Недорогой мониторинг для серверного помещения (часть 1 – вводная)

Наверное самым простым способом для ИТ-специалиста при решении задачи мониторинга окружающей среды в серверном помещении будет использование специализированных контроллеров с выдачей данных по SNMP, которые рассматриваются в статье “Контроллеры параметров окружающей среды для серверных помещений”. Но для тех кто не боится трудностей и хочет получить недорогое решение промышленного уровня (с серийным выпуском оборудования) – есть интересный вариант с протоколом Modbus.

Представляю мониторинг на базе компонентов – НВП “Болид” (физический уровень – данная статья) и ПНР/Zabbix (вторая часть).

НВП “Болид” широко известен в кругах средств охранно-пожарной автоматики и рассматриваемое решение будет нести этот “отпечаток”. Их устройства мягко говоря не отличаются дизайном и продуманностью корпусов, но… Цена с лихвой компенсирует все эти недостатки, а также стоит отметить весьма неплохую документацию и более-менее нормальную бесплатную техническую поддержку.

Протоколы и интерфейсы

Прежде чем перейти к «железу» очень кратко рассмотрим применяемые протоколы и интерфейсы:

Modbus: промышленный протокол, построенный по принципу «Ведущий» (Master) — «Ведомый»(Slave). В сети Modbus может быть только один ведущий, который опрашивает ведомых и «говорит», что им делать. В качестве среды передачи данных может использовать интерфейс RS-485 (Modbus RTU) или Ethernet (Modbus TCP). Теоретически максимальное кол-во устройств — 247.

Орион: проприетарный протокол компании НВП «Болид», построенный по принципу «Ведущий» (Master) — «Ведомый» (Slave). В качестве среды передачи данных использует по всей видимости модифицированный интерфейс RS-485, благодаря чему максимальная длина линии может достигать 3 км (!). Максимальное кол-во устройств — 127.

ДПЛС (двухпроводная линия связи): проприетарный протокол компании НВП «Болид», построенный по принципу «Ведущий» (Master) — «Ведомый» (Slave). В качестве среды передачи данных использует медный парный кабель (рекомендуется — «витая пара»). Максимальное кол-во устройств — 127+1. Топология — шина (или кольцо) с ответвлениями, максимальная длина линии может достигать 1,5 км (зависит от типа кабеля, сечения жил кабелей и кол-ва подключенных устройств).

RS-485: интерфейс физического уровня, использует для передачи данных «витую пару» (одна «2-wire» или две пары «4-wire», второе встречается реже). Заявленная максимальная длина линии — 1,2 км. Топология — шина.

Как можно видеть, используются достаточно «дальнобойные» линии связи. Во всех протоколах адресация устройств задается «ручками» (предварительное конфигурирование).

Датчики

Система предполагает подключение “специальных” адресных датчиков (если говорить более строго “извещателей”, т.е. устройств со встроенным датчиком), но можно подключить и “обычные” неадресные с использованием адресных расширителей (от 1 до 8 входов). Датчики подключаются в ДПЛС. Применение адресных извещателей дает два преимущества: практически все адресные устройства получают питание по сигнальной линии (т.е. не требуется подводить отдельную линию питания 12В) и не требуется где либо размещать адресный расширитель.

Ассортимент “оконечного” оборудования достаточно широк, но приведу то, которое может потребоваться при решении нашей задачи:

• С2000-ВТ – комбинированный датчик температуры и влажности для использования внутри помещений (IP41). Имеет сертификат средства измерения, погрешность всего 0,5°С и рекомендованную розничную цену всего 1200 руб.!
• С2000-СМК (и его вариации) – датчик “открытия двери” (магнито-контактный извещатель, геркон). Рекомендованная розничная цена – 300 руб.;
• С2000-ДЗ – точечный датчик затопления (делается совместно с Риэлта, поэтому корпус “неформат”). Рекомендованная розничная цена — 800 руб.;
• С2000-АР1, С2000-АР2, С2000-АР8 – адресные расширители на 1, 2 и 8 подключений, могут использоваться как “приемники” сигналов типа “сухой контакт” (вкл./откл.) с другого оборудования;
• С2000-СП2 – релейный блок (на 2 выхода), с помощью которого можно управлять устройствами (например, лампой сигнализации – световым индикатором). Рекомендованная розничная цена — 1200 руб.

Полный перечень оборудования см. на официальном сайте производителя.

Контроллер

“Линейка” контроллеров, если так можно выразиться, состоит из трех моделей:

• С2000-КДЛ – базовая модель (обозначение расшифровывается как “Система 2000 – Контроллер Двухпроводной Линии связи”);
• С2000-КДЛ-2И – добавлены гальванические развязки для RS-485 и ДПЛС;
• С2000-КДЛ-Modbus – в конструкцию С2000-КДЛ-2И добавлен преобразователь протокола Modbus С2000-ПП.

Оптимальнее использовать С2000-КДЛ-Modbus, но можно и С2000-КДЛ/C2000-КДЛ-2И с установленным рядом преобразователем протокола С2000-ПП, у которого исполнение корпуса “монтаж на панель”.

Контроллер выполняет роль «Ведущего» в линии ДПЛС (к одному контроллеру можно подключить только одну линию ДПЛС), причем в линии RS-485 Орион он уже выступает в роли «Ведомого» и забрать данные с него «напрямую» не получится. Для сбора данных в линии RS-485 Орион используется, так называемый, пульт С2000М или С2000-ПП (в том числе во строенном исполнении), которые имеют уже стандартизованные интерфейсы передачи данных.

У контроллеров можно выделить следующие характеристики:

• относятся к конфигурируемому типу, а не программируемому (т.е. нужно только настроить параметры, а не разрабатывать программу);
• поддержка до 127 адресных устройств (С2000-ВТ имеет два адреса), причем многие пуско-наладчики не рекомендуют использовать больше 100-110;
• двойной ввод по питанию DC 12-24В;
• не слишком удобная конструкцию корпуса (все подключаемые провода невозможно спрятать в корпусе прибора).

Для отказоустойчивости системы можно использовать следующие меры (которые не являются обязательными):

• кольцевой шлейф – обрыв шлейфа в одном месте не влияет на наличие сигналов от адресных датчиков;
• использование ответвительно-изолирующих блоков (БРИЗ) – позволяет делать радиальные ответвления, а также изолировать сегмент шлейфа, в котором произошло замыкание “ДПЛС+” и “ДПЛС-“.

ВАЖНО: на контроллеры постоянно выходят новые прошивки, которые устраняют ошибки и добавляют функционал, причем прошивки С2000-КДЛ и С2000-КДЛ-2И несовместимы.

Подключение Modbus

Как описывалось ранее, можно использовать или контроллер С2000-Modbus либо преобразователь С2000-ПП. Обе схемы предусматриваются выдачу сигналов по протоколу Modbus RTU 2-wire с помощью RS-485 в качестве ведомого устройства (ведущий у нас — Zabbix или какая-нибудь SCADA-система). Для подключения к серверу можно использовать два метода:

• предпочтительный – преобразователь Modbus RTU/Modbus TCP с подключением к той же локальной сети, где находится наш сервер с ПО. На руках у меня есть два устройства: “китайчонок”
  USR TCp232-410s-PCBA и “проф” MOXA MGate MB3170, могу сказать, что на удивление первый вариант заработал “из коробки”, а со вторым пришлось немного повозиться (хотя стоит признать, что технически он интереснее);
• дешевый – преобразователь RS-485/USB с подключением непосредственно к серверу (Modbus RTU передается поверх RS-485). Отмечу, что есть много нареканий на надежность данных USB-стиков (можно брать практически любые, я заказывал из Китая за 100 рублей, использовал связку конвертер RS-232/RS-485 и переходник USB/RS-232 и все продолжало работать!).

Возможны две схемы передачи событий:

• напрямую с С2000-ПП/C2000-КДЛ-Modbus, когда указанные устройства работают в режиме “Орион-Master” (выбирается перемычкой на плате) и выполняют роль опросчика системы “Орион”;
• с использованием пульта “С2000М”, когда он собирает информацию с контроллеров и только потом отдает ее в Modbus через С2000-ПП/C2000-КДЛ-Modbus (режим “Орион-Slave”). Данная схема хороша тем, что пульт можно использовать как “локальный терминал” (посмотреть события на встроенном ЖК-экране), а также продолжать фиксировать события в случае поломки сервера с ПО мониторинга. Минус: чуть сложнее настройка и пульт имеет весьма специфичный внешний вид.

Питание и монтаж

Для питания необходим источник питания 12В DC, желательно стабилизированный и с монтажом на DIN-рейку. Его мощность (обычно указывается либо в мА или А) можно грубо подбирать из расчета 1 контроллер – 500 мА. Резервированный источник питания (со встроенным аккумулятором, РИП) я бы порекомендовал использовать только в случае применения пульта С2000М. И обязательно подключить источник питания к тому же источнику бесперебойного питания (ИБП), что и сервер системы мониторинга.

Можно конечно смонтировать все это на стену, но оставим это для монтажников охранно-пожарных сигнализаций, а сами воспользуемся 3U DIN-рейкой для монтажа в 19″-шкаф (например, ЦМО PS-3U или Cabeus с тем же артикулом, переднюю панель придется выкинуть). В случае использования пульта С2000-М можно применить 19″ заглушку на 4U (желательно перфорированную), которая будет выполнять роль монтажной панели и к которой уже закрепить DIN-рейку для клемм и контроллера. Минус решения – оборудование выступает за монтажную 19″ плоскость.

Собрать и смонтировать систему из комплектующих не должно вызвать вопросов, но обращаю внимание на следующее:

• большинство датчиков имеет небольшой кусочек торчащего кабеля. Нарастить кабель, можно применяя либо пайку с термоусадкой, либо двухпарную распачную коробку КС-2 (компактная, но качество изготовления “хромает”), либо соединение RJ11 (RJ45);
• перед монтажом в датчики нужно прописать их адреса (как это делается рассмотрено во второй части статьи) и отмаркировать;
• при подключении датчиков нужно соблюдать полярность “ДПЛС+” и “ДПЛС-” (см. документацию – какой цвет имеет ДПЛС+, как правило цветной) – если перепутаете, то датчик не определится в системе.

Для тех кто не хочет паять, но любит обжимать “фишки” можно воспользоваться ниже описанным вариантом (наверное, все-таки лучше RJ11 – чтобы случайно не скоммутировать ДПЛС-линию в сервер).

Потребуются:

• кабель витая пара 2-х парный, неэкранированнный;
• “мешок” разъемов RJ11 (6P4C или 6P6C);
• разветвители RJ11 со входами типа гнездо (бывают самые разнообразные варианты по очень симпатичным ценам).

На одну пару заводим ДПЛС, на другую, например, 12В DC. Подключение датчиков через разветвители, как показано на картинке.

С “железячной” частью закончили – во второй части будет про настройку всего этого “добра”.