Tecomat Foxtrot - Od programovatelného automatu k inteligentní elektroinstalaci 2

V předchozím díle byly stručně představeny základní technické pilíře systému Foxtrot jako moderního systému pro inteligentní elektroinstalace. Koncepcí výkonné centrální jednotky s web serverem a dvouvodičovou sběrnicí CIB (Common Installation Bus) vnáší Teco a.s. do oblasti automatizace domů a budov novou úroveň flexibility a uživatelského i instalačního komfortu. Na této sběrnici lze kombinovat veškeré technologie automatizace budov: vytápění, chlazení, ventilaci, osvětlení, stínění, zabezpečení, zavlažování, přístupový systém atd.

Instalační sběrnice CIB
Sběrnice CIB svojí univerzálností maximálně zjednodušuje a zpřehledňuje propojení všech prvků automatizace budov, tj. aktorů a senzorů. Zopakujme, že

• je dvouvodičová – napájení a komunikační vedení se nemusí zapojovat zvlášť, stačí dodržet polaritu dvou vodičů a při dlouhých vedeních dimenzovat dostatečně průřez vodiče;
• má volnou topologii – tam, kde je potřeba, ji lze rozvětvit na standardních svorkách nebo svorkovnicích. Strom, hvězda, linie: vše je možné zrealizovat. Jenom neuzavírat kruh. Konec vedení není třeba ukončovat žádným prvkem, žádným zakončovacím odporem;
• má velký dosah – nejdelší větev může být až 400m dlouhá;
• je velmi odolná, protože se počítá, že se elektroinstalatér někde nevyhne třeba souběhu se silovým vedením. Existují doporučené kabely, např. J-Y(St)Y 2 × 0,8. Při rekonstrukcích lze ale využít i kabelů, které jsou již uloženy; samozřejmě s vyloučením přítomnosti síťového napětí;
• odolnost lze zvýšit přepěťovou ochranou zejména tam, kde sběrnice přechází do prostoru vně budovy;
• je rychlá – odezva plně obsazené sběrnice od senzoru (vstupu) až po akci aktoru (výstupu) je garantována do 150ms, tedy méně než 300ms, které člověk ještě nevnímá jako zpoždění;
• je bezpečná, protože je provozována na nízkém stejnosměrném napětí do 30V, jmenovitě na 24V. Lze ji tedy i zálohovat dvojicí běžných bezúdržbových akumulátorů pro případ výpadku napájení ze sítě.

Obr. 1: Sběrnice CIB s volnou topologií

Na jedné sběrnici CIB může být až 32 modulů – aktorů a senzorů. Jak je vidět na obr. 1, může to být libovolná kombinace modulů na DIN lištu do standardních elektrorozváděčů, modulů vestavných do instalačních krabic pod zásuvku či pod klasický vypínač nebo interiérových modulů ve vybraných designových řadách vypínačů a zásuvek. Patří sem i snímače teploty, moduly pro nastavení žádané teploty, snímače osvětlení, vlhkosti, CO2, kouře, radiátorové hlavice aj. Sběrnice CIB může být vedena od centrální jednotky a bloku napájení dvouvodičově jak po vlastním rozváděči, tak do řady podružných rozváděčů, nebo pod omítkou až k jednotlivým vypínačům či k prvkům do instalačních krabic. Větví se tam, kde je potřeba. Po patrech, po místnostech i uvnitř jednotlivých místností.

Někdo může dát přednost instalaci pouze v rozváděčích. Řídicí prvky má všechny pohromadě, ale od každého vypínače, od každého zabezpečovacího senzoru, ke každé řízené zásuvce nebo stmívané žárovce povede samostatný kabel. Vestavné moduly a interiérové prvky naopak umožní rozvést pouze dvouvodičový kabel sběrnice CIB a silový síťový rozvod.

Rozšíření počtu větví CIB sběrnice
Pokud 32 modulů nestačí, lze počet sběrnic CIB připojených k jednomu centrálnímu modulu zvětšit a přidat další master moduly. Každý master umí dvě sběrnice CIB. Maximálně mohou být připojeny čtyři mastery, tj. celkem 1+4×2=9 sběrnic CIB. Je tak k dispozici až 288 pozic pro moduly CIB pod jednou centrálou. Uvážíme-li, že "velkokapacitní" moduly mají až 11 vstupů pro kontakty, 19 spínacích relé, tři analogové vstupy a tři analogové výstupy na jedné CIB adrese, pak je to kapacita více než dostatečná i na velké budovy.

Master CIB sběrnice se připojuje na rychlou systémovou sběrnici Foxtrotu. Ta již musí mít zachovánu liniovou topologii s ukončovacím odporem, ale může být rozvinuta až na délku 300m, resp. prodloužena na 1,7km přechodem na optické vlákno. Lze tak pokrýt i rozsáhlé komplexy.

Obr. 2: Rozšíření CIB sběrnic na celkový počet devět a varianty jejich napájení

Na obr. 2 je vidět, že u každého CIB mastera je ještě modul pro správné sloučení napájení komunikace na sběrnici. Každá sběrnice CIB může mít svůj samostatný napájecí zdroj volený podle skutečné zátěže. Obzvláště ty, které jsou od centrálního modulu a jeho napájení vzdáleny více než 10m. Lze volit i napájecí zdroj s dobíjením akumulátorů, a tak zajistit zálohování celé sběrnice.

CIB – sběrnice poslední míle
Na obr. 3 je znázorněna nejpřímější cesta od vypínače nebo relé do sítě Ethernet/LAN a odtud přes příslušný router nebo modem do sítě Internet. Jediným mezistupněm je tu Foxtrot. Ten kromě toho, že zprostředkuje transformaci stavu všech aktorů a senzorů na síť Ethernet/Internet, provádí nad nimi nepřetržitě všechny logické a regulační úlohy, dohled nad neporušeností sítě CIB, generuje alarmy atd.

Pokud se na situaci podíváme z hlediska světa informačních a telekomunikačních technologií, je Foxtrot přímým a plnohodnotným účastníkem sítě Internet se svojí IP adresou. Přes CIB pak zajistí přímou komunikaci na poslední míli, tedy na poslední vypínač, zásuvku, stmívač, žaluzii, ventilátor, radiátorovou hlavici, kotel, čerpadlo, teploměr atd.

Pokud není využita komfortní komunikace přes Ethernet/Internet, lze se senzory a aktory komunikovat pomocí standardního mobilního telefonu a SMS zpráv. Zde opět postačí Foxtrot jako obousměrný interpret signálů a povelů ze sítě GSM na každý aktor a senzor v elektroinstalaci přes modem SMS.

Sběrnice CIB je na jednu stranu proprietární, na druhou stranu centrální modul Foxtrot ji přes svá komunikační rozhraní dělá naprosto otevřenou a připojitelnou přes standardní rozhraní a protokoly k dalším systémům.

Obr. 3: Propojení aktorů a senzorů na CIB se sítěmi Ethernet/Internet a GSM

Konfigurační SW
Každý modul na sběrnici CIB má svoji unikátní 16bitovou adresu čitelnou na štítku každého modulu jako čtyři hexadecimální číslice (0–9, A–F). Po připojení si systém načte adresy zapojených prvků elektronicky sám, a urychlí tak práci s přiřazením srozumitelných názvů jednotlivým vstupům a výstupům. Přiřazení se provádí ve správci jednotek/zařízení v programovacím prostředí MOSAIC, resp. IDM. Na obr. 4 je ukázka tohoto okna. Konfigurační práce spočívá v přiřazení symbolických jmen, na které pak odkazuje program. Jména by měla co nejlépe vyjadřovat buď umístění, nebo specifickou funkci. Například: koupelna_svetlo_1, obyvak_radiator_2 nebo teplota_ venkovni.

Obr. 4: Programovací prostředí MOSAIC

Na obrázku jsou vidět záložky pro každého mastera CIB sběrnice. Zde MI, MO1 a MO2 a záložky pro každou větev příslušného mastera CIB1, CIB2. Sloupcové grafy ukazují relativní obsazenost jednotlivých větví a masterů CIB. Následuje seznam, s adresami a názvy připojených modulů. Vpravo je pole pro přiřazení názvu právě vybranému modulu nebo vstupu/výstupu. Vidět je i tlačítko pro automatické načtení připojených zařízení v případě, že pracujeme připojeni na již hotovou instalaci, a tlačítka pro jednoduché nahrání nového firmwaru.

Sběrnice CIB je proprietární sběrnice vyvinutá firmou Teco a.s. Konfigurační SW rozpoznává jednotky validované pro sběrnici CIB. Nové jednotky nesou označení CFox.

Na CIB jsou v současné době k dispozici vypínače, snímače teplot, pokojové ovládací jednotky, spínací relé, stmívače, analogové vstupy a výstupy, čidla osvětlení a infračerveného ovládání, zabezpečovací klávesnice, čtečky RFID karty atd. Ucelený sortiment dostupných a připravovaných modulů pro CIB sběrnici je k nalezení na stránkách www.tecomat.com.

Centrální modul Foxtrot
V současné době se od automatizačních projektů očekává centralizovaný dohled, vizualizace, záznam událostí a trendů, dále vzdálená správa či ovládání. Dohled a ovládání prostřednictvím SMS, podobně jako využití Internetu, jsou dnes běžnou praxí.

Těmto požadavkům vyhovuje koncepce systému Foxtrot s centrálním modulem, který má přehled o všech událostech na všech větvích CIB. Nad každým vstupem a výstupem, nad každým aktorem a senzorem může vytvořit jakékoli logické a sekvenční vazby, jednoduché i pokročilé regulace, sběr dat aj.

Všechna data jsou kdykoliv k dispozici on-line na všech komunikačních kanálech, které mají centrální moduly Foxtrot řady CP-10xx k dispozici. Jsou to především Ethernet a dva až čtyři sériové porty. Zde se zaměříme jenom na perspektivní a dnes nejrozšířenější Ethernet.

Kromě toho, že se přes port Ethernet systém programuje, a to i na dálku, je na něm Foxtrot připraven obousměrně předat data bez zpoždění a nejrůznějšími protokoly. Samozřejmostí jsou přenosové protokoly TCP/IP a UDP/IP, dále MODBUS TCP a BACnet. Alarmy může posílat e-mailem.

Pro komfortní vizualizaci a ovládání z PC se hodí SCADA systém Reliance, který má přímou komunikaci s Foxtrotem již zabudovánu. Nejužitečnějším komunikačním protokolem je všem známý http protokol. Foxtrot má vestavěný plnohodnotný web server připravený poskytnout data z rozsáhlých, složitých a graficky zajímavých stránek uložených na standardní SD kartě. Tyto stránky si uživatel může sestavit podle vlastních potřeb a především vkusu. Na stránky lze integrovat tlačítka, displeje, texty, živé grafy nebo obrázek z libovolné IP kamery. Stejné stránky pro ovládání lze zobrazit na počítači, PDA (iPhone, iPAD, Windows Mobile atd.) a zároveň na nástěnném dotykovém panelu. Několik ukázek je na obr. 5.

Obr. 5: Ukázky možností interních web stránek Foxtrotu a jejich zobrazení na počítači, iPhone (PDA) nebo nástěnném dotykovém panelu

MOSAIC a IDM – programování a parametrizování inteligentní elektroinstalace
Kromě centrálního modulu Foxtrot programovatelného podle standardu IEC v reléových schématech, funkčních blocích a ve strukturovaném jazyku vyrábí a dodává Teco a.s. centrální modul, který je parametrizovatelný v programu IDM. Těmto vývojovým prostředkům bude věnováno některé z dalších pokračování.

Ing. Jaromír Klaban, Teco a.s.

O více informací o Foxtrotu si lze zažádat níže uvedeným formulářem!