TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Transkript

1 TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Studie elektronického zabezpečení a řízení inteligentního domu s využitím řídicího systému AMiNi4DS Bakalářský projekt Závěrečná zpráva Michal Čermák Liberec 2012 Materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/ ) Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, KTERÝ JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

2 Prohlášení Byl jsem seznámen s tím, že na můj bakalářský projekt se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb. o právu autorském, zejména 60 školní dílo. Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mého bakalářského projektu pro vnitřní potřebu TUL. Užiji-li bakalářský projekt nebo poskytnu-li licenci k jeho použití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše. Bakalářský projekt jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím bakalářského projektu. Dne Autor v. r. 2

3 Abstrakt Cílem této práce je zpracování přehledu současných dostupných řešení inteligentních domů a realizace základních funkcí inteligentní zástavby s použitím PLC jednotky AMiNi4DS. První část pojednává o možnostech, které inteligentní zástavby umožňují a přinášejí. Druhá pak shrnuje tři významné a zajímavé výrobce těchto řešení. Praktická část je pak dělena na dvě části, kdy první shrnuje použité komponenty a jejich vlastnosti a druhá pak samotné řešení základních funkcí. Klíčová slova: Inteligentní dům, PLC, řídicí jendotka, AMiT, GPRS, nástěnný ovladač, 3

4 Abstract The objective of this work is elaboration of review of currently available intelligent buildings solutions and implementation of the basic functions of intelligent buildings using PLC AMiNi4DS. The first part deals with the possibilities that enable intelligent buildings and bring to. The second summarizes three important and interesting producers of these solutions. The practical part is divided into two parts, summarizes the components used and their properties and the second is the actual solution of basic functions. Keywords: Intelligent house, PLC, kontrol unit, AMiT, GPRS, wall controller, 4

5 Obsah Prohlášení... 2 Abstrakt... 3 Abstract... 4 Obsah... 5 Úvod Inteligentní dům Výhody pro obyvatele inteligentního domu Ovládání inteligentního domu Vzdálený přístup Vytápění Bezpečí Současná průmyslová řešení inteligentních domů Nest učící se termostat Loxone Jablotron Praktická část Komponenty PLC Amit AMiNi4DS Technické parametry GPRS modul Amit DM-GPRS Nástěnný ovladač NOA Technické parametry Programování nástěnného ovladače NOA Napájecí zdroj Amit AZ1 24V/1.2A PIR čidlo Jablotron JS-20 Largo Technické parametry: Aplikace a její zapojení Pohybové PIR čidlo Nástěnný ovladač Závěr Použitá literatura a zdroje Poděkování

6 Úvod Řídicí jednotky typu PLC nacházejí čím dál většího uplatnění při realizaci inteligentních řešení v budovách. Dříve sice byly tyto jednotky používány výhradně pro řízení stojů a zařízení, ale jejich koncepce se stále se zmenšujícími rozměry a vyšším výkonem se pro tyto aplikace hodí. Inteligentní domy se stávají čím dál častěji vídanými, protože uživatelům přinášejí notnou dávku pohodlí a značné úspory za energie. Inteligentní domy dnes neumí pouze regulovat teplotu a nezajišťují pouze zabezpečení objektu, ale propojují vše co se s objektu nachází a dle uživatelem stanovených podmínek vše řídí. Tato oblast průmyslu je, dalo by se říci v plenkách, ale s postupem času se o těchto řešeních a možnostech stále více mluví a čím dál častěji se realizují. Nejen díky poptávce trhu je dnes na světe několik desítek firem, které nabízejí řešení pro inteligentní domy i jejich realizaci. 6

7 1 Inteligentní dům Co je to inteligentní dům? V nejširším smyslu můžeme za inteligentní dům považovat objekt vybavený počítači a komunikační technikou s možností předpokladu a reakce dle potřeb obyvatel (uživatelů) vedoucí ke zvýšení komfortu a úspor za energie. Termín inteligentní dům lze interpretovat v mnoha podobách: počínaje domem se základním bezpečnostním systémem a rozvedenou ethernetovou sítí a Wi-Fi připojením, konče domy, které se samy dokážou učit a pozorně reagovat na potřeby uživatelů. Pro vysvětlení samotného pojmu inteligentní dům je třeba jít více do historie, ale nikoliv na, kdo ví jak vzdálená místa. Za inteligentní dům by se dala považovat funkcionalistická vila Tugendhat, která v době jejího dokončení (1930) byla vybavena nadčasovým technickým vybavením jako klimatizace (během 20 minut dokázala vyměnit vzduch v celé budově), elektromotorické ovládání oken apod. Inteligentní domy přehledně rozděluje v úvodu kniha [2]: 1. Dům obsahující inteligentní zařízení a systémy obsahuje samostatné inteligentní prvky, které pracují nezávisle na sobě, nekomunikují spolu 2. Dům obsahující inteligentní komunikující zařízení a systémy obsahuje inteligentně fungující systémy, které jsou navzájem propojené, komunikují spolu 3. Propojený dům propojen pomocí vnitřní a vnější komunikační sítě, umožňuje vzdálené ovládání a přístup ke službám a informacím odkudkoliv 4. Učící se dům zaznamenává aktivity v domě, používá nashromážděná data k samočinnému ovládání technologií podle předvídaných potřeb uživatelů 5. Pozorný dům aktivity a okamžitá poloha osob v domě jsou neustále vyhodnocovány a technologie jsou samostatně ovládány podle potřeby Jak uvádí autor [2] a je to zřejmé i z nabídky výrobců dodávajících řešení inteligentních domů, běžně dostupné jsou body 1 3. Body 4 a 5 jsou záležitostí blízké budoucnosti a dnes patří převážně do oblasti výzkumných projektů. 1.1 Výhody pro obyvatele inteligentního domu Domácnost, či komerční objekt, který by nebyl vybavený alespoň základní regulační technikou pro řízení tepla, světla, bezpečnosti a rozvedená síť pro připojení k internetu nebo její bezdrátová podoba v podobě pokrytí Wi-Fi signálem. Také je běžný fakt, že nic z uvedeného nedokáže komunikovat 7

8 s ostatními zařízeními a řídícím prvkem se pak stávají sami obyvatelé, což se může stát nepříjemné, protože každá technologie, každý výrobce a každé zařízení má své vlastní, odlišné ovládání i vlastní řídící jednotku. Tuto potíž řeší právě inteligentní zástavba do objektu. Inteligentní řešení dokážou spojit veškerou techniku tak, aby spolu komunikovala a řídila běh objektu. Správně řízený objekt pak bezproblémově funguje s maximálním ohledem na pohodlí, zábavu, bezpečnost, úspory i ekologii. Snižuje se také počet ovládacích prvků na minimum, způsob ovládání bude vždy a všude stejný a hlavně bude vše přesně přizpůsobené potřebám objektu i jeho uživatelů. 1.2 Ovládání inteligentního domu Propojení všech prvků inteligentního řešení objektu do jednoho řízeného celku umožňuje jakkoliv nastavit funkci každého vypínače stejně, jako umožňuje měnit způsob ovládání. Inteligentní řešení také nevyužívají klasických vypínačů, jak jsme zvyklí z běžné elektroinstalace, ale spínačů, kterými jsou ovládány stykače apod. Tyto systémy umožňují realizaci tzv. scén nebo režimů, které mohou platit jak pro celý objekt najednou, tak pro jeho menší části zvlášť a mohou být nastaveny pro cokoliv. Např. režim dovolené, zapínaný v případě delší nepřítomnosti obyvatel domu, bude náhodně rozsvěcet světla, manipulovat s žaluziemi, zapínat televizi, zavlažovat trávník apod. tak, aby dům navenek evokoval dojem, že obyvatelé nikam neodjeli a přitom bude stále zapnutý bezpečnostní systém. Za scénu pak lze považovat i nastavení, které při zamčení vchodových dveří při odchodu automaticky zhasne všechna světla a zapne bezpečnostní systém Vzdálený přístup Mobilní telefon, resp. GSM (GPRS) modul připojený k řídící jednotce, je v případě, kdy inteligentní řešení má na starosti zabezpečení objektu zcela nezbytný prvek, především díky všudypřítomné dostupnosti a velice rychlému předání informace o případném narušení. V momentě, kdy dojde k narušení domu, může řídící jednotka vytočit i několik telefonních čísel, kdy vlastník podle příchozího telefonního čísla pozná, že se něco v jeho domě děje. Existují i systémy, které umožňují přehrát hlasovou zprávu o narušení. Příkladem takového řešení může být GSM alarm Deramax LCD GSM Guard Premium 2, který při narušení objektu spustí poplach vč. sirény a začne vytáčet přednastavená telefonní čísla. Po přijetí hovoru se přehraje krátká přednastavená zpráva, u některých systémů se 8

9 naopak ozve ticho, protože samotné vyzvánění je považováno za dostatečné informování uživatele, především jedná-li se pouze o signalizaci narušení objektu. Také je zde i funkce ovládání pomocí telefonního hovoru, kdy uživatel zavolá řídící jednotce a po autentifikaci heslem může libovolně bezpečnostní systém ovládat. Avšak jedná se o pouhý bezpečnostní systém bez možnosti řízení čehokoliv jiného. Existují ale systémy, jako například GSM ovladač GD-06 ALLEGRO firmy Jablotron, které dokážou zpracovávat povely odeslané prostřednictví SMS zpráv a řídicí systém podle nich toho nastaví své výstupy [5]. Tento systém slouží k informování o různých stavech připojených zařízení, sběr dat apod. Allegro dokáže odeslat SMS až na 8 telefonních čísel, tak jako zadaná čísla umí prozvonit. Odesláním SMS či prozvoněním telefonního čísla SIM karty uložené v Allegru lze ovládat jednotlivé výstupy. Ke komfortu uživatelů také spadá dálkový přístup k nastavení technologií a sledování stavu objektu. Dříve se spíše jednalo o utopickou představu, po čase bylo možné vzdáleně přistupovat prostřednictvím počítače připojeného k internetu a primitivně ovládat mobilním telefonem a příkazy posílanými SMS zprávami. Doba i vývoj ale pokročili a možnosti jsou obrovské. Dnešní úroveň systémů jako jsou Android, ios, Windows Phone a mnoho jiných umožňují bezproblémový běh aplikací na míru šitých pro řízení domu, nebo alespoň umožňují plnohodnotné otevření webové stránky se zabezpečeným přístupem pro přístup k domu. Příkladem toho může být řešení rakouské společnosti Loxone, která ke své technologii inteligentního domu dodává aplikace pro přístup na platformě ios, Android, přes webové rozhraní i přístup pomocí Windows aplikace Vytápění Jeden zdroj a jeden termostat pro jeho řízení je snad ta nejčastější instalace ve všech budovách, především v rodinných domech. Obyvatelé se pak mnohdy potýkají s tím, že v jedné místnosti domu je nesnesitelné teplo a v jiné místnosti je naopak zima. Obyvatelé sami se pak stávají regulátorem, protože musí myslet na to, že po nějaké době je nutné v nějaké části domu vypnout topení, aby se do jiné části domu dostalo více tepla. I za předpokladu, že jsou v místnostech nainstalovány správně dimenzované radiátory (velikost odpovídající objemu místnosti), není možné mít ve všech místnostech stejnou teplotu, řídíme-li vytápění z jednoho místa. Je to zapříčiněno postupným chladnutím oběhové vody, která má v prvním radiátoru o několik C vyšší teplotu než v posledním. Tato 9

10 všeobecná potíž každého topného systému nemusí nutně znamenat, že v každé místnosti musí být samostatný termostat. Při inteligentní zástavbě postačí nainstalovat pouze snímače teploty a na radiátory elektromotorické hlavice. Řídicí systém následně vyhodnocuje, kdy upravit výkon kotle, nebo kde již topení zavřít a kde nikoliv. Záleží pak na použitém systému, jak bude vytápění řízeno. Dnes je zcela běžné nastavení vytápění v týdenním programu podle dne v týdnu a konkrétního času, tak jako nastavení v režimech (úsporné, komfortní, zavlažování, atp.) nebo nastavení v závislosti na aktivovaném bezpečnostním systému apod. Regulace topení je vždy závislá na tom, jakým způsobem je médium rozvádějící teplo (nejčastěji voda v topném systému, rozvod vzduchu, přirozená cirkulace vzduchu) ohříváno. V případě plynového a elektrického vytápění je to regulace výkonu ohřevu, tedy regulace teploty na kterou se voda v systému ohřívá a doba, po kterou je voda v topném systému poháněna oběhovým čerpadlem. V posledních letech se také dostává stále většímu prostoru solárním systémům. To jsou bohužel ale systémy, závislé na neregulovatelném počasí a vždy je třeba je doplnit jiným zdrojem tepla, také zde pak hraje roli fakt vysokých pořizovacích nákladů i přes možnosti různých dotací z Evropské unie. Vytápění tuhými palivy (dřevo, uhlí) pak patří právě k těm špatně regulovatelným zdrojům. Kapitolou sama pro sebe jsou pak tepelná čerpadla pracující na principu podobném chladničce. Ta se i přes vysokou pořizovací cenu vyznačují vysokým výkonem a také vysokou návratností pořizovacích nákladů. 1.3 Bezpečí Už od nepaměti se člověk snaží chránit své soukromí a majetek. K tomu také slouží mnoho prostředků, protože není v silách policie zajistit bezpečí a ochranu majetku všem občanům. Inteligentní řešení objektů pak umožňují a realizují to, že je bezpečnostní systém zapnutý vždy, když zapnutý být má. Spojení s ostatními prvky objektu pak umožňuje zprovoznění bezpečnostního systému právě tehdy, když jsou vchodové dveře při odchodu zamčeny, když je navolen noční režim apod. Také mohou zcela odpadnout klasické klávesnice bezpečnostních systémů, protože je mohou nahradit centrální ovládací panely v podobě panelu s dotykovým displejem a bezpečnostní systém je pak možné aktivovat i deaktivovat odkudkoliv. Celkové propojení zajistí i kontrolu zavření všech oken a dalších parametrů důležitých pro správný běh bezpečnostního systému a eliminuje tak i počet planých poplachů. 10

11 2 Současná průmyslová řešení inteligentních domů V této kapitole byla vybrána komerčně dodávaná řešení pro inteligentní domy. Prvním je termostat Nest, v Evropě zatím nedistribuovaný a nepodporovaný termostat, který ale jako první na světě dokáže učit sám sebe. Dále pak systém rakouské firmy Loxone, která vyrábí komplexní řešení pro inteligentní domy s řídícím jednotkou na bázi PLC. Existuje samozřejmě mnoho dalších řešení a výrobců, ale žádný z nich nenabízí zajímavé, nebo cenově dostupné řešení, použitelné v běžných podmínkách, jelikož některá řešení dokáží svou pořizovací cenou jít do statistových částek a jsou tak spíše vhodná pro velké komerční objekty. 2.1 Nest učící se termostat První termostat, který se dokáže sám učit z toho, jak jej uživatel nastaví. Plně programovatelný termostat s konstrukcí velice podobnou dotykovému kolečku mp3 přehrávačů iphone od firmy Apple. Tato podobnost je důsledkem jeho autora, Tony Fadella, který je autorem právě prvního ipod přehrávače. Tento termostat dokáže také řídit klimatizaci, kdy využívá odděleného řízení samotné chladící jednotky a ventilátoru pro rozvod chladícího vzduchu. Po vypnutí klimatizace je ventilátor stále zapnutý a žene studený vzduch do budovy. Vypne se až v momentě, kdy je chladící jednotka opět ohřátá na pokojovou teplotu. Nest také umožňuje uživatelům lépe se rozhodovat o nastavení, jelikož sleduje množství spotřebované energie a ukazuje, kdy přesně byl systém sepnutý a jaký měl důsledek na účet za energie. Nest při změně nastavení teploty dokáže uživateli říci zobrazením zeleného lístku na displeji, zdali je nastavení energetičtější nebo naopak. Další informací, kterou tento chytrý termostat předává uživateli je čas, který bude trvat vytopení prostoru na nastavenou teplotu. Nest Sense je kombinace senzorů a řídicích algoritmů zabudovaných přímo v termostatu, díky kterým termostat sám vnímá dění okolo sebe. Pohybovým čidlem s úhlem vidění 150 se řídí logika vnímání přítomnosti pohybu osob a termostat se tak dokáže sám přepnout do režimu Auto-Away. Další měřenou veličinou je vlhkost aktivující ventilaci, kdy při nízké vnitřní vlhkosti tak dokáže snížit náklady na chlazení až o 30%. Pomocí wi-fi připojení si termostat udržuje povědomí o aktuální předpovědi počasí a podle toho jsou voleny různá nastavení v závislosti venkovní teploty na spotřebu energie. Samozřejmostí je pak měření teploty, kterým musí být každý termostat vybavený. Tento termostat si zakládá na 11

12 přesném měření teploty, protože jak uvádí oficiální webová stránka, přesnost je důležitá. Konektivita je zde řešena pouze wi-fi připojením, všechna data jsou propojena s webovou aplikací dodávanou výrobcem ( kde si uživatel může odkudkoliv (jakékoliv zařízení s možností přístupu na internet) nastavit nejen požadovanou teplotu. Pro platformu produktů firmy Apple ios je k dispozici i aplikace pro přístup k nastavení a sledování. Zabezpečení přenosu a přístupu je řešeno přístupem přes HTTPS protokol a SSL se 128-bitovým šifrováním. Instalace tohoto malého ( ø 8,13 mm 36,6 mm), termostatu na stěnu probíhá pomocí dvou šroubů, připojením nanejvýš osmi vodičů (záleží na aplikaci) a neměla by trvat déle než 30 minut. Update firmware termostatu je řešen automaticky pomocí wi-fi připojení. S cenou 249$, tedy v přepočtu asi Kč, snadnou instalací a takovou podporou se jedná nejpravděpodobněji o nejlepší termostat, který je k dostání. Bohužel pro evropský trh, tedy i pro Českou republiku, zatím není podporován a ani jej zde není možné instalovat, díky odlišné distribučnímu napětí i frekvenci elektrických sítí. 1 Obrázek 1 1 Nest. The Learnind Thermostat. URL: < 12

13 2.2 Loxone Rakouská firma Loxone je dle svého vlastního tvrzení světově první poskytovatel, který spojuje všechny aspekty inteligentního domu do jediného řešení. 2 Miniserver je centrem celého řízení inteligentního řešení, které umožňuje řídit vše v celém domě. Spojuje všechny vstupy v podobě vypínačů, dveřních a okenních senzorů, dotykových panelů i chytrých telefonů (podpora především platformy ios od Applu). Podporuje přístup přes webové rozhraní díky integrovanému webserveru. V komplexním pohledu je možné s tímto miniserverem bez připojení dalších přidaných komponent realizovat inteligentní řešení. S cenou 498 ( Kč) se jedná o řídící jednotku pro domácí automatizaci s vhodným poměrem cena/výkon. V případě, že Miniserver nemá dostatek vstupů a výstupů dodává společnost Loxone připojitelný rozšiřující modul Extension. Těchto rozšíření lze k Miniserveru připojit až dalších třicet. Každá další připojená Extension rozšiřuje systém o 16 vstupů a osm výstupů. Avšak s cenou 398 ( Kč) se nejedná zrovna o nejlevnější rozšiřující modul. Nastavení a programování pak probíhá s dodávaným (volně dostupným) konfiguračním software umožňující realizaci čehokoliv dle uživatelova uvážení s možností eliminace chyb díky implementovanému simulátoru. Programování je realizováno obdobně jako je tomu u PLC jednotek a je k němu užito i stejné koncepce. Inteligentní řešení od firmy Loxone je sice dražší záležitostí, ale jeho realizace je v mnoha ohledech ze strany produktu velice jednoduchá, zvládnutelná i laikem a k realizaci není třeba využívat produktů několika výrobců. Jak ukazuje Obrázek 2, s produkty Loxone lze dosáhnout kompletní domácí automatizace. Bohužel i přesto, že se jedná o Evropského výrobce, chybí zde podpora pro platformy jako Android nebo Windows Phone, protože produkty Apple nejsou v Evropě rozšířeny tolik jako právě konkurenční od Google a Microsoftu. 2Loxone. Co domácí automatizace od Loxone nabízí. URL: < [cit. 26. února 2012] 13

14 3 Obrázek Jablotron Přední evropský výrobce elektronických zabezpečovacích systémů z Jablonce nad Nisou s již dva a dvacetiletou historií, také držitel mnoha ocenění již vypustil na trh notnou dávku kvalitních produktů bezpečnostních systému i komunikačních technologií. Jablotron se sice specializuje především na bezpečnostní systémy domů a vozidel, ale v jeho nabídce se již objevilo i zajímavé řešení právě pro inteligentní domy, kterým je alarm Jablotron 100. Jak uvádí výrobce: Zcela nový alarm JABLOTRON 100 s převratným systémem ovládání je komplexní řešení nejen pro ochranu majetku a osob proti napadení a požáru, ale integruje v jednom jádru i funkce inteligentního řešení domu. 4 Je tomu opravdu tak, protože s možnostmi použití sběrnicového i bezdrátového způsobu připojení periferií, možností ovládání až 300 uživatelskými kódy, integrovanou RFID čtečkou (případně klávesnicí) a systémem ovládacích segmentů (používá logiku semaforu) se jedná o velice jednoduchý, přehledný systém použitelný v malém bytě i rozsáhlém firemním komplexu. 3 Loxone. URL: < [cit. 26. února 2012] 4 Jablotron alarms a.s. Jablotron 100. URL: < [cit. 13. května 2012] 14

15 5 5 Jablotron alarms a.s. Jablotron 100. URL: < [cit. 13. května 2012] 15

16 Studie inteligentního domu Praktická část Cílem praktické části je, jak ze zadání vyplývá, realizace modelu základních funkcí inteligentního domu. K tomu je použito řídící PLC jednotky AMiNi4DS s připojeným GPRS modulem a nástěnného ovladače NOA70, vše z výroby firmy AMiT. K produktům firmy AMiT je pak připojeno ještě PIR čidlo Jablotron JS-20. Model simuluje inteligentní řešení s jednou místností demonstrovanou nástěnným ovladačem a PIR čidlem s napojením na řídicí systém s připojenými komponenty AMiT. V reálu by se pak řešení mohlo pouze rozšířit o další PIR čidla a nástěnné ovladače. 3 Komponenty 3.1 PLC Amit AMiNi4DS K řešení základních funkcí užívaných v inteligentních domech je použito PLC českého výrobce průmyslové automatizace Amit, spol. s.r.o. AMiNi4DS je malé PLC určené pro montáž na DIN lištu, tedy do klasických rozvodných skříní, jehož základní specifikace upravuje Tabulka 1 a podobu rozložení konektorů na PLC specifikuje Obrázek Technické parametry CPU FLASH RAM EEPROM Vstupy Číslicové Analogové Výstupy Číslicové ST10F KB 1024 KB 2 KB 8 24 V ss. / 24 V stř. Log. 0: Min. -30 V, max. 5 V Log. 1: Min. 16 V, max. 30 V 8 Typ: 0-5 V, 0-10 V, 0-20 ma, Ni1000, Pt1000, 24 V číslicový vstup Rozlišení 10 bit 8 Spínané napětí: 24 V ss. ±20 % Spínaný proud: 300 ma 16

17 Doba sepnutí: 40 μs Doba rozepnutí: 100 μs Analogové 4 Výstupní rozsah: 0 10 V Minimální zátěž: 1 kω Doba přeběhu 0 10 Vss, přesnost 1%: max. 25 ms Komunikace Sériová 1 RS232 (RJ45), dle EIA RS485 (Konektory WAGO) Ethernet 1 10 Mbps, RJ45, dle IEEE802.3 Napájení 24 Vss. ± 20 % Odebíraný proud 200 ma při 24Vss. bez sepnutých výstupů Další vlastnosti Displej Grafický černobílý LCD bodů Montáž DIN lišta 35 mm Ovládání 8 tlačítková klávesnice Hmotnost 500 g Rozměry mm (š v h) Tabulka 1 6 Obrázek 3 6 PODOLÁK, Stanislav. AMiNi4DS, Návod na obsluhu. 2009, Praha, AMiT, spol. s.r.o. URL: < [cit. 1. května 2012], s

18 3.2 GPRS modul Amit DM-GPRS Jedná se o GSM modem určený pro přenos dat prostřednictvím SMS zpráv, který podporuje standardní ovládání pomocí AT příkazů, vybavený navíc komunikačním firmware podporujícím přímé připojení řídících jednotek AMiT do GSM sítě včetně datové přenosu pomocí GPRS. I přesto, že přenos dat pomocí GPRS nepatří mezi zrovna spolehlivé systémy (padání při větším objemu dat) a rychlost tohoto připojení není ani garantovaná, ani příliš vysoká (30 kb/s), pro svou snadnou realizaci se toto připojení hodí pro občasný přenos dat a především pak pro dálkové ladění systému, kdy je řídicí systém dočasně připojen do internetové sítě. DM-GPRS lze využít pro: spojení s řídicím systémem z návrhového prostředí DetStudio tvorba aplikace spojení s řídicím systémem ze servisního programu ViewDet servis vytvoření sítě řídicích systémů - výměna dat komunikaci sítě řídicích systémů s vizualizačním PC dispečink dálkové ovládání pomocí SMS zpráv - uživatel, alarmy Nástěnný ovladač NOA70 NOA70 je velice vydařený nástěnný ovladač, vybavený grafickým displejem s dotykovým panelem. Ovladač měří teplotu v místnosti a podle nastavení dokáže měnit režim řízení v místnosti, korekci žádané teploty nebo může sepnout libovolné zařízení. Komunikace nástěnného ovladače probíhá po sériové lince pomocí protokolů ARION nebo MODBUS, čímž se stává částí systému vzdálených vstupů a výstupů. Největší předností tohoto ovladače je možnost vytvoření vlastního grafického návrhu a ovládacích řešení v dodávaném prostředí DetStudio, díky čemuž lze ovladač dokonale přizpůsobit ovladač dle potřeb jeho aplikace (rozsvěcení světel v místnosti, ovládání žaluzií, atd.), jak mj. nastiňuje Obrázek 4. Dle programového vybavení pak v místnosti nemusí být žádné další ovladače, stačí pouze tento. 7 Amit s.r.o. Modem DM-GPRS. URL: < [cit. 2. května 2012] 18

19 3.3.1 Technické parametry Procesor FLASH SRAM Displej Rozlišení Viditelná oblast Podsvícení Touchpanel Síla dotyku Teplotní čidlo Rozlišení AT91SAM7X kb 64 kb FSTN černobílí, pozitivní bodů 58,05 37,73 mm LED Odporový g DS bitů Přesnost ± 0,5 C (0-50 C) ± 2 C ( C) Temperování zařízení 60 min Komunikace RS485 (bez galvanického oddělení), ARION, MODBUS-RTU Napájení 24 Vss ± 20 % Max. příkon 30 ma při 24 Vss Mechanické vlastnosti Provedení Plastový kryt Montáž Na stěnu Rozměry mm (š v h) Hmotnost 110g 19

20 8 Obrázek Programování nástěnného ovladače NOA70 Programování a návrh obrazovek pro nástěnné panely probíhá velice podobným způsobem jako tomu je např. při tvorbě formulářů v Microsoft Visual Studio. V prostředí výrobcem dodávaného vývojového software DetStudio se při založení projektu pro aplikaci nástěnného ovladače zvolí, o jaký typ se jedná a následně se pak definuje komunikační protokol s řídící jednotkou. Dále se pak nadefinují vnitřní proměnné, počet registrů paměti dostupných na komunikační lince. Pak lze již přistoupit k vlastní tvorbě obrazovek a kódu. Komunikace s řídící jednotkou je pak řešena elegantně, kdy se v projektu DetStudia přidá do zařízení na komunikačních rozhraní právě použitý typ ovladače, nastaví se parametry a do zdrojových kódů se přidají uživatelem definované podmínky. Pro zavedení programu do ovladače z prostředí operačního systému Windows 7 (ve verzi x86 i x64) je třeba využít XPMode, resp. Windows Virtual PC, protože při překladu programu v prostředí DetStudio je vytvořen binární soubor, který je následně do ovladače nahráván aplikací SAM-PROG. Ta ale není z distribuce společnosti Amit, ale pochází ze softwarové podpory společnosti Atmel, která bohužel již nezajišťuje pro tuto aplikaci podporu. 8 Amit, spol. s.r.o. NOA70, Fotogalerie nástěnného ovladače s dotykovým displejem. URL: < [cit. 2. května 2012] 20

21 3.4 Napájecí zdroj Amit AZ1 24V/1.2A AZ1 je malý spínaný napájecí zdroj napětí 24 V s maximálním výstupním proudem 1,2 A určený pro montáž na 35 mm DIN lištu. 3.5 PIR čidlo Jablotron JS-20 Largo Jedná se o klasický snímač pohybu osob zpracovávající signál na základě metody násobné analýzy signálu, čímž se řadí do kategorie velice citlivých snímačů. Jeho vlastnosti specifikuje blíže Tabulka Technické parametry: Napájení: 12 Vss ± 25% Klidový odběr (bez LED): max. 10 ma Maximální odběr (včetně LED): max. 35 ma Max. průřez přívodních vodičů: 1 mm2 Doporučená instalační výška: 2,5 m nad úrovní podlahy Úhel detekce / délka záběru: 120 / 12 m (se základní čočkou) Doba stabilizace po zapnutí: max. 180 s Zatížitelnost výstupu PIR: spínač max. 60V / 50 ma, vnitřní odpor max.30 Ohm Zatížitelnost sabotážního výstupu TMP: Prostředí dle ČSN EN II. vnitřní všeobecné Rozsah pracovních teplot -10 až +55 C Tabulka 2 spínač max. 60 V / 50 ma, vnitřní odpor max.16 Ohm 21

22 4 Řešení K řešení celého projektu byly komponenty propojeny dle následujícího schématu - Obrázek 5, které bylo vytvořené v editoru Inkscape (distribuován pod licencí Open Source). Obrázek 5 22

23 4.1 Pohybové PIR čidlo Aby bylo možné toto čidlo připojit k řídící jednotce, bylo nutné do čidla zabudovat stabilizátor 7812, kvůli rozdílným napájecím napětím. Produkty firmy AMiT jsou napájeny 24 Vss a toto PIR čidlo vyžaduje napájení 12 Vss. Výstup čidla je pak připojen přímo na digitální vstup AMiNi4DS. Tištěný spoj se stabilizátorem je osazen na univerzální desku a pomocí tavné lepící pistole je umístěn přímo do krabičky čidla, viz Obrázek 6. Obrázek 6 Pohybové čidlo v klidovém stavu má na výstupu 12 V, při sepnutí pak GND. Jelikož řídící systém rozpozná log.1 až od napětí 16 V, nebylo možné jej aplikovat. 4.2 Nástěnný ovladač K realizaci nástěnného ovladače bylo vytvořeno několik mezi sebou vzájemně propojených obrazovek, ty jsou uvedeny v sejmutých obrazovkách DetStudia, viz. Obrázek 7. Obrazovka První se zobrazí pouze po startu ovladače, tedy po připojení napájení, následně stiskem tlačítka start se zobrazí obrazovka Hlavni, kde je zobrazena aktuální teplota měřená čidlem v ovladači a zobrazuje se zde nastavená teplota. Pod zobrazovanými teplotami je vytvořeno tlačítko, které ale nemá definovaný text ani okraje, je tedy neviditelné a jeho stisknutím se zobrazí obrazovka Nastaveni, kde dojde k nastavení požadované teploty. Tlačítko Funkce, 23

24 pak zobrazí stejnojmennou obrazovku, kde ale nebyly žádné funkce přidány, jedná se o obrazovku s cílem ukázat, že je možno vytvořit libovolný poočet (limitovaný pamětí panelu) obrazovek. Obrázek 7 event Nastaveni_OnOpen() Nastaveni.FocusFirstControl(); end; event Button1_OnButtonDown() If SerialBus.Tepl_zadana<=50 Then SerialBus.Tepl_zadana=SerialBus.Tepl_zadana+0.5; endif; end; event Button2_OnButtonDown() If SerialBus.Tepl_zadana>=0 Then SerialBus.Tepl_zadana=SerialBus.Tepl_zadana-0.5; Endif; end; event Button3_OnButtonDown() Hlavni.Show(); end; Výše uvedený zdrojový kód k obrazovce Nastaveni obsluhuje tři tlačítka, kdy Button1 při splněné podmínce velikosti proměnné Tepl_zadana přičítá po 0,5 C. Podobně je tomu u Button2 a Button3 slouží pro návrat na hlavní obrazovku. Uložení do proměnné obstará sám ovladač. Nastavená proměnná ale díky nedořešenému problému se po čase přemaže příkazem z řídicího systému. 4.3 GPRS modul Veškeré řízení tohoto modulu probíhá na lince RS-232 s řídicím systémem. Nastavení ale probíhá odděleně připojením modulu přes RS-232 přímo k počítači a použitím aplikace GPRSconfig z produkce firmy AMiT. Velkou nevýhodou je 24