с программой настройки и диспетчеризации можно как на том же компьютере, на котором установлено серверное программное обеспечение iRZ Collector, так и на ноутбуке в кабинете начальника, желающего посмотреть на работу системы, или в любом другом месте. Все программное обеспечение для настройки и работы с модемами iRZ семейства ATM доступно для бесплатного скачивания на официальном сайте производителя.

Ris.4.png

Рис. 4. Программа настройки и диспетчеризации iRZ Collector – общий вид


Продукция iRZ

Компания iRZ является ведущим производителем беспроводных GSM-устройств и комплексных решений для промышленных M2M-приложений. Продукцию iRZ отличает высокое качество комплектующих, поддержка современных технологий и умеренная для конечного потребителя стоимость. Продукция компании соответствует всем требованиям, которые предъявляются к мировой M2M-индустрии. Основные устройства, производимые компанией iRZ, – GSM-модемы и маршрутизаторы. iRZ также занимается разработкой комплексных решений, предназначенных для выполнения определенного круга задач. Такое решение может быть как одним из типовых, так и созданным специально для целей заказчика.

Модемы iRZ ориентированы на применение в системах учета энергоресурсов, системах удаленного мониторинга, системах сбора данных и управления технологическими процессами, а также в платежных терминалах, телеметрии и сигнализации. В модельную линейку модемов входят семейства MC52i/MC55i, TC65, ES75i/ES90iPU и Q24, а также новое семейство модемов ATM. Семейство MC52i/MC55i – самое дешевое решение для передачи данных по GPRS и CSD с широким выбором стандартных промышленных интерфейсов (RS‑232, RS‑485, RS‑422). Семейства TC65 и Q24 являются наиболее гибкими решениями, способными подстраиваться под определенную задачу, так как в эти модемы можно встраивать разнообразное программное обеспечение. Модемы семейства ES75i/ES90iPU позволяют передавать данные на высокой скорости – поддерживается не только GPRS, но и EDGE/UMTS/HSPA. Семейство модемов ATM (рис. 5) является готовым решением для систем сбора данных и управления устройствами, в которых необходимо передавать данные с внешних устройств на сервер.

Ris.5.png

Рис. 5. Характеристики семейства GSM-модемов iRZ ATM

Маршрутизаторы iRZ предназначены для подключения к Интернету компьютеров и сетей, платежных и POS-терминалов, торговых аппаратов и банкоматов, промышленного оборудования, систем удаленного мониторинга и управления, а также систем охраны и видеонаблюдения.

Маршрутизаторы iRZ включаютв себя два семейства: RUH и RCA. Маршрутизаторы семейства RUH поддерживают GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA/HSUPA. Они отличаются высокой производительностью и на­дежностью, чем заслужили высокую популярность в банковском секторе. Маршрутизатор RCA сходен с моделями семейства RUH, но работает по технологии CDMA.

Новые многофункциональные маршрутизаторы RUH2b и RUH3 имеют открытую программную платформу, что обеспечивает гибкость их применения для различных задач. Встроенный ARM-процессор сочетает в себе высокую производительность и низкое энергопотребление. RUH2b оснащен двумя последовательными портами (RS‑232 и RS‑485), маршрутизатор RUH3 – последовательным портом RS‑232, а также дополнительными интерфейсами (последовательным конфигурируемым RS‑485/RS‑422 и девятью GPIO).

Все маршрутизаторы iRZ имеют два слота под сим-карты (в случае RCA – под R‑UIM-карты), USB Host и порт Ethernet 10/100. Маршрутизаторы iRZ поддерживают следующие сетевые функции: DNS, DynDNS, SSH Server, TFTP Client, Wget, SNMP, DHCP Server, VRRP, Firewall, NAT, NTP Client. Все маршрутизаторы iRZ поддерживают туннели GRE, IPSec и OpenVPN, что обеспечивает защищенность каналов передачи данных. Широкий диапазон рабочих температур (–30…+70 °C) позволяет использовать маршрутизаторы в различных климатических условиях.


Заключение

Современные GSM-технологии позволяют построить территориально распределенную систему сбора данных и управления устройствами, которая будет оптимальна по стоимости и несложна во внедрении. Применение передовых GSM-устройств для передачи данных позволяет упростить внедрение и эксплуатацию такой системы.

GSM-модем iRZ ATM2-232 в автоматическом режиме устанавливает и поддерживает соединение с сервером сбора данных. Настройка ATM2-232 выполняется в программе с графическим интерфейсом – для работы с ней не требуется знания AT-команд или наличия специальных навыков. Если в системе применяется серверное программное обеспечение iRZ Collector, то к описанным плюсам добавляется простота и наглядность диспетчеризации и управления модемами системы.


Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 1(43)_2013

Ю.О. Петрова, технический писатель,
Официальный дистрибьютор iRZ в России
Группа компаний «Радиофид», г. Санкт-Петербург,
тел.: (812) 318-1819,
e-mail: office@radiofid.ru,
www.radiofid.ru