Управление освещением по LoRa

Решение находится в разработке.

схема решения

Существует расширенная версия данного решения, где добавлено больше данных для мониторинга. В этом решении по LoRa также осуществляется передача показаний счётчика электроэнергии (MAP-12E) и сохраняется возможность управления реле и диммером.

Путь прохождения команды управления

пользователь нажимает на кнопку в интерфейсе SCADA-системы
SCADA шлёт TCP-запрос на LoRaWAN Gateway
LoRaWAN Gateway отправляет команду по LoRa на Node
LoRaWAN Node выполняет команду как RTU-Master, посылая Modbus-RTU запрос на запись к устройству
конечное Modbus устройство выполняет команду

Таким образом, можно переключать реле, устанавливать уровень яркости через диммер или осуществлять другое управление. Для пользователя SCADA системы обмен по такому каналу связи будет выглядеть также как обмен с любым другим "обычным" Modbus TCP устройством, с той лишь разницей что надо учитывать задержки связи по радиоканалу (LoRaWAN сlass A).

Обратная связь и контроль осуществляется через мониторинг параметров, в обратном порядке.
SCADA через Modbus TCP может считывать состояние реле / диммера.

Описание основных компонентов

SCADA, HMI или тестовая программа Modbus TCP Master

содержит конфигурацию (список доступных для записи и чтения регистров) для контроллера LoRaWAN Gateway
шлёт Modbus TCP запросы по сети (Ethernet или WiFi) в контроллер LoRaWAN Gateway.

LoRaWAN Gateway (первый Lavritech-контроллер) выступает в роли Modbus TCP Slave:

получает TCP запросы
преобразует данные из них, готовит LoRaWAN-пакет
отправляет команды на конкретную LoRaWAN ноду

LoRaWAN Node (второй Lavritech-контроллер), также работает в режиме Modbus RTU Master:

принимает LoRaWAN-пакеты с командами записи параметров
разбирает принятые пакеты согласно шаблонам подключенных устройств
формирует Modbus RTU запросы к устройствам и записывает переданные значения:
- в holding-регистры (для аналоговых выходов)
- или coil-регистры (для дискретных выходов)

Подключённое оборудование выполняет команду, например:

реле включает/выключает нагрузку
диммер плавно изменяет уровень освещения

Настройка контроллера LoRaWAN Node

Узлу LoRaWAN Node на схеме соответствует Lavritech контроллер, у которого настроена опция LoRa (Node) (опция LoRa в режиме Node), а также опция Modbus Master (в режиме RTU).

в Modbus - настраиваем связь с устройствами, выбираем шаблоны, проверяем связь
в LoRa - настраиваем какие данные будем передавать по LoRa, также выбираем шаблоны устройств из LoRa-шаблонов.
после настройки контроллера LoRaWAN Gateway - передаём выбранную конфигурацию ноды на шлюз

Настройка контроллера LoRaWAN Gateway

Для того, чтобы Lavritech контроллер мог работать в качестве узла LoRaWAN Gateway (как показано на схеме), в прошивке контроллера должны быть настроены через веб-интерфейс две программные опции:

опция LoRa (Gateway) - LoRa в режиме шлюза (Gateway)
опция Modbus TCP Slave

В начале в опции LoRa (Gateway) распределяются привязки по диапазонам GPIO/PWM, резервируются нужные номера GPIO/PWM.

После этого становится известной карта регистров контроллера (количество доступных регистров определяется по количеству GPIO/PWM). Оператор на стороне SCADA создаёт нужную конфигурацию для записи/чтения регистров. То есть Modbus TCP Master конфигурируется в соответствии с картой регистров контроллера.

Далее, при обмене данными Modbus TCP запросы от SCADA обрабатываются в контроллере, и в системе контроллера устанавливаются нужные GPIO/PWM - за это отвечает опция Modbus TCP Slave.

Далее в работу снова включается опция LoRa (Gateway). Она отвечает за:

приём данных с текущими значениями параметров от Node (канал "чтение")
отслеживание изменений значений GPIO/PWM (в ходе обработки Modbus TCP запросов на запись от SCADA)
формирование пакетов данных с командами записи и их передачу по LoRa. Пакет посылается в ответ на принятый от Node LoRa-пакет (канал "запись")