Řídicí systém Tecomat Foxtrot je na trhu výjimečný kombinací centrálního řídicího systému (PLC) podle mezinárodního standardu IEC EN 61131, vlastní proprietární dvouvodičové instalační sběrnice CIB Common Installation Bus, integrovaného ethernetového portu, sériových portů a velkokapacitní paměti až 32 GB. Integrovaný webový server a vlastní volně programovatelné webové stránky přímo spojené se všemi měřenými a ovládanými veličinami ze systému Foxtrot tvoří ideální základ pro vybudování univerzálního jádra moderní digitální domácnosti. Významně šetří energetické zdroje jednak samotným principem řízení energií v objektech (vytápění, chlazení, rekuperace, zamezení plýtvání zdroji...) a také minimální spotřebou centrálního modulu, která činí pouze 2 až 3 W. To je nesrovnatelně méně než spotřeba většiny systémů řízení inteligentních budov založených na PC serveru, který má řádově stonásobně větší trvalou spotřebu.

Je to rozměrově nejmenší a nejvýkonnější programovatelný automat řady Tecomat. Systém navazuje kontinuálně na předchozí generace. Tecomaty vycházejí z obecných principů řídicích systémů kategorie PLC, které jim zajišťují dlouhodobý životní cyklus v koncové aplikaci. Dodnes jsou provozovány aplikace, které vznikly před téměř třiceti lety, jako Zpívající fontána v Mariánských lázních. To dává investorům dobré záruky i vyhlídky na dlouhodobou kompatibilitu a tím i ochranu jejich investice do budoucna.

Obr.: Řídicí systém Tecomat Foxtrot

Centralizovaný systém s distribuovanými periferními moduly
Systém Foxtrot je výslednicí několika směrů a trendů světového vývoje řídicí, telekomunikační a instalační techniky. Vývojově navazuje na centralizované systémy, jejichž periferie - v terminologii instalací budov senzory a aktory - jsou volně distribuovány do prostoru přes sběrnice a v poslední době i přes bezdrátové sítě. Vstupy a výstupy periferních modulů jsou z hlediska algoritmu a konkrétní funkce pasivní. Všechny funkce a funkční bloky se zpracovávají v centrálním modulu. I tak má každý modul svůj výkonný mikroprocesor. Ten zajišťuje komunikaci s centrálou, diagnostiku a provádí předzpracování dat - filtraci měřených analogových dat, linearizaci snímačů teploty a převod hodnot na inženýrské jednotky. Kumuluje čítané pulzy do registrů nebo u stmívačů převádí zadané parametry na plynulé přechody mezi úrovněmi osvětlení. Firmware modulů lze po sběrnici upgradovat a servisovat jak místně, tak i na dálku. Systém je odolný vůči výpadku nebo odpojení některého z modulů. Lze povolit i výměnu modulů za chodu.

Sběrnice CIB Common Installation Bus®
Speciálně pro automatizaci budov vyvinula firma Teco univerzální instalační sběrnici CIB Common Installation Bus®. Do vínku tato sběrnice dostala několik základních vlastností: deterministické řízení typu master- slave a tím i rychlou odezvu jakkoli rozsáhlé aplikace do 150 ms, volnou topologii s možností libovolného větvení bez nutnosti impedančního zakončení každé větve a minimalizaci počtu vodičů sběrnice na dva. Přes tyto dva vodiče jsou připojené moduly jednak napájeny, jednak přes ně komunikují s centrálou. Nejdelší větev může být dlouhá až 500 m. Pod jedním centrálním modulem Foxtrot může být až 10 CIB masterů. Pod každým masterem může být až 32 CIB modulů. Tedy dohromady 320 modulů. Moduly jsou v provedení do interiéru, pod kryt nebo do instalační krabice, do rozvaděče na DIN lištu nebo do exteriéru s vysokým krytím až IP65. Jsou to většinou kombinované sestavy tlačítek, snímačů teploty, vlhkosti, ovladače termostatového typu nebo řízené hlavice ventilů. Moduly do rozvaděčů na sobě nesou i přes třicet vstupů a výstupů, stmívače nebo přímé řízení LED pásků a výkonových LED diod. Moduly do instalační krabice mohou připojit sestavy s osmi tlačítky nebo požárními a zabezpečovacími detektory, IR přijímače a vysílače, čidla osvětlení. V sortimentu jsou i takové moduly, které připojí kódovací klávesnice, čtečky bezdrátových karet, zámky po sběrnici Wiegand nebo konvertor na sběrnici DALI. Sortiment modulů na sběrnici CIB neustále rozšiřujeme pod vlastním obchodním označením Cfox.

Bezdrátové sítě RFox®
Mastery sběrnice CIB lze zaměňovat a kombinovat s mastery bezdrátové sítě RFox. Pod jednou centrálou tak lze mít až čtyři takové bezdrátové sítě, každou se 64 moduly. Výčet modulů by byl podobný sortimentu prvků Cfox. Po spárování RFox modulu s příslušným masterem pak z hlediska konfigurace a programování celé sestavy není žádný rozdíl mezi sběrnicově nebo bezdrátově připojenými senzory a aktory. Pro rozsáhlejší aplikace je možné použít opakovačů pro zvýšení dosahu signálu). Síť RFox pracuje ve volném frekvenčním pásmu 868 MHZ.

Rychlá sběrniceTCL2
K Foxtrotu lze připojit i klasické velmi rychlé periferie s dobou čtení a zápisu do 5 ms. To dává integrátorům svobodu i tam, kde jiné systémy specializované jenom na řízení budov narazí na svá systémová omezení. Díky tomu do svých výrobků používají Foxtroty mnozí výrobci tepelných čerpadel, parkovacích systémů nebo rekuperačních jednotek. Tato sběrnice již nemůže být kvůli své rychlosti volně větvena. Musí dodržovat linii bez odboček a musí mít na konci impedanční přizpůsobení. I tak lze moduly distribuovat na vzdálenosti kolem 300 až 400 m. Existují moduly převádějící tuto sběrnici na optické vlákno pro dosažení vzdálenosti až 1,7 km nebo pro galvanické oddělení a pro eliminaci rušivých elektromagnetických polí po cestě. Na druhý konec pak lze připojit například další mastery sběrnice CIB nebo bezdrátového RFoxu opět s příslušnými dosahy a možností větvení.

Ethernet a sériové porty
Ethernet v posledním desetiletí z původních počítačových sítí nekompromisně proniknul do průmyslových aplikací i do domácností. Na každém desktopu i notebooku je integrován ethernetový port a na každém smartphonu, tabletu a v poslední době i TV přijímači je bezdrátový ethernet v podobě WiFi. Foxtrot tento trend následuje, ethernet najdete na každém základním modulu. Podpora ethernetových komunikací je nedílnou součástí firmwaru všech CPU. To uživateli umožňuje se Foxtrotem přímo připojit ke standardní datové infrastruktuře budovy nebo domu a sdílet tak médium určené primárně pro velké datové toky s velkými objemy dat.
Vestavěné přenosové protokoly TCP/IP a aplikační protokol HTTP umožňují připojit Foxtrot do internetu se všemi jeho výhodami. Tím nemáme na mysli jen dálkové ovládání a správu systému. Foxtrot může čerpat data užitečná pro řízení budovy či domu přímo z internetu. Příkladem je předpověď počasí nebo plán spínání nízkého a vysokého tarifu pro konkrétní místo a odběratele. Tradiční sériové porty zůstávají ve Foxtrotu hlavně pro připojení komplexních zařízení, jako jsou zabezpečovací ústředny, klimatizační jednotky, tepelná čerpadla nebo frekvenční měniče, měřiče tepla, GSM modemy apod. Podle typu Foxtrotu lze počet sériových rozhraní zvýšit až na čtyři, přičemž rozhraní jsou volitelná podle typu připojovaného zařízení, například RS232, RS485, CAN, Profi bus, DMX, Mbus aj.
Foxtrot svoji volnou programovatelnost dodržuje i pro ethernet, i pro sériové porty. Programátor může využít tzv. režim UNI a naprogramovat si obsah zpráv podle potřeby. Řadu protokolů však najde buď už přímo ve firmwaru, jako například Profi bus, Modbus, HTTP, BACnet/IP, nebo si je přidá formou knihovních funkčních bloků, jako například email (SMTP), synchronizaci s časovými servery (SNTP), DMX aj. Z toho nepřímo plyne, že Foxtrot je zároveň volně programovatelným konvertorem mezi nejrůznějšími protokoly.

Velký výkon, úložiště dat, komunikační centrála a webový server vjednom
V centru všech sběrnic a komunikačních kanálů se nachází základní modul. Ten je nositelem všech funkcionalit cílové aplikace. Protože vychází z tradičního PLC, je orientován na velký výkon a rychlost zpracování všech úloh. Jako každé PLC, i Foxtrot pracuje cyklicky a v reálném čase. Načte stavy vstupů (senzorů), vykoná aplikační program, kterým vypočítá výstupy, a ty zapíše do fyzických výstupů (aktorů). V otočce cyklu vyřídí všechny požadované komunikace na ethernetu a na sériových portech. Vzhledem k velkému výkonu centrály se to navenek jeví jako paralelní zpracování všech dílčích úloh a algoritmů v reálném čase. Typický cyklus trvá od 10 do 100 ms.

Zálohování a vnitřní paměti
Foxtrot je odolný vůči výpadkům napájení. Má přizpůsobení pro přímé připojení zálohovacích akumulátorů bez nutnosti použít UPS. I v případě skutečného odpojení základního napájení 24 V DC uchová svůj aktuální stav. Po obnovení napájení pokračuje tam, kde byl přerušen. Pro uchování přednastavených parametrů má remanentní paměť, do níž hodnoty uloží ve zlomku sekundy během pádu napájecího napětí. Samotný program je uchováván jak v paměti zálohované baterií, tak v paměti Flash, odkud se automaticky obnoví, pokud se z jakéhokoliv důvodu program poškodí. Část paměti Flash je vyhrazena i pro uložení kompletního zdrojového kódu (projektu). Záznam je možno opatřit heslem. Pak se k němu může dostat pouze původní programátor nebo jím pověřená osoba a i po letech má jistotu, že pracuje s poslední verzí programu a nemusí ji hledat ve svých zálohách. Systém má černou skříňku, kam se s časovou značkou zaznamenávají základní události a průběžná diagnostika vlastního systému pro servisní účely.

Záznamník dat a událostí, databázové služby
Každý Foxtrot je vybaven Databoxem. Tato rychlá paměť o velikosti 0,5 MB je určena pro častý záznam provozních dat s periodou i desítek milisekund. Protože centrální modul má hodiny reálného času, každý takový záznam lze opatřit i časovým údajem. Výčet pamětí zakončuje běžná SD/SDHC paměťová karta vkládaná do volného slotu. Je to užitečné lokální velkokapacitní uložiště pro záznam provozních dat a událostí a stejně tak pro ukládání systémových informací a uživatelských webových stránek. Foxtrot má integrován souborový systém, takže na tuto paměť přistupuje přes stejně organizované soubory, jako jsou v PC nebo digitálních fotoaparátech. Současné kapacity 2-32 GB jsou dostatečné pro ukládání velkých interních webových stránek nebo dlouhodobých archivů. Systém podporuje i přenosy těchto archivů na vzdálené FTP servery a databáze po internetu. Na kartu může Foxtrot zaznamenat i obrázky z připojených IP kamer. Jako součást aplikačního programu lze zapnout uživatelsky konfigurovatelný Datalogger, který zaznamenává hodnoty až 64 veličin a na SD kartu automaticky ukládá soubory s denními záznamy ve formátu csv. Lze je otevřít v MS Excel i jiných databázích.

Integrace ethernetu/internetu, webový server
Centrální modul je postaven na výkonném 32bitovém RISC procesoru s integrovaným ethernetovým portem přímo na čipu. Data jsou do sítě vysílána bez nutnosti převodu přes jiné komunikační moduly. Z toho plyne, že Foxtrot je od začátku navržen pro přímou integraci do LAN a WAN sítí. Navíc implementovaný protokol HTTP umožňuje přímý přístup do aplikační vrstvy WWW. To znamená kompatibilitu s webovými prohlížeči, ať již jsou provozovány na stolním počítači, notebooku nebo dnes na chytrých telefonech, tabletech a v poslední době i TV přijímačích (například Smart TV od LG - 2012 Edition). Použitá technologie zajišťuje kompatibilitu nejen se současnými platformami iOS od Apple a Android od Google, ale i se zařízeními budoucími, kterými si po čase koncový uživatel jistě nahradí ty současné. Systém Foxtrot opět v duchu své volné programovatelnosti umožňuje tvorbu uživatelských webových stránek s libovolnou grafikou a ovládací logikou. S nástrojem WebMaker mohou systémoví integrátoři, programátoři i projektanti zákazníkům stvořit vlastní pojetí řízení domu nebo jakékoliv jeho části.

Mosaic pro programování, FoxTool pro parametrizování
Z pohledu těch, kteří systém pro zákazníka projektují a nasazují, jsou důležité softwarové nástroje pro snadnou tvorbu aplikačního programu a jeho dlouholetou údržbu. Základním a univerzálním nástrojem je program s názvem Mosaic, který je dlouhodobě rozvíjen. Mosaicem lze udržovat aplikace Tecomatů, které byly koncovému zákazníkovi předány třeba před patnácti lety, a tento princip dává předpoklad stejného přístupu k systémové podpoře i do budoucna. Program v aktuální verzi je ke stažení na webových stránkách firmy Teco. Po stažení je spustitelný jako Mosaic Lite pro odzkoušení. Pro většinu aplikací je třeba program licencovat. Licence může být nepřenosná, nahraná do konkrétního PLC nebo přenositelná, vázaná na USB HW klíč.
Mosaic nabízí pět druhů jazyků. Tyto jazyky, stejně jako struktury programových bloků, dat a datových typů, jsou dány normou IEC 611313. Osoby znalé této normy mohou začít programovat v podstatě ihned, jiní se na Foxtrotu mohou programování podle této normy naopak naučit. Dva jazyky jsou textové, tři grafické. Nejnovější a uživatelsky nejpříjemnější je editor CFC (Continuo- us Function Chart). Metodou drag & drop se propojují funkční bloky mezi sebou a mezi vstupy a výstupy. Každý funkční blok lze napsat v jiném jazyku a výsledný program vše propojí v jednotný výsledek. Samozřejmostí je tvorba vlastních funkčních bloků a jejich organizace do uživatelských knihoven.
Pro ty, jimž stačí pouze standardní funkce a vyhovuje jim jednoduché a neprogramátorsky orientované nastavení systému, je určen parametrizační nástroj FoxTool. Naprogramování systému je v něm redukováno na propojení předdefinovaných funkcí s konkrétní konfigurací senzorů a aktorů. Umožňuje jednoduše načíst nainstalované periferní moduly na sběrnici CIB, pojmenovat je a pak formou dialogových oken jim přiřadit více či méně funkcí a vzájemných vazeb.

Text: Teco, a.s.

Autor: Ing. Jaromír Klaban

Pridať komentár