Pedagogická fakulta. Control of climate in server room using SDS MICRO

ˇ ˇeska ´ univerzita v Cesk ´ ch Bude ˇjovic´ıch Jihoc y Pedagogická fakulta

ˇ ızen´ı klimatu poˇ R´ c´ıtaˇ cov´ eho s´ alu pomoc´ı SDS MICRO Control of climate in server room using SDS MICRO Bakaláˇrská práce

Vypracoval: Petr Jarol´ımek, DiS. Vedouc´ı pr´ ace: PaedDr. Petr Pexa, Ph.D. ˇ e Budˇejovice 2015 Cesk´ Katedra informatiky

Prohl´ aˇ sen´ı Prohlaˇsuji, ˇze svoji bakaláˇrskou práci jsem vypracoval samostatnˇe pouze s pouˇzit´ım pramen˚ u a literatury uveden´ ych v seznamu citované literatury. Prohlaˇsuji, ˇze v souladu s S 47b zákona ˇc. 111/1998 Sb. v platném znˇen´ı souhlas´ım se zveˇrejnˇen´ım své bakaláˇrské práce, v nezkrácené podobˇe elektronickou cestou ve veˇrejnˇe pˇr´ıstupné ˇca´sti databáze STAG provozované Jihoˇceskou univerˇ ych Budˇejovic´ıch na jej´ıch internetov´ zitou v Cesk´ ych stránkách, a to se zachován´ım mého autorského práva k odevzdanému textu této kvalifikaˇcn´ı práce. Souhlas´ım dále s t´ım, aby toutéˇz elektronickou cestou byly v souladu s uveden´ ym ustanoven´ım zákona ˇc. 111/1998 Sb. zveˇrejnˇeny posudky ˇskolitele a oponent˚ u práce i záznam o pr˚ ubˇehu a v´ ysledku obhajoby kvalifikaˇcn´ı práce. Rovnˇeˇz souhlas´ım s porovnán´ım textu mé kvalifikaˇcn´ı práce s databáz´ı kvalifikaˇcn´ıch prac´ı Theses.cz provozovanou Národn´ım registrem vysokoˇskolsk´ ych kvalifikaˇcn´ıch prac´ı a systémem na odhalován´ı plagiát˚ u.

ˇ ych Budˇejovic´ıch dne 17. dubna 2015 V Cesk´

Petr Jarol´ımek, DiS.

Abstrakt C´ılem bakaláˇrské práce je popis parametr˚ u inteligentn´ıch PAC/PLC modul˚ u SDS Micro z dostupn´ ych zdroj˚ u. Práce se bude dále zab´ yvat klady a zápory dané problematiky a zjist´ı, jaká nab´ıdka je v tomto ohledu dostupná na ˇceském trhu. SDS MICRO neboli s´ıt’ov´ y dohledov´ y systém je velmi efektivn´ı technologie pro sledován´ı u ´daj˚ u o odbˇeru energi´ı, dálkov´ ych odeˇct˚ u, mˇeˇren´ı teploty a vlhkosti. V praktické ˇcásti je detailnˇe popsáno a zdokumentováno vlastn´ı zprovoznˇen´ı SDS MICRO technologie, která je vyuˇzita v poˇc´ıtaˇcovém sálu. Hlavn´ım u ´ˇcelem tohoto zaˇr´ızen´ı je ovládán´ı klimatického prostˇred´ı. Aktuáln´ı hodnoty jsou zobrazeny na webové stránce prostˇrednictv´ım jazyka HTML5 a JavaScriptu pˇr´ımo v zaˇr´ızen´ı SDS Micro. Data jsou ukládána a archivována pomoc´ı jazyka PHP do databáze MySQL a dále zpracovávána v podobˇe graf˚ u a pˇrehledu hodnot.

Abstract The aim of the thesis in the first part is the description of the parameters of the intellingent SDS Micro PAC/PLC modules from the available sources. This module provides a clear overview of the information concerning this technology. The thesis also deals with pluses and minuses of the issues in question and looks into what the Czech market has to offer in this respect. SDS (network supervising system) is a very efficient kind of technology used for monitoring data about energy consumption, remote reading of data and temperature and humidity measurement. The practical part provides a detailed description and documentation of the installation of the SDS MICRO technology used in a computer room. The main purpose of the device is the control of the climatic environment. The current data are to be found on the website by means of HTML5 and JavaScript directly in the SDS Micro module. The data are stored and archived in a PHP language in the MySQL database and further processed in the form of graphs and overviews.

Kl´ıˇ cov´ a slova SDS Micro, PAC/PLC moduly, HTML5, Java Script, klima

Keywords SDS Micro, PAC/PLC modules, HTML5, Java Script, climate

Podˇ ekov´ an´ı Rád bych podˇekoval panu PaedDr. Petru Pexovi za ochotu, vstˇr´ıcnost a spolupráci pˇri veden´ı mé práce, za odborné rady a cenné pˇripom´ınky, které mi poskytl i za trpˇelivost a ˇcas, kter´ y mi vˇenoval. Dále bych rád podˇekoval za spolupráci odborn´ ym server˚ um Root a Zdroják, které sv´ ym odkazován´ım v´ yznamnˇe pˇrispˇely. Dále bych rád podˇekoval své rodinˇe a vˇsem z´ uˇcastnˇen´ ym lidem, kteˇr´ı se pod´ıleli na realizaci moj´ı práce.

Obsah ´ 1 Uvod 10 1.1 C´ıle práce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.2 V´ ychodiska práce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3 Metody práce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2 Teoretick´ aˇ c´ ast 2.1 Technické parametry PAC a PLC modul˚ u . 2.2 Obecn´ y popis jednotky SDS Micro . . . . . 2.3 V´ yvojové prostˇred´ı . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Seznámen´ı s programovac´ım jazykem SDS-C 2.4.1 Základn´ı funkce main, komentáˇre . . 2.4.2 Funkce init . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3 Funkce echo . . . . . . . . . . . . . . 2.4.4 Promˇenné . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.5 Matematické operace . . . . . . . . . 2.4.6 Vlastn´ı funkce . . . . . . . . . . . . . 2.4.7 Podm´ınky a logické operátory . . . . 2.4.8 Smyˇcky . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.9 Prvn´ı program . . . . . . . . . . . . 2.5 Nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ı funkce a systémové promˇenné 2.6 Moˇznosti vyuˇzit´ı jednotky SDS Micro . . . . 2.7 Zp˚ usob monitorován´ı a archivace dat . . . . 2.7.1 Vyuˇzit´ı E portálu . . . . . . . . . . . 2.7.2 Vlastn´ı archivace . . . . . . . . . . . 2.8 Klady a zápory technologie . . . . . . . . . . 2.9 Nab´ıdka technologie na ˇceském trhu . . . . . 3 Praktick´ aˇ c´ ast 3.1 Pˇredstaven´ı projektu . . . . . . . . . . . . . 3.2 Technické a minimáln´ı poˇzadavky na projekt 3.3 Schéma zapojen´ı . . . . . . . . . . . . . . . ˇ ızen´ı technologie . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 R´

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13 13 15 17 18 19 20 20 21 22 22 23 26 27 28 30 31 32 33 33 34

. . . .

35 35 37 39 41

3.5 3.6

Monitoring a archivace dat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problémy, které mohou nastat . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.1 Teplotn´ı ˇcidlo vrac´ı vysokou hodnotu v ˇra´du tis´ıc˚ u . . 3.6.2 Teplotn´ı ˇcidlo pokud ˇcidlo vrac´ı hodnotu 85°C . . . . 3.6.3 Varován´ı pˇrekroˇcen´ı teploty se zobraz´ı, ale nepˇricház´ı rovn´ y email . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.4 Teplota byla pˇrekroˇcena, ale varován´ı se nezobrazuje . 3.6.5 Hodnota pro pˇrekroˇcen´ı teploty se pˇrep´ıˇse . . . . . . . 3.6.6 Pˇrechod na zimn´ı ˇci letn´ı ˇcas . . . . . . . . . . . . . . .

4 Z´ avˇ er

. . . . . . . . . . . . va. . . . . . . . . . . .

46 49 50 50 50 51 51 51 52

´ 1 UVOD

1

´ Uvod

Celá moje bakaláˇrská práce se zab´ yvá problematikou ˇr´ızen´ı teplot za pomoci urˇcit´ ych periferi´ı a moˇznost´ı jejich následného vyuˇzit´ı. S t´ım souvis´ı nejprve teoretické prozkoumán´ı a popis vybran´ ych technologi´ı a zaˇr´ızen´ı. Dále seznámen´ı s konkrétn´ı technologi´ı a také naprogramován´ı nutn´ ych program˚ u pro ˇr´ızen´ı klimatick´ ych podm´ınek. Dalˇs´ı ˇca´st´ı je vytvoˇren´ı ˇr´ıd´ıc´ıho programu spoleˇcnˇe s webovou aplikac´ı zobrazuj´ıc´ı z´ıskaná data. V teoretické ˇca´sti mé práce se zab´ yvám jednak obecnou problematikou zm´ınˇen´ ych periferi´ı, ale také jejich konkrétn´ım technick´ ym popisem. V návaznosti na to v praktické ˇcásti práce jiˇz ˇreˇs´ım a popisuji konkrétn´ı projekt a jeho technickou realizaci. V souˇcasné, bohuˇzel velmi hektické a chaotické, dobˇe se v návaznosti na jakékoli technologie stále citelnˇeji objevuje otázka nejen ochrany osobn´ıch u ´daj˚ u, ale také soukrom´ı dotˇcen´ ych klient˚ u. S t´ım souvis´ı i téma moj´ı práce. Jedn´ım z c´ıl˚ u bylo vytvoˇren´ı technologie, která by splˇ novala právˇe zm´ınˇené parametry. Jak ovládat techniku bez fyzické u ´ˇcasti správce systému? To je jedna ze stˇeˇzejn´ıch otázek mnou zpracovaného projektu a zároveˇ n této práce. Jedn´ım z parametr˚ u mého projektu bylo právˇe vytvoˇren´ı systému, kter´ y bude schopen v zásadˇe pracovat samostatnˇe, ˇci za asistence vzdálen´ ych pˇr´ıkaz˚ u.

1.1

C´ıle pr´ ace

C´ılem práce je seznámen´ı s technologi´ı SDS Micro a aplikovat tuto technologii v praxi v poˇc´ıtaˇcovém sále, kde bude toto zaˇr´ızen´ı ˇr´ıdit klimatické podm´ınky. Je koncipována tak, aby poskytla nejen informace o tom, jak zaˇr´ızen´ı funguje, jak´ ym zp˚ usobem bude provozováno, ale také ˇreˇs´ı praktickou ukázku nasazen´ı této technologie. Dalˇs´ım z c´ıl˚ u je pˇr´ıprava praktick´ ych program˚ u pro ˇr´ızen´ı dané jednotky. S t´ım souvis´ı zobrazen´ı aktuáln´ıch dat pomoc´ı webového prohl´ıˇzeˇce a v neposledn´ı ˇradˇe ukládán´ı namˇeˇren´ ych hodnot do globáln´ıho u ´loˇziˇstˇe. Z´ıskané informace se zobraz´ı pomoc´ı webové stránky také ve formˇe graf˚ u. Jedna z hlavn´ıch ˇca´st´ı je tvoˇrena pˇredstaven´ım a vysvˇetlen´ım jednotliv´ ych kom-

10

´ 1 UVOD

ponent˚ u, kde jsou srozumitelnˇe popsány a probrány základn´ı vlastnosti s pˇr´ısluˇsn´ ymi zdrojov´ ymi kódy. Souˇca´st´ı praktické ˇca´sti je popis postupu, jak zaˇr´ızen´ı instalovat, a následné moˇznosti práce s dan´ ym zaˇr´ızen´ım. V posledn´ı ˇcásti budu porovnávat tuto technologii s konkurenc´ı a zkoumat jej´ı v´ yhody a nev´ yhody.

1.2

V´ ychodiska pr´ ace

Práce vycház´ı z potˇreby zpracovat problematiku ˇr´ızen´ı klimatick´ ych podm´ınek, vˇcetnˇe pˇr´ıklad˚ u a zdrojov´ ych kód˚ u. C´ılem této bakaláˇrské práce je popsat a seznámit se s PLC technologi´ı SDS Micro, která bude pouˇzita v poˇc´ıtaˇcovém sále k ˇr´ızen´ı klimatick´ ych podm´ınek. V dneˇsn´ı dobˇe se klade velk´ y d˚ uraz na ochranu citliv´ ych dat, které jsou um´ıstˇeny v tˇechto prostorách. Toto zaˇr´ızen´ı poskytuje moˇznost ˇr´ıdit klimatické podm´ınky pomoc´ı teplotn´ıch ˇcidel bez nutnosti fyzické pˇr´ıtomnosti uˇzivatele. Dále zaznamenávat z´ıskaná data z ˇr´ıd´ıc´ıho programu, která se odes´ılaj´ı na globáln´ı uloˇziˇstˇe a poté jsou zpracovávána pomoc´ı jazyka PHP do databáze MySQL. Integrovan´ y interpret jazyka SDS-C zajist´ı obsluhu tohoto hardwaru. Aktuáln´ı i archivovaná data se zobrazuj´ı pomoc´ı HTML5 jako webová uˇzivatelská stránka, slouˇz´ıc´ı zároveˇ n jako zpˇetná vazba uˇzivateli o správné funkˇcnosti zm´ınˇeného zaˇr´ızen´ı.

1.3

Metody pr´ ace

Vu ´vodu práce bude rozebrána tématika technick´ ych parametr˚ u PAC a PLC modul˚ u. Tato sumarizace informac´ı o technologii pom˚ uˇze budouc´ım zájemc˚ um z´ıskat pˇrehled a lépe se tak v této problematice orientovat. Souˇcást´ı tohoto rozboru technologie bude obecn´ y popis jednotky SDS Micro, seznámen´ı se s programovac´ım jazykem SDS-C, porovnán´ı klad˚ u a zápor˚ u jednotliv´ ych typ˚ u. Dále popis nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ıch funkc´ı, moˇznosti vyuˇzit´ı jednotky SDS Micro, archivace z´ıskan´ ych dat a v neposledn´ı ˇradˇe i nab´ıdka této technologie na ˇceském trhu. Jedn´ım z následuj´ıc´ıch hlavn´ıch bod˚ u práce bude praktická ˇcást, která se jiˇz bude zab´ yvat konkrétn´ım zaˇr´ızen´ım, jeho pˇredstaven´ım a popisem realizace. 11

´ 1 UVOD

Budou zde probrány i technické poˇzadavky na projekt, schéma zapojen´ı, monitoring a archivace dat a ˇr´ızen´ı samotné technologie. Tato ˇca´st bude slouˇzit jako jak´ ysi manuál pro realizace dalˇs´ıch projekt˚ u.

12

´ C ˇ AST ´ 2 TEORETICKA

2

Teoretick´ aˇ c´ ast

V teoretické ˇcásti práce je rozebrána tématika technick´ ych parametr˚ u PAC1 a PLC2 modul˚ u. Toto uskupen´ı informac´ı o technologii pom˚ uˇze budouc´ım zájemc˚ um z´ıskat pˇrehled a lépe se tak v této problematice orientovat. Souˇca´st´ı tohoto rozboru technologie je také obecn´ y popis jednotky SDS3 Micro, seznámen´ı s programovac´ım jazykem SDS-C4 , porovnán´ı klad˚ u a zápor˚ u jednotliv´ ych typ˚ u, popis nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ıch funkc´ı, moˇznosti vyuˇzit´ı jednotky SDS Micro, archivace z´ıskan´ ych dat a v neposledn´ı ˇradˇe i nab´ıdka této technologie na ˇceském trhu.

2.1

Technick´ e parametry PAC a PLC modul˚ u

PLC modul neboli programovateln´ y logick´ y automat je kompaktn´ı ˇradiˇc pouˇz´ıvan´ y pro automatizaci proces˚ u v reálném ˇcase - napˇr. pˇri ˇr´ızen´ı stroj˚ u, ˇci v´ yrobn´ıch linek. Tento ˇradiˇc je ˇr´ızen mikroprocesorem a je pro nˇej charakteristická práce v cyklech, jejichˇz periferie je uzp˚ usobena k napojen´ı na technologické procesy. V tomto pˇr´ıpadˇe pˇreváˇznou ˇcást periferi´ı tvoˇr´ı digitáln´ı vstupy (DI) a digitáln´ı v´ ystupy (DO)[10]. Dále pro dalˇs´ı zpracován´ı signál˚ u a napojen´ı na technologii je urˇcen analogov´ y vstup (AI) a v´ ystup (AO), slouˇz´ıc´ı ke zpracován´ı spojit´ ych signál˚ u[10]. Vzhledem k tomu, ˇze se pr˚ umysl neustále automatizuje, jsou pouˇz´ıvány k modulu PLC napˇr´ıklad r˚ uzné funkˇcn´ı modely (FM) pro polohován´ı, ˇci komunikaˇcn´ı procesory (CP) pro sbˇer a pˇrenos dat. Moduly PLC m˚ uˇzeme dle konstrukˇcn´ıho hlediska rozdˇelit na skupinu kompaktn´ıch a modulárn´ıch systém˚ u. Kompaktn´ı systém se vyznaˇcuje pˇr´ıtomnost´ı CPU5 , digitáln´ıch i analogov´ ych vstup˚ u a v´ ystup˚ u a základn´ı podporou komunikace. V nˇekter´ ych pˇr´ıpadech je pˇr´ıtomen i zdroj, ovˇsem rozˇs´ıˇritelnost tˇechto kompaktn´ıch systém˚ u je velmi omezena. V pˇr´ıpadˇe modulárn´ıho systému jsou pˇr´ıtomné jednotlivé komponenty celku rozdˇeleny do modul˚ u. PLC systém se tedy skládá z modul˚ u zdroje, CPU, funkˇcn´ıch modul˚ u, vstup˚ u a v´ ystup˚ u. Tento modulárn´ı systém je moˇzno dále rozˇsiˇrovat 1

Programmable Automation Controller Programmable Logic Controller 3 S´ıt’ov´ y dohledov´ y systém 4 Programovac´ı jazyk 5 Centr´ aln´ı procesorov´ a jednotka 2

13


v nepomˇernˇe vˇetˇs´ım rozsahu neˇz u prvn´ı skupiny. V souˇcasné dobˇe jsou PLC v´ ykonn´ ymi systémy, které jsou velmi jednoduché a inteligentn´ı a poskytuj´ı velké mnoˇzstv´ı uˇziteˇcn´ ych vlastnost´ı napˇr.: [9] v´ yvojové prostˇred´ı - podpora r˚ uzn´ ych programovac´ıch jazyk˚ u, lad´ıc´ı nástroje,

webové rozhran´ı umoˇzn ˇuj´ıc´ı lehkou administraci n´ızká nákladovost - n´ızká cena poˇr´ızen´ı a provozu komunikaˇcn´ı schopnosti - centralizované i vzdálené propojen´ı pomoc´ı s´ıt’o-

vého rozhran´ı konstrukce - robustnost umoˇzn ˇuje ˇsirokou moˇznost nasazen´ı ˇradiˇce i do pr˚ u-

myslového prostˇred´ı rozˇsiˇritelnost - moˇznost jednoduchého rozˇs´ıˇren´ı pro vyuˇzit´ı dalˇs´ıch vstup˚ u

a v´ ystup˚ u ˇskálovatelnost - snadná ˇsk´ alovatelnost za u ´ˇcelem zv´ yˇsen´ı funkˇcnosti a v´ ykonu,

podpora velkého mnoˇzstv´ı mikroprocesor˚ u PAC je relativnˇe mal´ y pr˚ umyslov´ y poˇc´ıtaˇc, kombinuj´ıc´ı vlastnosti a moˇznosti ˇr´ıd´ıc´ıho systému zaloˇzeného na klasickém PC6 stoln´ım poˇc´ıtaˇci s vlastnostmi a moˇznostmi ˇradiˇc˚ u PLC. Tato kombinace vlastnost´ı poskytuje uˇzivateli nejen vysokou spolehlivost ˇradiˇce PLC, ale také flexibilitu a velmi dobr´ y v´ ypoˇcetn´ı v´ ykon stoln´ıho poˇc´ıtaˇce. PAC modul obecnˇe poskytuje lepˇs´ı vlastnosti neˇz PLC moduly, a to: komunikaˇcn´ı standard - standardn´ı komunikaˇcn´ı protokoly jsou pouˇz´ıv´ any za

u ´ˇcelem maximáln´ı standardizace pouˇzit´ı PAC ˇradiˇc˚ u modulárn´ı architektura - d´ıky architektuˇre je moˇznost pˇrid´ aván´ı a libovolné

v´ ymˇeny r˚ uzn´ ych ˇcást´ı systému, dále PAC ˇradiˇce podporuj´ı práci s dalˇs´ımi komponenty, které jsou zabudované ve fináln´ım ˇr´ıd´ıc´ım systému 6

Personal computer

14

´ C ˇ AST ´ 2 TEORETICKA multitasking - PAC ˇradiˇc podporuje zpracov´ an´ı v´ıce u ´loh souˇcasnˇe, kaˇzd´ y

z tˇechto proces˚ u m˚ uˇze b´ yt nezávisle ˇcten a zapisován do systémov´ ych promˇenn´ ych Momentálnˇe jsou rozd´ıly mezi PAC a PLC modulem velmi minimáln´ı a nejvˇetˇs´ı ˇ ıd´ıc´ı jednotka SDS Micro je zaloˇzena na ˇradiˇci rozd´ıl nalezneme zejména v cenˇe. R´ PLC, ke kterému je pˇripojeno nav´ıc i s´ıt’ové rozhran´ı Ethernet.

2.2

Obecn´ y popis jednotky SDS Micro

SDS Micro je ˇr´ıd´ıc´ı jednotka, která umoˇzn ˇuje nastaven´ı a kontrolu základn´ıch provozn´ıch parametr˚ u pomoc´ı integrovaného systémového prostˇred´ı SDS-C a webového administraˇcn´ıho rozhran´ı. V´ yrobce pˇr´ımo neuvád´ı, ze kter´ ych prvk˚ u se ˇr´ıd´ıc´ı jednotka skládá, ale dle zjiˇstˇen´ ych informac´ı vypl´ yvá, ˇze hlavn´ım ˇr´ıd´ıc´ım ˇcipem je mikro procesor od spoleˇcnosti Atmel. ˇ ıd´ıc´ı jednotka SDS Micro se dodává jako zkompletovan´ R´ y v´ yrobek. Pro uˇzivatelskou komunikaci je souˇca´st´ı klasick´ y eternetov´ y port prostˇrednictv´ım proto7 kolu TCP/IP , kter´ y umoˇzn ˇuje pˇripojen´ı tohoto zaˇr´ızen´ı do s´ıtˇe LAN8 . Po tomto rozhran´ı je zprostˇredkována komunikace pro následn´ y pˇrenos SDS-C ˇr´ıd´ıc´ıho programu (dále jen ˇr´ıd´ıc´ıho programu) a uˇzivatelské HTML9 stránky (dále jen uˇzivatelská stránka). Pro pˇripojen´ı vstup˚ u a v´ ystup˚ u jsou na zaˇr´ızen´ı k dispozici svorky. Dále jedTM10 notka obsahuje sbˇernici 1-Wire , která umoˇzn ˇuje zapojit k jednotce nˇekolik zaˇr´ızen´ı, v tomto pˇr´ıpadˇe teplotn´ıch ˇcidel. 7

Transmission Control Protocol / Internet Protocol Local Area Network 9 Hypertext Markup Language 10 1-WireTM komunikaˇcn´ı sbˇernice pro seriové zapojen´ı teplotn´ıch ˇcidel 8

15


Obrázek 1: Schéma SDS Micro

16


V´ ychoz´ı parametry

Hodnota

IP adresa

192.168.1.250

Brána

192.168.1.1

Maska

255.255.255.0

Heslo

test

Tabulka 1: V´ ychoz´ı parametry s´ıt’ové komunikace ˇ ıd´ıc´ı program se vytváˇr´ı v jazyce SDS-C, kter´ R´ y je odvozen od jazyka C11 . Tento ˇr´ıd´ıc´ı program je pomoc´ı v´ yvojového prostˇred´ı (viz. kapitola 1.4) kompilován a nahrán do ˇr´ıd´ıc´ı jednotky. Jazyk SDS-C umoˇzn ˇuje ˇcten´ı vstupn´ıch hodnot a ovládán´ı v´ ystup˚ u pomoc´ı systémov´ ych promˇenn´ ych. Dalˇs´ı ned´ılnou souˇca´st´ı s´ıt’ového rozhran´ı ˇr´ıd´ıc´ı jednotky je uˇzivatelská stránka, která nám umoˇzn ˇuje zobrazovat z´ıskané hodnoty, uˇzivatelsky definované hodnoty, systémové promˇenné ˇci ovládat chován´ı ˇr´ıd´ıc´ı jednotky. Jednotka obsahuje integrované aministraˇcn´ı webové rozhran´ı, které umoˇzn ˇuje pˇristupovat pˇres webov´ y pro12 hl´ıˇzeˇc prostˇrednictv´ım protokolu HTTP a nastavovat jej´ı základn´ı parametry. Dále umoˇzn ˇuje zobrazen´ı v´ ypisu konzole ˇr´ıd´ıc´ıho programu, systémové historie, historie komunikaˇcn´ıch protokol˚ u a pˇrihláˇsen´ ych uˇzivatel˚ u. Jednotka disponuje vnitˇrn´ı pamˇet´ı Data Flash o velikosti 2 MB13 (souˇcasná verze). Tato pamˇet je pˇridelˇena pro ˇr´ıd´ıc´ı program, uˇzivatelskou stránku a systémové promˇenné.

2.3

V´ yvojov´ e prostˇ red´ı

V´ yvojové prostˇred´ı je dodáváno spolu s v´ yrobkem, nebo je volnˇe ke staˇzen´ı na stránkách v´ yrobce. Lze jej spustit na platformˇe Microsoft Windows bez pˇredchoz´ı instalace. Tato v´ yvojová aplikace byla vyvinuta tˇret´ı stranou a je velmi uˇzivatelsky jednoduchá. Aplikace pˇredstavuje rozhran´ı pro v´ yvoj, u ´pravu, kompilaci a ladˇen´ı ˇ ıd´ıc´ı program zdrojového kódu a následné nahrán´ı ˇr´ıd´ıc´ıho programu do jednotky. R´ 11

Programovac´ı jazyk C HyperText Transfer Protocol 13 MegaByte 12

17


je zadáván textovou formou a je následnˇe pˇreloˇzen do intern´ıho pseudokódu. V´ yvojová aplikace dále obsahuje HTML editor pro definici uˇzivatelské stránky. Souˇca´st´ı v´ yvojové aplikace je nástroj pro odlazen´ı chyb, simulátor ˇr´ıd´ıc´ıho programu, kter´ y umoˇzn ˇuje simulovat veˇskeré vstupy a v´ ystupy, v´ ypisy z konzole a v neposledn´ı ˇradˇe také krokovat ˇr´ıd´ıc´ı program. V´ yvojová aplikace umoˇzn ˇuje nahrán´ı ˇr´ıd´ıc´ıho programu, uˇzivatelské stránky a aktualizaci firmware pomoc´ı protokolu TCP/IP.

2.4

Sezn´ amen´ı s programovac´ım jazykem SDS-C

SDS-C umoˇzn ˇuje uˇzivateli v´ yrobku dodateˇcnˇe naprogramovat a upravovat chován´ı ˇr´ıd´ıc´ıho programu. Uˇzivatel tedy nap´ıˇse program v jazyce SDS-C, kter´ y je nahrán do zaˇr´ızen´ı SDS Micro. SDS-C je zjednoduˇsená verze FULL-C proto, aby mohl i uˇzivatel zaˇca´teˇcn´ık programovat. FULL-C skriptovac´ı jazyk je odvozen od ANSI14 C programovac´ıho jazyka. SDS-C je tedy souˇca´st´ı firmwaru SDS Micro. (1) Program je provozován a vykonáván pouze staticky v alokované pamˇeti, programov´ y kód je vykonáván a stále opakován po celou dobu, kdy je zaˇr´ızen´ı zapnuté. Kaˇzd´ y ˇr´ıd´ıc´ı program mus´ı obsahovat funkci main (odkaz na main), stejnˇe jako tomu je u jazyka C. Uvnitˇr této funkce vykonáváme dalˇs´ı pˇr´ıkazy ˇci voláme funkce, které se vyuˇz´ıvaj´ı pro pravideln´ y sbˇer dat z ˇr´ıd´ıc´ı jednotky. Omezen´ı a poznámky pro SDS-C programy:[1] lze pouˇz´ıt jen glob´ aln´ı promˇenné, vˇsechny promˇenné jsou globáln´ı, i ty defi-

nované uvnitˇr funkc´ı funkce jsou definovány vˇzdy jako void (tj. nevracej´ı hodnotu, ani nemaj´ı

vstupn´ı promˇenné, pouˇz´ıvaj´ı se globáln´ı promˇenné) z´ apis (deklarace) funkce je jen pomoc´ı názvu funkce tj. bez parametr˚ u a je

pˇredpokládáno rezervované slovo (void) funkce tedy nevracej´ı hodnotu a nepˇreb´ıraj´ı parametry (ve FULL-C: void

funkce(void){ ... }; se v SDS-C p´ıˇse: funkce { ... }; 14

American National Standards Institute

18

´ C ˇ AST ´ 2 TEORETICKA funkce se volaj´ı jen sv´ ym názvem, napˇr. mojefunkce(); (nezapomeˇ nme na

závorky (), i kdyˇz nepˇredáváme ˇza´dné parametry) n´ azvy návˇest´ı (pro goto skoky) mus´ı zaˇc´ınat p´ısmenkem, a mohou, ale ne-

mus´ı, b´ yt (pro pˇrehlednost) uvedeny kl´ıˇcov´ ym slovem label jediné povolené promˇenné typu pole“ jsou: sys[] (reflektuje fyzick´ y stav ” zaˇr´ızen´ı, nav´ıc jako parametr lze zapsat jen pˇr´ımo ˇc´ıslo) a ram[] a text[] pro if je moˇzné pouˇz´ıt podbloky kódu ohraniˇcené { a } (pouze pro v´ ysledky

if, viz detaily) podm´ınky lze testovat pomoc´ı IF, s bˇeˇzn´ ym C zápisem, vykonány jsou vˇzdy

vˇsechny podm´ınky, test se nezobrazuje cyklus for nen´ı k dispozici (realizaci provedeme pomoc´ı if a skok˚ u goto) cyklus while nen´ı k dispozici (opˇet - lze nahradit návˇest´ım a if) vˇsechny promˇenné jsou typu signed 32-bit (tj. v rozsahu -2147483647 aˇz

+2147483648) vˇsechny promˇenné mus´ı b´ yt deklarovány (pˇr´ıklad: var i, j;) pˇredt´ım neˇz

se nˇekde v programu pouˇzij´ı ˇretˇezce lze pouˇz´ıt jen jako konstanty (pevné vstupy do funkc´ı), nebo si m˚ u-

ˇzeme pomoci polem text[] ˇretˇezce se uvozuj´ı jednoduchou ˇca´rkou ’ (oproti znaku uvozovky ” kter´ y je

pouˇzit ve FULL-C) 2.4.1

Z´ akladn´ı funkce main, koment´ aˇ re

Kaˇzd´ y program mus´ı obsahovat funkci main. Uvnitˇr této funkce je provedeno spuˇstˇen´ı programu (z této funkce jsou volány intern´ı funkce nebo vámi vytvoˇrené funkce). Tato funkce je tzv. nekoneˇcná smyˇcka, pokud se vykonaj´ı vˇsechny pˇr´ıkazy aˇz do konce, zaˇcnou se provádˇet pˇr´ıkazy znovu od zaˇca´tku. Tato smyˇcka m˚ uˇze b´ yt pozastavena uˇzivatelem viz 2.4.8 19


Jednoˇra´dkov´ y komentáˇr je oznaˇcen dvˇema lom´ıtky // toto je komentar“. ” [3] 1 main 2 { 3

// toto je funkce main

4 }

Pˇr´ıklad 1: Funkce main

2.4.2

Funkce init

Pokud je potˇreba provést nˇejakou ˇcinnost, ale jen jednou po resetu programu, pouˇzije se vyhrazená funkce init. [3] 1 init 2 { 3

// toto je funkce init

4 }

Pˇr´ıklad 2: Funkce init

2.4.3

Funkce echo

Tato funkce vypisuje do tzv. konzole text ˇci libovolnou promˇennou. V´ ypis lze kombinovat. Konzole je zobrazena ve webovém administraˇcn´ım rozhran´ı. [3] 1 main 2 { 3

// vypis libovolneho textu

4

echo ( ' Testovac´ ı text ' ) ;

5

// vypis promenne sys [310] , hodnota teplotniho cidla 1 v dan´ e m okamziku

6

echo ( sys [310]) ;

7

// kombinovany vypis

8

echo ( ' Aktu´ a ln´ ı teplota ˇ c idla 1 je :

20

'

, sys [310]) ;


9 }

Pˇr´ıklad 3: Funkce echo

2.4.4

Promˇ enn´ e

V jazyku SDS-C rozeznáváme nˇekolik typ˚ u promˇenn´ ych podle typu vyuˇzit´ı: pevnˇe definované, tzv. systémové – sv´ azané s hardwarem

Tyto promˇenné se oznaˇcuj´ı kl´ıˇcov´ ymi slovy sys[] a ˇc´ıseln´ ym indexem napˇr. sys[213]. Systémové promˇenné jsou ve vˇetˇsinˇe pˇr´ıpad˚ u pˇrepisovatelné, ale existuji i systémové promˇenné, které jsou tzv. readonly (pouze pro ˇcten´ı – nelze mˇenit jejich hodnotu). Viz tabulka promˇenn´ ych 2.5 uˇzivatelsky definované – definované uˇzivatelem

Tyto promˇenné jsou reprezentovány kl´ıˇcov´ ym slovem var a názvem promˇenné. Uˇzivatelsky definované promˇenné nesm´ı obsahovat mezeru. POZOR: promˇenná je pˇr´ıstupna od definice dále, nelze pouˇz´ıt pˇred definic´ı [3] 1 // definice uzivatelske promenne 2 var pr ; 3 main 4 { 5

// systemova promenna , prirazeni hodnoty 1 , zapnuti prvniho rele

6

sys [231] = 1;

7

// prirazeni hodnoty 1 do uzivatelske promenne

8

pr = 1;

9 }

Pˇr´ıklad 4: Promˇenné

21


2.4.5

Matematick´ e operace

1 // definice uzivatelske promenne pr 2 var pr ; 3 // definice uzivatelske promenne pr2 4 var pr2 ; 5 6 main 7 { 8

// prirazeni hodnoty

9

pr = 1;

10

// prirazeni systemove promenne do uzivatelske

11

pr2 = sys [310];

12

// prirazeni vysledku , matematicka operace

13

pr2 = pr2 / 100;

14

// prirazeni vysledku , matematicka operace

15

pr = pr +10;

16

// vypis

17

echo ( ' Aktu´ a ln´ ı hodnota promˇ e nn´ e pr je :

18

echo ( ' Aktu´ a ln´ ı teplota ˇ c idla 1 je :

'

'

, pr ) ;

, pr2 ) ;

19 }

Pˇr´ıklad 5: Matematické operace

2.4.6

Vlastn´ı funkce

Definuj´ı se názvem funkce a sloˇzen´ ymi uvozovkami (stejnˇe jako funkce main), název funkce mus´ı b´ yt jedineˇcn´ y a nem˚ uˇzeme znovu definovat intern´ı funkce (jako je main). Funkce jsou tu proto, abychom mohli tyto funkce volat z r˚ uzn´ ych ˇcást´ı programu a uˇsetˇrili t´ım duplicitu kódu. Volán´ı funkce je velmi jednoduché, a to názvem funkce se sloˇzen´ ymi závorkami. Pozn. Funkce mus´ı b´ yt definována pˇred jej´ım volán´ım [5] 1 moje 2 {

22


3

// vypis

4

echo ( ' V´ y pis z funkce moje ' ) ;

5 } 6 7 main 8 { 9

// vypis z funkce main

10

echo ( ' V´ y pis z funkce main ' ) ;

11

// volani funkce moje

12

moje () ;

13

// opetovne volani funkce

14

moje () ;

15 }

Pˇr´ıklad 6: Vlastn´ı funkce

2.4.7

Podm´ınky a logick´ e oper´ atory

Mezi nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ı pˇr´ıkazy v programován´ı patˇr´ı podm´ınky, schopnost se rozhodnout, zdali porovnán´ı stav˚ u je pravdivé ˇci ne. Veˇskeré rozhodován´ı se provád´ı zápisem konstrukce if“. Napˇr. pokud budeme mˇeˇrit teplotu a budeme cht´ıt provést ” urˇcit´ y pˇr´ıkaz, kdyˇz teplota bude vˇetˇs´ı neˇz stanoven´ y limit. [3]

23


==

rovnost

!=

nerovnost

>

vˇetˇs´ı

<

menˇs´ı

>=

vˇetˇs´ı nebo rovno

<=

menˇs´ı nebo rovno

%

zbytek po dˇelen´ı (modulo)

&&

zároveˇ n (AND)

||

nebo (OR)

Tabulka 2: Logické operátory 1 main 2 { 3

// pokud je rele zapnuto , provedeme vypis do konzole

4

if ( sys [231] == 1) { echo ( ' Prvn´ ı rel´ e je zapnuto ' ) ;

}

5 }

Pˇr´ıklad 7: Jednoduchá podm´ınka I V´ ypis se provede jak v pˇr´ıpadˇe zapnutého ˇci vypnutého stavu Pozor! Pokud za IF pouˇzijete podblok, tj. { } , pak mus´ıte do podbloku um´ıstit jak kód pˇred else, tak i za else. 1 main 2 { 3

// pokud je rele zapnuto vypiseme do konzole Zapnuto jinak Vypnuto

4

if ( sys [231] == 1) { echo ( ' Zapnuto ' ) ; } else { echo ( ' Vypnuto

'

);

}

24


5 }

Pˇr´ıklad 8: Jednoduchá podm´ınka II 1

zapnuto

2 { 3

echo ( ' Zapnuto ' ) ;

4 } 5 6

vypnuto

7 { 8

echo ( Vypnuto ' ) ;

9 } 10 11 main 12 { 13

if ( sys [231] == 1) zapnuto () else vypnuto () ;

14 }

Pˇr´ıklad 9: Podm´ınky s volán´ım vlastn´ıch funkc´ı 1 var pr ; 2 var i ; 3 4 neco 5 { 6

echo ( ' cokoliv ' ) ;

7 } 8 9 main 10 { 11

if ( pr >= 102 && (( i % 2 == 0) || ( sys [310] <= 0) ) ) neco () ;

12 }

Pˇr´ıklad 10: Pouˇzit´ı kombinace operátor˚ u

25


2.4.8

Smyˇ cky

Jelikoˇz SDS-C v této verzi je odvozen od programovac´ıho jazyku FULL-C, jsou tu urˇcitá omezen´ı 2.4, proto zde nemáme moˇznost vytváˇret cykly (nejznámˇejˇs´ı funkce for) a tud´ıˇz se mus´ıme seznámit se smyˇckami. Smyˇcka je definována názvem a dvojteˇckou (pro pˇrehlednost v kódu se m˚ uˇze pouˇz´ıt rezervované slovo label“ pˇred názvem). Smyˇcka je uzavˇrena rezervovan´ ym slovem goto“ a názvem ” ” smyˇcky.[7] 1 // definice promenne 2 var i ; 3 4 main 5 { 6

// prirazeni hodnoty

7

i = 0;

8

// definice smycky

9

label smycka :

10

// vypis

11

echo ( ' hodnota i je :

12

// iterovani promene ( zvetseni o 1)

13

i ++;

14

// otestovani , pokud je splneno , navrat na

'

, i);

zacatek smycky 15

if ( i < 10) goto smycka ;

16 }

Pˇr´ıklad 11: Jednoduchá smyˇcka 1 main 2 { 3

// definice smycky

4

smycka :

5

// po vstoupeni do smycky jsem presmerovan zvonu na zacatek

6

goto smycka ;

26


7 8

// do tohoto mista se program nikdy nedostane

9 }

Pˇr´ıklad 12: Nekoneˇcná smyˇcka

2.4.9

Prvn´ı program

Tento vzorov´ y program zjiˇst’uje teplotu z prvn´ıho teplotn´ıho ˇcidla a pˇri pˇrekroˇcen´ı teploty nad stanoven´ y limit odeˇsle chybovou zprávu formou mailu. Jako druh´ ym krokem je sepnut´ı prvn´ıho relé, které zajist´ı sepnut´ı ventilátoru. Ukázka programu:[4][8] 1 var send_email ; 2 var temp_limit ; 3 var temp ; 4 5 // tato funkce je volana po celou dobu , kde teplota neprekrocila dany limit 6 ok 7 { 8

// povolime odeslani emailu

9

send_email = 0;

10

// vypneme prvni rele

11

sys [231] = 0;

12 } 13 14 // tato funkce je zavolana pouze pri prekroceni teplotniho limitu 15

alert

16 { 17

// zabraneni duplicitniho odeslani emailu

18

if ( send_email == 0) {

19

// odeslat mail

20

smtp_send ( ' emailova@adresa ' , '

);

27

'

Pˇ r edmˇ et ' ,

'

Tˇ e lo


21

// zmena stavu - email byl odeslan

22

send_email = 1;

23

}

24

// zapnuti prvniho rele

25

sys [231] = 1;

26 } 27 28 main 29 { 30

// vychozi stav

31

send_email = 0;

32

// nastaveni limitu

33

temp_limit = 25;

34

// pockani 10 s na nabehnuti systemu

35

wait (10000) ;

36

// hlavni smycka

37

label cycle :

38

// vypocet teploty

39

temp = ( sys [310] / 100) ;

40

// testovani co budeme volat

41

if ( temp < temp_limit ) ok () ;

42

if ( temp > temp_limit ) alert () ;

43

// zpet na zacatek smycky

44

goto cycle ;

45 }

Pˇr´ıklad 13: Prvn´ı program

2.5

Nejd˚ uleˇ zitˇ ejˇ s´ı funkce a syst´ emov´ e promˇ enn´ e

Mezi nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ı funkce pro z´ıskán´ı systemov´ ych promˇenn´ ych pomoc´ı webového rozhran´ı patˇr´ı funkce get_sys. Funkce vyˇzaduje index, kter´ y je uveden v hranat´ ych 15 závorkách. Dálé m˚ uˇzeme volitelnˇe pouˇz´ıt URL parametr rd, kter´ y udává poˇcet poˇzadovan´ ych systémov´ ych promˇenn´ ych. 15

Uniform Resource Locators

28


1 // HTTP pozadavek je hodnota prvniho teplotniho cidla 2 3 http :// IP_adresa_zarizeni / get_sys [310] 4 5 // HTTP odpoved : 1400

Pˇr´ıklad 14: Z´ıskán´ı systemové promˇenné 1 // HTTP pozadavek jsou hodnoty teplotnich cidel 1 -5 , oddelene znakem svisla cara | 2 3 http :// IP_adresa_zarizeni / get_sys [310]& rd =5 4 5 // HTTP odpoved : 1 400 |1 2 50 |1 0 00 |0 | 18 0 0

Pˇr´ıklad 15: Z´ıskán´ı systémov´ ych promˇenn´ ych Nejv´ıce pouˇz´ıvaná funkce v ˇr´ıd´ıc´ım programu je funkce http_get(), která zajist´ı odeslán´ı urˇcen´ ych hodnot na vybran´ y server pomoc´ı HTTP protokolu. D´ıky této funkci m˚ uˇzeme dále zpracovávat (archivovat) poˇr´ızená data. 1 main 2 { 3

// odeslani hodnot teplotnich cidel 1 -2 na server

4

http_get ( IP_adresa_zarizeni , php ? t1 = sys [310] ,

'

'

hostname ' ,

'

/ index .

& t2 = ' , sys [311]) ;

5 }

Pˇr´ıklad 16: Odeslán´ı HTTP poˇzadavku Pˇrehled nejpouˇz´ıvanˇejˇs´ıch systémov´ ych promˇenn´ ych, u ´pln´ y seznam systémov´ ych promˇenn´ ych je dostupn´ y na internetov´ ych stránkách v´ yrobce http://wiki.merenienergie.cz/index.php/Sdsc sysp

29


Poˇcáteˇcn´ı hodnota

Poˇcet následuj´ıc´ıh

Popis

12

4

IP4 adresa zaˇr´ızen´ım

61

1

Generátor náhodn´ ych ˇc´ısel

64

1

Sekundov´ y odpoˇc´ıtávaˇc

64

1

Status code - návratová hodnota integrovan´ ych funkc´ı

100

16

Data uloˇzená do permanentn´ı pamˇeti

140

8

Uˇzivatelské promˇenné

231

1

V´ ystupn´ı relé ˇc. 1

232

1

V´ ystupn´ı relé ˇc. 2

310

16

Hodnoty z teplotn´ıch ˇcidel

Tabulka 3: Pˇrehled systémov´ ych promˇenn´ ych

2.6

Moˇ znosti vyuˇ zit´ı jednotky SDS Micro

Zaˇr´ızen´ı je vybaveno mnoha vstupy a v´ ystupy, které nám umoˇznuj´ı zpracovávat napˇr.: mˇeˇren´ı teploty mˇeˇren´ı vlhkosti mˇeˇren´ı napˇet´ı 0-30V detekce napˇet´ı 230V digit´ aln´ı v´ ystup D0 a PWM16 odeˇcet elektromˇer˚ u, plynomˇer˚ u, vodomˇer˚ u sp´ınán´ı relé 16

Pulse Width Modulation

30


Praktické pˇr´ıklady: inteligentn´ı d˚ um ovl´ adán´ı solárn´ıch elektráren meteorologick´ a stanice d´ alkov´ y odeˇcet spotˇrebované elektrické energie resetován´ı s´ıt’ov´ ych zaˇr´ızen´ı ˇr´ızen´ı klimatizaˇcn´ı jednotky ˇr´ızen´ı veˇrejného osvˇetlen´ı dohled na ISP17 AP18 bodem

2.7

Zp˚ usob monitorov´ an´ı a archivace dat

Základn´ım zp˚ usobem monitorován´ı dat je vyuˇzit´ı webového rozhran´ı, které je integrované v zaˇr´ızen´ı. Jedná se o rozhran´ı, které poskytuje následuj´ıc´ı funkce: rozhran´ı pro administaci zaˇr´ızen´ı, které jiˇz bylo pops´ ano v kapitole 2.2, ob-

sahuje stránku Aktuáln´ı stav“, kde m˚ uˇzeme vidˇet aktuáln´ı hodnoty vstup˚ u ” a v´ ystup˚ u v aktuáln´ım ˇcase uˇzivatelsk´ a stránka slouˇz´ıc´ı pro vytvoˇren´ı vlastn´ıho webového programu,

umoˇzn ˇuj´ıc´ı monitorován´ı aktuáln´ıch vstup˚ u a v´ ystup˚ u, a dále zobrazen´ı z´ıskan´ ych hodnot na webové stránce pro archivaci pouˇzijeme ˇr´ıd´ıc´ı program, kter´ y m˚ uˇze obsahovat pravidelné

volán´ı ˇca´sti kódu, jeˇz pomoc´ı funkce http_get() odeˇsle vybraná data na server 17 18

Internet Service Provider Access point

31

´ C ˇ AST ´ 2 TEORETICKA Funkce http_get vytvoˇr´ı TCP19 spojen´ı na vzdálen´ y server, poˇsle http GET20 s vybran´ ymi daty jako URL parametry formuláˇre. Server, kter´ y obdrˇz´ı poˇzadavek, dále data pˇreˇcte a uloˇz´ı do pˇr´ısluˇsné databáze. 2.7.1

Vyuˇ zit´ı E port´ alu

Ke kaˇzdému zakoupenému v´ yrobku v´ yrobce poskytuje moˇznost vyuˇzit´ı tzv. Eportálu pro uchováván´ı dat. Portál se nacház´ı na stránce http://eportal.merenienergie.cz/. Po registraci obdrˇz´ıme kompletn´ı pˇr´ıstup a moˇznost vyuˇz´ıt veˇskeré moˇznosti zaˇr´ızen´ı. Portál je pˇripraven tak, aby zpracoval a uchoval veˇskeré hodnoty vstupn´ıch i v´ ystupn´ıch periféri´ı zaˇr´ızen´ı SDS Micro. Jeho ovládán´ı a nastaven´ı je velmi jednoduché a pˇrehledné, bohuˇzel toto webové rozhran´ı neumoˇznuje uˇzivateli doprogramovat své dodateˇcné poˇzadavky.

Obrázek 2: Portál eportal.merenienergie.cz 19 20

Transmission Control Protocol Dotazovac´ı metoda

32


Velkou v´ yhodou poskytované aplikace je velmi jednoduché spojen´ı zaˇr´ızen´ı SDS Micro, bez znalosti programovac´ıho jazyka a programovan´ı ˇr´ıd´ıc´ıho progamu. Veˇskeré potˇrebné nastaven´ı nalezneme na stránce Nastaven´ı“. ” Mus´ıme zde definovat, jaké vstupy a v´ ystupy budeme na tento portál pomoc´ı ˇr´ıd´ıc´ıho programu pos´ılat, emailovou adresu uˇzivatele a tzv. kód identifikace. Tento kód slouˇz´ı pro identifikaci zaˇr´ızen´ı v HTTP poˇzadavku, jenˇz je zas´ılan´ y na tento server. Jako posledn´ı krok máme moˇznost staˇzen´ı pˇripraveného ˇr´ıd´ıc´ıho programu, kter´ y nalezneme v záloˇzce Program“. Máme na v´ ybˇer ze ˇctyˇr pˇripraven´ ych pro” gram˚ u, které staˇc´ı pouze stáhnout a nahrát do zaˇr´ızen´ı pomoc´ı v´ yvojového prostˇred´ı. 2.7.2

Vlastn´ı archivace

V dneˇsn´ı dobˇe se m˚ uˇzeme setkat s mnoha druhy zaˇr´ızen´ı, jako jsou napˇr. mini poˇc´ıtaˇce (Raspberry PI), poˇc´ıtaˇce, servery a disková pole (Synology), které umoˇzn ˇuj´ı potˇrebné instalace softwar˚ u, ˇci je jiˇz obsahuj´ı. Tento zp˚ usob je realizován stejnˇe jako v pˇredchoz´ım pˇr´ıpadˇe v ˇr´ıd´ıc´ım programu, kter´ y odeˇsle poˇzadovaná data pomoc´ı funkce http_get na vlastn´ı server, jenˇz je dále zpracuje. Archivace lze realizovat na libovolném zaˇr´ızen´ı, které nám umoˇzn´ı instalaci, ˇci jiˇz obsahuje webov´ y server, napˇr. Apahe, dále programovac´ı 21 jazyk, napˇr. PHP , a databázi, napˇr. MySQL. Za nejvˇetˇs´ı klady vlastn´ı archivace by se dala povaˇzovat moˇznost programovatelnosti chován´ı archivace, bez nutnosti internetového pˇripojen´ı.

2.8

Klady a z´ apory technologie

Klady: n´ızké poˇrizovac´ı n´ aklady malá energetická z´ atˇeˇz n´ızké n´ aroky na schopnosti uˇzivatele - uˇzivatelsky nenároˇcné moˇznost vytvoˇren´ı vlastn´ıho ovl´ adán´ı, dle potˇreb uˇzivatele 21

Hypertext Preprocessor

33

´ C ˇ AST ´ 2 TEORETICKA vysok´ a spolehlivost cenová dostupnost moˇznost uklád´ an´ı dat a namˇeˇren´ ych hodnot na eportal

Zápory: omezen´ y poˇcet vstup˚ u a v´ ystup˚ u - bez moˇznosti rozˇs´ıˇren´ı omezen´ a funkˇcnost dodávaného firmwaru omezenost programovac´ıho jazyka omezenost velikosti intern´ı pamˇeti

Pˇrestoˇze v´ yrobce neposkytuje dostateˇcnou dokumentaci k tomuto v´ yrobku, je tato ˇr´ıd´ıc´ı jednotka velmi spolehlivá, cenovˇe dostupná a jej´ı vlastnosti dávaj´ı uˇzivateli ˇsirokou moˇznost vyuˇzit´ı.

2.9

Nab´ıdka technologie na ˇ cesk´ em trhu

Na ˇceském trhu je dodávka tohoto zaˇr´ızen´ı zajiˇstˇena pouze jedn´ım v´ yrobcem a zárovˇen ˇ i dodavatelem, a to firmou LazNet s. r. o. Tato firma nab´ız´ı nejen zaˇr´ızen´ı SDS Micro, ale i SDS Macro, SDS TTCPRO a SDS-UPS pro vzdálené ˇr´ızen´ı, sledován´ı dan´ ych ˇci uˇzivatelem pˇrednastaven´ ych funkc´ı pˇres Ethernet/Internet. ˇ na toto zaˇr´ızen´ı tzv. monopol, Lze tedy tvrdit, ˇze fima LazNet s. r. o. má v CR ovˇsem ceny jsou i tak velmi pˇrijatelné.

34

´ C ˇ AST ´ 3 PRAKTICKA

3

Praktick´ aˇ c´ ast

V rámci praktické ˇca´sti byl vytvoˇren projekt, kter´ y ukazuje uˇzivateli pˇr´ıklad implementace SDS Micro systému do praxe. Tento pˇr´ıklad byl vytvoˇren za u ´ˇcelem ˇr´ızen´ı mikroklimatu poˇc´ıtaˇcového sálu. Popis projektu m˚ uˇze souˇcasnˇe slouˇzit jako uˇzivatelsk´ y manuál, ˇci jako pˇr´ıklad dalˇs´ıho vyuˇzit´ı tohoto systému.

3.1

Pˇ redstaven´ı projektu

Jako pˇr´ıklad pouˇzit´ı systému v praxi byl sestaven systém pro ˇr´ızen´ı klimatizovaného poˇc´ıtaˇcového sálu a archivaci z´ıskan´ ych hodnot. Projekt vyuˇz´ıvá integrované vstupy a v´ ystupy zaˇr´ızen´ı, uˇzivatelsky definovanou webovou stránku, dále také extern´ı zaˇr´ızen´ı pro archivaci a zobrazen´ı uloˇzen´ ych dat v databázi MySQL. Poˇc´ıtaˇcov´ y sál je vybaven dvˇema rackov´ ymi skˇr´ınˇemi s poˇc´ıtaˇcov´ ym vybaven´ım (jako jsou servery, switche, datová uloˇziˇstˇe atd.), které produkuj´ı mnoho tepla, a proto jsou zde naistalovány dvˇe klimatizaˇcn´ı jednotky A/C1, A/C2, zapojené neustále a dále jednou klimatizaˇcn´ı jednotkou v reˇzimu stand-by A/C3. Po celé m´ıstnosti jsou rozm´ıstˇena teplotn´ı ˇcidla jak v prostoru, tak v rackov´ ych skˇr´ın´ıch (ve tˇrech u ´rovn´ıch - horn´ı, stˇredové, doln´ı), dále je v tzv. radiaˇcn´ım ” krytu“ ˇzaluziového typu um´ıstˇeno hlavn´ı venkovn´ı teplotn´ı ˇcidlo TEMP11 . Teplotn´ı ˇcidla TEMP1, TEMP2 hl´ıdaj´ı v´ ystupn´ı teplotu z obou online klimatizaˇcn´ıch zaˇr´ızen´ı. Ventilátor FAN1, jehoˇz otáˇcky jsou ˇr´ızeny ˇr´ıd´ıc´ım programem, je v racku. Ventilátor FAN2 je ˇr´ızen rozd´ılnou technologi´ı z d˚ uvodu porovnán´ı v´ ysledk˚ u PLC automat˚ u.

35


Obrázek 3: Rozloˇzen´ı vstupn´ıch a v´ ystupn´ıch zaˇr´ızen´ı ˇ ıd´ıc´ı program sleduje mnoˇzstv´ı teplotn´ıch ˇcidel, um´ıstˇen´ R´ ych ve skˇr´ın´ıch a prostoru, vyhodnocuje na základˇe z´ıskan´ ych hodnot, zdali je poˇzadovaná teplota v poˇc´ıtaˇcovém sálu optimáln´ı. Pokud dojde k pˇrekroˇcen´ı poˇzadovan´ ych limit˚ u, program zaˇr´ıd´ı sepnut´ı integrovaného relé, které pomoc´ı pˇripojeného extern´ıho relé zapne pˇr´ıdavnou klimatizaci, odeˇsle varovn´ y email a dále reguluje rychlost otáˇcek ventilátoru. Pro zobrazen´ı aktuáln´ıch (reáln´ ych) hodnot teplotn´ıch ˇcidel, rychlost otáˇcek a stavu relé jsem pˇripravil vizualizaci, která je vytvoˇrena jako HTML stránka a je dostupná na uˇzivatelsky definované stránce v zaˇr´ızen´ı. Uˇzivatelská stránka vyuˇz´ıvá metody GET spojené s technologi´ı AJAX22 , která z´ıskává hodnoty systémov´ ych promˇenn´ ych ze zaˇr´ızen´ı a dále je pˇredává k zobrazen´ı. Aktuálnˇe vyˇctené a zobrazené hodnoty jsou znovu naˇcteny a zobrazeny kaˇzdou sekundu. 22

Asynchronous JavaScript and XML

36


Dále ˇr´ıd´ıc´ı program zas´ılá hodnoty v dan´ ych intervalech na globáln´ı u ´loˇziˇstˇe pomoc´ı HTTP protokolu. Systém vyuˇz´ıvá funkci http_get, která odeˇsle data na globáln´ı u ´loˇziˇstˇe, kde je spuˇstˇen webov´ y server Apache spoleˇcnˇe s jazykem PHP. Skript PHP zpracovává tyto hodnoty a ukládá je do MySQL databáze. Posledn´ı ˇca´st´ı je vytvoˇren´ı webové aplikace, zobrazuj´ıc´ı archivovaná data v podobˇe graf˚ u. Tato aplikace bˇeˇz´ı na extern´ım zaˇr´ızen´ı.

3.2

Technick´ e a minim´ aln´ı poˇ zadavky na projekt

Ku ´spˇeˇsné realizaci projektu budeme potˇrebovat PLC automat SDS Micro spoleˇcnˇe s dalˇs´ımi perifériemi jako jsou teplotn´ı ˇcidla, relé, zdroj atd.. Ned´ılnou souˇca´st´ı projektu je nutnost m´ıt nainstalovan´ y libovoln´ y stroj ˇci server, kter´ y nám umoˇzn´ı zprovoznit naˇs´ı vlastn´ı archivaci. Ve svém projektu jsem si vybral minipoˇc´ıtaˇc Raspberri Pi, na kterém jsem si nainstaloval webov´ y server Apache s modulem PHP, MySQL databázi a FTP23 pˇr´ıstup. SDS Micro Light E (SDS Micro DIN) verze 12V Raspberri Pi [11] sada teplotn´ıch ˇcidel DALLAS [6] pomocné relé 12V/230V stabilizovan´ y napájec´ı zdroj 12V 1A ventilátor 12V max. 0,3A kabel pro pˇripojen´ı teplotn´ıch ˇcidel (s´ıt’ov´ y kabel min. CAT5e24 ) kabel pro pˇripojen´ı pomocného relé 12V (dvoulinka o pr˚ uˇrezu 1mm2[2]) kabel pro pˇripojen´ı pomocného relé 230V a z´ aloˇzn´ı klimatizace (kabel o pr˚ u-

ˇrezu 2,5mm2[2]) drobn´ y instalaˇcn´ı materiál 23 24

File Transfer Protocol Kabel kategorie 5

37


Po u ´spˇeˇsném zapojen´ı zaˇr´ızen´ı do zdrojové s´ıtˇe a s´ıtˇe LAN, je zapotˇreb´ı provést základn´ı nastaven´ı zaˇr´ızen´ı. Po pˇripojen´ı do webové administrace zaˇr´ızen´ı, je zapotˇreb´ı na stránce Administrace nastavit parametry s´ıtˇe LAN, nastaven´ı SMTP25 serveru, a NTP26 IP adresu serveru. Pˇri nastaven´ı emailové komunikace je tˇreba znát IP adresu SMTP serveru a zdali server vyˇzaduje bezpeˇcnostn´ı ovˇeˇren´ı. Tyto informace zjist´ıme u poskytovatele s´ıt’ov´ ych sluˇzeb internetu. Pokud jiˇz máte v s´ıti stejné ˇci podobné zaˇr´ızen´ı, v´ yrobce doporuˇcuje zmˇenu MAC27 adresy z d˚ uvodu vyhnut´ı se kolizi s jin´ ym zaˇr´ızen´ım. Vlastnost

V´ ychoz´ı hodnota

Nastavená hodnota

IP adresa

192.168.1.250

10.31.12.35

Maska

255.255.255.0

255.255.255.0

Brána

192.168.1.1

10.31.12.251

NTP IP serveru

-

10.31.2.32

SMTP IP serveru

-

14.1.1.10

Emailová adresa odes´ılatele

-

[email protected]

Heslo webové administace

test

test

Tabulka 4: Základn´ı nastaven´ı SDS Micro ˇ Dalˇs´ım krokem je rozm´ıstˇen´ı a instalace teplotn´ıch ˇcidel. Cidla jsou zapojena sériovˇe, tzv. za sebou pomoc´ı s´ıt’ového kabelu CAT5e pˇripojeného k zaˇr´ızen´ı 1WIRE konektorem. K propojen´ı jednotliv´ ych teplotn´ıch ˇcidel je zapotˇreb´ı trocha zruˇcné práce, nebo lze koupit u v´ yrobce propojovac´ı modul. Doporuˇcená délka propojovac´ıho kabelu by nemˇela pˇresáhnout 80m. Pˇripojená teplotn´ı ˇcidla je zapotˇreb´ı ˇ detekovat pomoc´ı webové administrace na stránce Cidla teploty. Pro spuˇstˇen´ı detekce teplotn´ıch ˇcidel slouˇz´ı tlaˇc´ıtko Prohledat“. Prohledán´ı sbˇernice 1-WIRE trvá ” ˇ zhruba 10 sekund, po uplynut´ı této doby znovu naˇcteme stránku Cidla teploty“. ” Pokud byla ˇcidla správnˇe zapojena, jejich v´ ypis bude na této stránce zobrazen. 25

Simple Mail Transfer Protocol Network Time Protocol 27 Media Access Control 26

38

´ C ˇ AST ´ 3 PRAKTICKA Kaˇzdé teplotn´ı ˇcidlo je identifikováno jednoznaˇcn´ ym tzv. ROM28 kódem, kter´ y nen´ı pro uˇzivatele pˇr´ıliˇs zapamatovateln´ y, z tohoto d˚ uvodu si m˚ uˇzeme kaˇzdé teplotn´ı ˇcidlo popsat sv´ ym názvem. V neposledn´ı ˇradˇe je zapotˇreb´ı pˇripojit a otestovat pomocné relé, které nám bude sp´ınat pomocnou klimatizaˇcn´ı jednotu. Správnou funkci pomocného relé otestujeme v administraˇcn´ım rozhran´ı zaˇr´ızen´ı na stránce V´ ystupy“. Pro sepnut´ı relé ” slouˇz´ı tlaˇc´ıtko Trvale ZAP“ a pro vypnut´ı relé Trvale VYP“. Indikaci zapnutého ” ” relé m˚ uˇzeme vidˇet na desce zaˇr´ızen´ı, kde bude sv´ıtit ˇcervená dioda. Jako posledn´ı ˇcást zapoj´ıme a otestujeme funkˇcnost ventilátoru. Jeho správnou funkci otestujeme v administraˇcn´ım rozhran´ı zaˇr´ızen´ı na stránce V´ ystupy“, ” kde mus´ıme nastavit správné PWM hodnoty. Frekvence PWM modulátoru bude 100Hz29 a PWM pomˇer nastav´ıme 50Fm30 . Po stisknut´ı tlaˇc´ıtka Jen zkus!“ se ” ventilátor rozbˇehne na 50% v´ ykonu.

3.3

Sch´ ema zapojen´ı

Schéma zapojen´ı ukazuje, jak´ ym zp˚ usobem je ˇr´ıd´ıc´ı jednotka SDS Micro propojena s ostan´ımi perifériemi. Jiˇz na prvn´ı pohled je vidˇet, ˇze jsou zde pouˇzity dva typy proudu. A to stejnosmˇern´ y 12V pro napájen´ı SDS Micro, ventilátor˚ u a sp´ınaného extern´ıho relé. Pro pˇripojen´ı záloˇzn´ı klimatizaˇcn´ı jednotky je pouˇzit jednofázov´ y stˇr´ıdav´ y proud o napˇet´ı 230V. Teplotn´ı ˇcidla jsou zapojena do série pomoc´ı s´ıt’ového kabelu CAT5e a pˇripojena do SDS zaˇr´ızen´ı pomoc´ı 1-WIRE rozhran´ı. 28

Read Only Memory Hertz 30 Frekvenˇcn´ı mˇeniˇc 29

39


Obrázek 4: Schéma zapojen´ı vstup˚ u a v´ ystup˚ u Dalˇs´ı obrázek znázorˇ nuje, jak´ ym zp˚ usobem prob´ıhá komunikace mezi jednotliv´ ymi perifériemi. Tyto periférie m˚ uˇzeme rozdˇelit na fyzickou a s´ıt’ovou komunikaci, obˇe komunikace jsou ovládány pomoc´ı ˇr´ıd´ıc´ıho programu v SDS Micro.

40


Obrázek 5: Schéma komunikace mezi perifériemi

3.4

ˇ ızen´ı technologie R´

ˇ ıd´ıc´ı program bˇeˇz´ı v nekoneˇcné smyˇcce, reguluje teplotu v m´ıstnosti za pomoci R´ z´ıskan´ ych teplot z um´ıstˇen´ ych teplotn´ıch ˇcidel a ovládá chován´ı pˇripojen´ ych periféri´ı. Z´ıskané hodnoty z teplotn´ıch ˇcidel jsou odes´ılány v pˇrednastaveném intervalu na globáln´ı u ´loˇziˇstˇe. Pˇri pˇrekroˇcen´ı tepelné hodnoty teplotn´ıho ˇcidla IN“ o pˇred” nastavenou hodnotu, program odeˇsle varovn´ y email. Program obsahuje následuj´ıc´ı funkce: zpracujRele - vol´ ana kaˇzdou sekundu, pˇri pˇrekroˇcn´ı nastaveného limitu za-

pne integrované relé, odeˇsle varovn´ y email, zap´ıˇse do systémové promˇenné hodnotu pro zobrazen´ı alarmu na uˇzivatelské stránce zpracujPWM - vol´ ana kaˇzdou sekundu, nastavuje rychlost otáˇcek ventilátor˚ u

41

´ C ˇ AST ´ 3 PRAKTICKA zpracujTeploty - vol´ ana v pˇrednastaven´ y ˇcasov´ y interval uloˇzen´ y v promˇenné

_portal_timeout, z´ıskává hodnoty teplot z teplotn´ıch ˇcidel a odes´ılá je na globáln´ı u ´loˇziˇstˇe 1 // definice promennych teplotnich cidel pro levy rack 2 # define SRVTOP sys [314]; 3 # define SRVMID sys [315]; 4 # define SRVBOT sys [310]; 5 6 // definice promennych teplotnich cidel pro pravy rack 7 # define SWTOP sys [313]; 8 # define SWMID sys [312]; 9 # define SWBOT sys [317]; 10 11 // definice promennych teplotnich cidel pro klimatizace 12 # define CLIM1 sys [318]; 13 # define CLIM2 sys [316]; 14 15 // definice promennych teplotnich cidel pro vnitrni a venkovni teplotu 16 # define IN sys [311]; 17 # define OUT sys [319]; 18 19 // definice promenne pro upozorneni 20 # define IN_ALERT sys [140]; 21 22 // definice promenne je / neni upozorneni 23 # define ALERT ram [100]; 24 25 // deklarace pomocnych promennych 26 var _portal_timeout ; 27 var _portal_timeoutget ;

42


28 var _temp ; 29 var _pwm_avg ; 30 31 // inicializacni funkce 32 init 33

{

34

echo ( ' Start SDS programu . ' ) ;

35

sys [77]=1;

36

sys [191]=100;

37

sys [192]=100;

38

IN_ALERT =40;

39

ALERT =0;

40

_portal_timeoutget =0;

41

_portal_timeout =60;

42

}

43 44 // funkce pro zapnuti / vypnuti rele , odeslani mailu pri prekroceni teploty 45 46 47

zpracujRele { if ( IN

>= ( IN_ALERT * 100) ) {

48

ALERT = 1;

49

if ( sys [231] != 255) {

50 51

sys [231] = 255; }

52 53

if ( sys [64] == 0) {

54

_temp = IN /100;

55

smtp_send ( ' petr . jaro lim ek @mo nd igr oup . com ' , Alert ' , '

56

'

SDS

Hranice teploty presahla , teplota je :

, _temp ,

'

C ') ;

label cekam_na_mail :

57

if ( sys [65] == 0) goto cekam_na_mail ;

58

goto zpracuj_konec_mail ;

59

'

return ;

43


60 61

label zpracuj_konec_mail :

62

_temp = 0;

63

echo ( ' Email odeslan : ' , sys [65]) ;

64

}

65

} else {

66

ALERT = 0;

67

if ( sys [231] != 0) {

68

sys [231] = 0;

69

}

70

}

71 } 72 73 // funkce pro rizeni rychlosti otacek ventilatoru 74 75

zpracujPWM {

76

_pwm_avg = (( SRVTOP + SRVMID + SRVBOT ) / 3) / 100;

77

if ( _pwm_avg < 23) { sys [192] = 50; }

78

if ( _pwm_avg == 23) { sys [192] = 60; }

79

if ( _pwm_avg == 24) { sys [192] = 70; }

80

if ( _pwm_avg == 25) { sys [192] = 80; }

81

if ( _pwm_avg == 26) { sys [192] = 90; }

82

if ( _pwm_avg > 27) { sys [192] = 100; }

83

}

84 85 // funkce pro ziskani / zpracovani / odesilani hodnot z teplotnich cidel 86 87

zpracujTeploty {

88

if ( _portal_timeoutget ==0) goto odesli_data_get ;

89

if ( sys [65]==0 && _portal_timeoutget >= sys [3]) goto zpracuj_konec ;

90

if ( _portal_timeoutget < sys [3]) goto odesli_chyba ;

91 92

label odesli_data_get :

44


93

if ( OUT != 8500) {

94

sys [99] = OUT ; }

http_get (10 ,31 ,12 ,36 , ' default ' , ' / index . php ? key = v i G q G e e 1 m x X a o 5 d Y f V c F b d I c f h h r e z & datetime = ' , sys [4] ,

'

& tA1 = ' , sys [310] ,

tA3 = ' , sys [312] , sys [314] , '

'

'

'

& tA2 = ' , sys [311] ,

& tA4 = ' , sys [313] ,

& tA6 = ' , sys [315] ,

& tA8 = ' , sys [317] ,

'

'

'

'

&

& tA5 = ' ,

& tA7 = ' , sys [316] ,

& tA9 = ' , sys [318] ,

'

& tA10

= ' , sys [99]) ; 95 96

sys [64] = _portal_timeout ;;

97 98

label cekam_na_http :

99

if ( sys [64] == 0) goto odesli_chyba ;

100

if ( sys [65] == 0) goto cekam_na_http ;

101

if (( sys [65] != 1024) ||( sys [75] != 200) ) goto odesli_chyba ;

102

echo ( ' Data odeslana , HTTP :

103

_portal_timeoutget =0;

104

goto zpracuj_konec ;

105

'

, sys [75]) ;

return ;

106 107

label odesli_chyba :

108

echo ( ' Chyba komunikace s www serverem , HTTP : sys [75]) ;

109 110

label zpracuj_konec : }

111 112 // hlavni funkce 113 main 114 115 116

{ if ( sys [64] == 0) zpracujTeploty () ;

117 118

zpracujRele () ;

119

zpracujPWM () ;

45

'

,


120

}

Pˇr´ıklad 17: Program pro ˇr´ızen´ı klimatick´ ych podm´ınek

3.5

Monitoring a archivace dat

Monitoring dat je tzv. uˇzivatelská stránka vyuˇz´ıvaj´ıc´ı technologie HTML5 a Javascriptu. Pˇripravená stránka byla pomoc´ı v´ yvojového prostˇred´ı nahrána do zaˇr´ızen´ı SDS Micro a je dostupná na adrese http://10.31.12.35/user.htm. Po otevˇren´ı této stránky program z´ıská potˇrebné hodnoty z jednotky SDS Micro pomoc´ı protokolu HTTP a technologie AJAX a dále data zpracovavá a zobrazuje. Aktualizace dat na stránce je nastavena na 1 sekundu, kdy se na pozad´ı prohl´ıˇzeˇce volá pˇr´ısluˇsn´ y kód, kter´ y opˇetovnˇe z´ıskává data ze zaˇr´ızen´ı SDS Micro, zpracovává a zobrazuje bez znovunaˇcten´ı stránky.

Obrázek 6: Uˇzivatelská stránka SDS Micro Webová stránka zobrazuje hodnoty teplotn´ıch ˇcidel, dále pr˚ umˇery teplot seskupen´ ych ˇcidel jednotliv´ ych rackov´ ych skˇr´ın´ı, rychlost otáˇcek ventilátoru a v neposledn´ı ˇradˇe varovné hláˇsen´ı, pokud dojde k pˇrekroˇcen´ı teploty. Hodnota hranice pro zapnut´ı pˇr´ıdavné klimatizaˇcn´ı jednoty a zobrazen´ı chybového hláˇsen´ı je uloˇzena v systémové promˇenné sys[140] v zaˇr´ızen´ı SDS Micro, která je zmˇenitelná 46


v administraˇcn´ım webovém rozhran´ı pod záloˇzkou SDS-C“, Zmˇen ˇte uˇzivatelské ” ” promˇenné zde!“ nebo na adrese http://10.31.12.35/control.

Obrázek 7: Nastaven´ı hodnoty hranice systémové promˇenné sys[140] Vytvoˇrená webová aplikace zpracovává data k archivaci na globáln´ım u ´loˇziˇsti, a dále zpracovává HTTP poˇzadavky a ukládá je do databáze. Tyto poˇzadavky jsou odes´ılány z ˇr´ıd´ıc´ıho programu SDS Micro spoleˇcnˇe s daty o ˇcase, párovac´ıho kódu a hodnotách teplotn´ıch ˇcidel. HTTP poˇzadavky jsou odes´ılány v pˇrednastaven´ ych intervalech pˇr´ımo v ˇr´ıd´ıc´ım programu. 1 // HTTP pozadavek odeslany na globalni uloziste 2

http_get (10 ,31 ,12 ,36 , ' default ' , ' / index . php ? key = v i G q G e e 1 m x X a o 5 d Y f V c F b d I c f h h r e z & datetime = ' , sys [4] ,

'

& tA1 = ' , sys [310] ,

= ' , sys [312] ,

'

'

& tA2 = ' , sys [311] ,

& tA4 = ' , sys [313] ,

47

'

'

& tA3

& tA5 = ' , sys


[314] ,

'

& tA6 = ' , sys [315] ,

tA8 = ' , sys [317] ,

'

'

& tA7 = ' , sys [316] ,

& tA9 = ' , sys [318] ,

'

'

&

& tA10 = ' , sys

[99]) ;

Pˇr´ıklad 18: HTTP poˇzadavek Data uloˇzená v databázi jsou dále zobrazena v podobˇe grafu, kter´ y zobrazuje pr˚ ubˇeh hodnot teplot za konkrétn´ı vybrané ˇcasové obdob´ı. Pro porovnán´ı hodnot slouˇz´ı tabulka, ve které jsou vypoˇc´ıtány minima, maxima a pr˚ umˇery jednotliv´ ych teplotn´ıch ˇcidel. V neposledn´ı ˇradˇe tabulka obsahuje aktuáln´ı hodnoty teplotn´ıch ˇcidel, z´ıskan´ ych pomoc´ı technologie AJAX pˇr´ımo z SDS Micro zaˇr´ızen´ı. Pro vytvoˇren´ı graf˚ u byla pouˇzita knihovna Highcharts[13].

48


Obrázek 8: Webová stránka s daty z globán´ıho u ´loˇziˇstˇe Základn´ı nastaven´ı aplikace jako je napˇr. párovac´ı kód, názvy teplotn´ıch ˇcidel, pˇr´ıstupové u ´daje k databázi atd., jsou nastavitelné v souboru config.php ve sloˇzce inc. Aplikace je navrˇzena dynamicky z d˚ uvodu moˇznosti modifikace ˇci rozˇs´ıˇren´ı funkˇcnosti. Zdrojové kódy zm´ınˇené aplikace jsou znaˇcnˇe rozsáhlé, proto jsou uloˇzeny pouze na pˇriloˇzeném CD.

3.6

Probl´ emy, kter´ e mohou nastat

V následuj´ıc´ıch podkapitolách popisuji problémy, se kter´ ymi jsem se setkal pˇri realizaci svého projektu. 49


3.6.1

Teplotn´ı ˇ cidlo vrac´ı vysokou hodnotu v ˇ r´ adu tis´ıc˚ u

Teplotn´ı ˇcidla vrac´ı hodnotu, která je zapotˇreb´ı vydˇelit hodnotou 100, abychom dostali hodnotu ve stupn´ıch Celsia. 1 // vypocet teploty 2

tep lo t a_ v e_ st u pn ic h _C = sys [310] / 100;

Pˇr´ıklad 19: V´ ypoˇcet teploty

3.6.2

Teplotn´ı ˇ cidlo pokud ˇ cidlo vrac´ı hodnotu 85°C

Pˇr´ıˇcina: Chybné ˇcidlo, moc dlouhé zapojen´ı, chybné zapojen´ı. ˇ sen´ı: Reˇ Posledn´ı teplotn´ı ˇcidlo je venkovn´ı, bohuˇzel propojovac´ı kabel je jiˇz nad doporuˇcen´ ym limitem délky, proto se v náhodn´ ych ˇcasov´ ych intervalech stává, ˇze teplotn´ı ˇcidlo vrac´ı hodnotu 85°C. Z tohoto d˚ uvodu je v ˇr´ıd´ıc´ım program vyuˇzita pomocná promˇenná, která nab´ yvá hodnoty pouze pokud hodnota teplotn´ıho ˇcidla nen´ı 85°C. T´ım nedocház´ı k pˇrenáˇsen´ı chybn´ ych hodnot do uˇzivatelského rozhran´ı. Tento problém je vyˇreˇsen i v archivaˇcn´ı aplikaci, jak pro ukládán´ı hodnoty venkovn´ıho ˇcidla do databáze, tak pro zobrazen´ı hodnot v tabulce pro porovnán´ı. 3.6.3

Varov´ an´ı pˇ rekroˇ cen´ı teploty se zobraz´ı, ale nepˇ rich´ az´ı varovn´ y email

Pˇr´ıˇcina: ˇ Spatnˇ e nastavené SMTP hodnoty pro odes´ılán´ı poˇsty. ˇ Reˇsen´ı: Nutné zkontrolovat nastaven´ı SMTP protokolu v administraˇcn´ım rozhran´ı na stránce Administrace“. Nˇekteré mailové servery vyˇzaduj´ı ovˇeˇren´ı uˇzivatelsk´ ym ” jménem a heslem.

50


3.6.4

Teplota byla pˇ rekroˇ cena, ale varov´ an´ı se nezobrazuje

Kontrola nastavené hodnoty systemové promˇenné sys[140] limitu v administraˇcn´ım rozhran´ı na stránce SDS-C“, Zmˇen ˇte uˇzivatelské promˇenné zde!“. ” ” 3.6.5

Hodnota pro pˇ rekroˇ cen´ı teploty se pˇ rep´ıˇ se

Hodnota je uloˇzena na systemovém u ´loˇziˇsti, které nen´ı permanentn´ı, proto pˇri odpojen´ı napájen´ı ˇci restartu zaˇr´ızen´ı se tato hodnota nastav´ı z ˇr´ıd´ıc´ıho programu, kde je pevnˇe uloˇzena. 3.6.6

Pˇ rechod na zimn´ı ˇ ci letn´ı ˇ cas

SDS-C v aktuáln´ı verzi nemá integrován systém automatického pˇrep´ınán´ı letn´ıho / zimn´ıho ˇcasu, pˇri pˇrechodu je nutné v administraˇcn´ım rozhran´ı pˇrenastavit GMT31 ofset32 na stránce Administrace“. ”

31

Greenwich Mean Time Casov´ y odstup

32 ˇ

51

´ ER ˇ 4 ZAV

4

Z´ avˇ er

SDS-Micro je znaˇcnˇe konkurenceschopn´ ym zaˇr´ızen´ım mezi modern´ımi PLC automaty, které m˚ uˇze m´ıt v souˇcasné technice v´ yznamné um´ıstˇen´ı a vyuˇzit´ı. C´ılem práce bylo vytvoˇren´ı nejen uˇzivatelského manuálu, ale také obecn´ y náhled do problematiky ˇr´ızen´ı klimatu pˇri vyuˇzit´ı specifick´ ych zaˇr´ızen´ı. V souvislosti s t´ım také vyplynulo ˇreˇsen´ı problém˚ u pˇri bˇeˇzném pouˇzit´ı konkrétn´ıho zaˇr´ızen´ı. Pˇri aplikaci mohou nastat u ´skal´ı v naprogramován´ı nutného programu ˇradov´ ym uˇzivatelem. To by se ale v zásadˇe dalo po d˚ ukladném pˇreˇcten´ı manuálu povaˇzovat za neopodstatnˇené. Jedn´ım z c´ıl˚ u bylo také moˇzné vyuˇzit´ı zm´ınˇeného zaˇr´ızen´ı. Dle zjiˇstˇen´ ych informac´ı se dá ˇr´ıci, ˇze vyuˇzit´ı je v podstatˇe témˇeˇr neomezené. S t´ım samozˇrejmˇe také souvis´ı porovnán´ı s konkurenˇcn´ımi spoleˇcnostmi a jejich zaˇr´ızen´ımi. V dneˇsn´ı dobˇe je bohuˇzel jedn´ım z d˚ uleˇzit´ ych aspekt˚ u porovnán´ı jak v´ ykonu, tak i finanˇcn´ı nároˇcnosti. Dá se tedy ˇr´ıci, ˇze v tomto ohledu je mnou pouˇzité zaˇr´ızen´ı adekvátn´ım parametrem pro vˇetˇsinu uˇzivatel˚ u. V souvislosti s t´ım vˇsak mus´ım zm´ınit i záporné stránky. Jednou z nich je omezená hardwarová kapacita moˇzn´ ych vstup˚ u a v´ ystup˚ u. V reálném pˇr´ıpadˇe toto znamená niˇzˇs´ı m´ıru pouˇzitelnosti u vˇetˇs´ıch projekt˚ u. Pro vˇetˇsinu uˇzivatel˚ u vˇsak tato záporná stránka nen´ı nikterak d˚ uleˇzitá, z d˚ uvodu bˇeˇzného vyuˇzit´ı v reáln´ ych pˇr´ıpadech (menˇs´ı prostory, nasazen´ı do urˇcitého poˇctu vstupn´ıch a v´ ystupn´ıch periferi´ı). Z d˚ uvodu dalˇs´ıho zpracován´ı byla vytvoˇrena globáln´ı aplikace pro archivaci z´ıskan´ ych dat, která jednak pˇrij´ımá zm´ınˇená data a zároveˇ n je zobrazuje pomoc´ı webového prohl´ıˇzeˇce v podobˇe graf˚ u. D˚ usledkem toho lze vyvodit r˚ uzné moˇznosti ˇreˇsen´ı dané situace. Dalˇs´ım zjiˇstˇen´ ym u ´skal´ım se m˚ uˇze v nˇekter´ ych pˇr´ıpadech stát nutnost vytvoˇren´ı konkrétn´ıch program˚ u k ˇr´ızen´ı jiˇz zm´ınˇené ˇr´ıd´ıc´ı jednotky. S t´ım souvis´ı moˇzná nároˇcnost na ˇradového uˇzivatele. Ale na tuto problematiku m˚ uˇzeme vˇsak narazit i u jin´ ych poskytovatel˚ u adekvátn´ıho zaˇr´ızen´ı.

52

ˇ A ´ LITERATURA A ZDROJE POUZIT

Pouˇ zit´ a literatura a zdroje [1] SDS-C ONLINETECHNOLOGY.CZ. Popis jazyka SDS-C [online]. [cit. 201410-31]. Dostupné z: http://wiki.merenienergie.cz/index.php/SDS-C. ˇ [2] CSN 33 2130 ED.2 (332130) Elektrické instalace n´ızkého napˇet´ı - Vnitˇrn´ı elektrické rozvody [3] SDS-C ONLINETECHNOLOGY.CZ. SDS-C [online]. [cit. 2014-10-31]. Dostupné z: http://wiki.merenienergie.cz/index.php/SDS-C-START [4] SDS-C ONLINETECHNOLOGY.CZ. Prvn´ı program - jak na to [online]. [cit. 2014-10-31]. Dostupné z: http://wiki.merenienergie.cz/index.php/SDSC-START [5] SDS-C ONLINETECHNOLOGY.CZ. Dalˇs´ı vlastn´ı funkce [online]. [cit. 201410-31]. Dostupné z: http://wiki.merenienergie.cz/index.php/SDS-C-START [6] DS18B20 Programmable Resolution 1-Wire tal Thermometer [online]. [cit. 2014-10-31]. z:http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf

DigiDostupné

[7] SDS-C ONLINETECHNOLOGY.CZ. Jak dˇelat smyˇcky [online]. [cit. 201410-31]. Dostupné z: http://wiki.merenienergie.cz/index.php/SDS-C-START [8] SDS-C ONLINETECHNOLOGY.CZ. Prvn´ı uˇziteˇcn´ y SDS-C program [online]. [cit. 2014-10-31]. Dostupné z: http://wiki.merenienergie.cz/index.php/SDSC-START [9] Baláte, J.: Automatická ˇr´ızen´ı. Praha: BEN - technická literatura, prvn´ı vydán´ı, 2004, ISBN 97-8807-300-1483. ˇ - TECHNICKA ´ UNI[10] Novák, P.: Pr˚ umyslové ˇr´ıdic´ı systémy. Ostrava: VSB VERZITA OSTRAVA, prvn´ı vydán´ı, 2000, ISBN 80-7078-733-3. [11] RASPBERRY PI 1 MODEL B+ [online]. [cit. 2014-10-31]. Dostupné z: http://www.raspberrypi.org/products/model-b-plus/

53

ˇ A ´ LITERATURA A ZDROJE POUZIT

[12] W3C.ORG. HTML5 [online]. http://www.w3.org/TR/html5/ [13] Highcharts JS [online]. www.highcharts.com

2014

2014

54

[cit.

[cit.

2014-11-31].

2014-11-31].

Dostupné

Dostupné

z:

z:

´ U ˚ SEZNAM OBRAZK

Seznam obr´ azk˚ u 1 2 3 4 5 6 7 8

Schéma SDS Micro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Portál eportal.merenienergie.cz . . . . . . . . . . . . . . Rozloˇzen´ı vstupn´ıch a v´ ystupn´ıch zaˇr´ızen´ı . . . . . . . . Schéma zapojen´ı vstup˚ u a v´ ystup˚ u . . . . . . . . . . . . Schéma komunikace mezi perifériemi . . . . . . . . . . . Uˇzivatelská stránka SDS Micro . . . . . . . . . . . . . . Nastaven´ı hodnoty hranice systémové promˇenné sys[140] Webová stránka s daty z globán´ıho u ´loˇziˇstˇe . . . . . . .

55

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

16 32 36 40 41 46 47 49

ˇ ÍKLADU ˚ SEZNAM PR

Seznam pˇ r´ıklad˚ u 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Funkce main . . . . . . . . . . . . . . . . . Funkce init . . . . . . . . . . . . . . . . . Funkce echo . . . . . . . . . . . . . . . . . Promˇenné . . . . . . . . . . . . . . . . . . Matematické operace . . . . . . . . . . . . Vlastn´ı funkce . . . . . . . . . . . . . . . . Jednoduchá podm´ınka I . . . . . . . . . . Jednoduchá podm´ınka II . . . . . . . . . . Podm´ınky s volán´ım vlastn´ıch funkc´ı . . . Pouˇzit´ı kombinace operátor˚ u . . . . . . . . Jednoduchá smyˇcka . . . . . . . . . . . . . Nekoneˇcná smyˇcka . . . . . . . . . . . . . Prvn´ı program . . . . . . . . . . . . . . . . Z´ıskán´ı systemové promˇenné . . . . . . . . Z´ıskán´ı systémov´ ych promˇenn´ ych . . . . . Odeslán´ı HTTP poˇzadavku . . . . . . . . Program pro ˇr´ızen´ı klimatick´ ych podm´ınek HTTP poˇzadavek . . . . . . . . . . . . . . V´ ypoˇcet teploty . . . . . . . . . . . . . . .

56

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20 20 20 21 22 22 24 24 25 25 26 26 27 29 29 29 42 47 50

SEZNAM TABULEK

Seznam tabulek 1 2 3 4

V´ ychoz´ı parametry s´ıt’ové komunikace Logické operátory . . . . . . . . . . . . Pˇrehled systémov´ ych promˇenn´ ych . . . Základn´ı nastaven´ı SDS Micro . . . . .

57

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

17 24 30 38

ˇ ÍLOHY PR

Pˇ r´ılohy 1. DVD – na pˇriloˇzeném DVD se nacház´ı plné znˇen´ı bakalaˇrské práce pod názvem souboru jarolimek_bakalarska-prace.pdf, dále jsou zde uloˇzeny zdrojové kódy ˇr´ıd´ıc´ıho programu pod sloˇzkou sds-c, uˇzivatelského programu pod sloˇzkou www a webové aplikace pro zpracován´ı a zobrazen´ı archivaˇcn´ıch dat pod sloˇzkou raspberry

58

Pedagogická fakulta. Control of climate in server room using SDS MICRO

Recommend Documents