Технологии автоматизации ферм:
ОСРВ, алгоритмы, REST API

🧠 Собственная ОС реального времени «ОператорОС»

ПЛК «Оператор» работают под управлением собственной ОС реального времени. ОСРВ написана на C без использования сторонних ядер (FreeRTOS, Linux). Исключает лицензионные отчисления и гарантирует детерминированное время реакции.

• Детерминированность – жёсткие deadlines для алгоритмов отката/подката, аварийных остановов.
• Многозадачность – независимые задачи управления, мониторинга, веб-сервера, API.
• Watchdog – аппаратный сторожевой таймер. При зависании – автоматическая перезагрузка с сохранением состояния за 200 мс.
• FRAM-менеджер – циклическая запись настроек и моточасов без ограничения циклов.
• Защита памяти – разделение задач, критичные участки не могут быть повреждены.
• Веб-сервер + REST API – управление из браузера, интеграция со SCADA и ИИ.
• Восстановление после сбоя питания – перезагрузка и восстановление состояния за 200 мс (сохранение позиции энкодера, текущего шага алгоритма).

💡 Что это даёт вашему бизнесу?

▹

Детерминированное время реакции — алгоритм отката скрепера сработает за 200 мс, даже если одновременно работает веб-сервер и API. Никаких зависаний и перезагрузок.

▹

Отказ от сторонних ядер — мы оперативно исправляем любые ошибки и адаптируем ОС под ваши задачи без согласований с вендором. Вы не привязаны к лицензионным политикам Microsoft или Linux-дистрибутивов.

📊 Сравните: у конкурентов время восстановления после сбоя питания — ручной перезапуск. У «Оператора» — 200 мс. За смену экономится до нескольких часов простоя оборудования.

Сравнение технических характеристик →

🔄 Бутлоадер и обновление прошивки

Обновление встроенного ПО выполняется через веб‑интерфейс – без вскрытия корпуса и специальных программаторов. Раздел «Управление» → «Уйти в бутлоадер».

• Раздельная прошивка – STM32 и ESP32 обновляются независимо.
• Сохранение настроек – все калибровки, уставки и календари остаются нетронутыми.
• Аварийное восстановление – при сбое питания во время прошивки контроллер остаётся в бутлоадере, позволяет повторить попытку.
• Обновление по Ethernet/Wi-Fi – не требуется физический доступ.
• Информационная панель – версия бутлоадера, тип и версия прошивки, время запуска, версия WiFi.
• Поддержка .bin и .hex – стандартные форматы прошивок STM32.

🌐 Управление (системные настройки)

• 🌐 Сетевые настройки – IP-адрес, маска, шлюз, DNS, NTP‑сервер, Wi‑Fi (точка доступа / клиент), переопределение MAC.
• 🕒 Установка времени и часовой пояс – синхронизация с устройством или NTP, выбор часового пояса (все временные метки приводятся к местному времени).
• 💾 Сохранить / восстановить настройки – выгрузка файла .cfg и загрузка обратно. Идеально для тиражирования.
• 📊 Статистика – время работы, версии прошивок, тип платы расширения, использование памяти, количество перезагрузок.
• ⟲ Перезагрузить – полная перезагрузка контроллера.
• 🔧 Уйти в бутлоадер – переход в режим обновления прошивки.
• 🔥 Горячие логи – последние 64 события; ❄️ холодные логи – архив от 4 месяцев.

📊 Мониторинг и диагностика питания

• «24 В» – основное питание. Красный – просадка или перенапряжение.
• «3,3 В» – батарейка CR2032. Красный – напряжение ниже 2,5 В (потеря данных при отключении питания).
• Параметр в статистике «Измерений АЦП» – резкие скачки указывают на проблемы с блоком питания на объекте.

📅 Календари

До 4 независимых календарей, в каждом до 30 временных меток (ЧЧ:ММ). Используются для планирования запусков скреперов (альтернатива фиксированной паузе). Назначаются скреперу в его уставках.

📊 Калибровочные таблицы

8 таблиц, в каждой до 16 опорных точек (код АЦП → значение). Линейная интерполяция между точками. Применяются для:

• нелинейных датчиков (терморезисторы, датчики Холла)
• преобразования 4–20 мА в физические единицы
• дискретизации направления ветра (например, опасный сектор)

🔌 Настройка дискретных выходов (DO)

• Включён – зелёный
• Выключен – красный
• Не настроен – серый
• Контроль – диагностика цепи (обрыв, КЗ, неисправность реле)

Принцип работы контроля: после подачи команды контроллер проверяет наличие напряжения на выходной клемме. Несовпадение сигнализирует об ошибке. Позволяет обнаружить обрыв провода, перегоревший предохранитель, залипание или обрыв катушки промежуточного реле. Поддерживается на платах ФЕРМА, СТЕРИЛИЗАТОР и ПЕРИМЕТР

📈 Настройка аналоговых выходов (AO)

• Настроен – выход активен, значение выводится (зелёный)
• Не настроен – выход не используется (серый)
• Тип сигнала – 0–10 В или 4–20 мА (программируемый)
• Привязка к уставке – например, к заданию температуры или частоты
• Коэффициент масштабирования – линейное преобразование
• Калибровочная таблица – поддержка нелинейных характеристик (до 16 точек)
• Ручное управление – принудительная установка значения (для тестирования исполнительных механизмов)

🔌 Настройка дискретных входов (DI)

• Высокий уровень (сигнал есть) – зелёный
• Низкий уровень (сигнала нет) – красный
• Не настроен – серый
• Инверсия – меняет логику (24 В = 0, 0 В = 1) для нормально замкнутых контактов.
• Режим энкодера – пара соседних входов (A и B) для инкрементального энкодера (до 10 кГц). Отображается текущее количество импульсов (например, «Вход 9 313 749 имп.»). Позиция сохраняется в бэкап-регистрах (батарейка CR2032).
• Антидребезг – фильтр помех (0.2–20 мс), исключает ложные срабатывания.
• Внутренние подтягивающие резисторы к +24 В для работы с «сухими контактами».

🎚️ Настройка аналоговых входов (AI)

Каждый аналоговый вход имеет 11 настраиваемых параметров. Цвет индикации в интерфейсе:

• Зелёный – активен, значение в норме
• Жёлтый – ошибка датчика (обрыв, выход за пределы таблицы)
• Серый – не настроен
• Включен – активирует опрос входа
• Единицы измерения – В, °C, А, мА, %, градусы поворота
• Как цифровой – дискретный режим (требуется внешний резистор 47 кОм)
• Инвертирован – меняет логику (только в цифровом режиме)
• Антидребезг – подавление дребезга (только в цифровом режиме)
• Минимальное значение – код АЦП (0–4095), соответствующий минимуму шкалы
• Максимальное значение – код АЦП (0–4095), соответствующий максимуму шкалы
• Коэффициент – масштабирование для ручной калибровки
• Переменный – режим RMS для датчиков переменного тока
• Использовать таблицу – включает применение калибровочной таблицы
• Таблица – выбор одной из 8 таблиц (если флаг активен)

Как назначать таблицу: сначала в разделе 📊 Таблицы создаёте зависимость «код АЦП → значение» (до 16 точек), затем в настройках AI включаете флаг «Использовать таблицу» и выбираете нужную таблицу из списка. После сохранения контроллер автоматически преобразует «сырые» данные АЦП в физические единицы. При выходе за пределы таблицы фиксируется ошибка датчика (жёлтый цвет).

📊 Состояние (мониторинг и ручное управление)

• Зелёный – вход/выход активен, значение в норме (для AI)
• Красный – выход выключен, на DI низкий уровень
• Жёлтый – ошибка датчика (AI): обрыв, выход за пределы калибровочной таблицы
• Серый – вход/выход не настроен, не используется

Ручное управление – принудительное включение/выключение дискретных выходов (отключает автоматику).
Отображение значений – текущие значения аналоговых входов (в единицах измерения) и ошибки датчиков. Для цифровых входов, настроенных как энкодер, отображается текущее количество импульсов (например, «Вход 9 - 313749 имп.»).

🚜 Скреперы (навозоудаление)

• 💾 Регистр (сохранение положения) – текущее положение и состояние алгоритма сохраняются во FRAM. После сбоя питания – восстановление за ⚡200 мс, продолжение с того же места. Уникальная фишка: никакой перезагрузки, скрепер не «забывает» позицию.
• 🔄 Откат/Подкат – при превышении тока выше уставки «Максимальный ток» дольше «Времени превышения тока» скрепер останавливается, отъезжает назад на «Расстояние отвода», затем делает повторные попытки движения вперёд. После успешного продвижения на 1 метр счётчик сбрасывается. Защищает животных и механику.
  При превышении тока > Макс. ток дольше Времени превышения тока → откат на Расстояние отвода (например, 3 м) → подкат. Успех: продвижение ≥1 м или достижение конечной точки. Попыток отвода: 3. После 3 неудач – авария.
• ❄️ Зимний режим – при температуре ниже «Вкл. зимнего» в паузах между циклами выполняются короткие движения («продёргивания») на «Расстояние продергивания» с интервалом «Между продергиваниями». При потеплении выше «Выкл. зимнего» режим отключается. Исключает примерзание.
• 📅 Календари запуска – до 30 временных меток в сутки. Альтернатива фиксированной паузе, позволяет синхронизировать работу скреперов с насосами, кормораздачей и другими процессами.
• ⏱️ Подсчёт моточасов – автоматический учёт времени работы двигателей скреперов, вентиляторов, насосов. Сохранение во FRAM, не теряется при отключении питания.
• 🛡️ Защита от перефазировки – контроль чередования фаз. При неправильном направлении вращения или пропадании фазы – немедленная остановка и авария. Исключает повреждение редуктора при обратном ходе.
• 🔗 Защита от обрыва троса/цепи – контроль минимального тока: если ток падает ниже «Минимальный ток» дольше «Времени малого тока» – авария.
• 🛡️ Защита от самопроизвольного перемещения – если положение изменяется без команды (более 500 импульсов), отключается реле управления. Исключает травматизм при попытке вручную сдвинуть скрепер.
• 📏 Калибровка концевых точек – кнопки «Выйти за границы», «Установить домашнее положение», «Установить конечное положение». Экономит время при настройке длинных аллей (не нужно гонять скрепер 40 минут).
• 🔍 Диагностика – более 600 отслеживаемых событий (токи, положения, аварии, сбои питания, целостность цепей DO). Полный журнал в веб-интерфейсе, выгрузка «холодных логов» за 4 месяца.

🌡️ Микроклимат (шторы, вентиляторы, шахты)

• Шторы (независимые зоны, до 4 и более)
  Управление по температуре: может быть как дискретным (фиксированные ступени, настраиваемое количество), так и непрерывным (плавное регулирование). Например, при непрерывном алгоритме: каждые N минут сравнивается текущая температура с уставкой, и положение шторы корректируется на заданный процент (например, на 5% в сторону открытия или закрытия). Гистерезис исключает частые колебания.
  По температуре/влажности: датчики левой половины (сегменты 1 и 3) управляют шторами 1 и 3; правой половины (сегменты 2 и 4) – шторами 2 и 4. 4 ступени с гистерезисом.
  Защита от ветра (направленная): два комплекта датчиков (скорость + направление): на верхней стене – обслуживает шторы 1 и 2; на нижней – шторы 3 и 4. Каждый комплект имеет своё опасное направление (например, для верха – север, для низа – юг). Ветер вдоль здания не влияет, если не настроен как опасное направление. Имеет высший приоритет.
  Защита от дождя (косой): аналогично: датчик дождя сверху закрывает шторы 1 и 2; снизу – шторы 3 и 4. Имеет средний приоритет.
  Резервирование датчиков ветра (опция): при выходе из строя одного комплекта, можно перенастроить систему на использование оставшегося датчика (например, на крыше) с разными опасными направлениями для верхней и нижней стороны.
  Приоритеты: авария → ветер → дождь → температура.
  Калибровка положения после сбоя питания или при переходе в авторежим: поскольку шторы не имеют энкодера, контроллер выполняет калибровку движением до упора. Если температура в коровнике выше уставки «Температура зимнего режима» (лето) – полное открытие; если ниже или равно (зима) – полное закрытие, чтобы не выстужать помещение. После калибровки устанавливается требуемая ступень по температуре.
  Настройка направления ветра: через 📊 калибровочные таблицы (выделение опасного сектора).
• Вентиляторы – двухпозиционное управление по температуре с гистерезисом. Контроль сигнала «Нет сигнала» от ПРА/ЧП – при пропадании фазы или ошибке ПЧ вентилятор останавливается, фиксируется авария.
• Вытяжные шахты – управление по влажности с гистерезисом. Возможные способы задания скорости:
  • Дискретное кодирование: 3 бита (до 7 скоростей) или 4 бита (до 15 скоростей) – через дискретные выходы.
  • Плавное регулирование: 12-битный аналоговый выход (0–10 В, 4–20 мА) – до 4095 градаций, подключение к частотному преобразователю.
  Температурная блокировка – шахта не включается ниже порога.

🌬️ Кросс-вентиляция (вентиляторы + шторы)

• Зимний режим – при наружной температуре ниже +5°C приоритет отдаётся качеству воздуха (CO₂, NH₃). Работает минимальное число вентиляторов на пониженной скорости (0,8–1,5 м/с).
• Летний режим (ступенчатое управление) – каждые +N°C выше летнего минимума увеличивают скорость (шаг), до 15 ступеней. Контроль по THI (комфорт коров).
• Аварийный режим – при превышении критической температуры (THI > 80) включаются все группы вентиляторов на максимальную скорость (до 5 м/с безопасно).
• Ротация групп – для равномерного износа подшипников каждые 24 часа происходит смена активных групп (при частичной нагрузке).
• Управление притоком (шторы/клапаны) – стандартно система работает по принципу отрицательного давления: свежий воздух поступает пассивно через регулируемые проёмы. Возможно раздельное управление верхними и нижними шторами для оптимального смешивания воздуха зимой и максимального охлаждения летом. При пожелании заказчика возможна сбалансированная вентиляция с принудительным притоком (дополнительные группы вентиляторов), синхронизированным с вытяжкой для поддержания заданного дисбаланса (–10%).
• Ветровая защита – при сильном ветре (>8 м/с) наветренные шторы/клапаны прикрываются до безопасного положения, предотвращая сквозняки и выстуживание. Подветренная сторона работает штатно.
• Защита от дождя – при срабатывании датчика дождя приток ограничивается (ступень задаётся в уставках). Если внутри жарко (THI > 72), коровам нужен воздух, поэтому защита игнорируется, и шторы работают по основному алгоритму.
• Испарительное охлаждение – водяное охлаждение (душ/туман) активируется при THI > 70 и T > 23°C, если влажность < 70%. Работает циклично: 10–30 сек вода / 5 мин пауза. При THI > 80 – непрерывно. При влажности > 70% – блокируется.
• Приоритеты: авария → CO₂/NH₃ → температура/THI → ветер → дождь → ограничение сквозняка в зоне отдыха.
• Исполнительные устройства – частотные преобразователи с 4-битным дискретным управлением (15 ступеней) или аналоговым 0–10 В. Модуль ШИМ «Волна» (30 каналов).
• Датчики и диагностика – метеостанция (ветер, дождь, Тнаруж), внутренние датчики CO₂/NH₃, анемометр в зоне отдыха (контроль сквозняка). Контроль ПЧ, тепловых реле, цепей, журнал событий.
• 🔧 Регламентное обслуживание: очистка лопастей вентиляторов (слой пыли 3 мм снижает производительность на 30%), проверка натяжения ремней, смазка подшипников, контроль состояния направляющих перегородок.

* В стандартном исполнении система работает по принципу отрицательного давления (пассивный приток). При необходимости проектируем сбалансированную вентиляцию с принудительным притоком. Водяное охлаждение активируется только при наличии достаточной вентиляции и контролируется по THI. Алгоритмы активны в автоматическом режиме. Ручной режим – через пульт управления. Защиты (тепловое реле, пропадание фаз) работают всегда.

💧 КНС (насосы ДЛМ, Флеш, Агитаторы)

🔬 Уникальная диагностика КНС: Наши ПЛК измеряют ток каждого насоса с шагом 0,5 мА и передают данные в единую платформу. Это позволяет анализировать густоту стоков, прогнозировать износ и синхронизировать работу насосов со скреперами – снижая затраты на электроэнергию до 30%. Ни один другой вендор не даёт такой глубины диагностики и интеграции.

• Насос ДЛМ – управление по датчикам уровня (нижний, верхний, аварийный). Задержки включения/выключения (1–2 с) – антидребезг.
• Неисправность нижнего датчика (завис) – насос работает по таймеру (откачка заданное время), затем фиксирует аварию, но продолжает управление по верхнему и аварийному уровню.
• Неисправность верхнего датчика (завис) – если верхний уровень активен, а нижний не переключается, контроллер сразу фиксирует аварию, но продолжает откачку (при отсутствии запретов).
• Аварийный уровень – при срабатывании насос запускается на 60 с (настраивается), откачивает независимо от основных датчиков. После откачки – повторный опрос.
• Связь между КНС (опция) – блокировка запуска насоса, если следующая КНС переполнена или не готова (дискретные входы/выходы). При отсутствии связи откачка выполняется по времени.
• Насосы Флеш / Агитатор – циклический таймер (время работы и время паузы, до 3600 с).
• Режим «Внешний запуск» (Флеш) – запуск по дискретному сигналу, после снятия сигнала – промывка (0–600 с).
• Рандомизация старта – предотвращает одновременный пуск нескольких насосов (разброс ±10%).
• Общие защиты – превышение тока, обрыв ремня (малый ток), тепловое реле, контроль фаз, перефазировка. Все защиты активны в любом режиме.
• Подсчёт моточасов – учёт времени работы каждого насоса, сохранение во FRAM.
• Диагностика – журнал событий: запуски, остановы, аварии, сбои датчиков.

* Алгоритмы управления (по датчикам уровня, таймеру, внешнему запуску) активны только в автоматическом режиме. Защиты (превышение тока, обрыв ремня, тепловое реле, контроль фаз, перефазировка) работают в любом режиме (авто/ручной). При неисправностях датчиков (зависание нижнего или верхнего уровня) насос продолжает откачку по времени, фиксируется авария, но работа не останавливается. Связь между КНС (опция) – блокировка перекачки, если следующая станция не готова; при её отсутствии откачка идёт по времени.

⚙️ ЦРФ (сепаратор + насос ДЛМ с ПЧ)

⚙️ Интеллектуальная сепарация: Мы анализируем ток ДЛМ и сепаратора, чтобы предотвращать забивание сита, оптимизировать производительность и синхронизировать работу с КНС. Это единственное решение, которое даёт предиктивную диагностику отказов за 2–3 дня до остановки.

• Насос ДЛМ с ПЧ – управление по уровням (нижний, верхний, аварийный). Плавное регулирование частоты вращения через аналоговый выход 0–10 В / 4–20 мА.
• Ограничение производительности – скорость насоса ограничена, чтобы не превышать пропускную способность сепаратора. Защита от перегрузки сепаратора.
• Сепаратор (сито + шнек) – два независимых привода. Управление вкл/выкл, защиты по току, тепловое реле, аварийный останов.
• Датчик перегрузки сепаратора (концевой) – при срабатывании (сито переполнено) немедленно останавливается ДЛМ. Через заданную паузу останавливается сито, затем через паузу – шнек.
• Аварийный останов сепаратора – при срабатывании (кнопка, тепловое реле) немедленно блокируется работа ДЛМ и самого сепаратора.
• Задержка останова сепаратора – после того как ДЛМ осушил бункер (нижний уровень), сепаратор продолжает работу заданное время (добрать материал), затем останавливается.
• Общие защиты ДЛМ – превышение тока, обрыв ремня, тепловое реле, контроль фаз, перефазировка. Активны всегда.
• Подсчёт моточасов – учёт времени работы насоса ДЛМ, сита, шнека. Сохранение во FRAM.
• Диагностика – журнал событий: запуски, остановы, аварии, срабатывание датчика перегрузки, изменения частоты.

* Алгоритмы управления ДЛМ (по уровням, частоте) активны только в автоматическом режиме. Защиты – всегда. При срабатывании датчика перегрузки сепаратора ДЛМ останавливается немедленно, сепаратор – с паузами. При аварийном останове сепаратора – полная блокировка ДЛМ и сепаратора.

🧼 Дезинфекция доильных мест (BackFlush (Промывка обратным потоком))

В основе алгоритма — ПЛК «Оператор» и плата расширения «СТЕРИЛИЗАТОР» (48 DO, 12 DI, 4 AI, 2 AO)
Увеличить количество групп позволяет модуль расширения «ПЕРИМЕТР» (24 DO, 24 DI, 12 AI, 12 AO)

Управление дематроном (GEA DemaTron): Для каждой группы предусмотрен отдельный дискретный выход (DO), который замыкается (сухой контакт) на всё время активного цикла дезинфекции данной группы.

Основные функции:

• 8-шаговый цикл дезинфекции – задержка, вода, воздух, дезинфектант, воздух, воздействие, ополаскивание, продувка. Времена и состояния выходов (DO1–DO4: пневмоклапан, вода, воздух, дезинфектант) настраиваются для каждой группы.
• Входы старта группы – DI1…DI6, обычно подключаются к индуктивным датчикам на доильных аппаратах. При активном сигнале и наличии давления воздуха запускается цикл для соответствующей группы.
• Выходы статуса дезинфекции – DO5…DO10 (по одному на группу). Активны на протяжении всего цикла. Используются для сигнализации дематрону.
• Контроль давления воздуха – аналоговый вход от датчика давления. При падении ниже порога запуск новых циклов блокируется, текущий цикл прерывается с аварией, все выходы принудительно отключаются.
• Визуальная индикация – зелёный светодиод мигает 1 Гц в паузах или в ожидании старта. Красный светодиод – авария.
• Энергонезависимость – запоминание текущего шага, оставшегося времени и активной группы. После восстановления питания цикл продолжается с того же места, а соответствующий DO статуса группы автоматически восстанавливается.
• Самодиагностика и журнал событий – фиксируются запуски, завершения, аварии, изменения уставок для каждой группы.

Настройка через веб-интерфейс: Для каждой группы предусмотрена отдельная страница, где задаются времена 8 шагов, состояния DO1–DO4 на каждом шаге, номер DO для статуса дезинфекции, порог давления воздуха, номер шага для аварийного сброса, количество повторений цикла.

🚨 Физическая сигнализация — шкаф «Эхо»

Шкаф «Эхо» — это «руки» сервера диспетчеризации. Он превращает цифровые аварии в физические сигналы: загорающиеся лампы, светодиодные табло, сирены. Шкаф построен на базе ПЛК «Оператор» и плат расширения СТЕРИЛИЗАТОР (48 дискретных выходов на плату, до 32 плат в одном шкафу — до 1536 дискретных выходов). На передней панели шкафа размещается мнемосхема — графическая панель с лампами, повторяющая план объекта. Оператор видит не просто «аварию», а конкретный корпус, аллею или КНС, где произошёл сбой.

• 🔔 Дублирование любых аварий — скреперы (обрыв троса, перегрузка), КНС (переполнение, перегрев), климат (отказ вентиляции, датчиков), ЦРФ (забито сито, авария шнека), дезинфекция (нет давления).
• 🎛️ Гибкая настройка — через собственный веб-интерфейс назначается: какое событие на какую лампу выводить, каким цветом, как долго гореть, включать ли сирену и проблесковый маяк.
• 🔌 Автономная работа — шкаф самостоятельно опрашивает контроллеры по сети (HTTP GET, Modbus TCP). При отказе сервера диспетчеризации продолжает выполнять критически важные функции оповещения и сигнализирует о самой потере связи отдельной лампой.
• 🔊 Светозвуковой оповещатель (СЗО) — встроенная сирена и проблесковый маяк. Режимы: «Выкл», «Работа», «Тест» (проверка всех выходов без реальной аварии).
• 📍 Гибкое размещение — устанавливается в любом помещении: диспетчерская, пункт охраны, проходная. Персонал видит аварию сразу, не глядя в монитор.

Что это даёт: сокращение времени реакции на аварию с часов до секунд. Критическое событие не останется незамеченным, даже если оператор отвлёкся или отошёл от экрана. Масштабируется от нескольких сигнальных ламп до полноценного табло с сотнями индикаторов.