HomeMaster MiniPLC؛ کنترلر PLC مبتنی بر ESP32 برای Home Assistant و اتوماسیون صنعتی

به گفته CNX Software – Embedded Systems News

HomeMaster MiniPLC

دستگاه HomeMaster MiniPLC یک کنترلر PLC مبتنی بر ESP32 در فرم‌فاکتور فشرده با قابلیت نصب روی ریل DIN است که با ESPHome پیش‌فرض برای یکپارچه‌سازی با Home Assistant عرضه شده و برای اتوماسیون مسکونی و صنعتی سبک طراحی شده است.
این دستگاه دارای خروجی‌های رله، چهار ورودی دیجیتال ایزوله ۲۴ ولت، ورودی‌های آنالوگ ۰ تا ۱۰ ولت، یک خروجی آنالوگ ۰ تا ۱۰ ولت، کانال‌های RTD برای سنسورهای PT100/PT1000، باس‌های 1-Wire و یک رابط RS-485 Modbus RTU است. این تجهیز همچنین شامل یک نمایشگر OLED با رزولوشن ۶۴ × ۱۲۸، چهار دکمه، ۱۲ عدد LED، بازر (Buzzer)، ساعت بی‌درنگ (RTC)، اسلات microSD و اترنت انتخابی 10/100Mbps است و از تغذیه ۲۴ ولت DC یا ۸۵ تا ۲۶۵ ولت AC پشتیبانی می‌کند.

MiniPLC bottom side

مشخصات فنی HomeMaster MiniPLC:

• ماژول بی‌سیم – ESP32-WROOM-32D-N16 (لحیم شده در پشت PCB)
• SoC – میکروکنترلر دو هسته‌ای بی‌سیم مدل ESP32
• پردازنده – میکروپروسسور ۳۲ بیتی دو هسته‌ای Xtensa با فرکانس ۲۴۰ مگاهرتز
• حافظه موقت – ۵۲۰ کیلوبایت SRAM داخلی
• حافظه ذخیره‌سازی – ۱۶ مگابایت فلش
• بی‌سیم – شامل وای‌فای 802.11b/g/n و بلوتوث (نسخه ۴.۲ و بلوتوث)
• آنتن خارجی وای‌فای (SMA)
• ذخیره‌سازی جانبی – اسلات کارت MicroSD
• نمایشگر – نمایشگر OLED با رزولوشن ۶۴ × ۱۲۸
• شبکه:
  • وای‌فای با فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز (داخلی ESP32)
  • اترنت انتخابی 10/100Mbps از طریق PHY مدل LAN8720 روی برد (توجه: ESPHome اجازه فعال بودن همزمان وای‌فای و اترنت را نمی‌دهد)
• ورودی و خروجی‌ها (I/Os):
  • رله‌ها – ۶ عدد رله HF115F SPDT (با جریان نامی تا ۳ آمپر در ۲۵۰ ولت AC)
  • ورودی‌های دیجیتال – ۴ عدد ورودی دیجیتال ۲۴ ولت ایزوله، کنتاکت خشک (منطبق با استاندارد IEC 61131-2 با استفاده از فرانت‌اِند ISO1212)
  • ورودی‌های آنالوگ – ۴ عدد ورودی آنالوگ ۰ تا ۱۰ ولت، ۱۶ بیتی (از طریق ADS1115)
  • خروجی آنالوگ – ۱ عدد خروجی آنالوگ ۰ تا ۱۰ ولت، ۱۲ بیتی (از طریق MCP4725)
  • سریال – پورت مستر RS-485 Modbus RTU (مجهز به ۳ دیود TVS مدل SMAJ6.8CA، فیوزهای ۱.۵ آمپر PTC، چوک مد مشترک و بایاسینگ Fail-safe)
• رابط‌های سنسور دما:
  • ۲ کانال RTD برای PT100/PT1000 (توسط MAX31865 درایو می‌شود)
  • ۲ باس 1-Wire برای سنسورهای DS18B20
• سایر موارد:
  • ۴ دکمه روی پنل جلویی
  • ۱۲ عدد LED وضعیت
  • بازر روی برد
  • ساعت بی‌درنگ PCF8563 RTC (جا باتری امبدد، باتری باید جداگانه تهیه شود)
• منبع تغذیه – ۲۴ ولت DC یا ۸۵ تا ۲۶۵ ولت AC (در هر لحظه فقط از یک ورودی پشتیبانی می‌کند)
• ابعاد – ۱۵۷.۴ × ۹۱ × ۵۸.۴ میلی‌متر (عرض ۹ ماژول DIN؛ محفظه IP20 قابل نصب روی ریل DIN)
• وزن – ۳۰۰ گرم
• محدوده دما – عملیاتی: ۰ تا +۴۰ درجه سانتی‌گراد؛ نگهداری: ۱۰- تا +۵۵ درجه سانتی‌گراد
• گواهینامه‌ها – دارای نشان CE با اظهارنامه انطباق اتحادیه اروپا (EU DoC)؛ تست شده توسط آزمایشگاه‌های Idvorsky (استاندارد گسیل EN 55032 Class B و ایمنی EN 55035)

MiniPLC top side

بخش زیرین MiniPLC (سمت رابط‌ها)

این کنترلر با ESPHome پیش‌فرض عرضه می‌شود و مستقیماً از طریق شبکه محلی و بدون نیاز به خدمات ابری به Home Assistant متصل می‌گردد. این دستگاه همچنین توسط بنیاد Open Home به عنوان “ساخته شده برای ESPHome” (Made for ESPHome) به رسمیت شناخته شده است که سازگاری آن را با اکوسیستم ESPHome تأیید می‌کند. سخت‌افزار تحت مجوز CERN-OHL-W v2 به صورت متن‌باز عرضه شده و فریمور/پیکربندی‌ها تحت لیسانس MIT در دسترس هستند. نقشه‌ها، مستندات و اظهارنامه انطباق اتحادیه اروپا نیز در GitHub موجود است.

از نظر امنیت، MiniPLC از استاندارد EN 18031-1 پشتیبانی کرده و از API بومی رمزگذاری شده استفاده می‌کند. هر دستگاه به جای استفاده از کلید مشترک، در هنگام راه‌اندازی کلید رمزگذاری اختصاصی خود را تولید می‌کند، در حالی که پیکربندی اولیه تنها در یک بازه زمانی ۱۵ دقیقه‌ای پس از روشن شدن دستگاه امکان‌پذیر است. شرکت HomeMaster چندین محدودیت را نیز ذکر کرده است. این دستگاه برای نصب در فضای داخلی با دمای ۰ تا ۴۰+ درجه سانتی‌گراد طراحی شده است و محدودیت ۳ آمپری رله‌های آن به این معناست که برای بارهای سنگین‌تر یا سلفی به کنتاکتور خارجی نیاز است. همچنین ورودی‌های RTD از GPIO مشترک با رابط سریال USB استفاده می‌کنند، بنابراین فعال کردن RTD باعث غیرفعال شدن لاگر سریال USB می‌شود.

افزونه‌های HomeMaster

دستگاه HomeMaster MiniPLC در سایت Tindie با قیمت ۳۲۴ دلار به علاوه هزینه ارسال موجود است. این بسته شامل کنترلر MiniPLC، یک آنتن خارجی وای‌فای و دفترچه راهنمای کاربر است. ارسال در حال حاضر محدود به اتحادیه اروپا است، بنابراین خریداران خارج از این منطقه نمی‌توانند آن را مستقیماً از فروشگاه سفارش دهند. MiniPLC تنها یکی از اجزای اکوسیستم HomeMaster است و همان‌طور که در تصویر بالا مشخص است، این شرکت افزونه‌هایی مانند کنتور انرژی ۳ فاز، مدل ALM-173-R1 با ۱۷ ورودی و ۳ رله، مدل AIO-422-R1 با ۴ ورودی آنالوگ، ۲ خروجی آنالوگ و ۲ کانال RTD و غیره را نیز ارائه می‌دهد. این تجهیزات برای کار با MicroPLC یا کنترلر کوچک‌تر و ارزان‌تر MicroPLC ESP32 DIN-Rail طراحی شده‌اند.