KNX/EIB – Celosvětově normalizovaný systém inteligentní instalace (8) Ing. Josef Kunc Chceme-li vyřešit jakoukoli KNX systémovou elektrickou instalaci, musíme se nejdříve zabývat řízením funkčních oblastí a jednotlivých funkcí a teprve poté svázat jejich činnost tak, aby se vzájemně podporovaly a spolupracovaly, jak požaduje investor pro dosažení očekávané úrovně komfortu a spotřeby energie. V praxi to znamená dohodnout se na spolupráci mezi dodavateli jednotlivých technologií tím, že budou vymezeny styčné body a způsob vzájemné komunikace mezi řídicími jednotkami dílčích systémů a společnou KNX instalací. Takže například pro oblast regulace spotřeby tepla na vytápění objektu je důležité dohodnout se s projektantem otopného systému na tom, že spotřebu tepla v jednotlivých místnostech budou regulovat obvody, které jsou součástí systémové instalace KNX. A ty zajistí předávání veškerých potřebných dat řídicí jednotce teplovodního kotle. Prostřednictvím vhodného rozhraní tak řídicí jednotka obdrží údaje o měřených hodnotách vnitřních teplot v jednotlivých místnostech, o jejich nastavených hodnotách, obdrží i informaci o aktuální venkovní teplotě, takže může vypočítat, kolik tepla má připravit pro dosažení požadovaných teplot. Řídicí jednotky některých zdrojů tepla významných výrobců jsou vybavovány vlastním rozhraním pro komunikaci po KNX sběrnici (jako např. kotle Viesmann nebo Buderus, příp. klimatizační jednotky Mitsubishi). Mnohé jiné řídicí jednotky pak jsou schopny komunikovat po IP síti, jsou vybavovány rozhraními LON Works nebo komunikují prostřednictvím jiného otevřeného protokolu. Prostřednictvím KNX/IP routerů, KNX/LON anebo jiných rozhraní je pak zajištěna plnohodnotná komunikace mezi řídicí jednotkou a KNX instalací. Nyní se tedy budeme zabývat příklady možných způsobů řízení jednotlivých funkcí. Spínání spotřebičů Na první pohled zcela jednoduchým úkolem je spínání spotřebičů, např. svítidel. V řadě případů je skutečně požadováno zcela jednoduché ovládání spotřebiče, stejně jako v klasické instalaci. Stiskem horní části ovladače podle obr. 1 se spotřebič zapíná (je odeslán zapínací telegram, který přijme příslušný spínací akční člen a vykoná příkaz), stiskem dolní části se vypíná. Dvoubarevná LED, která je součástí ovladače, v závislosti na nastavení parametrů, může měnit barvu podle okamžitého provozního stavu ovládaného spotřebiče.
Obr. 1: Možný vzhled tlačítkového ovladače (ABB)
Častým úkolem bývá zařazení spotřebičů do oboru centrálních funkcí. To je ovšem z hlediska nastavení docela jednoduchý úkol – postačí připojení centrální skupinové adresy příslušným skupinovým (komunikačním) objektům akčních členů. Pro zajištění změny barvy LED na ovladači v závislosti na provozním stavu jím řízeného spotřebiče bude tato centrální adresa přiřazena také skupinovému objektu tohoto ovladače.
Obr. 2: Zapojení pro spínání spotřebiče v KNX instalaci
Vyskytují se však také případy, kdy jsou na spínání určitého spotřebiče kladeny různé podmínky. Stanovme si příklad takovýchto podmínek. Venkovní osvětlení může být zapínáno jen v určitých časových úsecích, pouze v pracovní dny a v závislosti na pohybu osob a současně také jen v době, kdy přirozené osvětlení je nepostačující. V takovémto případě již musíme počítat s použitím určitých logických vazeb. Pro tento účel je nezbytné vybavení instalace dalšími přístroji a funkcemi – zdrojem reálného času s časovým programem, soumrakovým snímačem, snímačem pohybu a logickým členem. Současné přístroje pro KNX instalace jsou zpravidla konstruovány tak, aby byly schopny zvládnout i několik funkcí. Venkovní snímač pohybu je běžně vybaven i soumrakovým snímačem. Proto bude odesílat spínací telegramy pouze po zaznamenání pohybu v době, kdy je přirozené osvětlení nepostačující. Může však na sběrnici odesílat informace o pohybu i v době, kdy není využíván pro spínání, tedy v kteroukoli denní či noční dobu. Jednoduché logické vazby běžně zvládne aplikační program spínacího akčního členu. Použité přístroje připojené ke sběrnici jsou zobrazeny na obr. 3.
Obr. 3: Schéma KNX instalace pro spínání se závislostí na čase a na pohybu
Ve skutečnosti ovšem budeme používat jednonásobné tlačítkové snímače a jednonásobné spínací akční členy pouze zcela výjimečně. Ve většině případů potřebujeme z jednoho místa ovládat vyšší počty funkcí, proto i ovladače budou vícenásobné. Spínací akční členy jsou zpravidla montovány do rozvodnic a rozváděčů určených pro přívod energie k vyšším počtům spotřebičů. Proto bude mnohem ekonomičtější využívat i akční členy o vyšší násobnosti. Příklad dvanáctinásobného spínacího akčního členu je na obr. 4.
Obr. 4: Dvanáctinásobný spínací akční člen s možným ručním ovládáním (ABB)
Současný spínací akční člen dovoluje vytvářet aplikační programy nezávisle na sobě pro každý z jednotlivých kanálů, takže v jednom kanále může být nastaven program pro prosté spínání na základě příkazů přicházejících po sběrnici, druhý kanál bude nastaven na samočinné vypínání po uplynutí nastaveného času po zapnutí (funkce schodišťového automatu). Další kanály lze provozovat s časově zpožděným zapínáním a s časově zpožděným vypínáním (obě zpoždění se nastavují nezávisle na sobě). Jiný kanál může být určen pro spínání topení a nebo bude ve funkci kmitacího relé. V našem příkladě potřebujeme vytvořit vazbu spínání nejen na úroveň přirozeného osvětlení, ale ještě také na čas – tedy na spínání jen v pracovní dny. Vazbu na úroveň přirozeného osvětlení zajistí přímo snímač pohybu vnitřní vazbou na vestavěný soumrakový snímač. V parametrech postačí pouze určit mezní hodnotu přirozeného osvětlení (např. 5 lx) a nastavit odesílání spínacích telegramů jen při hodnotách přirozeného osvětlení nižších, než je nastavená mez. Takto máme zajištěno, že v době, kdy je hladina přirozeného osvětlení vyšší, nebudou na sběrnici z tohoto přístroje odesílány žádné spínací telegramy. Zbývá tedy pouze vytvořit vazbu na reálný čas. Časový program bude vytvořen tak, aby k zapínání osvětlení docházelo pouze v pracovních dnech (pondělí až pátek) a aby provoz navíc byl omezen i na určité časové rozpětí (například od 05:00 h do 24:00 h). V nastavené době tedy budou odesílány zapínací telegramy, ovšem s jinou skupinovou adresou, než odesílají snímače pohybu. Snímač pohybu bude podle nastavení v programu ETS odesílat spínací telegramy se skupinovou adresou 1/1/55, zatímco časový spínač s adresou 1/1/200 (obr. 5).
Obr. 5: Skupinové adresy pro časově omezené spínání s vazbou na pohyb a osvětlení
Jak tyto adresy provážeme v aplikaci spínacího akčního členu, abychom dosáhli požadovaného způsobu ovládání? Po seznámení se s aplikačním programem spínacího akčního členu jsme zjistili, že máme dokonce několik variant řešení. Akční člen umožňuje použít buďto logickou vazbu AND, lépe hradlo anebo je možné využití vazby na prioritní objekty. Přiřazení skupinových adres ke skupinovým objektům akčního členu pro logickou vazbu je na obr. 6.
Obr. 6: Přiřazení skupinových adres ke skupinovým objektům
Občas se ovšem vyskytují požadavky na provozování dané funkce se složitějšími vazbami, takže již je nezbytné využití přídavných logických modulů, které zvládají i složitější kombinace podmínek. Jiným požadavkem může být také spínání několika řad svítidel, v závislosti na intenzitě venkovního osvětlení, při zajištění dostatečné úrovně vnitřního osvětlení a současně při optimalizaci spotřeby elektrické energie na osvětlování. Příklad: V místnosti jsou dvě řady stropních zářivkových svítidel uspořádané souběžně se stěnou vybavenou okny. Na stropě jsou umístěny snímače přítomnosti, zajišťující provoz osvětlení pouze při přítomnosti osob a současně s nastavenou mezí měřené intenzity osvětlení vestavěným snímačem jasu. Při překročení této meze bude nejdříve vypnuta řada svítidel v blízkosti oken, při dalším zvýšením hladiny přirozeného osvětlení pak i řada vzdálenější od oken. Mezní hodnoty intenzity osvětlení přitom mohou být nastaveny v parametrech spínacích akčních členů. Tyto mezní hodnoty mohou být využity také pro blokování provozu energeticky náročnějších spotřebičů, pokud je to nezbytné pro nepřekročení přípustných proudů, navíc i v závislosti na celkovém odběru. K tomu je možné využívat i měření odběru jednotlivých spotřebičů, které umožňují některé spínací akční členy. Stmívání svítidel Pro řízení osvětlení bývá stále častějším požadavkem využívat plynulé regulace intenzity osvětlení jednak pro udržování intenzity světla na stálé hodnotě a jednak pro vytváření úrovně osvětlení podle okamžitých potřeb a nálad. Pro principiální řízení osvětlení potom bude nutné použít vhodné spínací a stmívací akční členy a vhodné ovladače. Pro ruční ovládání postačí tlačítkové snímače, při řízení na stálou osvětlenost budou zapotřebí snímače přítomnosti vybavené snímači osvětlení a navíc také tlačítkovými ovladači, jimiž se mění nastavená hodnota intenzity pro stálou osvětlenost. Principiální schéma zapojení je na obr. 7. Při volbě vhodného akčního členu je nejdříve nutné vědět, jaké typy zdrojů světla budou použity, abychom mohli vybrat odpovídající přístroj, určený pro definovaný charakter zátěže. Je nutné znát také jmenovitou zátěž, abychom se nedostali do situace, kdy dochází k přetížení stmívače a tedy k jeho praktické nefunkčnosti. Stmívací akční členy jsou zpravidla vybaveny elektronickými ochranami, takže přístroje jsou zkratuvzdorné a kromě toho jsou i přetižitelné, ovšem při přetížení dochází k nadměrnému zahřátí výkonového polovodičového prvku a elektronická ochrana přístroj vypne. Po poklesu teploty pod kritickou úroveň znovu zapíná. V nepravidelných intervalech se tato situace opakuje. Správným dimenzováním
přístrojů a také správným návrhem a umístěním rozváděčů lze snadno předcházet těmto tepelným problémům stmívačů.
Obr. 7: Principiální schéma KNX instalace pro řízení na stálou osvětlenost
Na volbu vhodných přístrojů pro regulaci osvětlení má nemalý vliv i počet ovládaných svítidel, v závislosti na typu objektu. Jedním ze způsobů budeme řešit regulaci osvětlení v bytovém domě, jiným v komerční budově. Podrobněji se těmito otázkami budeme zabývat v následujícím pokračování informací o KNX systémové instalaci. Literatura: 1. Materiály asociace KNX 2. Časopisy Elektroinstalatér 3. Firemní podklady ABB 4. Archiv autora
