NÁVRH A TVORBA UKÁZKOVÝCH PANELŮ SE SYSTÉMOVOU INSTALACÍ EGO-N

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV ELEKTROENERGETIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF ELECTRICAL POWER ENGINEERING

NÁVRH A TVORBA UKÁZKOVÝCH PANELŮ SE SYSTÉMOVOU INSTALACÍ EGO-N

DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER‘S THESIS

AUTOR PRÁCE AUTHOR

BRNO 2010

BC. MARTIN VAŠÍČEK

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav elektroenergetiky

Diplomová práce magisterský navazující studijní obor Elektroenergetika Student: Ročník:

Bc. Martin Vašíček 2

ID: 77754 Akademický rok: 2009/2010

NÁZEV TÉMATU:

Návrh a tvorba ukázkových panelů se systémovou instalací Ego-n POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ: 1. Úvod do problematiky systémových elektroinstalací 2. Současný stav řešené problematiky 3. Systém inteligentní elektroinstalace Ego-n 4. Návrh a konstrukce panelu s modelem systémové elektroinstalace Ego-n 5. Vytvoření demonstrační aplikace a konfigurace prvků elektroinstalace 6. Závěr DOPORUČENÁ LITERATURA: podle pokynů vedoucího práce Termín zadání:

8.2.2010

Termín odevzdání:

Vedoucí práce:

Ing. Jan Macháček, Ph.D.

24.5.2010

doc. Ing. Petr Toman, Ph.D. Předseda oborové rady

UPOZORNĚNÍ: Autor diplomové práce nesmí při vytváření diplomové práce porušit autorská práva třetích osob, zejména nesmí zasahovat nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a musí si být plně vědom následků porušení ustanovení § 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení části druhé, hlavy VI. díl 4 Trestního zákoníku č.40/2009 Sb.

Bibliografická citace práce: VAŠÍČEK, M. Návrh a tvorba ukázkových panelů se systémovou instalací Ego-n. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2010. 61s. Vedoucí diplomové práce Ing. Jan Macháček, Ph.D.

Prohlašuji, že jsem svou diplomovou práci vypracoval samostatně a použil jsem pouze podklady (literaturu, projekty, SW atd.) uvedené v přiloženém seznamu. Zárověň bych na tomto místě chtěl poděkovat svému vedoucímu diplomové práce Ing. Janu Macháčkovi, Ph.D. za pokytnutí cenných rad a připomínek při vypracování diplomové práce. Velké díky patří také mým rodičům, Františkovi a Haně Vašíčkovým, za podporu při studiu. ……………………………

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav elektroenergetiky

Diplomová práce

Návrh a tvorba ukázkových panelů se systémovou instalací Ego-n

Martin Vašíček

vedoucí: Ing. Jan Macháček, Ph.D. Ústav elektroenergetiky, FEKT VUT v Brně, 2010

Brno

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Faculty of Electrical Engineering and Communication Department of Electrical Power Engineering

Master’s Thesis

Design and production of sample panels with system installation Ego-n by

Martin Vašíček

Supervisor: Ing. Jan Macháček, Ph.D. Brno University of Technology, 2010

Brno

Abstrakt

6

ABSTRAKT Diplomová práce se ve své teoretické části zabývá vývojem systémových elektroinstalací, jak jejich rozdělením i porovnáním vzájemných rozdílů. Jsou zde zmíněny výhody inteligentních elektroinstalací (komfort, úspora energie atd.). V dnešní době existuje několik standardů systémových elektroinstalací, jako jsou např. KNX/EIB nebo LON, proto je věnována část rozdílům mezi jednotlivými standardy. Hlavní část diplomové práce se zaměřuje na systém Egon od firmy ABB, kde v teoretické části jsou popsány jak koncept systému tak i sběrnicové moduly, které umožňují různé funkce, vzájemné propojení modulů a jejich programové nastavení. V praktické části práce je návrh výukového panelu s instalací ABB Ego-n, který je určen k výuce studentů. Dokumentace jako nákres panelu, elektrické zapojení prvků a fotografie zkonstruovaného panelu je taktéž součástí. V závěrečné části práce je uveden příklad dvou laboratorních úloh i s nastavením instalace, včetně popisu programování.

KLÍČOVÁ SLOVA:

Systémové elektroinstalace, BAC, ABB, Egon, sběrnice, moduly, komunikace, programování inteligentních instalací

Abstract

7

ABSTRACT The thesis deals with the development of systems for intelligent building, focused on wiring system, division of them and comparison of their differences. The advantages of these systems like comfort, energy reduction, etc. are also mentioned. Nowadays several standards of systems for intelligent building exist as KNX/EIB or LON, therefore thesis concerns to trade-off these standards too. Main part of the thesis is focused on system Egon made by company ABB where the system concept as well as bus modules are described that allow different functions, mutual connection of modules and their programming. Tutorial panel with ABB Ego-n wiring system, which will be used for study purpose, is designed in the practical part of the work. It includes scheme of the panel, electric linkage of components and photographs of constructed panel as documentation. In the final part of the work two examples of laboratory exercise for installation and setting are listed, including programming description.

KEY WORDS:

systems for intelligent building, BAC, ABB, Egon, modules communication, smart wiring system programming

Obsah

8

OBSAH SEZNAM OBRÁZKŮ................................................................................................................................10 SEZNAM TABULEK ................................................................................................................................12 1 ÚVOD .......................................................................................................................................................13 1.1 HISTORIE INTELIGENTNÍCH ELEKTROINSTALACÍ .........................................................................13 1.2 DEFINICE INTELIGENTNÍCH BUDOV PODLE ZEMÍ ..........................................................................14 2 CÍLE PRÁCE ..........................................................................................................................................16 3 SYSTÉMOVÉ ELEKTROINSTALACE..............................................................................................17 3.1 ROZDĚLENÍ ELEKTROINSTALACÍ ....................................................................................................17 3.1.1 KLASICKÁ INSTALACE ............................................................................................................17 3.1.2 SYSTÉMOVÁ INSTALACE .........................................................................................................17 3.2 ROZDĚLENÍ SYSTÉMŮ PODLE ŘÍZENÍ ..............................................................................................17 3.2.1 CENTRALIZOVANÝ SYSTÉM ....................................................................................................17 3.2.2 DECENTRALIZOVANÝ SYSTÉM ................................................................................................17 3.2.3 HYBRIDNÍ SYSTÉM ..................................................................................................................18 3.3 ROZDĚLENÍ STANDARDŮ ELEKTROINSTALCÍ .................................................................................19 3.3.1 STAV STANDARTIZACE ...........................................................................................................19 3.3.2 EVROPSKÁ INSTALAČNÍ SBĚRNICE KNX/EIB.........................................................................19 3.3.3 STANDARD LON – LOCAL OPERATING NETWORK.................................................................22 3.3.4 STANDARD BACNET – BUILDING AUTOMATION AND CONTROL NETWORK .........................23 3.4 ROZDĚLENÍ INTELIGENTNÍCH ELEKTROINSTALACÍ PODLE VÝROBCŮ ........................................24 3.4.1 EATON ELEKTROTECHNIKA (MOELLER) ................................................................................24 3.4.2 ELKO EP – INELS...................................................................................................................24 3.4.3 SIEMENS – LOGO!..................................................................................................................25 3.4.4 BTICINO – MY HOME..............................................................................................................26 4 ABB – EGO-N..........................................................................................................................................27 4.1 PRINCIP ČINNOSTI ............................................................................................................................27 4.2 ZÁKLADNÍ PRVKY ............................................................................................................................27 4.2.1 MODUL ŘÍDÍCÍ .........................................................................................................................27 4.2.2 MODUL NAPÁJECÍ ...................................................................................................................28 4.2.3 SNÍMAČE EGON .......................................................................................................................29 4.2.4 MODUL DIGITÁLNÍCH VSTUPŮ ................................................................................................29 4.2.5 SPÍNACÍ MODUL 8X10A, 4X10A A 4X16A ..............................................................................30 4.2.6 MODUL ŽALUZIOVÝ ................................................................................................................31 4.2.7 MODUL SPÍNACÍ PRO TERMOHLAVICE ....................................................................................32 4.3 PRVKY SEKUNDÁRNÍ SBĚRNICE.......................................................................................................33 4.3.1 MODUL KOMUNIKAČNÍ ...........................................................................................................33 4.3.2 MODUL LOGICKÝCH FUNKCÍ...................................................................................................33 4.3.3 MODUL GSM ..........................................................................................................................34 4.4 PROGRAMOVÁNÍ INSTALACE EGON................................................................................................34 4.4.1 PROGRAMOVÁNÍ V ÚROVNI BASIC .........................................................................................34 4.4.2 PROGRAMOVÁNÍ V ÚROVNI PLUS..........................................................................................35

Obsah

9

5 NÁVRH PANELU...................................................................................................................................36 5.1 FUNKCE PANELU ..............................................................................................................................36 5.1.1 NAPÁJENÍ A ŘÍZENÍ .................................................................................................................36 5.1.2 PROGRAMOVÁNÍ PANELU .......................................................................................................37 5.1.3 STMÍVÁNÍ ................................................................................................................................38 5.1.4 SPÍNÁNÍ ...................................................................................................................................39 5.1.5 OVLÁDÁNÍ ŽALUZIÍ .................................................................................................................39 5.1.6 TOPENÍ A CHLAZENÍ ................................................................................................................40 5.1.7 SNÍMAČE .................................................................................................................................41 5.2 ZAPOJENÍ PANELU ............................................................................................................................42 5.3 MOŽNÉ ROZŠÍŘENÍ PANELU ............................................................................................................43 6 KONSTRUKCE PANELU .....................................................................................................................45 6.1 KONSTRUKCE NOSNÉ ČÁSTI ............................................................................................................45 6.2 KOMPLETACE PANELU ....................................................................................................................46 7 NÁVRHY LABORATORNÍCH ÚLOH ...............................................................................................47 7.1 ÚLOHA 1 – SVĚTELNÉ SCÉNY, VYTÁPĚNÍ A OVLÁDÁNÍ ŽALUZIÍ ...................................................47 7.1.1 TEORETICKÝ ÚVOD .................................................................................................................47 7.1.2 POSTUP ZAPOJENÍ....................................................................................................................50 7.2 ÚLOHA 2 – CENTRÁLNÍ TLAČÍTKO, OVLÁDÁNÍ OSVĚTLENÍ A KLIMATIZACE ...............................53 7.2.1 TEORETICKÝ ÚVOD .................................................................................................................53 7.2.2 POSTUP ZAPOJENÍ....................................................................................................................56 8 ZÁVĚR.....................................................................................................................................................59 POUŽITÁ LITERATURA ........................................................................................................................61

Seznam obrázků

10

SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 3-1 Centralizovaný systém ..........................................................................................17 Obr. 3-2 Komunikace PC a mikroprocesoru ......................................................................18 Obr. 3-3 Decentralizovaný systém [4] ................................................................................18 Obr. 3-3 Hybridní systém ....................................................................................................18 Obr. 3-4 Standardizované sběrnice [7] ...............................................................................19 Obr. 3-5 Informatické zasíťování budov sběrnicí KNX/EIB ...............................................20 Obr. 3-6 Stromová topologie KNX/EIB ...............................................................................20 Obr. 3-7 Struktura sítě KNX ................................................................................................21 Obr. 3-8 Neuronový čip .......................................................................................................22 Obr. 3-9 Princip fungování techniky LON ..........................................................................23 Obr. 3-10 Vícevrstvý model automatizace budov ................................................................23 Obr. 3-11 INELS – schéma rozsáhlejší elektroinstalace [8] ..............................................25 Obr. 3-12 Schéma INELS StarterKit ...................................................................................25 Obr. 3-13 Logický modul Siemens [9] ................................................................................26 Obr. 4-1 Paměťová karta s registračním číslem [1] ...........................................................27 Obr. 4-2 Řídící modul [1] ...................................................................................................28 Obr. 4-3 Napájecí modul [1] ...............................................................................................28 Obr. 4-4 Tlačítkový snímač [1] ...........................................................................................29 Obr. 4-5 Ruční vysílače [1] .................................................................................................29 Obr. 4-6 Modul digitálních vstupů ......................................................................................30 Obr. 4-7 Modul žaluziový ....................................................................................................31 Obr. 4-8 Modul spínací pro termohlavice ...........................................................................32 Obr. 4-9 Terminační propojka ............................................................................................33 Obr. 4-10 Komunikační modul ............................................................................................33 Obr. 4-11 Modul logických funkcí .......................................................................................34 Obr. 5-1 Návrh panelu ........................................................................................................36 Obr. 5-2 Umístění napájecího a řídícího modulu na panelu ..............................................37 Obr. 5-3 Umístění stmívacího modulu a ovládaného svítidla na panelu ............................38 Obr. 5-4 Umístění spínacího modulu a ovládaných signálek na panelu .............................39 Obr. 5-5 Umístění žaluziového modulu a ovládaných signálek ..........................................40 Obr. 5-6 Umístění spínacího modulu a ovládaných signálek topení a chlazení .................41 Obr. 5-7 Umístění snímačů .................................................................................................41

Seznam obrázků

11

Obr. 5-8 Schéma zapojení bez sekundární sběrnice ...........................................................42 Obr. 5-9 Vyvedení sekundární sběrnice ..............................................................................43 Obr. 5-10 Schéma zapojení panelu se sekundární sběrnicí ................................................44 Obr. 6-1 Rozměry konstrukce ..............................................................................................45 Obr. 6-2 Konstrukce v 3D ...................................................................................................45 Obr. 7-1 Půdorys místností .................................................................................................47 Obr. 7-2 Vzhled panelu .......................................................................................................50 Obr. 7-3 Zapojení spínacího modulu ..................................................................................51 Obr. 7-4 Zapojené výstupy – funkce vytápění .....................................................................51 Obr. 7-5 Zapojení stmívacího a žaluziového modulu ..........................................................52 Obr. 7-6 Zapojené výstupy – funkce stmívání a ovládání žaluzií ........................................52 Obr. 7-7 Půdorys místností – úloha č.2 ..............................................................................53 Obr. 7-8 Vzhled panelu – úloha č.2 ....................................................................................56 Obr. 7-9 Zapojení spínacího a žaluziového modulu – úloha č.2 .........................................57 Obr. 7-10 Zapojené výstupy – funkce centrální tlačítko .....................................................57 Obr. 7-11 Zapojení stmívacího a spínacího modulu ...........................................................58 Obr. 7-12 Zapojené výstupy – funkce stmívání a klimatizace .............................................58

Seznam tabulek

12

SEZNAM TABULEK Tab. 5-1 Technické údaje – napájecí modul .......................................................................37 Tab. 5-2 Technické údaje – řídící modul .............................................................................37 Tab. 5-3 Technické údaje – komunikační modul .................................................................38 Tab. 5-4 Technické údaje – stmívací modul ........................................................................38 Tab. 5-5 Technické údaje – spínací modul ..........................................................................39 Tab. 5-6 Technické údaje – žaluziový modul ......................................................................40

Úvod

13

1 ÚVOD 1.1 Historie inteligentních elektroinstalací Historie inteligentních elektroinstalací sahá do 70.let. V této době vznikl v USA pojem inteligentní budova, který je definován jako vzájemné propojení technických prostředků, poskytování služeb a správy budov. Termín inteligentní budova se později rozšířil do Velké Británie a Japonska. Japonští inženýři termínem inteligentní definovali budovu, která v sobě integruje technické zařízení budovy, telekomunikaci a automatizaci administrativy. Konstruktéři budov si uvědomovali, že klasická instalace již přestává stačit jejich nárokům. S rozvojem počítačů a mikrokontrolérů rostly nároky na automatizaci budov. Již nestačilo jen ovládat vypínači světla a připojovat přístroje do zásuvky, ale bylo nutné řídit vytápění, klimatizaci světelné scény atd. Také bylo žádoucí snížit provozní náklady budov. Inteligentní elektroinstalace mají dvě největší výhody – úspora nákladů a komfort. Úspora nákladů se však projeví zejména u rozsáhlých instalací, kde je velký počet prvků, zde již jsou pořizovací a provozní náklady menší oproti klasické elektroinstalaci. U menších elektroinstalací, jako jsou rodinné domy nebo byty, ocení uživatel zejména komfort. V roce 1990 byl v Evropě ustanoven technický výbor pro automatizaci budov, který vybíral sběrnice ze stávajících systémů. Pro operátorskou úroveň, která zajišťuje přehled o budově, vyhodnocuje data atd., byly zvoleny standardy BACnet a FND. Pro řídící úroveň, která zajišťuje zpracování informací ze senzorů a vydává povely akčním členům, BACnet Profibus FMS a WorldFIP. Pro nejnižší úroveň, která slouží k měření, indikaci, nastavování a spínání, byly zvoleny standardy BatiBus, EHS, EIB, LON. Standard BatiBus je užívaný převážně ve Francii k vytápění a větrání. Využívají ho zejména firmy Merlin Gerin a Schneider. Standard EHS je vhodný pro automatizaci velkých budov, ale i domácností. Byl vyvinut firmami SGS-Thomson a Philips. V roce 1987 byla firmami Berker, Gira, Jung, Insta, Merten a Siemens založena společnost Instabus – Gemeinschaft. Cílem bylo vyvinout systém pro měření, řízení a regulaci. Kvůli velkému zájmu evropských výrobců elektroinstalační techniky bylo nutné založit nadnárodní organizaci. A proto v roce 1990 vznikla asociace EIBA (European Installation Bus Assotiation), která sídlí v Bruselu. Sběrnice EIB vznikla ze sběrnice Instabus od firmy Siemens a v roce 1992 se stala Německou a poté evropskou normou (EN 50090). V 90. letech v Americe byl vyvinut standard LON. Jednalo se o decentralizovaný systém s použitím neuronového čipu. Tento čip vyrábějí firmy Toshiba a Cypress Semiconductors. V roce 1994 byla založena organizace LonMark Interoperability Association, která dohlíží na dodržování pravidel při vývoji zařízení kompatibilních s technikou LonWorks. Použití standardizovaných sběrnic se svázáno s placením licenčních poplatků. Proto některé firmy využívají pro automatizaci malých budov své vlastní sběrnice. Jednou z firem je např. Moeller. Tato firma používá sběrnici Nikobus, jedná se o částečně decentralizovaný systém určený převážně pro malé domky.[7]

Úvod

14

1.2 Definice inteligentních budov podle zemí Každý kontinent a potažmo každá země má většinou svou vlastní definici pojmu inteligentní budova. Tato definice je závislá na požadavcích kladených na budovu. Definice inteligentní budovy v USA Inteligentní budova je taková, která zabezpečuje produktivní a nákladově efektivní prostředí pomocí optimalizace čtyř základních prvků: stavební konstrukce, technického zařízení, služeb a managementu a jejich vzájemných vztahů. Optimální inteligence budovy se dosáhne tehdy, když její řešení vyhovuje potřebám obyvatel. V USA nejsou pevně stanoveny údaje, jak mají inteligentní budovy definovány. Jedinou společnou charakteristikou je konstrukce, která umožňuje budově přizpůsobit se změnám nákladově nenáročným způsobem. [10] Definice inteligentní budovy v Evropě V Evropě je inteligentní budovy definovaná jako budova, která vytváří vnitřní prostředí, které maximalizuje schopnost správné činnosti obyvatel budovy a zároveň umožňuje účinné řízení zdrojů s minimálními náklady na zařízení a vybavení po dobu životnosti budovy. Evropská definice je více založena na požadavcích uživatelů, jak na technologiích.[10] Definice inteligentní budovy v Singapuru Inteligentní budova musí splňovat tři podmínky: 1. Musí mít vyspělé systémy automatizovaného řízení na monitorování klimatizace, osvětlení, bezpečnosti, protipožárních systému atd. 2. Musí mít dobrou infrastrukturu sítí na zabezpečení toku dat mezi podlažími. 3. Má poskytovat adekvátní možnosti telekomunikace. Definice inteligentní budovy v Číně V Číně se inteligentní budovy označují značkou 3A a nebo 5A. Označení 3A znamená, že budova obsahuje tři automatické funkce: komunikaci, kanceláře, řízení budovy. Pokud budovy mají automatizovaný systém protipožární ochrany a automatizovaný systém údržby, získávají další 2A, proto označení 5A. Z definic budov pro Čínu a Singapur je patrné, že je kladen důraz na řízení a komunikaci, která je založena na vyspělých technologiích. Definice inteligentní budovy v Japonsku Japonské inteligentní budovy musí být navržené tak, aby vyhovovali japonské kultuře. Proto se budovy posuzují podle následujících kritérií: 1. podle funkce na přijímání a vysílání informací a podporu účinnosti managementu. 2. podle vhodnosti prostředí pro lidi, kteří v budově pracují 3. podle zabezpečení administrativních služeb za nižší náklady 4. podle rychlosti, pružnosti a ekonomických odezev na měnící se sociální prostředí, různou kancelářskou práci a na aktivní obchodní strategii.

Úvod

15

K zajištění těchto požadavků je nutné, aby budovy byly vybaveny např.: 

systémem klimatizace pro různá pracovní prostředí



osvětlením vysoké kvality



prostorem pro relaxaci, atrium



digitální telefonní ústřednou, systémem LAN založeným na optických vláknech



centrálním monitorovacím systémem a také přístupovým systémem



velkokapacitní kabeláží

Hlavní odlišností japonské definice od ostatních je, že Japonci kladou důraz na obyvatele budovy. Proto do svých požadavků řadí relaxační prostory.

Cíle práce

16

2 CÍLE PRÁCE 1. Popis systémových instalací Cílem této části je základní popis systémových instalací, jejich srovnání s klasickými instalacemi, postupný vývoj systémových instalací a uvedení nejvíce používaných standardů. 2. Popis systému Ego-n Tento díl práce se zabývá popisem systémové instalace Ego-n od firmy ABB, rozborem základní struktury instalace, jednotlivých modulů a jejich možnostmi nastavení. Závěr je věnován programování instalace. 3. Návrh panelu Úkolem této části je navrhnout výukový panel, který bude obsahovat prvky instalace Ego-n, bude umožňovat měnit zapojení a bude obsahovat funkce vyskytující se v běžných domovních instalacích. 4. Tvorba ukázkové laboratorní úlohy V této části je úkolem navrhnout dvě laboratorní úlohy na kterých by bylo možné demonstrovat různé funkce systémové instalace. Součástí laboratorních úloh bude teoretický úvod a postup při zapojování instalace.

Systémové elektroinstalace

17

3 SYSTÉMOVÉ ELEKTROINSTALACE 3.1 Rozdělení elektroinstalací 3.1.1 Klasická instalace Historie klasické instalace se datuje na konec 19. století. V této elektroinstalace spočívala v ovládání několika světel. V dnešní době jsou však možnosti elektroinstalace mnohem větší, od ovládání zásuvek až po topení. U klasické elektroinstalace je pevně daná konfigurace při výstavbě, ale v případě potřeby změny zapojení je nutné část elektroinstalace předělat. Při rozsáhlých instalacích také mnohem více rostou pořizovací náklady. [1]

3.1.2 Systémová instalace Někdy také nazývané inteligentní, sběrnicové. Výhodou těchto elektroinstalací je větší flexibilita, možnosti automatizace procesů jako je ovládání topení, žaluzií atd. Při změně konfigurace elektroinstalace není nutný zásah do kabeláže. Tyto instalace také zajišťují vysoký komfort. [1]

3.2 Rozdělení systémů podle řízení 3.2.1 Centralizovaný systém U centralizovaného systému jsou vstupy (spínače, senzory atd.) a výstupy (svítidla, spotřebiče atd.) propojeny s centrálním řízením hvězdicově. Každý účastník má vlastní spojení s centrálním řízením. Účastníci mohou vzájemně komunikovat jen prostřednictvím této centrály. Dříve se potřebné signály ze snímačů a akčních členů předávaly systémem dálkového přenosu rozsáhlou sítí do centralizovaného výpočetního a řídícího systému. Velkou nevýhodou tohoto řízení byla neustálá hrozba výpadků.

Obr. 3-1 Centralizovaný systém

3.2.2 Decentralizovaný systém Koncem 80. let došlo k zavádění mikroprocesorů do automatizace budov. To umožnilo, aby se zpracování řídících úloh provádělo v bezprostřední blízkosti instalací technických zařízení. Svou funkcí byly tyto mikroprocesory podobné programovatelných automatům , které se užívali v řízení výrobních procesů. Protože mikroprocesory pro automatizaci budov mohli fungovat v bezprostřední blízkosti instalací a byly vybaveny digitálním procesorem, dostaly označení DDC – Direct Digital Controller.


18

V době 80. let však byly používané protokoly různé a každý výrobce měl své řešení. Tím vznikal problém při propojení dvou systémů od různých výrobců. Byly nutné úpravy, což si samozřejmě vyžádalo další vyšší náklady. K připojení k vnějšímu systému sloužil vlastní mikropočítač , který se připojoval pomocí komunikační brány.

Obr. 3-2 Komunikace PC a mikroprocesoru Každý účastník decentralizovaného systému má vlastní „inteligenci“ tzn. mikroprocesor s pamětí. Každý účastník je přímo připojen na sběrnicové vedení. Protože neexistuje centrální řízení je zaručena větší spolehlivost provozu. Mezi tyto systémy patří např. EIB, LON. [2]

Obr. 3-3 Decentralizovaný systém [4]

3.2.3 Hybridní systém Jedná se o částečně decentralizovaný systém. Vstupy jsou připojeny na sběrnici, ale výstupy jsou hvězdicově připojeny na řídící jednotku. K těmto systémům se řadí např. Nikobus. [2]

Obr. 3-3 Hybridní systém

19


3.3 Rozdělení standardů elektroinstalcí 3.3.1 Stav standartizace Ve světe existuje mnoho dodavatelů techniky pro automatizaci budov, ale jen málo sběrnicových systémů je standardizováno. Některé normy jsou ještě v přípravném stádiu, zkratka ENV. Sběrnice pole (Field Bus) je digitální sériová datová sběrnice pro použití ke komunikaci mezi zařízeními automatizační techniky (řadiče, regulátory, měřící členy). Technika sběrnic se rozvinula v 80. letech v důsledku decentralizace automatizačních řešení.

Úroveň managementu Standardy: BACnet

Standardy: BACnet Profibus FIP KNX.net/IP

Úroveň automatizační

Standardy: LON EIB BATIbus EHS

Úroveň procesní (Field Level)

EN ISO 16484-5

EN ISO 16484-5 ENV 13321-2

EN 14908 EN 50090 Konnex (KNX)

Obr. 3-4 Standartizované sběrnice [7]

3.3.2 Evropská instalační sběrnice KNX/EIB Jedná se o komunikační systém, který se v systémové technice budov používá ke spojení zařízení, tj. snímačů, akčních členů atd. Data pro vzájemnou komunikaci se vkládají do datového telegramu a prostřednictvím sběrnice se přenáší. Sběrnice mohou být realizované krouceným párem vodičů, silovými vodiči, rádiovým spojením nebo optickým kabelem. Díky standardizaci je možná komunikace přístrojů KNX/EIB od různých výrobců. [7]

20


Snímač

Akční člen

Měřící a obslužná zařízení

Telegramy

Snímač

Regulátor

Akční člen

Akční člen

Obr. 3-5 Informatické zasíťování budov sběrnicí KNX/EIB

3.3.2.1 Vznik KNX V květnu 1990 byla založena mezinárodní organizace EIBA (European Installation Bus Association). Ta si kladla za cíl rozšířit a uplatnit systém EIB (European Installation Bus) jako mezinárodně normalizovaný systém. V roce 1999 došlo ke sloučení EIDA, BCI (BatiBus Club International) a European Systems Association a vznikla organizace Konnex Association. Od této doby se EIN označuje jako KNX/EIB. Produkty KNX/EIB se mohou rozdělit do několika skupin: -

systémové přístroje – napájecí zdroj, liniové spojky, akumulátory, zesilovače atd. snímače – tlačítkové snímače, ovladače, spínače, snímače pohybu,... akční členy – spínací člen, žaluziové akční členy,.... ostatní – logické moduly, kontrolní panely

3.3.2.2 Topologie Popisuje strukturu systému s ohledem na komunikačně – technické vazby komponent, které ji vytvářejí. Topologie se popisuje pomocí síťových grafů.

T

L HL

PL

O

Obr. 3-6 Stromová topologie KNX/EIB Je nutné mít komunikační síť a také síť silovou, tyto sítě jsou od sebe galvanicky oddělené, proto se také používají různé typy vedení.

21

Systémové elektroinstalace Topologie je stromová, rozeznávají se následující stupně:     

účastník (U) linie (L) – jsou jí propojeny účastnické stanice hlavní linie (HL) – spojuje více linií. Hlavní linie (HL) s liniemi (L) vytvářejí oblast (O). Oblast může být např. podlaží v domě. páteřní linie – na páteřní linii je napojeno více oblastí Počet účastníků a linií závisí na prostorovém rozmístění sítě.

KNX je systém, ve kterém může vzájemně komunikovat až 65 536 zařízení pomocí 16bitového adresování. Celá síť Konnex se skládá ze tří úrovní. Nejvyšší úroveň je centrální linie (backbone line) s 15 hlavními liniemi (main line) a na každou z nich může být napojeno dalších 15 linií (spodní úroveň). Struktura podsítě umožňuje připojit až 256 zařízení na jednu linku, které mohou být spolu s hlavní linií a částí páteřní sběrnice zahrnuty do jedné skupiny zvané zóna 1 až 15 (area 1 až 15). Tříúrovňová struktura sítě však vyžaduje oddělovače zón (area coupler) a linií (line coupler). Bez nich je struktura sítě omezena jen na jednu linii (páteřní) s maximálně 256 připojenými jednotkami. KNX se plynule přizpůsobuje rozsahu instalace i požadovaným funkcím. Veškerá zařízení lze ovládat také vzdáleně, pomocí PC, PDA nebo dotykové obrazovky. Škála funkcí systému KNX je široká, umožňuje například řízení osvětlení a zastiňovaní techniky, individuální řízení teploty v místnostech, snímání fyzikálních veličin pomocí čidel, spínání zátěží, časový management, připojení běžných vypínačů nebo pohodlné ovládání pomocí tlačítkových panelů. Veškerá zařízení lze díky KNX ovládat také vzdáleně - pomocí PC, PDA nebo dotykové obrazovky. [4] [5] line coupler

backbone line 0.0

0.0.255 0.0.001

area coupler

area 15 15.0.000

area 2 area 1 1.0.000

1.1.000

main line 1.0 1.2.000

1.15.000

1.1.001

1.2.001

1.15.001

1.0.001

1.1.002

1.2.002

1.15.002

1.0.002

1.1.255

1.2.255

1.15.255

1.0.255

Obr. 3-7 Struktura sítě KNX


22

3.3.3 Standard LON – Local Operating Network Technologie lonworks je univerzální automatizační systém, který vyvinula americká firma Echelon. Její využití je jednak v řídících jednotkách budov, ale také decentralizovaných systémech. Technologie Lonworks je sběrnicový systém (norma EN 14908). Použité přístroje a zařízení má svou vlastní inteligenci a jsou napojeny na lokální operační síť. V současné době je technika LON konkurentem evropské sběrnice KNX/EIB.

3.3.3.1 Historie technologie LONWORKS V roce 1986 vznikla firma Echelon. Jejím záměrem bylo vyvinout univerzální technologii pro síť distribuované inteligence – vývoj LON. Základním prvkem techniky LON je vlastní vyvinutý mikropočítač, tzv.Neuron-Chip. Oficiální představení čipu bylo v roce 1990 a výrobu zajišťovaly firmy Toshiba a Motorola. V roce 1997 byla na trh uvedena platforma LONWORKSNetwork-Services, která umožňuje implementace nezávislé na výrobci. Díky tomu je dnes ve světě více než 160 firem, které se zabývají vývojem zařízení vhodných v aplikacích LON. Tyto firmy jsou většinou v USA, Japonsku, Číně a Evropě. [7]

Obr. 3-8 Neuronový čip

3.3.3.2 Popis činnosti LON Snímače a akční členy si vyměňují povely a instrukce prostřednictvím sběrnicového systému. Vedení 230V je odděleno od snímačů a je lokálně spojeno s akčními členy. Při příchodu do místnosti stiskne uživatel prezenční tlačítko, modul bliknutí LED diody potvrdí přijetí příkazu. Následuje zapnutí osvětlení na předem nastavenou úroveň, zapne se topení a teplota se doreguluje na nastavenou hodnotu. V budoucnu může mít majitel požadavek na změnu funkce osvětlení, topení, např. při přestavbě místností. U klasické instalace by toto byl značný problém a muselo by se nejspíše přejít k „vysekání“ nové instalace. U sběrnicových systémů toto není nutné, stačí jen přeprogramovat stávající program.

3.3.3.3 Použití technologie LONWORKS Technologie Lonworks umožňuje realizovat funkce jako např.: vytápění, chlazení, větrání, řízení osvětlení, žaluzií atd. U klasické instalace používáme k vysílání příkazů k ovládání vedení 230V – přímo stisknutím vypínače. Velkou výhodou je jednoduchost takovéto instalace, bohužel pokud chceme přejít k vyšší automatizaci budovy, vyžaduje to značné náklady a také některé požadavky nezle vůbec realizovat (řízení osvětlení jediným tlačítkem). Výhodou je hospodárnost provozu. V kancelářských prostorech, pokojích penzionů atd. může být snížena teplota vytápění na minimum v případě, že se v místnosti nikdo nenachází, také může být spínání topení závislé na signálech z okenních kontaktů atd. [7]

23


síť 230V

zdroj napájení

vedení sběrnice Obr. 3-9 Princip fungování techniky LON

3.3.4 Standard BACnet – Building Automation and Control Network BACnet je standardizovaný komunikační protokol pro automatizační řídící systémy budov, v němž si zařízení a systémy mohou vzájemně vyměňovat informace. Tento protokol byl standardizován v roce 1995. Vznikl na základě potřeby jednotného datově – komunikačního protokolu, v jehož rámci by mohly různé komponenty komunikovat. Dosáhlo by se současně nezávislosti na výrobci zařízení. Systém se využívá v budovách kde jsou rozsáhlé místnosti, kde se uplatňují různé požadavky např. na vytápění. Nelze všechny tyto oblasti řídit z jednoho centra, proto je řízení zajištěno v několika odlehlých stanicích a data decentralizovaných stanic se shromažďují v jedné řídící ústředně. Tato ústředna je vybavena grafickou prezentací a přístupem ke všem datům budovy. Tímto vzniká distribuovaný vícevrstvý systém. Úroveň managementu protipožární kontrola

server

časová evidence kontrola přístupu

- Hlášení o přístupu a poruchách - Řízení provozu - Management energií

Úroveň automatizační DDC Zóna 1

DDC Zóna 2

DDC Zóna 3

- Procesy měření - Řídící proces - Regulační proces

Provozně procesní úroveň - Procesy měření - Řídící proces - Regulační proces

Obr. 3-10 Vícevrstvý model automatizace budov Provozně procesní úroveň obsahuje snímače, akční členy a ovládací panely a rovněž jejich napojení na automatizační úrovni na podstanice (DDC). Tyto stanice jsou napojeny na úroveň managementu, odkud mohou být všechny součásti sítě sledovány. Z této úrovně se uskutečňuje řízení a vyhodnocení hlášení o poruchách a alarmech. Na centrální server řízení budovy se mohou hlásit a přistupovat další klienti sítě.


24

Systém BACnet je užíván jako nadřazený systém u rozsáhlých instalací, které jinak pracují samy v rámci provozně procesní úrovně (např. KNX/EIB, LONWORKS). Tento systém např. využívá budova parlamentu v Německu. Přenos dat se může u BACnet realizovat prostřednictvím různých sítí např. LAN a nebo telefonní síť. Je také možný sériový datový přenos, ten se však hodí pro malé datové toky, tedy zejména pro přenos u jednočipových počítačů. U sítí LAN se používá standardních síťových prvků jakou jsou Hub, Switch, Router. Pokud není možné uložit síťové kabely, např. u památkově chráněných budov nebo velká vzdálenost budov, je možný přenos pomocí WiFi. [7]

3.4 Rozdělení inteligentních elektroinstalací podle výrobců Systémové elektroinstalace dodává dnes již velké množství výrobců. Proto budou uvedeni jen ti nejznámější v ČR.

3.4.1 Eaton Elektrotechnika (Moeller) 3.4.1.1 Sběrnicový systém Nikobus Tento systém je určen pro rodinné domy, byty, kanceláře, penziony atd. Nikobus umožňuje spínání osvětlení a elektrických spotřebičů, ovládá žaluzie, vytápění, zabezpečení atd. Ovládání lze realizovat také pomocí bezdrátových ovladačů, nebo pomocí dotykového displeje. Systém Nikobus je složen ze dvou prvků – aktory a senzory. Všechny komponenty jsou vzájemně propojeny sběrnicovým kabelem s bezpečným napětím 9V. Na jeden systém sběrnice může být připojeno max. 25 řídících jednotek. Ty umožňují stmívání, spínání, ovládání rolet atd. Na jednu řídící jednotku se může napojit maximálně 256 senzorů. Topologie sítě může být hvězdicová, liniová a nebo stromová. Montáž řídích jednotek může být centralizovaná nebo decentralizovaná do rozváděčů. Každou řídící jednotku je možné přímo programovat pomocí šroubováku. [2]

3.4.1.2 Radiofrekvenční systém Xcomfort Tento systém využívá k přenosu povelů pouze rádiový signál. Výhodou je, že spínací prvky mohou být umístěny přímo ve spotřebičích – světla, rolety atd. Senzory – tlačítka, detektory pohybu atd., mohou být umístěny kdekoliv a to pouze prostým nalepením, není tedy nutné celou instalaci „přesekávat“. Řídícím centrem instalace je vizualizační jednotka Home Manager RF, která zajišťuje řízení vytápění, časové a komfortní funkce. Je vybavena komunikačním RF rozhraním pro propojení s PC. Systém také podporuje GSM komunikaci pro vzdálenou kontrolu a ovládání.

3.4.2 Elko EP – INELS Tato elektroinstalace opět umožňuje stmívací a spínací funkce, ovládání hlasem, přes GSM atd. Systém zasílá informace SMS zprávy o událostech, také je možný vzdálený přístup přes internet.


25

Obr. 3-11 INELS – schéma rozsáhlejší elektroinstalace [8] Pro částečné řešení automatizace je určena sestava Inels StarterKit. Ta umožňuje zautomatizovat určitou část elektroinstalace – osvětlení, regulace teploty atd.

Obr. 3-12 Schéma INELS StarterKit CU2-01M je centrální řídící jednotka, umožňuje konfiguraci systému přes rozhraní Ethernet pomocí softwaru INELS. K řídící jednotce je možné připojit dvě sběrnice a na každou sběrnici až 32 jednotek INELS. Pokud je nutné připojit více jednotek, musí se využít „sekundárních“ sběrnic, které jsou připojeny k řídící jednotce přes rozšiřovací modul MI2-02M. [8]

3.4.3 Siemens – LOGO! Jedná se o univerzální logický modul. Tento systém umožňuje integraci sběrnic KNX/EIB a LON. Řídící modul se dodává ve dvou variantách, bez displeje a klávesnice a nebo s klávesnicí a displejem. Programování je možné pomocí klávesnice přímo na modulu nebo programovací software. Kvůli záloze nastavení je modul vybaven paměťovým modulem. Modul obsahuje: - napájecí napětí 12 a 24V DC, 110-230V AC/DC - digitální a analogové vstupy - konektor pro rozšiřující moduly - konektor pro připojení PC - analogové a digitální výstupy


26

Obr. 3-13 Logický modul Siemens [9]

3.4.4 BTicino – My Home Společnost je součástí Legrand Group. Je možné ovládat osvětlení, vytápění, žaluzie, audio, video atd. Základními prvky systému jsou ovládače (vysílají povel), aktory (prvky přijímající povel a spínající zátěž) a komunikační sběrnice. Jedná se o decentralizovaný systém, takže při selhání jednoho prvku je zbytek systému stále funkční. Správná funkce přístroje je určena vložením konfigurátorů. Systém umožňuje vzdálené ovládání a to pomocí zabezpečené internetové stránky. V případě narušení bezpečnosti je odeslána sms zpráva a uživatel si může stav zkontrolovat pomocí obrazu videokamery. Součástí systému je i termoregulace. Je možné sestavit týdenní program vytápění v jednotlivých částech domu a ten uložit do centrální jednotky, která řídí vytápění.

ABB – Ego-n

27

4 ABB – EGO-N Tento systém dodává firma ABB Elektro Praga a je vhodný zejména pro rodinné domy, byty, restaurace, kanceláře atd. Umožňuje řízení rolet, vytápění, osvětlení, spínání atd. Je také vhodný k ovládání spotřebičů nebo zabezpečení. Ego-n je sběrnicový systém, který pro komunikaci využívá spojení pomocí sběrnice, která je tvořena čtyřžilovým kabelem. V kabelu jsou dva vodiče určeny pro přenos informací a zbylé dva pro napájení jednotlivých prvků. Sběrnice systému Ego-n je ve dvou úrovních – primární a sekundární. Primární sběrnice je základní a je možné na ni připojit až 64 prvků systému. Na primární sběrnici jsou připojeny vstupy tzv. snímače (tlačítkové, teplotní,...) a výstupy tzv. akční členy (např. stmívací moduly). Programování se provádí ve dvou úrovních a to Basic a Plus. K programování v úrovní Basic není nutné PC, ale instalace má „omezené“ možnosti využití. K programování v úrovni Plus je nutný komunikační modul, software a PC, tím jsou náklady na pořízení o trochu větší, ale výhodou je, že uživatel může plně využít možnosti instalace. [1]

4.1 Princip činnosti Každý prvek systému Ego-n má své originální číslo, které je uložené ve vyjímatelné paměťové kartě. Po stisknutí tlačítkového snímače dojde k odeslání zprávy do sběrnice. V okamžiku, kdy akční člen má shodné registrační číslo ve své paměti, dojde k provedení předem naprogramované funkce. Jelikož každý prvek a modul má svou paměťovou kartu, není nutné v případě poruchy programovat prvek znovu, ale jen se vloží stará karta do nového prvku a naprogramované funkce zůstanou.

Obr. 4-1 Paměťová karta s registračním číslem [1]

4.2 Základní prvky 4.2.1 Modul řídící Řídící modul je základní prvek sběrnice systému, který zajišťuje: - komunikaci mezi primárními prvky - umožňuje připojení sekundární sběrnice - detekuje chyby na sběrnici Řídící modul není nutné programovat po připojení do sběrnice. Pokud je řídící modul připojen do sekundární sběrnice, je nutné pomocí pinů nastavit jeho adresu, aby nedocházelo ke kolizi.

ABB – Ego-n

28

Obr. 4-2 Řídící modul [1]

4.2.2 Modul napájecí Slouží k napájení primární sběrnice a prvků, které jsou ke sběrnici připojeny. Napájecí modul se neprogramuje.

Obr. 4-3 Napájecí modul [1]

ABB – Ego-n

29

4.2.3 Snímače Egon 4.2.3.1 Tlačítkový snímač jednonásobný, dvojnásobný Tlačítkový snímač je vybaven trvalým osvětlením, kvůli orientaci ve tmě. Slouží k ovládání naprogramovaných výstupů. Umožňuje signalizaci stavu pomocí LED diod. Některé možnosti jsou ovšem možné jen při vyšší úrovni programování.

Obr. 4-4 Tlačítkový snímač [1] Dodává se také varianta snímače s RF přijímačem. Základní funkce jsou stejné jako u obyčejného tlačítkového snímače, ale tento snímač umožňuje nahrání až 31 vysílačů do paměti snímače. Dosah RF zařízení je až 30m v závislosti na typu prostředí.

4.2.3.2 Vysílač dvojtlačítkový, čtyřtlačítkový a ruční Dvojtlačítkový a čtyřtlačítkový vysílač slouží k dálkovému ovládání spotřebičů, umožňuje i montáž na netypická místa, např. sklo, boční strana vany. Obsahuje baterii s životností 10 let. Ruční vysílače slouží k bezdrátovému ovládání více spotřebičů. Obsahují tlačítko pro centrální vypnutí všech spotřebičů.

Obr. 4-5 Ruční vysílače [1]

4.2.4 Modul digitálních vstupů Slouží k zjišťování stavu sepnutí kontaktů např. u detektorů kouře, okenních kontaktů, termostatů atd. Obsahuje vstupy 8x 12-24V, 8x230V a 8x proudová smyčka. Na vstupy 8x12-24V lze připojit prvky s max. napětím 24V, na vstupy 8x230V o max. napětí 230V a na proudové smyčky lze připojit pouze bezpotenciálové kontakty.

ABB – Ego-n

30

Obr. 4-6 Modul digitálních vstupů

4.2.5 Spínací modul 8x10A, 4x10A a 4x16A Tento modul umožňuje silové ovládání až 8 spotřebičů. Modul má funkce spínače, časovače, tlačítka a také funkci světelných scén. Využití funkcí závisí na úrovni programování. Pokud se jedná o úroveň Basic (programování bez PC pomocí tlačítek PROG a CHANNEL), umožňuje modul tyto funkce: - vypínač ON/OFF – stiskem horního hmatníku tlačítka dojde k sepnutí relé, stiskem dolního k rozepnutí relé - vždy zapni ON – stiskem horního hmatníku dojde k sepnutí relé, ale při stisku dolního tlačítka se nic neděje - vždy OFF – stiskem dolního hmatníku dojde k rozepnutí relé, při stisku horního tlačítka nebude vykonána žádná funkce Funkce v úrovni Plus (s PC) -

vypínač ON/OFF vždy zapni ON vždy vypni OFF tlačítko PUSH – pokud je tlačítkový snímač sepnut na dobu menší než 1s dojde k sepnutí relé na dobu 750ms. Při dlouhém stisku tlačítka relé sepne a zůstane sepnuté po dobu stisku tlačítka.

ABB – Ego-n -

31

časovač TIMER – spínací kontakt zůstane sepnutý na předem definovanou dobu (max. 30 minut). Pokud dojde k příkazu ON, OFF (a jejich kombinace) či PUSH, dojde k „vynulování“ časovače a až následným příkazem TIMER dojde k znovuzapnutí časovače. scéna SCENE – po stisku tlačítka dojde k nastavení předem naprogramovaných stavů

4.2.6 Modul žaluziový Lze použít pro ovládání až 6 žaluzií, rolet, nebo markýz. Maximální spínaný proud je 6A u odporové zátěže. Funkce v úrovni Basic: 

Roleta (dvojtlačítkový mód) – krátkým stiskem horního tlačítka se sepne relé pro pohyb směrem nahoru, opětovným stiskem horního tlačítka dojde k zastavení pohybu.



Roleta nahoru – krátkým i dlouhým stiskem horního hmatníku dojde k sepnutí relé a roleta se pohybuje nahoru po dobu, která je přednastavená.



Roleta dolů – stiskem dolního hmatníku dojde k pohybu rolety dolů po naprogramovanou dobu.

Funkce v úrovni Plus: V této úrovni jsou stejné funkce jako v úrovni Basic, ale navíc jsou: 

Nahoru + - stiskem po dobu větší jak 3s se sepne relé a zůstane v tomto stavu po předem definovanou dobu.



Dolů + - stiskem po dobu větší jak 3s se sepne relé pro pohyb dolů po předem definovanou dobu.

Obr. 4-7 Modul žaluziový

ABB – Ego-n

32

4.2.7 Modul spínací pro termohlavice Slouží k ovládání až šesti termohlavic pro ústřední topení. Funkce v úrovni Basic: 

vypínač ON/OFF – stiskem horního hmatníku tlačítka dojde k sepnutí relé, stiskem dolního k rozepnutí relé



vždy zapni ON – stiskem horního hmatníku dojde k sepnutí relé, ale při stisku dolního tlačítka se nic neděje



vždy OFF – stiskem dolního hmatníku dojde k rozepnutí relé, při stisku horního tlačítka nebude vykonána žádná funkce

Funkce v úrovni Plus: 

Vypínač ON/OFF – stejné jako v úrovni Basic



Vypínač ON/OFF jednotlačítkový mód – stiskem libovolného hmatníku dojde k sepnutí nebo rozepnutí relé v závislosti na předchozím stavu.



Pulzně šířková modulace PWM – podle předem zvolené periody se v závislosti na vstupní hodnotě mění poměr mezi dobou zapnutí a vypnutí výstupu.



tlačítko PUSH – pokud je tlačítkový snímač sepnut na dobu menší než 1s dojde k sepnutí relé na dobu 750ms. Při dlouhém stisku tlačítka relé sepne a zůstane sepnuté po dobu stisku tlačítka.



funkce Vždy zapni ON a Vždy zapni OFF ovládané pomocí libovolného hmatníku. Programování v úrovni Basic se provádí opět pomocí tlačítek PROG a CHANNEL. Programovací stavy jsou indikovány LED diodami. [1]

Obr. 4-8 Modul spínací pro termohlavice

ABB – Ego-n

33

4.3 Prvky sekundární sběrnice Propojení prvků sekundární sběrnice je řešeno pomocí šroubových svorek. U všech prvků sekundární sběrnice je nutné dodržet správnou polaritu šroubových svorek. Pokud je jakýkoliv prvek sekundární sběrnice umístěn na začátku nebo konci sběrnice je nutné provést zakončení pomocí terminačního odporu. Terminační propojka se dodává s přístrojem.

Obr. 4-9 Terminační propojka

4.3.1 Modul komunikační Modul musí být v elektroinstalaci vždy obsažen, pokud má elektroinstalace sekundární sběrnici. Je to základní řídící prvek sekundární sběrnice, umožňuje programování pomocí PC a detekuje chyby na sekundární sběrnici. Obsahuje také 40 časových bloků pro časové ovládání akčních prvků sekundární sběrnice. Fyzické propojení PC a modulu je zajištěno klasickým síťovým kabel s konektorem RJ-45. Modul má svou vlastní IP adresu. Pro komunikaci a programování je určen software Ego-n Asistent. [1]

Obr. 4-10 Komunikační modul

4.3.2 Modul logických funkcí Tento modul provádí logické funkce AND, OR, XOR. Obsahuje 30 dvojvstupových logických bloků. Tyto funkce umožňuje tvorbu příkazů, které jsou podmíněné dvou nebo více

ABB – Ego-n

34

vstupních zpráv např. zapnutí vytápění v pokoji, dojde k němu pouze pokud bude okenní kontakt sepnut tzn. okna musí být zavřená. Programování je možné pouze v úrovni Plus.

Obr. 4-11 Modul logických funkcí

4.3.3 Modul GSM Slouží k ovládání a sledování systémových zařízení pomocí SMS. Počet telefonních číslech se kterými může modul komunikovat je 16. Modul má přednastavených 40 odchozích a 16 příchozích zpráv. [1]

4.4 Programování instalace Egon 4.4.1 Programování v úrovni Basic Jedná se o programování instalace ve které je použita jen primární sběrnice a provádí se tzv. tlačítkovým módem. Než se přistoupí k samotnému programování je nutné, aby bylo kompletní vybavení a silové propojení prvků systému Egon, primární sběrnice byla zapojena a ukončena v bezšroubových svorkách a současně řídící modul nesmí hlásit žádnou chybu. [1]

4.4.1.1 Programování snímače Příklad programování bude ukázán na spínacím modulu 4x16A. 

Vybere se příslušný snímač



Na akčním prvku se 1x stiskne tlačítko PROG, svítí dioda REC



Stiskem tlačítka CHANNEL se zvolí programovaný kanál a výběr se potvrdí dlouhým stiskem



Dvojitým stiskem horního a dolního hmatníku snímače dojde k zapsání informace do zvolených kanálů



Dvojitým stiskem tlačítka PROG dojde k návratu do normálního režimu

ABB – Ego-n

35

4.4.1.2 Mazání snímače z kanálu akčního prvku 

Vybere se příslušný snímač



Na akčním prvku se 2x stiskne tlačítko PROG, svítí všechny výstupy



Stiskem tlačítka CHANNEL se zvolí programovaný kanál a potvrdí dlouhým stiskem



Dvojitým stiskem tlačítka hmatníku dojde k vymazání informace ze zvoleného kanálu



Stiskem tlačítka PROG dojde k návratu do normálního režimu

4.4.1.3 Programování bezdrátových vysílačů 

Stisknou se všechny části čtyřtlačítkového hmatníku snímače vybaveného RF přijímačem na 5s, rozsvítí se červené diody na snímači.



Dvakrát se stiskne libovolný hmatník bezdrátového vysílače. Přiřazení vysílače je indikováno dvojnásobným zablikáním diod snímače.



Dvakrát se stiskne libovolný hmatník snímače pro návrat do normálního režimu

4.4.2 Programování v úrovni PLUS K programování je nutný komunikační modul, který se připojí ethernetovým rozhraním k PC na kterém je nainstalován program Ego-n Asistent. K propojení slouží běžný síťový kabel. Na PC je vždy nutné nastavit pevnou IP adresu. Pro Windows XP se nastavení IP provede v nabídce Síťová připojení (Start / Ovládací panely / Síťová připojení). V této nabídce se klikne pravým tlačítkem myši na ikonu Připojení, dále Vlastnosti, vybere se protokol TCP/IP a opět Vlastnosti. Komunikační modul je z výroby nastaven na adresu 192.168.1.160. Počítač musí mít první tři čísla stejná, poslední se liší např.: 192.168.1.159. Nastavení IP adresy se potvrdí tlačítkem OK. [1]

Návrh panelu

36

5 NÁVRH PANELU 5.1 Funkce panelu Výukový panel bude sloužit k bližšímu seznámení studentů se systémovou elektroinstalací ABB Ego-n. Panel bude mít funkce jako běžná domovní elektroinstalace – stmívání světel, spínání spotřebičů, ovládání topení a chlazení a ovládání žaluzií. Silové části panelu jsou natvrdo zapojené v zadní části panelu. Výstupy primární, sekundární sběrnice, akčních členů, snímačů a ovládaných prvků jsou vyvedeny na zdířky – přední část panelu. V levé části panelu se nachází akční členy a v pravé části se nachází snímače a také ovládané prvky – bodovka a signálky. V horní části panelu je vyvedeno napájení a výstupy akčních členů. Dolní část panelu obsahuje vyvedenou primární a sekundární sběrnici.

Obr. 5-1 Návrh panelu

5.1.1 Napájení a řízení Nezbytnou součástí instalace je napájecí a řídící modul. Napájecí modul zajišťuje napájení systémové sběrnice a sběrnicových prvků. Řídící modul slouží k detekci chyb na primární sběrnici, komunikaci mezi dalšími řídícími jednotkami, komunikaci mezi primární a sekundární sběrnicí a zajišťuje komunikaci mezi primární mezi prvky primární sběrnice. Řídící modul má vyvedenou sekundární sběrnici do zdířek v přední části panelu. Všechny moduly jsou přichyceny k panelu pomocí DIN lišty šířky 35mm.

Návrh panelu

37

Tab. 5-1 Technické údaje – napájecí modul [11] Katalogové označení Napájecí napětí Jmenovité výstupní napětí Jmenovitý výstupní proud Ztrátový výkon Stupeň krytí Šířka přístroje

N-3270-C16900 230 V AC (+-10%), 50 Hz 24 V DC 1A max. 6 W IP 20 4M

Tab. 5-2 Technické údaje – řídící modul [11] Katalogové označení Napájecí napětí Ztrátový výkon Stupeň krytí Šířka přístroje Zatížení primární sběrnice Zatížení sekundární sběrnice Maximální počet snímačů pro přenos do sekundární sběrnice

N-3270-C16100 z primární sběrnice max. 1 W IP 20 4M Ip = 40 mA Is = 2,5 mA 32

Obr. 5-2 Umístění napájecího a řídícího modulu na panelu

5.1.2 Programování panelu Naprogramování panelu se provádí pomocí komunikačního modulu, který je součástí sekundární sběrnice. Propojení komunikačního modulu a počítače je přes rozhraní ethernet. Pomocí tohoto modulu se budou nastavovat různé softwarové variace instalace. Sekundární sběrnice modulu je opět vyvedena na přední stranu panelu.

Návrh panelu

38

Tab. 5-3 Technické údaje – komunikační modul [11] Katalogové označení Napájecí napětí Ztrátový výkon Stupeň krytí Šířka přístroje Jištění Podporované protokoly IP adresa

N-3270-C16200 230 V AC (+-10%), 50 Hz max. 6 W IP 20 4M T 250 mA TCP, UDP, http, FTP 192.168.1.160

5.1.3 Stmívání Funkci stmívaní osvětlení zajišťuje stmívací modul, který na základě signálu ze snímače ovládá žárovkové svítidlo, které se nachází v pravé části panelu a je označeno modrou barvou. Svítidlem je žárovková bodovka o průměru 72mm a výkonu 25W. Tab. 5-4 Technické údaje - stmívací modul [11] Katalogové označení Napájecí napětí Ztrátový výkon Stupeň krytí Šířka přístroje Jištění Spínací výkon - žárovky na 230 V AC Spínací výkon - halogenové žárovky s el. transformátorem

N-3270-C17900 230 V AC (+-10%), 50 Hz max. 10 W IP 20 4M F 3,15/1500 A 250 V min. 40W, max 600 W min. 40VA, max 600 VA

Obr. 5-3 Umístění stmívacího modulu a ovládaného svítidla na panelu

Návrh panelu

39

5.1.4 Spínání Spínání zajišťuje spínací modul, který má čtyři výstupy po 10A každý. Tento modul může sloužit např. pro spínání spotřebičů, zásuvek atd. S ohledem na rozměry panelu a konstrukční možnosti je sepnutí výstupu akčního členu indikováno pomocí signálového svítidla (signálka). Pro každý výstup spínacího modulu je určena jedna signálka. Tab. 5-5 Technické údaje – spínací modul [11] Katalogové označení Napájecí napětí Ztrátový výkon Stupeň krytí Šířka přístroje Max. počet snímačů v paměti Max. spínací výkon odporová zátěž Max. spínací výkon - žárovky na 230 V AC Max. spínací výkon zářivková tělesa

N-3270-C47100 230 V AC (+-10%), 50 Hz max. 4,5 W IP 20 4M 64 4 x 10 A 4 x 2 kW 4 x 500 VA

Obr. 5-4 Umístění spínacího modulu a ovládaných signálek na panelu

5.1.5 Ovládání žaluzií Ovládání zprostředkovává žaluziový modul, který má šest výstupů. Výstupy slouží k ovládání motorů žaluzií pro pohyb nahoru a dolů. Opět s ohledem na konstrukční možnosti je pohyb žaluzií znázorněn pomocí signálek žluté a zelené barvy. Na panelu jsou k příslušných signálkám nakresleny šipky, určující pohyb žaluzií.

Návrh panelu

40

Tab. 5-6 Technické údaje – žaluziový modul [11] Katalogové označení Napájecí napětí Ztrátový výkon Stupeň krytí Šířka přístroje Max. počet snímačů v paměti Max. spínací výkon odporová zátěž Max. spínací výkon - 1fázový motor s rozb. kondenzátorem Přednastavená doba sepnutí motoru

N-3270-C67400 230 V AC (+-10%), 50 Hz max. 5,5 W IP 20 6M 64 6x2x6A 6 x 2 x 1000 VA 90 s

Obr. 5-5 Umístění žaluziového modulu a ovládaných signálek

5.1.6 Topení a chlazení K topení a chlazení není přímo určen žádný modul. Na panelu se také nenachází žádné prvky sloužící k topení a chlazení, např. termohlavice. Topení a chlazení bude realizováno přes spínací modul, který na povel snímače sepne „vytápění“. Optický výstup opět zajišťují signálky, červená pro topení, modrá pro chlazení.

Návrh panelu

41

Obr. 5-6 Umístění spínacího modulu a ovládaných signálek topení a chlazení

5.1.7 Snímače Snímače jsou tři a pro jednoduchost pouze tlačítkové, ikdyž by bylo možné využít i jiné prvky, např. detektor pohybu, snímač intenzity osvětlení atd. Snímače jsou umístěny v instalačních krabicích v pravé dolní části panelu.

Obr. 5-7 Umístění snímačů

Návrh panelu

42

5.2 Zapojení panelu Na následujícím obrázku je zapojení panelu, které je provedeno na zadní straně. Je zapojeno napájení jednotlivých modulů. Do zdířek jsou vyvedeny vstupy modulů, vstupy ovládaných prvků, výstupy snímačů a výstupy modulů. U signálek je zapojení středního vodiče provedeno vždy na jednu zdířku např. u funkce spínání.

Obr. 5-8 Schéma zapojení panelu bez vyvedené sekundární sběrnice

Návrh panelu

43

5.3 Možné rozšíření panelu U předchozí verze není vyvedena sekundární sběrnice. Rozšíření spočívá ve vyvedení sekundární sběrnice na přední stranu panelu, aby bylo umožněno ji zapojit pomocí vodičů. Umístění a zapojení sekundární sběrnice je znázorněno na následujících obrázcích.

Obr. 5-9 Vyvedení sekundární sběrnice

Návrh panelu

Obr. 5-10 Schéma zapojení panelu s vyvedenou sekundární sběrnicí

44

Konstrukce panelu

45

6 KONSTRUKCE PANELU 6.1 Konstrukce nosné části Nosná část panelu je vyrobena z ocelových profilů čtvercového průřezu o straně 20mm. Hlavní rozměry části, která nese celou elektroinstalaci je 1000 x 600mm. Pro zpevnění je tato hlavní část vyztužena dvěma vertikálními příčkami, vždy ve vzdálenosti 200mm od pravého a levého okraje. Hlavní část je umístěna na podpěrách, které zamezují lehkému převrácení panelu díky své délce 600mm. Spojení hlavní části panelu s podpěrami je zpevněno výztužemi. Konstrukce je svařovaná a opatřena černým nátěrem proti korozi.

Obr. 6-1 Rozměry konstrukce

Obr. 6-2 Konstrukce v 3D

Konstrukce panelu

46

6.2 Kompletace panelu Panel je konstruován tak, aby bylo možné ho snadno přenášet, proto je kladen důraz na nízkou hmotnost celého zařízení. Z tohoto důvodu je nutné volit lehký materiál z kterého bude deska panelu vyrobena, ale současně tento materiál musí být dostatečně pevný. Pro tyto účely vyhovuje materiál sololit. Deska má rozměry stejné jako hlavní část panelu, tedy 1000 x 600mm. Na PVC folii je vytisknut obrázek panelu, odpovídající nákresu na obr. 4-1. Folie je následně zalaminována. Na desku panelu je nalepena oboustranná lepící páska a zalaminovaná PVC folie je takto přilepena k sololitu. Následuje odvrtání materiálu z desky pro montáž instalace. Je tedy nutné odvrtat dle obr. 4-1 zdířky na vývody, zdířky primární sběrnice a otvory pro uchycení ovládaného svítidla, signálek a také instalačních krabic. V místě kde jsou nakresleny moduly instalace Ego-n je přišroubována DIN lišta široká 32mm pro uchycení modulů. Takto připravená deska je přišroubovaná na nosnou část konstrukce. Následuje montáž modulů, zdířek, svítidla, signálek a přilepení instalačních krabic. Dále je provedeno zapojení přívodu elektrické energie, zdířek, výstupu modulů, ovládacích a ovládaných prvků, vše dle schématu na obr. 4-8. Protože ocelová konstrukce je vodivá, je vodič PE připojen i ke konstrukci. Silové části instalace jsou propojeny pomocí vodičů CYA 1mm2, vždy v příslušných barvách. Spojení modulů a snímacích prvků se zdířkami primární či sekundární sběrnice je provedeno kabelem určeným přímo pro instalaci Ego-n, tj. KSE224. Technologický postup: 

nalepení oboustranné lepící pásky na sololit



přilepení PVC folie na sololit



odvrtání zdířek na vývody, primární sběrnici, otvoru pro uchycení svítidla, signálek a instalačních krabic



v místě určeném pro moduly se umístí DIN lišta široká 32mm



sololitová deska je přišroubována k nosné konstrukci



jsou namontovány moduly, zdířky, signálky, svítidlo a přilepeny instalační krabice



následuje zapojení silové části, výstupů modulů a ovládaných prvků



propojí se sekundární sběrnice mezi komunikačním a řídícím modulem



na závěr je propojena na zdířky primární sběrnice

Návrhy laboratorních úloh

47

7 NÁVRHY LABORATORNÍCH ÚLOH 7.1 Úloha 1 – světelné scény, vytápění a ovládání žaluzií Zapojte elektroinstalaci podle následujícího zadání a ověřte její funkčnost. 

U vstupních dveří se nachází tlačítkový snímač, pomocí tohoto snímače sepněte vytápění.



Místnost 2 bude reprezentovat obývací pokoj, proto při vstupu dovnitř jsou u dveří dva snímače, které ovládají žaluzie a osvětlení. K sledování televize nastavte mírnou hladinu osvětlení a zatáhněte žaluzie.

Obr. 7-1 Půdorys místností

7.1.1 Teoretický úvod V dnešní době nabývají systémové instalace stále většího významu. Umožňují automatizovat procesy jako je řízení osvětlení, vytápění, spínání atd. Podílejí se na snížení nákladů na energie, což je zejména v dnešní době důležité. Systémové instalace také zvyšují komfort staveb. V dnešní době existuje již mnoho výrobců systémových instalací, kteří vyrábí své komponenty podle světových standardů (KNX/EIB, LON) a nebo vyrábí své originální. Systém Ego-n dodává firma ABB Elektro, umožňuje řízení rolet, vytápění, osvětlení, spínání atd. Je také vhodný k ovládání spotřebičů nebo zabezpečení. Ego-n je sběrnicový systém, který pro komunikaci využívá spojení pomocí sběrnice, která je tvořena čtyřžilovým kabelem. V kabelu jsou dva vodiče určeny pro přenos informací a zbylé dva pro napájení jednotlivých prvků. Sběrnice systému Ego-n je ve dvou úrovních – primární a sekundární. Primární sběrnice je základní a je možné na ni připojit až 64 prvků systému. Na primární sběrnici jsou připojeny vstupy tzv. snímače (tlačítkové, teplotní,...) a výstupy tzv. akční členy (např. stmívací moduly). Programování se provádí ve dvou úrovních a to Basic a Plus. K programování v úrovní Basic není nutné PC, ale instalace má „omezené“ možnosti využití. K programování v úrovni Plus je nutný komunikační modul, software a PC, tím jsou náklady na pořízení o trochu větší, ale výhodou je, že uživatel může plně využít možnosti instalace.


48

Každý prvek systému Ego-n má své originální číslo, které je uložené ve vyjímatelné paměťové kartě. Po stisknutí tlačítkového snímače dojde k odeslání zprávy do sběrnice. V okamžiku, kdy akční člen má shodné registrační číslo ve své paměti, dojde k provedení předem naprogramované funkce. Jelikož každý prvek a modul má svou paměťovou kartu, není nutné v případě poruchy programovat prvek znovu, ale jen se vloží stará karta do nového prvku a naprogramované funkce zůstanou. Modul řídící Řídící modul je základní prvek sběrnice systému, který zajišťuje: - komunikaci mezi primárními prvky - umožňuje připojení sekundární sběrnice - detekuje chyby na sběrnici Řídící modul není nutné programovat po připojení do sběrnice. Pokud je řídící modul připojen do sekundární sběrnice, je nutné pomocí pinů nastavit jeho adresu, aby nedocházelo ke kolizi. Modul napájecí Slouží k napájení primární sběrnice a prvků, které jsou ke sběrnici připojeny. Napájecí modul se neprogramuje Modul žaluziový Lze použít pro ovládání až 6 žaluzií, rolet, nebo markýz. Maximální spínaný proud je 6A u odporové zátěže. Funkce v úrovni Basic: 













Modul komunikační Modul musí být v elektroinstalaci vždy obsažen, pokud má elektroinstalace sekundární sběrnici. Je to základní řídící prvek sekundární sběrnice, umožňuje programování pomocí PC a detekuje chyby na sekundární sběrnici. Obsahuje také 40 časových bloků pro časové ovládání akčních prvků sekundární sběrnice. Fyzické propojení PC a modulu je zajištěno klasickým


49

síťovým kabel s konektorem RJ-45. Modul má svou vlastní IP adresu. Pro komunikaci a programování je určen software Ego-n Asistent. Modul spínací 4x10A Tento modul umožňuje silové ovládání až 8 spotřebičů. Modul má funkce spínače, časovače, tlačítka a také funkci světelných scén. Využití funkcí závisí na úrovni programování. Pokud se jedná o úroveň Basic (programování bez PC pomocí tlačítek PROG a CHANNEL), umožňuje modul tyto funkce: - vypínač ON/OFF – stiskem horního hmatníku tlačítka dojde k sepnutí relé, stiskem dolního k rozepnutí relé - vždy zapni ON – stiskem horního hmatníku dojde k sepnutí relé, ale při stisku dolního tlačítka se nic neděje - vždy OFF – stiskem dolního hmatníku dojde k rozepnutí relé, při stisku horního tlačítka nebude vykonána žádná funkce Funkce v úrovni Plus (s PC) -

vypínač ON/OFF vždy zapni ON vždy vypni OFF tlačítko PUSH – pokud je tlačítkový snímač sepnut na dobu menší než 1s dojde k sepnutí relé na dobu 750ms. Při dlouhém stisku tlačítka relé sepne a zůstane sepnuté po dobu stisku tlačítka. časovač TIMER – spínací kontakt zůstane sepnutý na předem definovanou dobu (max. 30 minut). Pokud dojde k příkazu ON, OFF (a jejich kombinace) či PUSH, dojde k „vynulování“ časovače a až následným příkazem TIMER dojde k znovuzapnutí časovače. scéna SCENE – po stisku tlačítka dojde k nastavení předem naprogramovaných stavů

Rozbor zadání úlohy V prvním bodě úlohy je úkolem řídit vytápění a chlazení. K tomu je na panelu určen spínací modul a k signalizaci sepnutí či vypnutí slouží červená a modrá signálka s označením Topení/Chlazení. Úkolem je zapojit a naprogramovat tento modul tak, aby při stisknutí tlačítka došlo k rozsvícení červené signálky a při stisknutí dolního hmatníku k rozsvícení modré signálky. Je nutné modul nastavit tak, aby vždy svítila jen jedna signálka (nejde současně mít zapnutou klimatizace a přitom topit). Tuto podmínku ověřte při odzkoušení správného zapojení instalace. Druhý bod úlohy je zaměřen a řízení osvětlení a pohyb žaluzií. Tyto funkce zajišťuje stmívací a žaluziový modul. Stmívací modul na panelu řídí žárovkové svítidlo. Sepnutí požadovaného pohybu žaluzií je na panelu indikováno žlutou a zelenou signálkou. V pomyslné místnosti se nachází dva snímače. Jeden ovládá osvětlení a druhý žaluzie. Zapojte a naprogramujte instalaci tak, že při stisku prvního tlačítka (horního hmatníku) dojde k postupnému nárůstu intenzity osvětlení a při stisknu dolního hmatníku k postupnému poklesu intenzity osvětlení. Ovládání žaluzií je provedeno druhým snímačem. Při stisku horního hmatníku dojde k pohybu žaluzií směrem nahoru (žlutá signálka) a při stisknutí dolního hmatníku tlačítka dojde k pohybu směrem dolů (zelená signálka). Žaluziový modul naprogramujte tak, aby bylo možné pohyb žaluzií kdykoliv zastavit (zhasnutí patřičné signálky).


50

Obr. 7-2 Vzhled panelu

7.1.2 Postup zapojení Vytápění 

Zapojte silovou část instalace tj. vodiče L a N u těchto modulů: napájecí, komunikační a spínací.



Podle zapojení na obr. 6-3 propojte výstup spínacího modulu L1 s červenou signálkou L1 a výstup L2 s modrou signálkou (označeno jako Topení/Chlazení). K signálkám také připojte N vodič.



Propojte pomocí primární sběrnice tyto moduly: napájecí, řídící, spínací a také připojte tlačítkový snímač. Zapojené výstupy jsou vidět na obr. 6-4.


51

Obr. 7-3 Zapojení spínacího modulu

Obr. 7-4 Zapojené výstupy – funkce vytápění Stmívání a ovládání žaluzií 

Zapojte silovou část instalace (pokud již zapojena není) tj. vodiče L a N u těchto modulů: napájecí, komunikační, žaluziový a stmívací.



Podle zapojení na obr. 6-5 propojte výstup stmívacího modulu L1 s žárovkovým svítidlem (označeno jako Stmívání). K svítidlu také připojte N vodič. Výstup


52

žaluziového modulu A1 propojte s výstupem signálky L1 a výstup modulu A2 propojte s výstupem signálky L2. Opět připojte N vodič. 

Propojte pomocí primární sběrnice tyto moduly: napájecí, řídící, stmívací, žaluziový a také připojte tlačítkové snímače. Zapojené výstupy jsou vidět na obr. 6-6.

Obr. 7-5 Zapojení stmívacího a žaluziového modulu

Obr. 7-6 Zapojené výstupy – funkce stmívání a ovládání žaluzií Při zapojování dodržujte barevné označení vodičů. Před zapnutím celé instalace požádejte vyučující o kontrolu zapojení. Pro programování propojte komunikační modul s PC pomocí ethernetového kabelu a nastavte vazbu mezi jednotlivými členy instalace v programu Ego-n Asistent.


53

7.2 Úloha 2 – centrální tlačítko, ovládání osvětlení a klimatizace Zapojte elektroinstalaci podle následujícího zadání a ověřte její funkčnost. 

U vstupních dveří se nachází tlačítkový snímač, který v tomto případě reprezentuje tzv. centrální tlačítko. Tímto tlačítkem bude ovládáno sepnutí silových obvodů, pohyb žaluzií a sepnutí alarmu.



Místnost 4 bude reprezentovat pracovnu. U dveří se nachází dva snímače, které ovládají klimatizaci a osvětlení. Sepněte klimatizaci a nastavte osvětlení místnosti.

Obr. 7-7 Půdorys místností – úloha č.2

7.2.1 Teoretický úvod V dnešní době nabývají systémové instalace stále většího významu. Umožňují automatizovat procesy jako je řízení osvětlení, vytápění, spínání atd. Podílejí se na snížení nákladů na energie, což je zejména v dnešní době důležité. Systémové instalace také zvyšují komfort staveb. V dnešní době existuje již mnoho výrobců systémových instalací, kteří vyrábí své komponenty podle světových standardů (KNX/EIB, LON) a nebo vyrábí své originální. Systém Ego-n dodává firma ABB Elektro, umožňuje řízení rolet, vytápění, osvětlení, spínání atd. Je také vhodný k ovládání spotřebičů nebo zabezpečení. Ego-n je sběrnicový systém, který pro komunikaci využívá spojení pomocí sběrnice, která je tvořena čtyřžilovým kabelem. V kabelu jsou dva vodiče určeny pro přenos informací a zbylé dva pro napájení jednotlivých prvků. Sběrnice systému Ego-n je ve dvou úrovních – primární a sekundární. Primární sběrnice je základní a je možné na ni připojit až 64 prvků systému. Na primární sběrnici jsou připojeny vstupy tzv. snímače (tlačítkové, teplotní,...) a výstupy tzv. akční členy (např. stmívací moduly). Programování se provádí ve dvou úrovních a to Basic a Plus. K programování v úrovní Basic není nutné PC, ale instalace má „omezené“ možnosti využití. K programování v úrovni Plus je nutný komunikační modul, software a PC, tím jsou náklady na pořízení o trochu větší, ale výhodou je, že uživatel může plně využít možnosti instalace. Každý prvek systému Ego-n má své originální číslo, které je uložené ve vyjímatelné paměťové kartě. Po stisknutí tlačítkového snímače dojde k odeslání zprávy do sběrnice. V okamžiku, kdy akční člen má shodné registrační číslo ve své paměti, dojde k provedení předem naprogramované funkce. Jelikož každý prvek a modul má svou paměťovou kartu, není nutné


54

v případě poruchy programovat prvek znovu, ale jen se vloží stará karta do nového prvku a naprogramované funkce zůstanou. Modul řídící Řídící modul je základní prvek sběrnice systému, který zajišťuje: - komunikaci mezi primárními prvky - umožňuje připojení sekundární sběrnice - detekuje chyby na sběrnici Řídící modul není nutné programovat po připojení do sběrnice. Pokud je řídící modul připojen do sekundární sběrnice, je nutné pomocí pinů nastavit jeho adresu, aby nedocházelo ke kolizi. Modul napájecí Slouží k napájení primární sběrnice a prvků, které jsou ke sběrnici připojeny. Napájecí modul se neprogramuje Modul žaluziový Lze použít pro ovládání až 6 žaluzií, rolet, nebo markýz. Maximální spínaný proud je 6A u odporové zátěže. Funkce v úrovni Basic: 













Modul komunikační Modul musí být v elektroinstalaci vždy obsažen, pokud má elektroinstalace sekundární sběrnici. Je to základní řídící prvek sekundární sběrnice, umožňuje programování pomocí PC a detekuje chyby na sekundární sběrnici. Obsahuje také 40 časových bloků pro časové ovládání akčních prvků sekundární sběrnice. Fyzické propojení PC a modulu je zajištěno klasickým síťovým kabel s konektorem RJ-45. Modul má svou vlastní IP adresu. Pro komunikaci a programování je určen software Ego-n Asistent.


55

Modul spínací 4x10A Tento modul umožňuje silové ovládání až 8 spotřebičů. Modul má funkce spínače, časovače, tlačítka a také funkci světelných scén. Využití funkcí závisí na úrovni programování. Pokud se jedná o úroveň Basic (programování bez PC pomocí tlačítek PROG a CHANNEL), umožňuje modul tyto funkce: - vypínač ON/OFF – stiskem horního hmatníku tlačítka dojde k sepnutí relé, stiskem dolního k rozepnutí relé - vždy zapni ON – stiskem horního hmatníku dojde k sepnutí relé, ale při stisku dolního tlačítka se nic neděje - vždy OFF – stiskem dolního hmatníku dojde k rozepnutí relé, při stisku horního tlačítka nebude vykonána žádná funkce Funkce v úrovni Plus (s PC) -

vypínač ON/OFF vždy zapni ON vždy vypni OFF tlačítko PUSH – pokud je tlačítkový snímač sepnut na dobu menší než 1s dojde k sepnutí relé na dobu 750ms. Při dlouhém stisku tlačítka relé sepne a zůstane sepnuté po dobu stisku tlačítka. časovač TIMER – spínací kontakt zůstane sepnutý na předem definovanou dobu (max. 30 minut). Pokud dojde k příkazu ON, OFF (a jejich kombinace) či PUSH, dojde k „vynulování“ časovače a až následným příkazem TIMER dojde k znovuzapnutí časovače. scéna SCENE – po stisku tlačítka dojde k nastavení předem naprogramovaných stavů

Rozbor úlohy První bod úlohy je zaměřen na funkci tzv. centrálního tlačítka. Toto tlačítko umožňuje např. stiskem vypnout všechny silové obvody v domě, kromě předem zvolených vyjímek (lednička, mrazák). K tomuto tlačítku jsou softwarově napojeny dva moduly a to spínací a žaluziový. Při stisknutí horního hmatníku dojde k pohybu žaluzií směrem dolů, vypnutí silových obvodů a sepnutí alarmu (event. čidel pohybu apod.). Při stisku dolního hmatníku tlačítka dojde k zapnutí silových obvodů, pohybu žaluzií směrem nahoru a vypnutí alarmu. Tyto jednotlivé stavy jsou indikovány příslušnými signálkami (více v postupu zapojení). Dbejte na to, aby vždy svítily správné signálky. Není možné aby současně svítila signálka sepnutých silových obvodů a alarmu. Druhý bod zadání je určen k ověření funkcí chlazení a osvětlení. Tyto funkce jsou řešeny pomocí spínacího a stmívacího modulu. V pomyslné místnosti se nachází opět dva snímače. Jeden ovládá hladinu osvětlení a druhý spíná klimatizaci (označeno jako Topení/Chlazení). Stmívací modul nastavte tak, aby při stisku horního hmatníku došlo k nárůstu intenzity osvětlení a při stisku dolního hmatníku k jejímu poklesu. Druhým tlačítkem sepněte klimatizaci. Sepnutí bude indikováno rozsvícením modré signálky. Spínací modul naprogramujte tak, aby bylo možné klimatizaci vypnout a místo ní zapnout topení, které bude reprezentováno červenou signálkou.


56

Obr. 7-8 Vzhled panelu – úloha č.2

7.2.2 Postup zapojení Centrální tlačítko 

Zapojte silovou část instalace tj. vodiče L a N u těchto modulů: napájecí, komunikační a spínací.



Podle zapojení na obr. 6-9 propojte výstup spínacího modulu L1 s bílou signálkou L1 a výstup L2 s bílou signálkou L2.



Výstup žaluziového modulu A1 propojte s výstupem signálky L1 a výstup modulu A2 propojte s výstupem signálky L2. Pro toto zapojení využijte levých signálek. Dále proveďte stejné zapojení ale pro výstupy B1 a B2, které budou ovládat signálky L1 a L2 na pravé straně (označené jako Žaluzie). Opět připojte N vodič.



Propojte pomocí primární sběrnice tyto moduly: napájecí, řídící, spínací, žaluziový a také připojte tlačítkový snímač. Zapojené výstupy jsou vidět na obr. 6-10.



Při oživování instalace dbejte na správnou funkci centrálního tlačítka. Sepnutím tlačítka dojde k vytažení žaluzií (žluté signálky L1), vypnutí alarmu (bílá signálka L1 zhasne) a sepnou se silové obvody (bílá signálka L2 se rozsvítí). Při opětovném stisknutí jsou děje opačné.


57

Obr. 7-9 Zapojení spínacího a žaluziového modulu – úloha č.2

Obr. 7-10 Zapojené výstupy – funkce centrální tlačítko Stmívání a klimatizace 

Zapojte silovou část instalace (pokud již zapojena není) tj. vodiče L a N u těchto modulů: napájecí, komunikační, žaluziový a stmívací.



Podle zapojení na obr. 6-11 propojte výstup stmívacího modulu L1 s žárovkovým svítidlem (označeno jako Stmívání). K svítidlu také připojte N vodič. Výstup spínacího modulu L4 propojte s výstupem L2 modré signálky a výstup L3 s výstupem červené signálky L1 (Topení/Chlazení). Opět připojte N vodič.

Návrhy laboratorních úloh 

58

Propojte pomocí primární sběrnice tyto moduly: napájecí, řídící, stmívací, spínací a také připojte tlačítkové snímače. Zapojené výstupy jsou vidět na obr. 6-12.

Obr. 7-11 Zapojení stmívacího a spínacího modulu

Obr. 7-12 Zapojené výstupy – funkce stmívání a klimatizace Při zapojování dodržujte barevné označení vodičů. Před zapnutím celé instalace požádejte vyučující o kontrolu zapojení. Pro programování propojte komunikační modul s PC pomocí ethernetového kabelu a nastavte vazbu mezi jednotlivými členy instalace v programu Ego-n Asistent.

Závěr

59

8 ZÁVĚR Historie systémových elektroinstalací sahá do sedmdesátých let. Přesný rok uvádí různé prameny odlišně. V této době již rostly požadavky na elektrickou instalaci z hlediska možností ovládat různá zařízení. Bylo nutné automaticky řídit vytápění, větrání a osvětlení a takové procesy s klasickou instalací byly téměř nemožné, nebo realizovatelné při značném zesložitění celého elektrického schématu budovy. V této době začaly na trh přicházet systémové instalace různých výrobců. Splňovaly nároky kladené na moderní instalaci, avšak každý výrobce si vyvinul svůj vlastní systém a nebylo možné použít prvky od konkurence. Bylo nutné zajistit vzájemnou kompatibilitu jednotlivých prvků instalací od různých výrobců. Z těchto důvodu vzniklo na přelomu osmdesátých a devadesátých let několik standardů, které zajišťovaly různé úrovně řízení instalací. Pro operátorskou úroveň řízení vznikly standardy BACnet a FND. Pro nejnižší úroveň vznikly standardy BatiBus, EIB, LON, které sloužily pro indikaci a spínaní. V dnešní době jsou nejužívanějšími standardy KNX/EIB a LON. Systémové instalace umožňují jednoduchou změnu zapojení a také zajišťují vysoký komfort. Umí ovládat vytápění, pohyb žaluzií, větrání na základě vyhodnocení stavu počasí atd.. U větších instalací jsou náklady na pořízení menší oproti nákladům na klasickou instalaci. Protože systémové instalace umí řídit vytápění a současně zajišťují logické operace (topení se nesepne pokud je otevřené okno), tím velmi šetří náklady na energetickou spotřebu budovy. Tato vlastnost je velmi důležitá v současné době, kdy ceny energií stoupají. Systémové instalace mají i své nevýhody ve srovnání s instalacemi klasickými. Klasické instalace jsou vhodné zejména pro malé budovy či byty, kde nejsou kladeny velké požadavky na možnosti elektroinstalace. Jejich hlavní výhodou je nízká cena. Jsou jednoduché a nepotřebují po zapojení ještě softwarovou konfiguraci. Jednotlivé prvky instalace mají nízkou cenu a případné opravy nejsou tak nákladné. Jejich nevýhodou je nižší komfort. V dnešní době je celá řada výrobců systémových instalací a tato práce se zaměřila na instalaci Ego-n. Systémová instalace Ego-n od firmy ABB je určena pro menší až střední výstavby. Jedná se o sběrnicovou instalaci s primární a sekundární sběrnicí na které jsou připojeny jednotlivé moduly instalace a ovládací prvky. Jednotlivé prvky instalace jsou liniově propojeny vlastním čtyřžilovým kabelem, pomocí kterého probíhá komunikace a napájení jednotlivých prvků. Konfigurace celé instalace se provádí pomocí PC, které se propojí s komunikačním modulem instalace pomocí ethernetového kabelu. K nastavení jednotlivých vazeb slouží program Ego-n Asistent, který je kompletně v českém jazyce, což zajišťuje jednoduchost ovládání. Systémová instalace Ego-n není kompatibilní s žádným standardem, proto je nutné při případné poruše prvku instalace zakoupit vždy originální díl. Praktickou částí této práce bylo navrhnout výukový panel s touto instalací. Navrhnutý panel simuluje základní funkce kladené na dnešní instalace. Umožňuje regulovat osvětlení, spínat silové obvody, řídit topení a ovládat žaluzie v různých variantách zapojení. Ve skutečnosti se na panelu nenachází konkrétní ovládané prvky (žaluzie, topení), ale sepnutí či vypnutí obvodu je signalizováno pomocí signálek. Panel obsahuje šest modulů, které zajišťují jednotlivé funkce. V zadní části panelu jsou propojeny zdířky s jednotlivými moduly a také je vyvedena primární sběrnice. Ovládání je provedeno pomocí tří tlačítkových snímačů. Ochrana je provedena jištěním. Konfigurace instalace se provádí pomocí komunikačního modulu. K takto

Závěr

60

navrženému panelu bylo nutné vyrobit nosnou konstrukci a navrhnout materiál na kterém by byly uchyceny jednotlivé prvky instalace. Proto byla vyrobena konstrukce z ocelových profilů čtvercového průřezu. Ošetření proti korozi je provedeno černým nátěrem. Rozměr konstrukce je 1000 x 600 mm. Nákres panelu je vytisknut, zalaminován a přilepen na sololitovou desku. Jsou také odvrtány otvory pro zdířky, signálky, ovládané svítidlo a pro instalační krabice. V současné době je provedena objednávka potřebných modulů a sběrnicového vodiče. Po celkovém zhotovení bude možné studentům předvést některé funkce, které instalace Ego-n umožňuje. Proto byly navrženy příklady laboratorních úloh. V závěrečné části práce jsou navrženy dvě laboratorní úlohy. V zadání jsou uvedeny dva body, které mají studenti splnit. Jedná se o simulaci základních funkcí, které se vyskytují např. v domovní instalacích. V první úloze se jedná o řízení vytápění, stmívání a ovládání žaluzií. V druhé úloze je prvním bodem zadání simulace funkce centrální tlačítko (ovládání žaluzií, alarmu a silových obvodů) a druhým bodem úlohy je řízení stmívání a ovládání klimatizace. Pro lepší představivost obsahuje úloha nákresy a schémata zapojení. Teoretická část obsahuje krátký historický úvod a základní popis instalace Ego-n. Jsou popsány jednotlivé moduly, které se v instalaci vyskytují a jejich možnosti nastavení. Celý teoretický úvod laboratorní úlohy je doplněn nákresem panelu a rozborem zadání. Následuje třetí část úlohy, která popisuje postup zapojení jednotlivých vývodů modulů, primární sběrnice a napájení. Postup je doplněn nákresem panelu kde jsou barevně označeny jednotlivé zdířky, které se mají zapojit a také je uvedeno elektrické schéma zapojení obvodů s barevným rozlišením jednotlivých vodičů. V dnešní době je stále více kladen důraz na energetickou nenáročnost budov a na zajištění vysokého komfortu bydlení. Tyto požadavky dokáží systémové instalace splnit. Díky této práci získají studenti přehled o systémových instalacích a existujících standardech a podrobněji se dozví o instalaci Ego-n. Výukový panel přispěje k pochopení problematiky této instalace, její hierarchii, zapojování a nastavování.

Použitá literatura

61

POUŽITÁ LITERATURA [1]

ABB Ego-n inteligentní elektroinstalace : Návrhový a instalační manuál. 3. vyd. [s.l.] : [s.n.], c2009. 58 s. Dostupný z WWW: .

[2]

Sběrnicový systém NIKOBUS [online]. c2009 [cit. 2009-11-06]. Dostupný z WWW: .

[3]

TOMAN, Karel, KUNC, J. Systémová technika budov . 1. vyd. [s.l.] : FCC Public spol. s.r.o. , 1998. 87 s.

[4]

TOMAN, Karel. Decentralizované sběrnicové systémy [online]. c2001-2010 [cit. 200911-07]. Dostupný z WWW: . ISSN 1801-4399.

[5]

VOJÁČEK, Antonín. Sběrnice KNX pro řízení budov [online]. c1997-2009 [cit. 2009-1107]. Dostupný z WWW: .

[6]

HÁJEK, Jan. Komunikační sběrnice používané v automatizaci budov [online]. c2004 [cit. 2009-11-10]. Dostupný z WWW: .

[7]

HANSEMANN, Thomas, HÜBNER, Christof, MERZ, Hermann. Automatizované systémy budov. [s.l.] : Grada, 2009. 264 s. ISBN 978-80-247-2.

[8]

INELS : Inteligentní a komfortní elektroinstalace [online]. c2009 [cit. 2009-11-08]. Dostupný z WWW: .

[9]

Siemens : Logický modul LOGO! [online]. c2009 [cit. 2009-11-08]. Dostupný z WWW: .

[10]

EHRENWALD, Pavel. Súčasnosť a perspektívy realizácie inteligentných budov [online]. 2002 [cit. 2009-12-28]. Dostupný z WWW: .

[11]

ABB - Ego-n® [online]. 2006 [cit. 2010-03-16]. Katalog on-line. Dostupné z WWW: .

NÁVRH A TVORBA UKÁZKOVÝCH PANELŮ SE SYSTÉMOVOU INSTALACÍ EGO-N

Recommend Documents