KOMPLEXNÍ ŘÍZENÍ BUDOV - ZÁKLADNÍ PŘEHLED KNX SYSTÉMŮ

Transkript

1 Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava KOMPLEXNÍ ŘÍZENÍ BUDOV - ZÁKLADNÍ PŘEHLED KNX SYSTÉMŮ učební text Jan Vaňuš Ostrava 2014

2 Název: Komplexní řízení budov - základní přehled KNX systémů Autor: Ing. Jan Vaňuš, Ph.D. Vydání: první, 2014 Počet stran: 180 Studijní materiály pro studijní obor Měřicí a řídicí technika, FEI Jazyková korektura: nebyla provedena. Určeno pro projekt: Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název: NETFEI - Rozvoj sítí a partnerství mezi Fakultou elektrotechniky a informatiky VŠBTUO a podnikatelským sektorem a institucemi terciálního vzdělávání Číslo: CZ.1.07/2.4.00/ Realizace: Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, FEI Projekt je spolufinancován z prostředků ESF a státního rozpočtu ČR VŠB Technická univerzita Ostrava ISBN

3 OBSAH 1. KNX SYSTÉMOVÁ ARGUMENTACE Asociace KNX: Krátký přehled Cíle asociace KNX Obecný popis provedení technologie KNX Systémová technika KNX vzájemná spolupráce (interworking) Úspěchy technologie KNX Výhody technologie KNX Prodej KNX komponent na základě benefitů (výhod) KNX PŘÍSTROJE NA SBĚRNICI Úvod Vnitřní struktura sběrnicové spojky Stanovení typu aplikačního modulu Přehled nejdůležitějších základních systémových profilů Uživatelská funkce Stmívání telegramem Start/Stop Stmívání cyklickým telegramem Uživatelská funkce Stmívací akční člen Uživatelská funkce Snímač pro řízení žaluzií Aplikace: Řízení pohonu Řízení pohonu - struktura objektů KNX TP1 TOPOLOGIE Topologie celkový přehled Topologie: Linie Topologie: Oblast Topologie: Několik oblastí Individuální adresa Spojka: Funkce hradla Spojka: Blokové schéma Spojky: Typy a funkce Spojka: Rozsah využití Propojení více linií Praktický příklad pro vysvětlení funkcionality Telegram uvnitř linie Telegram mezi liniemi Telegram mezi oblastmi Spojka: Routingové číslo KNX - Interní a externí rozhraní Topologie - Struktura v budově Umožnění vyšší přenosové rychlosti telegramů: IP Síť Meze pro použití lp routerů PROJEKTOVÁNÍ ZABEZPEČENÝCH INSTALACÍ KNX Všeobecně Vymezení softwarů Výběr hardwaru pro bezpečnou KNX instalaci Praktický příklad... 52

4 5. VLAJKY Vlajky Komunikační vlajka 'C' Čtecí vlajka 'R' Zapisovací vlajka 'W' Přenosová vlajka 'T' Aktualizační vlajka INTEGROVANÉ KNX APLIKACE Úvod Řízení scén Logický kontrolér Řízení osvětlení otevřenou nebo uzavřenou smyčkou Topení - ventilace - klimatizace Řízení časové a podle událostí INTERWORKING VZÁJEMNÁ SPOLUPRÁCE Úvod Výhody vzájemné spolupráce Principy KNX vzájemné spolupráce KNX společné typy datových bodů Kombinace DPT v přístrojích SPOJKY Spojky Spojka TP Spojky pro instalace Powerline IP router ŘÍZENÍ OSVĚTLENÍ Všeobecně Klasické řízení jasu: Slunce svítí - osvětlení vypnout Princip Řízení na stálou osvětlenost Řízení jasu Řízení jasu kombinované s regulací Master/Slave Příloha s úkoly

5 1. KNX SYSTÉMOVÁ ARGUMENTACE ČAS KE STUDIU: 2 hodiny CÍL: Po prostudování tohoto odstavce: získáte přehled o působení a historii vzniku asociace KNX, budete umět popsat cíle asociace KNX, budete umět porovnat výhody a nevýhody technologie KNX, budete umět uvést jednotlivé typy médií používané v KNX, budete umět definovat interworking v technologii KNX. VÝKLAD 1.1. Asociace KNX: Krátký přehled Asociace KNX (Konnex) má sídlo v Bruselu. Byla založena v r a to jako sdružení tří bývalých evropských asociací na podporu inteligentních aplikací pro domy a budovy: BCI (Francie): podporovala systém Batibus, EIB Association (Belgie): podporovala systém EIB, European Home Systems Association (Nizozemí): podporovala systém EHS. Asociace Konnex si stanovila tyto cíle: definování nového skutečně otevřeného standardu KNX pro inteligentní aplikace pro domy a budovy, vytvoření obchodní značky KNX jako značky pro kvalitu a komunikaci mezi přístroji různých dodavatelů, stanovení KNX jako evropské a celosvětové normy. Asociace KNX bude poskytovat podporu předchozím systémům Batibus, EIB a EHS, tak dlouho, jak to bude nutné, včetně certifikace podle tří předchozích standardů. Protože EIB je zpětně kompatibilní ke KNX, může být většina přístrojů označena dvojím logem (KNX a EIB) Cíle asociace KNX Asociace KNX měla při svém založení původně 9 členů. Tento počet se však mezitím zvýšil na více než 330, včetně firem, které předtím nebyly členem žádné z předchozích asociací. Tyto firmy reprezentují více než 80% evropského trhu instalačních přístrojů a bílého zboží. Aktuální Seznam členů si lze kdykoli stáhnout na 5

6 Z České republiky je zde zastoupena pouze firma GORDIC spol. s r. o. z Jihlavy. Informace o dřívějších sdruženích: Klub Batibus byl začleněn do národní skupiny KNX Francie, Asociace KNX převzala vývoj a prodej potřebných KNX programových prostředků z asociace EIBA Brusel. Mezi jinými obsahuje ETS TM (Engineering Tool Software), (viz vysvětleno v dalším textu), EHSA je rovněž integrována do struktur KNX. Koncem roku 2003 byly Standardy KNX odsouhlaseny v CENELEC (European Committee of Electrotechnical Standardisation) jako evropská norma pro elektronické systémy pro domy a budovy, jako součást řady norem EN KNX standardy byly odsouhlaseny tak0 v CEN (EN pro media a protokol a EN pro KNXnet/lP). Koncem roku 2006 byl KNX systém odsouhlasen tak0 jako celosvětová norma (ISO/IEC ). V roce 2007 byi zpracován čínský překlad této mezinárodní normy, vycházející z britského stavu GB/Z vydaného jako GB/Z KNX je odsouhlasen také v USA jako ANSI/ASHRAE 135. Cíle asociace KNX jsou následující: definování zkušebních a kvalitativních norem pracovními a expertními skupinami (KNX specialisté), technická linka podpory pro výrobce vyvíjející přístroje kompatibilní s KNX, vydávání obchodních značek KNX na základě specifikací podle KNX certifikačního procesu, národní i mezinárodní normalizační aktivity, podpora školení opatřeními k certifikaci školicích center, technická podpora (stránky web, veletrhy, tiskoviny,...), podpora při zakládání národních skupin, vědečtí partneři z vyšších technických škol a univerzit, pomoc při specifikaci prací, podpoře a certifikaci dřívějších systémů Obecný popis provedení technologie KNX Pro nejrozšířenější používané medium TP1 kroucený pár 1" ( Twisted Pair 1 ) se řídicí kabel klade souběžně se silovým kabelem 230 V. To Znamená, že: potřeba silových kabelů ve srovnání s klasickými metodami instalací je nižší, když jsou sběrnicové přístroje uspořádány decentralizovaně, zvyšuje se počet možných systémových funkcí, zvyšuje se přehlednost instalací. Sběrnicový kabel: propojuje ovládací prvky s ovládanými předměty, ve většině případů napájí sběrnicové přístroje. Není nutná centrální řídicí jednotka (např. PC), protože všichni sběrnicoví účastníci mají vlastní inteligenci. Proto je možné využití KNX jak pro malé instalace (byty), tak i pro velké projekty (hotely, správní budovy,...). 6

7 Obr. 1.1 Obecný princip provedení KNX sběrnice připojení jednotlivých komponent Systémová technika KNX média S ohledem na flexibilitu techniky KNX se může instalace KNX snadno přizpůsobit měnícím se životním okolnostem a potřebám uživatelů. KNX lze také realizovat na stávajícím vedení 230 V (,,přenosové médium Powerline ), ale i v rádiovým přenosem (,,přenosové médium KNX Radio Frequency ) a po eternetu (,,KNX lp ). Stejně tak je možný přenos telegramů KNX přes příslušná rozhrani na jiná média, např. optická vlákna. Existuje jediné řešení krouceného páru (Twisted Pair 1) a jediné přenosové médium Power Line (Powerline 110), jedno RF a jedno IP řešení. Když se navzájem spojují odlišná média, je nutné použít příslušných mediálních spojek. Podporované médium je uvedeno na výrobním štítku přístroje. 7

8 Obr. 1.2 KNX Média Oblasti použití různých médií Tab. 1 Oblasti použití jednotlivých médií. Médium Přenos informace Doporučená oblast využití TP Twisted pair (kroucená dvoulinka) Samostatný sběrnicový kabel Pro nové instalace a rozsáhlé renovace nejvyšší úroveň PL Powerline (přenos po silovém vedení) RF Radiofrekvenční přenos Existující silové vedení (230 V), fázový vodič, nulový vodič (PL110) Vysokofrekvenční přenos spolehlivosti přenosu. V prostorech, ve kterých není doporučeno vést samostatný sběrnicový kabel. V místech, kde není možné umístit kabely (rekonstrukce stávající elektroinstalace). IP Ethernet V rozsáhlých elektroinstalacích, v nichž je nezbytný velmi rychlý přenos dat po páteřní linii. Podle toho, co je vyznačeno na štítku výrobku, lze přístroje nakonfigurovat (tzn. logicky spojovat a nastavit parametry) pomocí následujících režimů: Snadný režim E (Easy Mode E): Nekonfiguruje se pomocí PC, nýbrž centrálním kontrolérem nebo pomocí tlačítek. Tento druh konfigurace je určen pro kvalifikovaného dodavatele se základní znalostí sběrnicové technologie. 8

9 Přístroje kompatibilní s režimem Easy mají obvykle omezenou funkčnost a jsou určeny pro malé až středně velké instalace. Pro projektanty a elektroinstalační pracovníky s certifikací KNX partner je doporučeno projektování a konfigurace KNX technologie prostřednictvím PC s nainstalovaným softwarem ETS 4 v režimu S (System Mode S). Produktové databáze jednotlivých výrobců je nutno vložit do databáze ETS 4. Některé přístroje KNX je možné nastavit i v režimu Easy Mode E i v režimu Systém Mode S. Např. přístroje určené pro LTE Mode jsou obvykle konfigurovány LTE mechanismy: všechny přístroje však obsahují definované rozhraní režimu S, které k nim dovoluje přiřadit přístroje režimu S. LTE Mode (Logical Tag Extended): Tento mód je využíván, když je potřeba výměna procesních dat. Pomocí zónových adres se prvky naleznou samy a samotná data přenášejí periodicky i přes zásah z vnějšího prostředí. V tomto módu může centrální jednotka vysílat a rozpoznat nastavené zóny a adresy jako hodiny, prázdniny, venkovní teplota, teplota vody atd KNX vzájemná spolupráce (interworking) Obr. 1.3 KNX Vzájemná spolupráce. Přístroje různých výrobců a pro různé funkční oblasti, opatřené ochrannou známkou KNX a které používají tytéž konfigurační mechanismy, mohou být začleněny do funkční instalace, protože podle KNX jsou standardizovány. 9

10 Telegramy: přístroje obvykle vysílají standardní telegramy, ale existují také přístroje, které podporují nový formát telegramů; Užitečná data v telegramech: pro různé funkce (jako spínání, stmívání, řízení žaluzií, vytápění, větrání, klimatizace,...), použití předem určených formátů je závazné pro certifikaci. Předpokládá se, že budoucí verze ETS také umožní využívat přístroje, které nebyly nakonfigurovány v režimu S Úspěchy technologie KNX milióny instalovaných přístrojů, tisíce registrovaných a certifikovaných výrobků KNX (včetně řešení podle bývalých standardů), více než 300 členů KNX, více než 230 uznaných školicích center, 7 evropských zkušeben, desítky tisíc realizovaných projektů Výhody technologie KNX zvýšení bezpečnosti, hospodárnější využití energie při provozu budov, snadné přizpůsobení elektroinstalace měnícím se potřebám uživatele, vyšší stupeň pohodlí, instalace zabezpečená do budoucnosti, široký rozsah vhodných, vzájemně zaměnitelných přístrojů mnoha výrobců, rozsáhlá sít' služeb kvalifikovaných dodavatelů, projektantů a integrátorů. Výše uvedené argumenty se musí hodnotit odlišně z pohledu investorů resp. uživatelů instalace, např. účelové stavby ve srovnání s bytovými, nepostižené osoby ve srovnání s postiženými, mladí lidé ve srovnání ke starým lidem atd. Příklad 1: Realizace centrálních funkcí - při opouštění budovy lze stisknutím tlačítka vypnout veškeré osvětlení, ale i přívod vody a určité zásuvky (elektrický sporák, žehlička,...), aktivovat KNX zabezpečovací zařízení (vč. sledování oken) a řídit žaluzie v závislosti na denní době. Příklad 2: V konferenčních místnostech, divadlech a v neposlední řadě v obytných pokojích lze aktivovat podle probíhající aktivity různé světelné scény, které uživatel může kdykoli změnit. Např. ve správních a dalších administrativních budovách lze využitím regulace na stálou osvětlenost a při využití pouze jednoho snímače osvětlení na každé straně budovy dosáhnout úspory energie až 75%. Příklad 3: Veškeré stavy v bytu lze zobrazovat a ovládat textem na displeji (mobilní přístroje, smartmobily, tablety). Obdobně to lze u větších zařízení realizovat pomocí PC s vizualizačním softwarem. 10

11 Příklad 4: Připojením instalace KNX k telefonní síti může uživatel mobilním telefonem ovládat resp. zjišťovat stav požadované funkce (např. vytápění). Poplašné hlášení lze automaticky poslat na libovolná telefonní čísla. Instalaci KNX může na dálku vyprojektovat nebo spravovat elektroinstalatér médiemi, které má k dispozici (např. lnternet). Tím se podstatně sníží časová náročnost fakturované údržby techniky budov. Příklad 5: Velkou konferenční místnost by mělo být možné v případě potřeby rozdělit na více samostatných okruhů. Vložením dělicích příček KNX instalace automaticky rozpozná odlišné přiřazení spínačů a svítidel pro danou část místnosti. Změna zapojení stávajících silových rozvodů přitom není nutná. Příklad 6: Poplachové spínače (např. pro aktivaci celého osvětlení) je možno nainstalovat v libovolném počtu. V noci lze aktivovat např. nezbytné osvětlení pro cestu od dětského pokoje až po koupelnu jednoduchým stisknutím tlačítka a po uplynutí nastaveného času opět deaktivovat. Příklad 7: KNX umožňuje regulaci vytápění resp. chlazení individuálně podle místností až po tvorbu topných a chladicích harmonogramů pro danou místnost. Přívod tepla resp. chladu v místnosti se při otevření okna automaticky vypne. Tato opatření umožňují úsporu energie o více než 30% ročně. Kromě toho lze regulovat výrobu tepla v závislosti na požadavcích na teplo v jednotlivých místnostech (tepelná energie se vyrábí jen tehdy, když je to skutečně nutné). Příklad 8: KNX umožňuje simulaci přítomnosti během nepřítomnosti uživatele. Příklad 9: Spotřebu v jednotlivých obvodech lze monitorovat snímači energie/akčními členy a lze vypínat spotřebiče při překročení předem stanovených mezních hodnot pro zlepšení řízení spotřeby. Při kombinaci s rozhraními pro chytré sítě s přístroji Smart Metering nebo pro obnovitelné zdroje energie je také možné optimální využívání vlastní výroby energie (např. v kombinaci s budoucími elektrickými vozidly) Prodej KNX komponent na základě benefitů (výhod) KNX: Argumentace ve prospěch zákazníka Samozřejmě, že ano Orientace podle potřeb zákazníka, Zaměření se na užitek nabízené instalace. Určit ne Argumentace pomocí technických parametrů, Orientace na cenu. Nouzová řešení přeprojektování funkcí, využití cenově výhodných KNX výrobků a řešení. 11

12 Během konzultačního rozhovoru s budoucím zákazníkem by měl dodavatel nebo projektant KNX diskutovat pouze jen co se týče výhod pro zákazníka a na to, co je zaměřeno na zákazníkovy požadavky. Technika a náklady by zpočátku neměly být v popředí. Na základě tohoto rozhovoru by se měla vypracovat systémová nabídka funkcí, nikoliv nabídka přístrojů. Postup by měl vypadat následovně: diskuse o systémové nabídce se zákazníkem a přitom opakovaně postavení užitku pro zákazníka do popředí, není-li akceptovatelná cena za přístroje v systémové instalaci, měly by se přeprojektovat funkce (např. spínání místo stmívání), v extrémním případě lze cenu zařízení minimalizovat použitím těchto přístrojů: - tlačítková rozhraní s klasickými tlačítky, - tlačítkové ovladače s integrovanými sběrnicovými spojkami. vícenásobné spínací akční členy. 12

13 Shrnutí pojmů 1.1. Tato kapitola se věnovala základnímu popisu vzniku a cílů asociace KNX. Dále zde byly popsány výhody, nevýhody a benefity technologie KNX v souvislosti s jejím možným nasazením v konkrétních aplikacích* v oblasti systémové techniky budov. Otázky Jaké jsou cíle asociace KNX? 1.2 Popište jednotlivé typy médií KNX pro přenos informací a oblasti jejich použití. 1.3 Co je to režim Easy mode? 1.4 Vysvětlete pojem LTE mode. 1.5 Vysvětlete význam zkratky PL. 1.6 Uveďte příklady možných využití a nasazení komponent technologie KNX. DALŠÍ ZDROJE Seznam další literatury, www odkazů a podobně pro zájemce o dobrovolné rozšíření znalostí popisované problematiky. [1] Nástavbový kurz KNX, ABB, Jablonec nad Nisou, [2] KNX System arguments, KNX association, KNX Advanced Course, Home and Building Management Systems, [download ] [3] KNX Advanced course, upgrade Certification, DOMONETIO KNX Training Center Nr , Barcelona

14 2. KNX PŘÍSTROJE NA SBĚRNICI ČAS KE STUDIU: 3 hodiny CÍL: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: popsat vnitřní strukturu sběrnicové spojky KNX, stanovit typ aplikačního modulu KNX, vyjmenovat nejdůležitější základní systémové profily KNX, vysvětlit uživatelskou funkci stmívání telegramem Start/Stop pomocí komponent technologie KNX, definovat stmívání cyklickým telegramem pomocí prvků technologie KNX, popsat uživatelskou funkci stmívací akční člen pomocí přístrojů technologie KNX, určit použití uživatelské funkce snímač pro řízení žaluzií pomocí zařízení technologie KNX, aplikovat řízení pohonu pomocí komponent technologie KNX, popsat řízení pohonu pomocí komponent technologie KNX pro určitou strukturu objektů Úvod VÝKLAD Funkční účastník na sběrnici (např. stmívací a spínací nebo žaluziový akční člen, multifunkční tlačítkový snímač, snímač kouře,...) v principu sestává ze tří různých částí: Sběrnicová spojka (BCU), Aplikační modul (AM), Aplikační program (AP). Sběrnicová spojka a aplikační modul se nabízí bud' odděleně nebo společně v jednom krytu. Oba díly ale musí být od stejného výrobce. Při oddělené dodávce se sběrnicová spojka (BCU) a aplikační modul (AM) spojí prostřednictvím standardizovaného aplikačního rozhraní (PEI). Toto 10- nebo 12-pólové PEI slouží: k výměně hlášení mezi oběma částmi (5 pólů), k proudovému napájení aplikačního modulu (2 póly). Některé aplikační moduly smí být připojeny pouze k určitému typu sběrnicové spojky. Je-li sběrnicová spojka dodávána jako samostatná část sběrnicového přístroje, ve většině případů se jedná o konstrukci přístroje pro montáž zapuštěnou do stěny. V případě přístrojů pro TP1 je spojení se sběrnici zajištěno většinou 14

15 standardizovanou sběrnicovou svorkovnicí (tmavě šedá/červená), u starších rozváděčových přístrojů zadními přítlačnými kontakty a datovou přípojnicí. Obr. 2.1 Přístroj na sběrnici. Pokud je sběrnicová spojka nedílnou součástí účastníka na sběrnici, byla výrobcem přístroje zabudována do tohoto účastníka na sběrnici buď přes BIM (Bus interface Module) nebo čipovou sadou výrobce sběrnicového přístroje. BIM vznikla principiálně ze sběrnicové spojky tak, že byly vynechány kryty a některé další součásti. Naproti tomu čipová sada se skládá z jádra BIM, tedy kontroléru a přenosového modulu. Toto může být oddělené řešení, ASIC nebo v případě TP1, tzv. TP-UART. Sběrnicově spojky se nyní nabízejí k připojení ke dvěma médiím: Kroucený pár 1 (SELV 32 V) nebo Powerline 110 (silnoproudá síť). Rádiová (RF) sběrnicová spojka není k dispozici: KNX RF kompatibilní přístroje jsou integrovanými řešeními. Každý účastník na sběrnici má vlastní inteligenci integrovanou v BCU: to je důvod, proč KNX funguje jako decentralizovaný systém a nepotřebuje centrální řídicí jednotku (např. PC). Centrální funkce (např. dohled) lze v případě potřeby zajistit vizualizačním a kontrolním softwarem na počítačích. Účastníky na sběrnici lze principiálně rozdělit do tří skupin: snímače, akční členy a kontroléry: v případě snímače předává aplikační modul informace sběrnicově spojce. Tato data jsou v BCU kódována a odesílána na sběrnici. BCU proto v pravidelných intervalech kontroluje stav aplikačního modulu, u akčního členu BCU přijímá telegramy ze sběrnice, dekóduje je a předává zasílané informace aplikačnímu modulu, kontrolér ovlivňuje vzájemně působení snímačů KNX a akčních členů (např. logický modul). S režimem S (S Mode) kompatibilní přístroje KNX obdrží svoji specifickou funkci nahráním aplikačního softwaru odpovídajícího aplikačnímu modulu tohoto přístroje 15

16 do (univerzální) sběrnicově spojky (využitím ETS TM ). Tlačítko kompatibilní s režimem S, nasazené na sběrnicovou spojku pod omítku, může vytvářet stmívací signály teprve poté, až bude do BCU uložen vhodný aplikační program prostřednictvím ETS. U přístrojů KNX kompatibilních s režimem E (E Mode) se přístroj dodává většinou s nainstalovaným aplikačním programem. Propojení takovýchto KNX přístrojů a nastavení odpovídajících parametrů probíhá příslušnými hardwarovými nastaveními nebo z centrálního kontroléru Vnitřní struktura sběrnicové spojky Sběrnicová spojka KNX principiálně sestává ze dvou částí: z kontroléru a z přenosového modulu vhodného k připojenému médiu. Obr. 2.2 Vnitřní struktura sběrnicové spojky. V různých typech pamětí mikroprocesoru ( P) uvnitř kontroléru se ukládají následující data: Systémový software: různé standardizované KNX systémové softwarové profily se identifikují podle jejich verze masky" nebo přístrojového descriptoru typu 0". Verze masky sestává ze 2 bytů, kde: - první číslice y udává odpovídající médium - 0 pro TP1, 1 pro PL110, 2 pro RF a 5 pro KNXnet/lP. Všechny softwarové profily ne vždy obsahují právě zmíněná média. - předposlední číslice x udává aktuální verzi softwarového profilu. ETS je informována o níže uvedených systémových profilech následujícími verzemi masek: y01xh: Systém 1 (dříve označovaný jako BCU1), 16

17 y02xh: Systém 2 (dříve označovaný jako BCU2), y70xh: Systém 7 (dříve označovaný jako BlM M 112), y7bxh: Systém B, y300h: LTE, 091xh: TP1 Liniová/oblastní spojka Opakovač, 190xh: Mediální Spojka TP1-PL110, 2010h: RF obousměrné přístroje, 2110h: RF jednosměrné přístroje. Přístroje založené na dvou posledních systémových profilech nelze prozatím nastavovat prostředky ETS. Systémový software je většinou uložen v paměti ROM nebo Flash a většinou jej nelze přepsat. Dočasné hodnoty systému a aplikace jsou většinou uloženy v paměti RAM a vymažou se (pokud nejsou zálohovány v paměti EEPROM nebo Flash před výpadkem napájení). Aplikační program, individuální a skupinové adresy: obvykle se ukládají do EEPROM nebo Flash paměti a mohou být přepisovány. Obr. 2.3 TP1- Přenosový modul. U přístrojů kompatibilních s režimem S poskytuje výrobce projektantovi aplikační program ve formě databáze ETS, který jej potom nainstaluje do příslušného přístroje. Výrobní kód aplikačního programu a sběrnicové spojky musí být identický, aby bylo možné nahrát aplikační program. U přístrojů pro režim E přístroj oznámí svoji podporovanou funkcionalitu (týká se to podporovaných easy kanálů) prostřednictvím přístrojového deskriptoru 2. Přenosový modul TP1 má následující funkce: 17

18 oddělení resp. směšování stejnosměrného napětí a přenášených dat, ochrana proti přepólování, vytvoření stabilizovaného napětí 5V resp. 24V, požadavek na zálohování dat při napětí pod 18 V kanálem Uložit, spouštění resetu procesorů při poklesu napětí pod 4,5 V, ovládání vysílání a příjmu, logika vysílání a příjmu Stanovení typu aplikačního modulu Podle odporu (typ R) v aplikačním modulu je sběrnicová spojka schopna přes pól č. 6 PEI detekovat, zda aplikační modul namontovaný na BCU patří k nahranému aplikačnímu programu. Obr. 2.4 Stanovení typu aplikačního modulu. Pokud R-Typ neodpovídá vymezenému aplikačnímu programu, sběrnicová spojka automaticky zastaví aplikační program. V následující tabulce jsou přehledně zobrazeny základní typy PEI. Typ Napětí U [V] Funkce 0 0,00 Žádný aplikační modul není připojen 2 0,50 4 binární - (analogové) vstupy, 1 binární výstup 4 1,00 2 binární- (analogové -) vstupy, 2+1 binární výstup 18

19 6 1,50 3 binární --( analogové -) vstupy, 1+1 binární výstup 12 3,00 Sériově synchronní 14 3,50 Sériově synchronní pevná délka 16 4,00 Sériově asynchronní 19 4, binární výstupy 20 5,00 Nahrávání aplikačního programu 2.4. Přehled nejdůležitějších základních systémových profilů Systém 1 (TP1/PL110) - TP1 systém 2 - TP1 systém 7 Technologie systému 1 je první generací KNX přístrojů. Výrobky založené na Systému 1 a Systému 7, jsou v současnosti na trhu k dispozici. Níže uvedená tabulka udává přehled základních parametrů těchto KNX systémových komponentů: Systém 1 (TP1+PL110) Systém 2/7 Maximální počet komunikačních objektů Maximální počet skupinových adres Podpora styčných objektů Ne Ano Podpora sériového čísla Ne Ano Podpora řízení přístupu Ne Ano Technika systému 7 je vhodná především pro použití u sběrnicových přístrojů s komplexnějšími řešeními, která plní centralizované funkce (např. aplikační moduly, rozhraní...). Aplikační programy vyvinuté pro techniku Systému 1 mohou být také nahrány do přístrojů Systému Parametry systému 2 a systému 7 Parametry výše zmíněného systému 2 a systému 7 jsou detailněji vysvětleny níže: Kontrola přístupu Pokud chceme využít nástroj přístupu k paměti přístrojů systému 2 a systému 7 (zápis a/nebo čtení), musíme nejdříve zadat autorizaci klíčem o velikosti 4 bytů. Výrobce může pro přístroj systému 7 umožnit využití až 16 klíčů, pro přístroj systému 2 až 4 klíče, avšak některé z nich jsou rezervovány pro přístup k systémově důležité pamětí (kromě jiného pro přístup nejvyšší úrovně 0) a z tohoto důvodu nebudou sděleny zákazníkovi. Od verze ETS2 V1.1 lze tyto mechanismy pro kontrolu přístupu použít u výše uvedených typů přístrojů. Kontrola přístupu se nevztahuje na normální komunikaci s využitím skupinových adres. V takovémto případě je přístup možný vždy. 19

20 Sériové číslo Přístroje systému 2 a systému 7 jsou vybaveny sériovým číslem: toto číslo, kterým je každý přístroj vybaven před ukončením výroby, dovoluje zapsání nebo přečtení individuální adresy přístroje bez potřeby stisknout programovací tlačítko tohoto přístroje. Tato vlastnost však ještě není podporována prostředky ETS. Styčné objekty Styčné objekty obsahují určité systémové a aplikační vlastnosti (např. tabulka adres, parametry,...), které lze načíst anebo zapsat programovacím nástrojem (např. ETS během programování) bez otevřené znalosti paměťové mapy přístroje. Koncový uživatel ETS s těmito objekty nemůže manipulovat. Obr. 2.5 Stmívání telegramem Start/Stop Uživatelská funkce Stmívání telegramem Start/Stop Dobou stisku tlačítka se vymezuje, zda se aktivuje spínací funkce anebo funkce stmívací. Bude-li tlačítko stisknuto po kratší dobu než t 2 (např. < 500 ms), bude odeslán spínací telegram. Doba stisku delší, než je t 2 znamená přenos telegramu značícího start stmívání. Jakmile bude tlačítko uvolněno, bude odeslán telegram stop stmívání. Doba t 1 je určena pro odskoky kontaktu tlačítka. Telegramy spínací a stmívací jsou odesílány s odlišnými skupinovými adresami, aby se ve stmívacím akčním členu dosáhlo správného vykonání požadovaných funkcí. 20

21 Obr. 2.6 Stmívání cyklickým telegramem Stmívání cyklickým telegramem V případě infračerveného řízení může být Světelný paprsek přerušen, pokud někdo svým průchodem tento paprsek přeruší. Aby se vyloučil stav, v němž by stmívací akční člen nepřijal telegramy (např. telegram stop), ve většině případů se volí nastavení pro odesílání cyklických stmívacích telegramů a to během parametrizace infračerveného ovládání. Infračervený snímač při tomto nastavení odesílá telegram změnit jas o 12,5%. Důsledek Ztráty takového telegramu nejsou tak závažné, jakou by bylo ztráta jednorázově odeslaného telegramu stop Uživatelská funkce Stmívací akční člen Sběrnicová spojka BCU zvětší resp. zmenší digitální hodnotu jasu během doby stmívání s parametrizovanou rychlostí stmívání. Hodnota jasu je stále předávána do posuvného registru (PR) v aplikačním modulu. 8 bitově datové slovo připouští 28 = 256 stupňů jasu. Datové slovo se předává digitálně analogovému převodníku (DAP), který je převádí na řídicí napětí 0-10 V. Stmívatelný elektronický předřadník využívá toto napětí pro řízení emise světla zářivky. Výkonový spínač v aplikačním modulu je určen pro zapínání a vypínání napájecího napětí. 21

22 Obr. 2.7 Uživatelská funkce Stmívací akční člen Uživatelská funkce Snímač pro řízení žaluzií Doba t 2 (např. 500 ms) slouží jako hranice mezi příkazy "lamely otevřít nebo zavřít, 1krok, stop a žaluzie nahoru nebo dolů. Obr Uživatelská funkce Snímač pro řízení žaluzií 2.9. Aplikace: Řízení pohonu V závislosti na tvaru přijatého telegramu předává sběrnicová spojka výkonovému spínači S2 příkaz nahoru nebo dolů. Při přijetí telegramu lamely otevřít nebo 22

23 zavřít, 1krok, stop sběrnicová spojka na příslušnou dobu spíná výkonový spínač S1. Pokud však jıž motor byl v chodu, tento telegram zastaví posun žaluzie. Při přijetí telegramu nahoru nebo dolu sběrnicová spojka zapíná výkonový spínač na časový interval, který je delší než dob potřebná pro úplné rozvinutí (svinutí) žaluzie. Je obvyklé, že koncový spínač v pohonu žaluzie vypíná motor po dosažení mezní polohy. Obr. 2.9 Užıvatelská funkce aplikace řízení pohonu Řízení pohonu - struktura objektů Jestliže např. snímač, který měří intenzitu slunečního záření, odešle telegram žaluzie dolů při použití skupinové adresy 2/1/31 a odeslané skupinovému objektu "nahoru/dolů", pak tento příkaz bude vykonán. Po krátkém stisku tlačítkového snímače bude odeslán telegram se skupinovou adresou 2/1/13, značící nastavení lamel, kdežto po dlouhém stisku tlačítkového snímače je odeslán telegram se skupinovou adresou 2/1/12 s významem žaluzii plně otevřít nebo zavřít. Telegram se skupinovou adresou 2/1/99 generovaný sběrnicovou spojkou snímače větru je adresován skupinovému objektu zabezpečení. Pokud fouká silný vítr, telegram se skupinovou adresou 2/1/99 zabezpečí, aby žaluzie zaujaly plně otevřenou polohu. Navíc, aby byla zablokována možnost její další činnosti. Jakmile rychlost větru poklesne, je odeslán telegram, jímž se odblokuje ovládání a žaluzií je opět možné opět ovládat. 23

24 Obr Řízení pohonu struktura objektů. 24

25 Shrnutí pojmů 2.1. V této kapitole byla popsána vnitřní struktura sběrnicové spojky KNX a způsob stanovení typu aplikačního modulu KNX. Dále zde byly vyjmenovány nejdůležitější základní systémové profily KNX. V textu byly rovněž vysvětleny následující uživatelské funkce: stmívání telegramem Start/Stop, stmívání cyklickým telegramem, stmívací akčním členem, použití snímače pro řízení žaluzií, řízení pohonu, pohon pro určitou strukturu objektů. Otázky Uveďte, z jakých funkčních bloků se skládá účastník (senzor, aktor) sběrnicového systému KNX. 2.2 Popište vnitřní strukturu sběrnicové spojky. 2.3 Jaká data kontroléru se ukládají uvnitř různých typů pamětí v daném mikroprocesoru? 2.4 Vyjmenujte funkce přenosového modulu TP1 2.5 Podle čeho je sběrnicová spojka schopna detekovat, zda aplikační modul namontovaný na BCU patří k nahranému aplikačnímu programu? Popište. 2.6 Popište nejdůležitější základní systémové profily KNX a jejich parametry. 2.7 Vysvětlete princip uživatelské funkce stmívací akční člen. DALŠÍ ZDROJE Seznam další literatury, www odkazů a podobně pro zájemce o dobrovolné rozšíření znalostí popisované problematiky. [1] Nástavbový kurz KNX, ABB, Jablonec nad Nisou, [2] KNX System arguments, KNX association, KNX Advanced Course, Home and Building Management Systems, [download ] [3] KNX Advanced course, upgrade Certification, DOMONETIO KNX Training Center Nr , Barcelona

26 3. KNX TP1 TOPOLOGIE ČAS KE STUDIU: 5 hodin CÍL: Po prostudování tohoto odstavce budete umět popsat základní topologii KNX, topologii oblasti, topologii několika oblastí, popř. topologii struktury technologie KNX v budově, vysvětlit pojmy individuální adresa, routingové číslo, objasnit typy, funkcionalitu a využití spojky jako funkce hradla nebo při propojení více linií, popsat telegram uvnitř linie, mezi liniemi mezi oblastmi, nastínit meze pro použití IP routerů, vysvětlit vlastnosti a parametry interního a externího KNX - rozhraní, objasnit způsob umožnění vyšší přenosové rychlosti telegramů pro IP síť. VÝKLAD 3.1. Topologie celkový přehled N obr. 3.1 je znázorněn maximální topologický rozsah KNX TP instalace. Obr. 3.1 Maximální rozsah topologie KNX TP instalace. 26

27 3.2. Topologie: Linie Každý účastník na sběrnici (US = sběrnicový přístroj) si může vyměňovat informace s kterýmkoli jiným přístrojem prostřednictvím telegramů. Linie sestává maximálně ze 4 liniových segmentů vždy s maximálně 64 přístroji na sběrnici. Každý segment musí být vybaven vhodným napájecím zdrojem. Skutečný počet účastníků závisí na zvoleném napájecím zdroji a na příkonu jednotlivých účastníků Topologie: Oblast Obr. 3.2 Topologie Linie. Bude-li použita vice než 1 linie, nebo má-li být zvolena jiná struktura, pak lze vzájemně propojit liniovými spojkami LS až 15 linií na jednu hlavní linii. Toto se označuje jako oblast. 27

28 Obr. 3.3 Topologie Oblast. I na hlavní linii může být až 64 účastníků. Maximální počet účastníků na hlavni linii se sníží o počet použitých liniových spojek. Každá linie, včetně linie hlavní, musí být vybavena vlastním napájecím zdrojem. V páteřní ani v žádné z hlavních linií se nesmí použít žádné liniové zesilovače Topologie: Několik oblastí KNX TP1 sběrnice může být rozšířena prostřednictvím páteřní linie. Oblastní spojka (OS) připojuje svojí oblast k páteřní linií. l na páteřní linii mohou být přístroje na sběrnici. Maximální počet přístrojů na sběrnici na páteřní linií se sníží o počet použitých liniových spojek. V maximálně 15 oblastech může spolupracovat více než přístrojů na sběrnici. Rozdělením instalace KNX TP1 do linií a oblastí se podstatně zvýší provozní spolehlivost. 28

29 3.5. Individuální adresa Obr. 3.4 Topologie Několik oblastí. Individuální adresa slouží k jednoznačné identifikaci přístrojů na sběrnici a popisuje jejich umístění uvnitř topologie. O = 1-15 adresuje oblasti 1-15 O = 0 adresuje účastníky na páteřní linii L = 1-15 adresuje linie 1-15 v oblastech definovaných V O, L = 0 adresuje hlavní linii U = adresuje sběrnicové přístroje uvnitř linie definované v L U = 0 adresuje Iiniovou spojku Adresa vyjmuté sběrnicové spojky je

30 3.6. Spojka: Funkce hradla Obr. 3.5 Individuální adresa. Při parametrizaci je sběrnicové spojce zadána filtrační tabulka. Všechny přijaté skupinové telegramy budou procházet sběrnicovou spojkou, jestliže jsou obsaženy ve filtrační tabulce. Proto může každá linie pracovat nezávisle. Dál budou vysílány jen telegramy, které přesahují linie. Žluté LED diody spojky blikají při příjmu telegramu na příslušné linii. Liniový opakovač odesílá všechny telegramy dál, neobsahuje filtrační tabulku. 30

31 Obr. 3.6 Spojka: Funkce hradla Spojka: Blokové schéma Spojka je zhotovena jako řadový přístroj pro montáž na nosnou lištu. Nadřazená (primární) linie se připojí přes sběrnicovou svorkovnici. Podřízená (sekundární) linie se připojuje přes datovou sběrnici nebo prostřednictvím sběrnicové svorkovnice. Nové typy spojek (od července 2003) lze programovat jak z nadřazené (primární), tak i z podřízené (sekundární) linie. Obě sběrnicové spojky starých liniových spojek (do června 2003) jsou napájeny ze sekundární linie, stejné jako logika a paměť filtrační tabulky. Nová spojka má pouze jeden kontrolér a je napájena z primární linie. Výhodou tohoto uspořádání je, spojka může ohlásit výpadek napájení na sekundární linii. Ve starších spojkách je paměť filtrační tabulky zálohována lithiovou baterií s životností více než 10 roků (i bez sběrnicového napětí). Nový typ je vybaven pamětí Flash-ROM a nevyžaduje proto zálohování z baterie. Spojka obě linie vzájemně galvanicky odděluje a současně odpovídá požadavkům na SELV. 31

32 3.8. Spojky: Typy a funkce Liniová Spojka se může používat jako: Oblastní spojka OS Obr. 3.7 Spojka: Blokové schéma. Propojení: Páteřní linie s hlavní linií Liniová spojka LS Propojení: Hlavní linie se Sekundární linií Liniový opakovač LO Pro rozšíření linie o další segment s až 64 dalšími sběrnicovými přístroji a také S dalším úsekem sběrnicového kabelu a celkové délce do 1000 m. Oblastní a liniové spojky propouští pouze ty telegramy, které jsou určeny pro průchod, zatímco liniový opakovač propouští všechny telegramy oběma směry. Oblastní spojka, liniová spojka i Iiniový opakovač jsou identické přístroje. Úkoly, které má přístroj plnit, závisí na jeho umístění v topologickém uspořádání a odpovídají přiřazené individuální adrese. 32

33 3.9. Spojka: Rozsah využití Obr. 3.8 Spojka: Typy a funkce. Přiřazená individuální adresa vymezuje, Zda spojka bude mít funkci oblastní spojky, liniové spojky nebo liniového opakovače. Adresa např určuje, že spojka má funkci liniové spojky pro propojení linie 1 na hlavní linii oblasti 1. Spojka monitoruje datovou komunikaci mezi hlavní linií a sekundární linií a v obráceném směru. Avšak přenášeny budou pouze telegramy vybavené skupinovou adresou uvedenou ve filtrační tabulce. Obr. 3.9 Spojka: Rozsah využití. 33

34 3.10. Propojení více linií Obsahuje - Ii instalace více Iinií, každá z těchto linií musí byt vybavena svým vlastním napájecím zdrojem a tlumıvkou. Na obrázku výše uvedeném jsou napájecí zdroje se samostatnými tlumivkami a také liniové spojky starší koncepce (v širším provedení). Sekundární linie (např. linie 1) je prostřednictvím přítlačných kontaktů nebo datových přípojnicových spojek přıpojena k datové přípojnici. Primární Iinie (Iinie 0) je přıpojena využitím datových přípojnicových spojek. Obr Propojení více linií Praktický příklad pro vysvětlení funkcionality Tlačítkový ovladač T1 má spínat svítidla L11, L12 a L13. Toto tlačítko obdrží během konfigurace skupinovou adresu 1/1/1. Tutéž adresu obdrží také akční členy přiřazené k výše uvedeným svítidlům. 34

35 Tlačítkový ovladač T2 má Spínat svítidla L21, L22 a L23. K tomu obdrží skupinovou adresu 1/1/2. A podobně tutéž adresu obdrží akční členy uvedených svítidel. Snímač osvětlení S1 má také spínat svítidla, avšak ta, která jsou umístěna v blízkosti oken. Skupinová adresa 1/1/11 je proto přiřazená tomuto snímači, stejně tak akčním členům spínajícím svítidla v blízkosti oken. Svítidla u oken pak budou spínána tlačítkovými ovladači a také snímačem osvětlení Telegram uvnitř linie Obr Praktický příklad. Po stisku tlačítka T1 je odeslán telegram se skupinovou adresou 1/1/1. Ačkoliv všechny sběrnicové přístroje odposlechnou vysílaný telegram, pouze akční členy svítidel L11, L12 a L13 se společnou skupinovou adresou 1/1/1 vykonají příkaz. Jestliže snímač S1 odešle telegram se skupinovou adresou 1/1/11, opět všechny sběrnicové přístroje Zprávu odposlechnou, ale pouze akční členy svítidel u oken L11 a L21 vykonají příkaz. 35

36 3.13. Telegram mezi liniemi Obr Telegram uvnitř linie. Není-li snímač osvětlení připojen ke stejné linii, v níž jsou řízena svítidla, je nezbytné přenášet telegram přes hlavní linii. Obr Telegram mezi Iiniemi. Liniová Spojka LS2 obsahuje při parametrizaci zadané veškeré potřebné informace nutné pro tuto liniovou spojku. LS2 si je proto vědoma, že mimo její linii 2 jsou další sběrnicové přístroje, které mají reagovat na telegramy přenášené od Snímače osvětlení. LS2 proto přenáší telegram se skupinovou adresou 1/1/11 na hlavní linii. 36

37 Liniová spojka LS1 ví, že sběrnicové přístroje na její linii 1 jsou očekávány telegramy se skupinovou adresou 1/1/11 a proto přenese telegram na svoji linii. Všechny sběrnicové přístroje na této linii odposlechnou tento telegram od snímače osvětlení, ale pouze akční členy svítidel L11 a L12 vykonají příkaz Telegram mezi oblastmi Bude-li snímač osvětlení S1 přiřazen pro různé funkce v oblasti, může stále ještě adresovat všechny sběrnicové přístroje přes páteřní linii. Pokud snímač osvětlení vyšle svoji nastavenou skupinovou adresu 1/1/11, pak se telegram přenese přes oblastní spojky OS1 a OS2 a Iiniovou spojku LS1 do linie 1. Akční členy svítidel u oken L11 a L21 v oblasti 1, v linii 1 uskuteční příkaz Spojka: Routingové číslo Obr Telegram mezi oblastmi. Telegram vysílaný přístrojem na sběrnici obsahuje routingové číslo, jehož počáteční hodnota je 6. Každá spojka sníží při průchodu telegramu toto routingové číslo o jedničku, dokud nedosáhne hodnoty 0. Obsah filtrační tabulky je plně respektován. Bude-li např. ze servisního přístroje odesláno routingové číslo s hodnotou 7, pak spojky hodnotu nezmění. Telegram bude v tomto případě odeslán bez dodržení filtrační tabulky přes celý systém instalační sběrnice, projde všemi liniovými spojkami a dostihne tak požadované účastníky, a to bez ohledu na to, ve které linii jsou namontovány. Routingové číslo omezuje při případném chybném vytvoření smyček přesahujících linii počet stále obíhajících telegramů. 37

38 Obr Spojka: Routingové číslo KNX - Interní a externí rozhraní KNX je systém otevřený vůči jiným systémům. Přes vhodná rozhraní lze páteřní linii (nebo libovolnou jinou linii) připojit např. na SPS, ISDN, systémovou techniku budov, internet atd. Rozhraní obousměrně přenáší zprávy a převádí komunikační protokol. Připojení různých médií KNX se zajistí příslušnou spojkou (např. z krouceného páru TP1 na Powerline 110). Části instalace KNX lze připojit i prostřednictvím optických vodičů. Výhodami jsou galvanické oddělení a větší dosažitelné délky vedení. 38

39 Obr. 3.16: KNX - Interní a externí rozhraní Topologie - Struktura v budově Po předchozím teoretickém úvodu můžeme uvést některé praktické informace (uvedené vyobrazení je mimochodem blíže osvětleno v kapitole ETS4 Projektování - pokročilé). V ideálním případě není v jednom podlaží budovy více než 50 sběrnicových přístrojů. Anebo také je možné, jak je znázorněno na vyobrazení, vytvořit rozdělení na různá křídla budovy. Je zřejmé, že V tomto případě je lepší přehled, když příslušné linie jsou číslovány Stejně jako podlaží, ke kterým jsou přiřazeny: čísla linií souhlasí S označením podlaží a čísla oblastí navazují na části budov nebo jejich křídla. 39

40 Obr. 3.17: Rozdělení linií ve středně velkém projektu (příklad). Obr Výše uvedené vyobrazení se zřetelnějším vyznačením požadovaných spojek. Ovšem nemusí být možné toto uskutečnit za všech okolností. Pokud mohou být instalovány liniové opakovače, (jak již bylo uvedeno výše), pak v podlaží může být instalováno až 253 přístrojů, bez narušení výše uvedené struktury (je nutné vzít do úvahy, že liniové opakovače se musí počítat dvakrát, jak bylo naznačeno výše, normální maximální počet přístrojů 256 je snížen o 3). S takto vysokým počtem 40

41 přístrojů je možné realizovat téměř jakékoli aplikace, se zřetelem na současný průběh vývoje přístrojů KNX a dostupnost vstupních a výstupních přístrojů obsahujících mnohdy i více než 16 kanálů. Obr Náhrada liniových spojek tzv. lp Routery" Umožnění vyšší přenosové rychlosti telegramů: IP Síť Jak bylo objasněno v předchozím článku, rozhraní na jiné systémy mohou být použita na všech úrovních. Ve velkých projektech jsou ve stále větším měřítku požadována, jako výsledek vyšších náročnějších požadavků zákazníků. Důležitým důvodem je zvyšující se zatížení Sběrnice počtem telegramů, kterou může ovlivnit využití uživatelsky zhotovených vizualizačních softwarů a přístrojů s vysokými počty kanálů, které všechny automaticky opakovaně odesílají potvrzení o svém aktuálním stavu. V posledním případě při čisté TP topologii je zřejmé přetížení při přenosu po hlavní nebo páteřní linii (přenosová rychlost je Iimitovaná na 9,6 kbit /s). V takovémto případě je jednodušší užití přenosu po IP síti, jako náhrada hlavních linií a páteřní linie - ovšem za použití spojek, které byly navrženy pro tento účel. Na výše uvedeném obrázku jsou hlavní linie i páteřní linie nahrazeny sítí IP. Výhodou tohoto uspořádání je, že všechny vertikální obousměrné směry komunikace mezi centrálou budovy a KNX je omezena bitovou rychlostí pouze na sekundární linie (Ethernet je nejméně 1000 krát rychlejší; s tzv. Gigabitovým přenosem - přenášení dat po síti Ethernetu je možné krát rychleji). Paralelní propojení několika linií 41

42 není žádným závažným problémem. Standardizované typy komunikace zde využívají tzv. Tunneling. Jinými slovy se jedná o dobře známou funkci rozhraní, která je již také využívána v ETS pro vzdálené přístupy při programování prostřednictvím lp. K centrálnímu řízení budovy může být souběžně připojeno několik rozhraní, čímž se násobí celková přenosová rychlost. Jinak probíhá komunikace mezi jednotlivými Iiniemi KNX. IP router pracuje jiným způsobem, nazývaným routing, nebo má funkce sojky S aktuální linií. Principiálně pracuje stejně jako směrovač dat na TP hlavní linii: Když IP router chce odeslat telegram napříč Iiniemi, odešle jej tzv. skupinově adresovanou IP adresou po Ethernetu. Všechny ostatní IP routery jsou připojeny k tomuto skupinovému adresování a jsou schopny přijmout a vyhodnotit tento telegram. Normální funkce liniové spojky nyní bude opět využita, tzn., že ve srovnání s povinnou filtrační tabulkou (pro skupinové telegramy) nebo adresou linie (individuálně adresované telegramy), jen pro tento účel jsou výsledkem blokované nebo procházející telegramy. S ohledem na skupinové adresování lze poznamenat: Celosvětově registrované Specializované KNX skupinové adresování je přeprogramováno v softwaru daného IP routeru. Toto skupinové adresování může být změněno omezením přípustného rozsahu adres pro IP komunikaci. Síťový spínač a oblastní router sítě LAN musí být schopen převádět skupinové telegramy. V případě pochyb je nutné dané otázky řešit se správcem sítě. Skupinové adresování nelze použít prostřednictvím internetu, vyjma připojení prostřednictvím VPN. Obr Návaznost na obrázek 3.18 liniové spojky jsou nahrazeny IP routery. Stejně jako TP/TP spojka může být také IP router použit jako Iiniová spojka nebo jako oblastní spojka. Jestliže IP routerem nahradíme liniovou spojku, všechny hlavní linie a samozřejmě také páteřní linii nahradí síť Ethernetu (případ 1). 42

43 Budou-li oblastní spojky nahrazeny IP routery, zůstávají normální liniové spojky, pouze všechny oblastní spojky budou nahrazeny sítí LAN (případ 2). Který z těchto případů je vhodnější, závisí na větší nebo menší předpokládané míře zatížení počtem procházejících telegramů po hlavní nebo páteřní linii. Teoreticky je možný třetí případ, v němž by došlo ke kombinaci případů 1 a 2, s normálními TP oblastmi s IP routerem na vrcholu a také s Iiniemi s IP routery namísto liniových spojek. Tato možnost by přicházela do úvahy jen ve výjimečných případech. Tato otázka je detailněji popsána v dalším textu Meze pro použití lp routerů l když vysoká přenosový rychlost na síti Ethernetu výrazně usnadní situaci i při vysokých počtech přenášených telegramů a je zcela minimalizována možnost Ztráty telegramů, je zapotřebí se vyvarovat naprogramování sběrnicových přístrojů k nadměrně, až zbytečně častému odesílání telegramů. Rychlý Ethernet nepomůže v případě, že telegramy budou současně odesílány např. Ze všech linií do jedné linie. Pro objasnění můžeme použít metaforu: tento případ se podobá tomu, když všechna vozidla mající přístup 1000 uličkami na dálnici prostřednictvím 100 nájezdů, ale všechna čekají na vjezd jedinou příjezdovou komunikací. To už potom není problémem vázaným na KNX, ale jedná se o společný problém všech přehuštěných strukturovaných datových sítí. Pouze smysluplné organizace komunikace mezi sběrnicovými přístroji a liniemi je schopna předcházet sice velice nepravděpodobné, ale stále možné ztrátě dat. Vše je možné snadno dosáhnout při dostatečné znalosti sběrnicových přístrojů a jim příslušných parametrů. 43

44 Shrnutí pojmů 3.1. V kapitole 3 byla popsána základní topologie KNX, topologie oblasti KNX, topologie několika oblastí KNX a princip provedení struktury topologie KNX v budově. Byly zde vysvětleny termíny individuální adresa, routingové číslo. Dále zde byly objasněny typy, funkcionality a využití spojky jako funkce hradla nebo při propojení více linií. Pro detailní znalost přenosu informace mezi jednotlivými komponenty KNX zde byl popsán telegram uvnitř linie, mezi liniemi a mezi oblastmi. Pro aplikační využití byly vysvětleny vlastnosti a parametry interního a externího KNX rozhraní, byly zde definovány meze pro použití IP routerů a byl zde objasněn způsob umožnění vyšší přenosové rychlosti telegramů pro IP síť. Otázky Popište základní topologii KNX Vysvětlete, co se označuje v technologii KNX jako oblast Jak se propojuje několik oblastí? 3.4. K čemu slouží individuální adresa, popište Vysvětlete princip činnosti spojky (popište blokové schéma) Popište jednotlivé typy a funkce spojek. DALŠÍ ZDROJE [1] Nástavbový kurz KNX, ABB, Jablonec nad Nisou, [2] KNX System arguments, KNX association, KNX Advanced Course, Home and Building Management Systems, [download ] [3] KNX Advanced course, upgrade Certification, DOMONETIO KNX Training Center Nr , Barcelona

45 4. PROJEKTOVÁNÍ ZABEZPEČENÝCH INSTALACÍ KNX ČAS KE STUDIU: 2 hodiny CÍL: Po prostudování tohoto odstavce: získáte přehled o použití softwarových prostředků (cyklické telegramy pro monitorování, parametrizace s telegramem "vítr", priorita v telegramu, vlastnosti po obnově sběrnicového napětí) pro zabezpečenou elektro instalaci KNX, budete umět navrhnout hardwarové prostředky (decentralizovaný systém s kontroléry, logické moduly a vizualizace ve vztahu ke spojkám, vícekanálové spínací akční členy, využití výhod liniových spojek, způsob využití napájecího zdroje pro případ poruchy napájení) pro zabezpečenou elektro instalaci KNX. VÝKLAD 4.1. Všeobecně Celá řada KNX systémů, které jsou v poslední době instalovány, plní bezpečnostní funkce. Jsou-li požadovány tyto typy instalací, je potřebné věnovat pozornost několika otázkám, týkajícím se softwarového i hardwarového vybavení zabezpečeného KNX systému. Příklady těchto typů požadavků jsou: funkce poplachové, monitorovací systémy (okna, dveře,... ), poplašné systémy proti neoprávněnému vniku a loupeži, vzdálené oznamování (telefon, web, ), požární snímače, snímače úniku vody, kontrola přístrojů a funkcí, jejichž závada může způsobit škody (snímač větru pro žaluzie, snímač deště pro střešní okna, centrální vypnutí vody v opuštěném domě,...) Vymezení softwarů Akční členy, snímače a kontroléry jsou potřebné pro uskutečnění funkcí a musí být zvoleny projektantem. Při běžné činnosti se telegramy přenáší v závislosti na událostech. Nastane-li událost, telegram je vygenerován a odeslán do sběrnicového systému. Nebude-li snímač delší dobu v činnosti, je možné zastavit generování telegramů, které by zapříčinily uskutečnění nějaké akce. V nejhorším případě bude tento "důležitý" telegram ztracen. Aby se tomu zabránilo, je možné detekovat chybné telegramy a signalizovat v posloupnosti, jaká nastala během přenosu. 45

46 4.2.1 Cyklické telegramy pro monitorování Z bezpečnostních důvodů lze doporučit opakování telegramů v pravidelných intervalech, aby bylo zajištěno, že výstup přístroje je nastaven na definovanou spínací polohu, když dojde k chybnému přenosu od přístroje. Funkce, které se často vyskytují v KNX systémech, jsou větrný nebo dešťový poplach. Činnost snímače větru je popsána v následující části ilustračním způsobem. Informace o tom, že vítr nefouká (tj. logická "0"), je snímačem cyklicky odesílán. Jestliže žaluziový akční člen neobdrží tento bezpečnostní telegram během časového úseku definovaného projektantem, žaluzie budou nastaveny do zabezpečené polohy. Příkazy k pohybu, zastavení a krokování budou znovu akceptovány, jakmile snímač větru odešle telegram "Vítr nyní nefouká". Je nutné poznamenat, že pouze tato informace, tj. logická "0", by měla být v KNX systému odesílána cyklicky. Nadřazeným příkazem u žaluziového akčního členu je příjem telegramu "Vítr fouká" (logická "1"). Jestliže by telegram byl také odesílán cyklicky, v horším případě by mohlo dojít k poškození motorového pohonu. Při nastavování tohoto typu cyklického monitorování by mělo být zajištěno, aby monitorovací perioda (v části akčního členu) byla nastavena na trojnásobek cyklické periody nastavené ve snímači. Obecně by cyklicky zasílané telegramy nikdy neměly být přenášeny v relativně krátkých časových intervalech, aby tak nedošlo k nadměrně vysokému zatížení sběrnice. V běžném provozu bychom měli předpokládat, že nový stav bude odeslán ihned, jakmile tuto změnu zaznamená snímač. Obr. 4.1 Zobrazení v ETS - Povětrnostní stanice (např. Vstup snímače1, mezní hodnota 1, vítr (54km/h)). 46

47 Příklad parametrizace s telegramem "vítr" Níže je zobrazen na příkladu parametrizace klasický snímač větru, který je připojen k binárnímu vstupu (kanál A). Na binárním vstupu je nastaven cyklicky interval 5 minut. Akční člen musí obdržet informaci "Vítr nefouká" ("0") během 15 minut, aby se zabránilo samočinnému pohybu žaluzie do horní mezní polohy. Obr. 4.2 Zobrazení v ETS - Žaluziový akční člen. Výše popsaný způsob řízení může být ovšem vytvořen za použití spínacích akčních členů anebo kontrolérů. Uskuteční se to tak, že snímač nebo kontrolér, který může cyklicky odesílat telegram, musí být nastaven tak, aby neustále opětovně spouštěl časový spínač nebo funkci schodišťového automatu na výstupu přístroje, bez toho, aby přístroj měnil svůj stav. Je-li informace ztracena (např. je závada na napájení primární linie), výstup přístroje změní stav a signalizuje poplachový stav. Tímto způsobem je možné ověřovat z centrálního místa, zda na všech liniových segmentech v KNX systému je v pořádku napájecí napětí. K tomu postačí nainstalovat ke každému segmentu sběrnice přístroj, který cyklicky zasílá telegramy a také umístit centrální přístroj, který vyhodnocuje tyto informace. Obr. 4.3 Snímač cyklicky opakuje. 47

48 V případě řízených decentralizovaných systémů, je nadřazenost bezpečnostních funkcí založena na opakování telegramů, které vstupní přístroje, jakými jsou snímače, cyklicky opakují. 2.2 Priorita v telegramu Dalším krokem umožňujícím telegramům být odesílány co nejrychleji, je nastavení priorit skupinových objektů. Běžně je úroveň priorit nastavena výrobcem. Jestliže však aplikace vyžaduje změnit úroveň priorit, lze tak uskutečnit úpravou skupinových objektů v programu ETS. Možné jsou následující úrovně priorit: nízká provozní priorita, vysoká provozní priorita, poplachová, systémová (používá ETS při nahrávání). Na následujícím vyobrazení je naznačena povětrnostní stanice, jejíž objekt 1 (Výstup Bezpečnost 2) byl nastaven na poplachovou" prioritu. Toto nastavení nejdříve způsobí řadu logických "0" odesílaných v ověřovacím bytu telegramu a telegram ihned přebírá přednost před přístroji s prioritou nastavenou na 'Auto' nebo 'Normal' Je nutné ale uvést, že nelze zvolit tutéž úroveň priority pro vysoký počet telegramů, které by měly být současně odesílány. Obr. 4.4 Priorita telegramu. Obr. 4.5 TP1 telegram. 48

49 2.3 Vlastnosti po obnově sběrnicového napětí Důležitým bodem, na který je potřebné upozornit, je ověření instalace na správnou činnost po nastartování vlastností KNX systémových přístrojů po obnově sběrnicového napájení, jako např. po výpadku dodávky energie. Většinou se předpokládá, že spínací akční členy zůstávají ve stavu před výpadkem anebo častěji budou ve vypnutém stavu. Je to důležité ověřit, obzvláště když přístroje jsou nastaveny v klidu se sepnutými kontakty, oproti kontaktům v klidu rozepnutým. Většina přístrojů má možnost volby v aplikačním programu, která umožňuje nastavení kontaktů po obnovení napájecího napětí na liniovém segmentu. V zavlažovacích systémech, při řízení čerpadel nebo přístrojových kontrolérů, které zapříčiňují vysoké provozní náklady a jsou včleněny do sběrnicového systému, je nutné detailně posoudit a uvést vždy do předávacího protokolu. Souběžná instalace klasických časových relé, paralelně s napájecím kabelem KNX napájecího zdroje je jednou z nejbezpečnějších možností, zajišťující opětovné nastavení kontrolérů s nastavenými hodnotami a stavy v instalaci do počátečního nastavení, po obnově napájení na sběrnici. Časové relé spíná se zpožděním (cca po 30 s) a jeho kontakt je přiřazen jednomu kanálu KNX binárního vstupu. Tento binární vstup poté odesílá skupinovou adresu, která hlásí výpadek napájení a má dopad na vymezený počáteční stav. Na následujícím vyobrazení je schematicky znázorněna konfigurace tohoto typu systému. Obr. 4.6 Instalace s klasickým časovým relé paralelně k napájení KNX napájecího zdroje. V řadě instalací je požadováno, aby při obnově dodávky energie byly na sběrnici systému KNX rozeslány různé skupinové adresy v telegramech s užitečnými daty. Pro tento typ aplikace musí být zpravidla použit kontrolér. Tento kontrolér musí být schopen v odpovědi na jeden telegram spustit a odeslat skupinové adresy s odpovídajícími hodnotami do KNX systému, jako reakci na přijatou informaci. 49

50 Obr. 4.7 Aktivace odpovídajících telegramů Výběr hardwaru pro bezpečnou KNX instalaci Decentralizovaný systém s kontroléry Každý sběrnicový přístroj má svoje schválení a má vlastní mikroprocesor. Je-li sběrnicový přístroj vadný, všechny ostatní sběrnicové přístroje pracují bez jakéhokoli ovlivnění. To platí pro všechna přímá propojení (např. snímač - akční člen). Jsou-li použity logické moduly, vložené mezi vstupní a výstupní přístroje, závada na tomto přístroji způsobí neuskutečnění přenosu dat. Obr. 4.8 Decentralizovaný systém s kontrolérem. K výše uvedenému vyobrazení je nutné poznamenat, že především v osvětlování je tento způsob ovládání používán při řízení scén scénickými moduly. Aby bylo možné zapínat a vypínat osvětlení i mimo scénický provoz, je možné přiřadit např. alespoň jeden tlačítkový snímač pro centrální funkci ZAP/VYP pro danou místnost a přiřadit odpovídající skupinovou adresu také příslušným akčním členům Logické moduly a vizualizace ve vztahu ke spojkám V KNX systémech přesahujících přes více místností se doporučuje rozdělit kontroléry, tj. použít i několik modulů. Takto se snižuje tolerance chyb v provozu. Ulehčí se také zatížení filtračních tabulek a průběhu telegramů, jejichž počet procházející více liniemi bude snížen na minimum. Je-li vizualizační program 50

51 součástí KNX systému, může v řadě případů převzít na sebe také mnoho logických funkcí a různých sekvencí. Takovéto produkty, které podporují základní programovací jazyky jako C nebo Pascal, jsou k dispozici na trhu. Je také možné pro vizualizaci použít je jako rozsáhlého kontroléru. To však není příliš dobrou myšlenkou s ohledem na provozní spolehlivost, neboť závada PC povede k tomu, že funkce v KNX systému nebudou již zajištěny. Je doporučováno v mnoha případech připojit PC, ve kterém je nainstalována vizualizace, k UPS. Všeobecně by však měly být možnosti kontroly bezpečnostních funkcí vždy zajištěny i mimo PC. To lze vytvořit např. jako kontaktní snímače nebo ovládací panely Vícekanálové spínací akční členy Při kalkulaci systémů KNX se uvažuje s co nejčastějším využíváním vícekanálových spínacích akčních členů. Tyto přístroje se jeví ve většině případů jako dobrá myšlenka, pokud se týče projektovaných nákladů, ale případná porucha přístroje znamená, že několik spínaných okruhů nebude možné ovládat. Tento fakt by se měl brát do úvahy při projektování KNX systému. Jsou-li použity výstupní přístroje s mnoha kanály, lze doporučit, vybrat takové řešení, aby celé oblasti budovy nebyly ovlivněny poruchovou činností vadného přístroje (viz příklad). Osvětlovací tělesa jsou často připojována ke spínacím akčním členům v pořadí: Spínací akční člen 1 Kanál A Místnost 1 Svítidlo u dveří Spínací akční člen 1 Kanál B Místnost 1 Svítidlo u okna Spínací akční člen 2 Kanál A Místnost 2 Svítidlo u dveří Spínací akční člen 2 Kanál B Místnost 2 Svítidlo u okna atd. Závada spínacího akčního členu 1 nebo 2 způsobí, že nebude možné spínat žádnou zátěž v dané místnosti. Proto lze doporučit zvolit následující přiřazení, pokud jsou příslušné akční členy k dispozici: Spínací akční člen 1 Kanál A Místnost 1 Svítidlo u dveří Spínací akční člen 2 Kanál A Místnost 1 Svítidlo u okna Spínací akční člen 1 Kanál B Místnost 2 Svítidlo u dveří Spínací akční člen 2 Kanál B Místnost 2 Svítidlo u okna atd. Pokud dojde k poruše některého z těchto akčních členů, budou samozřejmě ovlivněny obě místnosti, avšak alespoň jedno svítidlo v místnosti zůstane v činnosti Výhody liniových spojek Vyšší počet liniových spojek instalovaných v systému vylepšuje strukturu a chybovou toleranci celého systému. Avšak filtrační tabulky musí být správně nahrány, aby byl snížen celkový počet telegramů v KNX systému, aby bylo možné vyhnout se opakování telegramů a aby bylo zaručeno co nejrychlejší předávání informací. Bezpečné projektování se tak výrazně podílí na zlepšení elektrické izolace mezi liniovými segmenty využitím liniových spojek. Zkraty, přepětí a další poruchové stavy tak mohou být omezeny jen na liniový segment. Pro vyloučení telegramů vytvářených 51

52 kontroléry (telegramů kolujících přes logické moduly během chybného programování) nebo opakovaných telegramů, filtrační tabulky musí být správně konfigurovány a také nahrány do spojek Napájecí zdroj V řadě případů nabízí napájecí zdroj 640 ma možnost napájet více než jeden segment linie. Pro případ poruchy napájecího zdroje je nutné si uvědomit, že jedním zdrojem napájené dva segmenty zůstanou mimo provoz Napájecí zdroj pro případ poruchy napájení Pro zajištění činnosti liniového segmentu jsou dvě možnosti pro případ výpadku napájení sítě 230 V AC. Jednotky napájecích zdrojů mohou být připojeny k záložním bateriím, které zajistí napájení KNX systému po určitou dobu po začátku poruchového stavu. Při použití 12 V baterií je kromě toho možné ovládat i poplašné sirény s blikajícími světelnými majáčky při využití spínacích akčních členů s bezpotenciálovými kontakty (viz kapitolu Zabezpečovací technika"). Řada sběrnicových přístrojů vyžaduje v jistých případech oddělené napájení. Jedná se o vestavné zobrazovací panely, PC s běžícími vizualizačními programy, přístroje s telefonickým připojením, navazující na telekomunikační systémy. Častými jsou požadavky na odesílání zpráv o výpadku síťového napájení 230 V AC. Napájecí napětí pro napájení KNX pak může být využíváno např. z UPS - Uninterruptible Power Supply. Takovýto přístroj zajišťuje, aby KNX instalace pokračovala ve své činnosti po určitou dobu po výpadku síťového napájení. Jiné přístroje na 230 V AC, jako jsou přístroje pro telefonní spojení a napájecí zdroje 24 V DC pro binární vstupy monitorující např. okenní kontakty mohou být ovšem také připojeny k UPS. Všechny tyto přístroje mohou být ovšem ve většině případů ovládány také prostřednictvím UPS. Je-li v KNX systému namontován vyšší počet liniových spojek, je potřebné zálohovat napájení každého segmentu. Bude-li do KNX systému začleněn také monitorovací systém, pak je vhodné připojit všechny snímače a akční členy tak, aby mohl být signalizován poplach jen na jednom liniovém segmentu. Tento segment bude izolován od zbývajících části systému liniovou spojkou. Výsledkem je úspora, protože pouze tento liniový segment musí být zálohován Praktický příklad Cyklické monitorování dvou linií s kontrolérem Představme si KNX systém se 2 liniemi a hlavní linií. Přístroje, které jsou schopny zasílat cyklické telegramy, budou zapojeny do obou sekundárních linií. Výstupní přístroj (akční člen, LED, displej, vizualizace) bude namontován na hlavní linii systému, aby bylo možné indikovat, na které z linií 1 nebo 2 je přítomno napájecí napětí. K tomu je zapotřebí kontrolér zabezpečující operace spínání s časovými závislostmi. Do systému je začleněn snímač větru, který ovlivňuje činnost žaluziových akčních členů. Snímač odesílá žaluzie do horní mezní polohy, je-li překročena nastavená mezní hodnota rychlosti. Cyklicky odesílaný telegram o 52

53 rychlosti větru musí být přenášen také na hlavni linii na tentýž výstupní přístroj. Zvažte, zda je dobrou myšlenkou umístit cyklickou informaci na OR hradlo a signalizovat vše jen jedním z kanálů výstupního přístroje. Jaké problémy mohou nastat? 53

54 Shrnutí pojmů 4.1. V kapitole projektování zabezpečených instalací KNX byl popsán způsob použití softwarových prostředků (cyklické telegramy pro monitorování, parametrizace s telegramem "vítr", priorita v telegramu, vlastnosti po obnově sběrnicového napětí) pro zabezpečené elektro instalace KNX. Dále zde byly popsány způsoby použití hardwarových prostředků (decentralizovaný systém s kontroléry, logické moduly a vizualizace ve vztahu ke spojkám, vícekanálové spínací akční členy, využití výhod liniových spojek, způsob využití napájecího zdroje pro případ poruchy napájení) pro provedení zabezpečené elektro instalace KNX. Otázky Jaké jsou požadavky na bezpečnostní funkce sběrnicového systému KNX? 4.2. Popište využití cyklické telegramy pro monitorování bezpečnostních aplikací Co umožňuje telegramům, aby byly odesílány co nejrychleji Jak se chovají přístroje KNX připojené na sběrnici po obnovení výpadku napětí? Popište Jaké jsou možnosti provedení napájecího zdroje v elektrické instalaci KNX v případě poruchy napájení? DALŠÍ ZDROJE Seznam další literatury, www odkazů a podobně pro zájemce o dobrovolné rozšíření znalostí popisované problematiky. [1] Nástavbový kurz KNX, ABB, Jablonec nad Nisou, [2] KNX System arguments, KNX association, KNX Advanced Course, Home and Building Management Systems, [download ] [3] KNX Advanced course, upgrade Certification, DOMONETIO KNX Training Center Nr , Barcelona

55 5. VLAJKY ČAS KE STUDIU: 2 hodiny CÍL: Po prostudování tohoto odstavce budete umět vysvětlit způsob nastavení a použití komunikační vlajky 'C', čtecí vlajky 'R', zapisovací vlajky 'W', přenosové vlajky 'T' a aktualizační vlajky. VÝKLAD 5.1. Vlajky Každý skupinový objekt má 6 vlajek (flagů). Tyto vlajky řídí komunikační možnosti tohoto objektu na sběrnici Nastavení vlajek Obr. 5.1 Vlajky. Vlajky se nastavují v okně prostorovém a funkčním, v okně skupinových adres a v okně topologickém u jednotlivých objektů přístroje. Vlajky lze nastavovat jednotlivě nebo skupinově. Příklad: Nastavení vlajek v pohledu prostorového a funkčního uspořádání Obr. 5.2 Nastavení vlajek v pohledu prostorového a funkčního uspořádání. 55

56 5.1.2 Příklad: Nastavení několika vlajek 5.2. Komunikační vlajka 'C' Obr. 5.3 Nastavení několika vlajek. Obr. 5.4 Komunikační vlajka "C". Komunikační vlajka je "master spínač" pro komunikaci, tj. když vlajka není nastavena, objekt nemůže přijímat ani odesílat telegramy. Komunikační vlajka je nastavena pro všechny objekty jako standardní. V některých konfiguracích může být potřebným odstranit komunikační vlajky, např. když objekt není v aplikaci použit. V takovémto případě je nutné vycházet z popisů aplikací stanovených výrobcem. Je-li tento objekt přiřazen skupinové adrese, odsouhlasení telegramu je odesláno, i když komunikační vlajka je vynechána. 56

57 5.2.1 Příklad komunikační vlajky V případě objektů u přístroje pro světelné scény znázorněného na následujícím obrázku musí být komunikační vlajky odstraněny u všech nepoužitých objektů. Obr. 5.5 Odstranění komunikačních vlajek u nepoužitých objektů Čtecí vlajka 'R' Čtecí vlajka umožňuje přečíst hodnotu objektu, tj. odpovědní telegram bude zaslán pouze po přečtení telegramu, pokud je nastavena čtecí vlajka objektu. Tato funkce je požadována pro vizualizaci, světelné scény apod., aby byl ověřen aktuální stav objektu. Čtecí vlajka v řadě případů není z výroby standardně nastavena. Tato vlajka je ale nastavena mnohými výrobci pro samostatné stavové objekty. Obr. 5.6 Čtecí vlajka "R". 57

58 Některé specifické vlastnosti nebývají uvedeny pro použití čtecích vlajek: je-li v instalaci použita čtecí vlajka (např. pro ukládání světelných scén), musí být zajištěno, aby čtecí vlajka byla nastavena pro každou skupinovou adresu pouze jedenkrát, aby se vyloučila vícenásobná odpověď na požadavek na čtení, čtecí vlajka musí být nastavena pouze u sběrnicového přístroje, který má odpovídat, skupinová adresa použitá pro čtení stavu objektu musí být umístěna na přenosovém bodu sběrnicového přístroje, který má na čtecí telegram odpovědět právě touto použitou skupinovou adresou (adresou odesílanou). Příklad: Skupinovou adresou čtecího telegramu je 4/0/12 Nesprávně: Správně: Obr. 5.7 Nesprávně: Skupinovou adresou čtecího telegramu je 4/0/12. Obr. 5.8 Správně: Skupinovou adresou čtecího telegramu je 4/0/ Příklad čtecí vlajky V následujícím příkladu je požadavek na čtení odesílán scénickým modulem. Akční člen reaguje odpovědním telegramem. Skupinová adresa centrální funkce "Všechna svítidla ZAP/VYP" je však prezentována jako přenosový bod. Výsledkem je, že všechna svítidla v budově jsou zapínána i vypínána odpovědním telegramem, v závislosti na stavu dotazovaného akčního členu. 58

59 Obr. 5.9 Příklad: požadavek na čtení je odesílám modulem světelných scén. Obr Obsah skupin: Osvětlení v hale. Obr Obsah skupin: Schodišťově osvětlení. Obr Obsah skupin: Všechna svítidla ZAP/VYP. 59

60 5.4. Zapisovací vlajka 'W' Zapisovací vlajka umožňuje změnit stav objektu po sběrnici příchozím telegramem. (Stav objektu bude přepsán.) To znamená, že akční člen může spínat pouze tehdy, když je nastavena zapisovací vlajka spínacího objektu. Zapisovací vlajka je standardně nastavena u všech spínacích objektů s hodnotou objektu (akční člen) a také u všech objektů tlačítkových snímačů (např. během aktualizace přepínací funkce - TOGGLE) Přenosová vlajka 'T' Obr Zapisovací vlajka "W". Přenosová vlajka umožňuje skupinovému objektu odeslat telegramy (přenos telegramů na sběrnici). Odesílání telegramů může být spuštěno např. stiskem tlačítkového snímače, změnou teploty nebo změnou stavu objektu. Telegram ale může být spuštěn také aplikačním programem. Přenosová vlajka je závislá na aplikaci a u snímačů je nastavena jako standardní. U stavových objektů akčních členů je přenosová vlajka obvykle také standardně nastavena. 60

61 Obr. 5.14: Přenosová vlajka "T" Příklad přenosové vlajky Obr Příklad přenosové vlajky. Dva stmívací akční členy mají být souběžně spínány. V uvedeném příkladu je přenosová vlajka nastavena u obou akčních členů. Výsledkem je, že sběrnice je zaneprázdněna vysokou zátěží příslušných odpovědních telegramů a stmívače pak nereagují Aktualizační vlajka Když je aktualizační vlajka nastavena, odpovědní telegram ve čtecím procesu je interpretován jako zapisovací telegram, tj. stav objektu sběrnicového přístroje se změní. Výběr a vyhodnocení aktualizační vlajky mohou uskutečnit pouze sběrnicové spojky systému 2 a systému 7 (BCU 2 a BIM 112). 61

62 Spojky systému 1 (BCU 1) interpretují odpovědní telegramy vždy jako telegramy zapisovací a proto mění stav objektu. 1.7 Vlajka Read on Init Obr Aktualizační vlajka. Vlajka Read on Init je nastavena, potom sběrnicový přístroj bude nezávisle číst hodnotu odesílané skupinové adresy při inicializaci. Vlajka Read on Init může být nyní nastavena pouze u přístrojů systému B (verze masky $07B0 a $17B0). 62

63 Obr Vlajka Read on Init. 63

64 Shrnutí pojmů 5.1. V kapitole Vlajky byly vysvětleny způsoby nastavení a použití komunikační vlajky 'C', čtecí vlajky 'R', zapisovací vlajky 'W', přenosové vlajky 'T' a aktualizační vlajky. Otázky K čemu jsou určeny vlajky a jak se nastavují? 5.2. Co je to komunikační vlajka? Vysvětlete V jakých aplikacích se používá čtecí vlajka? 5.4. Jaké jsou podmínky pro nastavení čtecí vlajky? 5.5. Popište využití zapisovací vlajky Co umožňuje přenosová vlajka? DALŠÍ ZDROJE Seznam další literatury, www odkazů a podobně pro zájemce o dobrovolné rozšíření znalostí popisované problematiky. [1] Nástavbový kurz KNX, ABB, Jablonec nad Nisou, [2] KNX System arguments, KNX association, KNX Advanced Course, Home and Building Management Systems, [download ] [3] KNX Advanced course, upgrade Certification, DOMONETIO KNX Training Center Nr , Barcelona

65 6. INTEGROVANÉ KNX APLIKACE ČAS KE STUDIU: 3 hodiny CÍL: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: řízení scén pro stmívání, pohyb žaluzií, vytápění, chlazení. vysvětlit využití jednoduchých logických funkcí přímo v akčním členu nebo snímači, popsat řízení osvětlení otevřenou nebo uzavřenou smyčkou stanovit řízení systémů topení - ventilace klimatizace, řídit jednodušší přístroje s aplikacemi časovými nebo podle událostí. VÝKLAD 6.1. Úvod Jednoduché uživatelské funkce, jakými je ruční spínání osvětlení, spouštění a vytahování žaluzií, stejně jako jednoduché časové parametry, nejsou v mnoha případech postačujícími pro přesné splnění požadavků zákazníků pro KNX instalaci, protože pro komplexní rozsah různých funkcí je potřebné využít možností jejich integrace. Některé z těchto kombinací uživatelských funkcí jsou uvedeny v této kapitole Řízení scén Řízení akčních členů pro jednotlivé funkce pro spínání a stmívání svítidel, pro pohyb žaluzií, nastavení režimů systému vytápění/chlazení a aktivace nebo deaktivace systému zabezpečení může být zajištěno velice prakticky využitím scénického provozu. Ten lze začlenit do tzv. scénického modulu nebo scénického kontroléru. Tyto kontroléry mají dva způsoby ovládání: Vyvolání scén Nejmenší funkcí scénického kontroléru je přiřazení rozsahu řízení (hodnot výstupů) akčních členů nebo pracovních režimů odpovídajících objektů a poté jejich spouštění prostřednictvím objektů pro vyvolání scény. Všeobecně je k dispozici několik odlišných kombinací stavů řízených objektů (aktuálních scén). Jednoduchý kontrolér odesílá řídicí scénické telegramy na sběrnici nejvyšší možnou přenosovou rychlostí a bez jakýchkoli časových zpoždění. Vyspělejší přístroje dovolují odesílat také telegramy s časovým zpožděním a telegramy záměrně opakované. 65

66 Obr. 6.1 Vyvolání scén: 4násobný tlačítkový snímač řídí 4 různé scény Ukládání nebo programování scén Scény musí být v ETS předem parametricky zadány způsobem popsaným v části Avšak uživatel obecně si může sám po určité době zajistit požadované změny. Pro tento účel kontrolér využívá modul režimu "Recall scenes - vyvolat scény". To znamená, že všechny objekty scén se nyní načtou prostřednictvím dalšího objektu namísto odesílané skupiny zapisovacích telegramů. Proto je nutné nastavit čtecí vlajky všech objektů všech akčních členů zúčastněných ve scéně. Před přeprogramováním uvažované scény musí uživatel nastavit nové uspořádání scény, která má být uložena místním ovladačem. Tento stav je potom uložen ve scénickém kontroléru a může být přetvářen tak často, jak je požadováno. To ale není možné při ukládání časově řízených scén s opakovanými telegramy Logický kontrolér Některé sběrnicové přístroje podporují možnost vložení jednoduchých logických funkcí přímo v akčním členu nebo snímači. Avšak to je většinou vždy omezeno na dvojnásobné hradlo, které má pouze jednu funkci AND nebo OR. Aby bylo možné vložit rozsáhlejší logická hradla nebo vytvořit i kaskády hradel a vnitřních zpětnovazebních smyček (které jsou často požadovány v aplikacích poplašných systémů), používají se samostatné moduly, jejichž jedinou funkcí je generovat výstupní signály na sběrnici pro několik vstupních podmínek (přijímaných jako sběrnicové telegramy). Nejsou hardwarově vybaveny jako vstupy nebo výstupy. Speciálně vytvořené aplikace využívají nepřímo logické vazby, aby mohly být řízeny komplexní funkce, jako např. řízení oddělitelných prostor. 66

67 Obr. 6.2 Programování scén: 4 - násobný tlačítkový snímač způsobí, aby kontrolér načetl jakýkoli změněný stav akčních členů Logické hradlo Jednoduchý KNX logický modul (implementovaný přímo do BCU 1) nabízí možnosti použití více než 2 vstupů do hradla, aby mohly být invertovány příchozí i výstupní signály a aby byl definován filtr pro odesílání na výstupu. Kromě toho, aplikace s externím kontrolérem, nebo vytvořeným na základě BIM M112 nabízí zpětnovazební smyčky a vícenásobné řazení. Tyto moduly v extrémních případech umožňují vložení i několika stovek vstupních podmínek přiřazených výstupnímu signálu. Obr. 6.3 Příklad malého logického modulu: 8 vstupů lze zapojit samostatně jako AND nebo OR brány. 67

68 6.3.2 Rozdělené řízení Rozdělené řízení představuje zvláštní případ pro KNX logický modul. Rozsah vstupních signálů závisí na logické přenosové matici, podle níž jsou spínané výstupy. Výsledek je takový, aby proměnný počet výstupních telegramů byl vytvářen podle jednotlivých vstupních signálů. Termín "rozdělené řízení" je odvozen ze skutečnosti, že jsou využívány při vytváření logických vazeb pro pružné uspořádání místností s pohyblivými dělicími stěnami. Takže v případě použití dělicích stěn bude každé svítidlo ovládáno samostatně. Budou-li však dělicí stěny odstraněny, několik nebo i všechna svítidla v místnosti mohou být ovládána společně. Příklad logických vazeb Obr. 6.4 Speciální logické vazby Řízení osvětlení otevřenou nebo uzavřenou smyčkou Výhodou sběrnicové sítě je vytváření regulačních smyček po sběrnici, s využitím rozdělené inteligence. Otevřená nebo uzavřená smyčka regulace osvětlovacího systému pro zajištění úspor energie tak není omezena na jednotlivá svítidla, ale může být rozšířena v závislosti na požadavcích, budou-li začleněny i další akční členy. Rozlišujeme mezi uzavřenou regulační smyčkou (řízená proměnná je měřena přímo s proporcionální zpětnou vazbou) a otevřenou regulační smyčkou (řízená proměnná je specifikována z měřené proměnné přes přenosovou funkci) Řízení osvětlení uzavřenou smyčkou Obvod systému uzavřené regulační smyčky pro vnitřní osvětlení zabezpečující stálou osvětlenost je nastaven na určitou úroveň osvětlení pracovišť (většinou mezi 200 až 1900 Ix). Pokud je to požadováno, může být také umělé osvětlení spínáno v závislosti na úrovni venkovního osvětlení. Řízení na stálou osvětlenost nezávisí na poloze žaluzií, když je řízená proměnná měřena a odesílána jen pro vlastní použití. 68

69 Způsob řízení je následující: Kontrolér osvětlení, jemuž náleží snímač osvětlenosti, odesílá telegramy pro relativní stmívání (EIS 2), podle něhož délka kroku musí být nastavena co nejmenší. Stmívací telegramy jsou cyklicky zasílány za předpokladu, že porovnáním nastavené a aktuální hodnoty vzniká rozdíl. Jakmile nastavená hodnota dosahuje +/- rozsahu hystereze, nejsou již žádné telegramy odesílány. Řízení na stálou osvětlenost s 1 snímačem jasu Obr. 6.5 Rozložení osvětlenosti v místnosti. Uspořádání uzavřené smyčky pro řízení osvětlenosti Obr. 6.6 Sběrnicové přístroje potřebné pro řízení na stálou osvětlenost. 69

70 6.4.2 Řízení osvětlení otevřenou smyčkou Řízení osvětlení otevřenou regulační smyčkou je nákladově nejefektivnější, ale vyžaduje mnoho času pro nastavení, aby bylo dosaženo stejného efektu, jako při řízení na stálou osvětlenost. Zde také není možné nahradit vliv spuštěných žaluzií, protože systém využívá jako řídicí hodnotu úroveň venkovního osvětlení. Tento způsob řízení je vhodný především do rozsáhlých instalací pro dosažení měřitelných úspor energie při malém úsilí. V protikladu s uzavřenou regulační smyčkou je řízení otevřenou regulační smyčkou absolutní. Potřebná řídicí hodnota (8 bit - EIS 6) pro svítidla (spínací a stmívací akční členy nebo stmívače) je odvozena s přídavnou pomocí řídicí závislosti od vysílané úrovně osvětlení snímače jasu. Jeho výstupem je sběrnicový telegram. Samočinný systém řízení lze kdykoli přerušit např. manuálním zásahem uživatele anebo spuštěním žaluzií. Je také možné nastavit časově nebo událostně závislý návrat do automatického režimu. Některé akční členy umožňují také spínání osvětlení při detekování přítomnosti, bez vlivu na řízení osvětlenosti. To znamená, že jednu stanovenou křivku závislosti je možné použít pro několik skupin zátěže, v několika různých místnostech. Uspořádání modulu pro řízení osvětlení Obr. 6.7 Principiální struktura otevřené regulační smyčky pro řízení osvětlení. Jeden snímač lez použít pro škálu různých řídicích závislostí 70

71 Přiřazení řídicího modulu osvětlenosti Obr. 6.8 Kombinace automatického řízení osvětlenosti s ručním ovládáním Topení - ventilace - klimatizace Systémy vytápění nebo klimatizace lze řídit obdobnými způsoby jako osvětlení. Sběrnice je zde použita pro vzájemné přiřazení oddělených přístrojů: akčních členů, které nastavují hlavice ventilů topení nebo chlazení a kontrolérů s integrovanými nebo samostatnými snímači teploty. Regulační smyčka pro individuální řízení místnosti Obr. 6.9 Princip regulační smyčky pro řízení vytápění. Prostorový termostat se používá jako dvoustupňový kontrolér (termostat) nebo jako plynule regulující prvek (P/PI regulátor), v obou případech čistě jen pro režim vytápění nebo chlazení anebo pro kombinování režimů vytápění i chlazení. V odpovídajícím aplikačním programu se porovnává aktuální měřená teplota s 71

72 požadovanou nastavenou hodnotou teploty a vypočítává se odpovídající řídicí proměnná. Vypočtená řídicí proměnná se potom přenáší jako spínací příkaz (zap/vyp) do akčního členu, jako je binární výstup pro řízení elektrotepelných hlavic ventilů (dvoustupňové řízení) nebo jako řídící příkaz (0 až 100%) pro ovládání elektromotorických hlavic ventilů (plynulá regulace). Různé pracovní režimy lze nastavit vždy místně nebo vnějšími příkazy: komfort, standby, noční pokles, mrazová ochrana (při otevření okna anebo při stálém nastavení, např. přes léto), které vedou ke změně nastavené hodnoty Dvoustupňové individuální řízení místností Dvoustupňové individuální řízení místností Obr Vlastnosti dvoustupňového řízení. Dvoustupňové řízení je charakteristické skutečností, že dochází k mírnému kmitání kolem požadovaného stavu Plynulá regulace s přepínáním mezi topením a chlazením Individuální řízení místnosti - plynulá regulace Systém plynulé regulace využívá ke své činnosti především PI charakteristiky. Teoreticky to znamená úplné vyvážení konečného stavu se stavem nastaveným mezi jinak pevnými parametry, s nulovou odchylkou mezi nastavenou a aktuální hodnotou. Jelikož KNX je nespojité přenosové médium, plynulé nastavení nelze uskutečnit, řízená proměnná je přepočítávána a odesílána v přiměřených intervalech. Při použití spínacích akčních členů je plynulá regulace aproximována pro využití elektrotepelných hlavic spínaných pulsně šířkovou modulací. 72

73 Režim topení a chlazení s automatickým přepínáním Obr Regulační závislosti se dvěma odlišnými základními hodnotami. Prostorový' termostat - řídicí parametry Parametry: Přesnost: 2K Doba znovunastavení 60 min Obr Vysvětlení regulačních koeficientů PI regulace. 73

74 Individuální řízení místnosti - výstup řízené proměnné Plynulý výstup řízené proměnné: Spínaný výstup řízené proměnné: Obr Rozdíl mezi PI plynulým výstupem a PI spínaným výstupem Řízení časové a podle událostí Existují jednodušší přístroje s aplikacemi vhodnými pro časově ovládané funkce anebo pro programování podle událostí. Scény jsou příkladem speciálních funkcí řízených podle událostí. Jsou také přístroje (nezávisle na vizualizačních programech), které mohou být použity pro oba způsoby řízení Jednoduché časové řízení Klasické časovače pro KNX používají binární aplikační programy jako rozhraní na sběrnici. Tento program monitoruje PEI, které je spínáno jako 4x vstup a převádí definované spínací stavy na sběrnicové telegramy. Vstup spínacích bodů, denní, týdenní a roční programy mohou být zajištěny samotným přístrojem. Není možné nastavit parametry využitím ETS nebo jiným softwarem. Operační rozhraní je často úplně vybaveno pro použití pro vkládání dat, ale nenabízí zřetelný náhled. Zpravidla také nenabízí možnost tisku nebo ukládání vložených dat Denní/periodické a roční časové programy Softwarové časovače na druhou stranu nabízejí vysokou úroveň pohodlí pro uživatele, jako je nastavitelnost časů, srozumitelnost a ukládání dat. Výstupní funkce mohou být obecně zajištěny prostřednictvím několika set skupinových adres a v jakémkoli EIS datovém formátu. Nastavení těchto časovačů je již možné v ETS (platí pro některé výrobce). 74

75 Týdenní časový program Obr Struktura týdenního časového programu. Obr Programovací periody. Uspořádané nastavení může být také zobrazeno velice přehledně a v plném vypodobnění, takže projektant rychle shlédne přehled naprogramovaných časů v celém modulu. 75

76 Přehled časových programů v KNX časovači Obr Přehled časových programů Řízení systémů ventilace a klimatizace Mnozí zákazníci, kteří již používají KNX funkce ve své budově si přejí využít nějakým způsobem schopnost sběrnice i pro současné klasické technologie. To platí obzvláště pro ty případy, kde již existují ventilační a klimatizační systémy, dříve nastavené na ruční ovládání. Tyto typy instalací mají chladicí stropy, na nichž může kondenzovat voda a které jsou řízeny magnetickými hlavicemi. Může se také jednat o vícestupňový ventilátor, který je spínán podle požadavků na změnu okolní teploty. KNX moduly mohou převzít úkol řízení v těchto typech instalací. Okolní teplotu, řídící příkazy pro hlavice ventilů (buďto přímo nebo přes binární výstupy) a řídicí příkazy pro třístupňové řízení otáček ventilátorů fan - coilů (3 - násobnými binárními výstupy) jsou požadovány jako I/O rozhraní). 76

77 Řízení chlazení - hlavice a 3-úrovňový ventilátor Obr Přednastavené hodnoty pro řízení chlazení. Řízení chlazení - hlavice a 3-úrovňový ventilátor Spínání závislé na nastavení Obr Programové sekvence pro řízení chlazení. 77

78 S využitím systému řízení podle událostí, který se používá pro vnitřní teplotu jako pro vstupní proměnnou, je možné řídit již existující výstupy velice pohodlně. Když teplota narůstá, hlavice chlazení je nejdříve plně otevřená. Jakmile teplota dosáhne následující mezní hodnoty (libovolně volitelné), překročí se jednotlivé úrovně ventilátoru. Objekt pro vyvolání scény, přiřazený ke každé z mezních hodnot, zajistí, aby nemohla být nastartována jiná scéna, ale bude v provozu pouze jediná - odpovídající scéna. V našem příkladu je výsledkem, že při teplotě nad 21 C poběží ventilátor na plné otáčky bez přerušování. Události "Překročení 17, 18 a 19 C" nemohou být současně aktivovány, ale budou zablokovány. 78

79 Shrnutí pojmů 6.1. V kapitole integrované KNX aplikace byl popsán způsob řízení scén pro stmívání, pohyb žaluzií, vytápění, chlazení. Dále zde bylo vysvětleno využití jednoduchých logických funkcí přímo v akčním členu nebo snímači, popsáno řízení osvětlení otevřenou nebo uzavřenou smyčkou, stanovení řízení systémů topení - ventilace klimatizace a řízení jednodušších přístrojů s aplikacemi časovými nebo podle událostí. Otázky Popište, jak se provádí ukládání nebo programování scén Vysvětlete funkci logické hradlo u logického kontroléru Co představuje rozdělené řízení pro KNX logický modul? 6.4. Jak se provádí řízení osvětlení uzavřenou smyčkou pomocí komponent KNX? 6.5. Jaký je rozdíl mezi řízení osvětlení uzavřenou smyčkou a otevřenou smyčkou? 6.6. Jak se využívá prostorový termostat v regulační smyčce pro řízení vytápění? 6.7. Jakou charakteristiku využívá systém plynulé regulace? DALŠÍ ZDROJE Seznam další literatury, www odkazů a podobně pro zájemce o dobrovolné rozšíření znalostí popisované problematiky. [1] Nástavbový kurz KNX, ABB, Jablonec nad Nisou, [2] KNX System arguments, KNX association, KNX Advanced Course, Home and Building Management Systems, [download ] [3] KNX Advanced course, upgrade Certification, DOMONETIO KNX Training Center Nr , Barcelona

80 7. INTERWORKING VZÁJEMNÁ SPOLUPRÁCE ČAS KE STUDIU: 6 hodin CÍL: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: definovat Interworking, popsat výhody a principy Interworking vzájemné spolupráce, vysvětlit kódování datových typů, principy třídění datových typů a společné typy datových bodů. VÝKLAD 7.1. Úvod Již u systému EIB, který předcházel KNX technologii nepečovala asociace KNX pouze o standardizaci protokolu, ale vytvořila také pravidla pro kódování užitečných dat, přenášených v telegramech. Bez kvalitní standardizace by přístroje různých výrobců nebyly schopny komunikovat po sběrnici KNX, užitečná data v zadních částech jejich telegramů by byla odlišná. Např. výrobce A by kódoval teplotu jako 1 bytovou, zatímco výrobce B jako 3bytovou. Pro spuštění takových objektů by nebylo možné přiřazení prostředky ETS a následně by si tyto přístroje vzájemně nerozuměly. Aby byla zajištěna vzájemná spolupráce mezi jednotlivými výrobci a také mezi přístroji pro různé aplikační oblasti, založila EIBA formáty pro společné funkce, jako jsou spínání, stmívání, řízení žaluzií, hodnoty s plovoucí desetinnou čárkou i celých čísel, procenta, datum a čas, režimy HVAC, řízení scén. Za časů EIBA byly tyto formáty označovány jako EIS (EIB Interworking Standards). Od nástupu KNX byly EIS datové typy přejmenovány na KNX standardizované datové typy DPT. Většina společných datových typů byla také standardizována i na evropské úrovni a integrována do řady norem EN jako část 3-3. Jestliže existuje standardizovaný formát pro určité funkce, je pro certifikaci zavázán KNX výrobce použít tento formát. Shoda formátu je také ověřována během KNX zkoušek vzájemné spolupráce uskutečňovaných akreditovanou třetí stranou - zkušební laboratoří Výhody vzájemné spolupráce Výhody řízení domů a budov se více projeví, když jsou v reálné aplikaci implementovány přístroje různých výrobců KNX komponent: Snímač přítomnosti je v noci součástí zabezpečení: Prostorový termostat výrobce A nastavuje polohu hlavice výrobce B, 80

81 Tlačítko "Vypnout vše" od výrobce A vypíná svítidla ovládaná spínacími akčními členy výrobců B, C, D,...; Programovací přístroj výrobce A zajistí simulaci přítomnosti, včetně řízení žaluzií od výrobce B Je nutné poznamenat, že toto je obrovskou výhodou pro koncové uživatele. Bude-li některý člen řady A výrobků vadný, ale výrobce A tuto řadu již nevyrábí, koncový uživatel nalezne a nahradí jej výrobkem výrobce B. Systém se skutečnou vzájemnou spoluprací je také atraktivní pro výrobce přístrojů, kteří se snaží prosadit na trhu s technologií KNX, tedy pro výrobce produkující jen některé přístroje. Tito výrobci nemají tendenci produkovat celý sortiment pro řešení HBES (řídicí systémy pro domy a budovy), z oblastí osvětlování, HVAC (vytápění, větrání a klimatizace), řízení zátěží, atd. To výrazně podporuje OEM trh: co sám výrobce A nevyrábí, to snadno lze nalézt u jiného výrobce HBES a zkompletovat svoji nabídku přeznačením výrobků a dodávat je na trh jako výrobky výrobce A. Řešení rozhraní mezi KNX a jinými značkovými nebo standardizovanými systémy (např. DALI, BACnet,...) se snadněji vyvíjejí, pokud se značkové kódování snadněji mapuje do společných KNX datových formátů popsaných v KNX standardech. Posledním, ale neméně významným bodem může být nemožnost proti KNX vytvořit společnou tržní infrastrukturu, než jaká existuje dnes: skutečnost, že všechny výrobky všech výrobců mohou společně pracovat v jedné funkční instalaci, je základním kamenem pro KNX přístup k jedinému konfiguračnímu nástroji (ETS), nemělo by být nemožným vytvořit společné školicí schéma pro vzdělávání osob zajímajících se o používání techniky KNX v projektech komerčních i obytných objektů. Výukové plány pro základní, nástavbové a učitelské kursy jsou celosvětově standardizovány. Naproti tomu výrobci vlastních systémů si musí každý sám vytvářet vlastní výukové plány a uživatelé jejich výrobků musí navštěvovat několik kursů, pokud chtějí kombinovat ve svých instalacích výrobky několika výrobců Principy KNX vzájemné spolupráce Úvod Pro přístroje KNX naprogramované prostřednictvím ETS je požadavek, aby alespoň skupinové objekty byly kódovány podle KNX standardizovaných datových typů. Kódování parametrů, tak jak jsou popsány v produktových databázích, mohou být specifické pro jednotlivé výrobce. Pro některé druhy přístrojů (např. pro aktory stmívání, řízení žaluzií nebo spínání s prioritou) je však nezbytné, aby akční členy (aktory) vykazovaly určité vlastnosti při odesílání dat příslušných skupinových objektů. V tomto případě se stává nezbytným specifikovat funkční bloky s potřebou prověřit je během KNX certifikace výrobků. Funkční bloky skupin a počty vstupů, výstupu a parametrů. Pro tyto kombinace je poskytován precisní popis funkcí. 81

82 Obzvláště podporují-li přístroje režim provoz E (Easy), je nezbytné pro každý kanál přístroje jasně definovat funkční bloky Kódování datových typů Úvod Skupinový objekt je považován za určitý typ datového bodu. Také parametry mohou být považovány za datové body. Typy datových bodů jsou vymezeny následujícími čtyřmi prvky: 1. Formát: Z jakých polí je typ datového bodu vytvořen? Každé z polí může sestávat z jednoho nebo více bitů. 2. Kódování: Jak jsou data kódována? 3. Rozsah hodnot: Jsou meze pro rozsah hodnot? Mohou být rozdílné minimální a maximální hodnoty nebo platné hodnoty pro každé z polí nebo pro seznam platných hodnot 82

83 4. Jednotka: Jaké jednotky používají data v jednotlivých polích? Principy třídění datových typů a) Úvod Podle vnitřní struktury může být rozlišováno pět tříd. Bližší vysvětlení je v následujících odstavcích. b) Jednoduché typy Příklady jednoduchých typů jsou: booleovy hodnoty, čistě číselné hodnoty. c) Vypočtené typy Jako vypočtené se používají datové body s jasně omezeným počtem hodnot a ne přesným hierarchickým pořádkem. Používá-li datový bod vypočtené datové typy, musí být popsány všechny možné stavy. Jsou-li odesílány chybné nebo nedefinované hodnoty, nesmí nastat žádná nesprávná funkce. Příklady jsou: Přepínání mezi "Komfortním", "Standby" a "Nočním" pracovním režimem prostorového termostatu. Strukturované typy Strukturované typy datových bodů sestávají z několika částí, které jsou kombinovány v datovém bodu. Pouze pole, která nemohou být smysluplně interpretována, mohou být kombinována do strukturovaných datových typů. Příkladem je: KNX relativní stmívání (DPT_Control_Dimming) Multi-stavové typy Vícestavové typy datových bodů jsou určeny pro přenos dat: která jsou kódovatelnými hodnotami následujícími hierarchické sekvence a která jsou smysluplná pro všechny kódované hodnoty. Příklad: regulátor pohonu fan - coilu může nastavit ventilátor od nečinnosti v 5 stupních až na maximální rychlost a) Definice Pro popsání všech případů, v nichž vysílače a přijímače pracují v mnoha různých krocích, potom v obou případech jsou převáděny jejich kroky v rozsahu od 0 do 255. Pro vysílač platí následující vztah: Hodnota = (Požadovaný krok/ Počet kroků) * 255 Tato hodnota se zaokrouhlí nahoru nebo dolů a je odesílána jako byte bez znaménka. Pro přijímač platí následující vztah: Krok = (přijímaná hodnota * počet kroků) /

84 KNX ADVANCED COURSE 10/36 Tyto typy datových bodů mohou být použity jen když: tyto stavy mají jasně definované sekvence, není požadován přesně lineární převod kroků mezi vysílačem a přijímačem. Stavové typy Typy datových bodů pro přenos informací o stavech musí vyhovět dvěma cílům: 1. Přístroj musí být schopen podat zprávu o svém pracovním režimu jiným přístrojům. 2. Přístroj musí být schopen být spínán v určitém pracovním režimu. Aby toho bylo dosaženo, další bity jsou odesílány jako maska přidaná aktuální stavové informaci. Maska vymezuje, zda data ve stavových polích mají být použita jako platné příkazy nebo jen pro informativní účely. Tyto typy datových bodů jsou ponejvíce používány v oblasti techniky vytápění KNX společné typy datových bodů Úvod Tato část obsahuje některé společné datové typy. Všechny typy datových bodů obsahují unikátní identifikaci, sestávající ze dvou číslic. První číslice udává formát a kódování. Druhá číslice představuje rozsah hodnot a jednotku. Během technického vývoje členové KNX mohou asociaci KNX předkládat návrhy na nové typy datových bodů. Nové typy datových bodů jsou také předkládány příslušnými KNX pracovními skupinami `WG1' (Working Group Interworking), když se zabývají rozborem popisů nových aplikací a odpovídajících KNX standardizovaných funkčních bloků. Skupinové objekty odpovídající typům DPT o rozměru 6 bitů nebo menším, používají v KNX telegramu pouze bity následující za APCI (všechny nepoužité bity jsou nastaveny na nulu). Všechny skupinové objekty odpovídajících DPT s rozměrem větším než 6 bitů ve výsledném telegramu budou mít všech 6 bitů následujících za APCI nastaveny na nulu a užitečná data se vkládají za tyto nepoužité bity. 84

85 7.4.2 Booleova data Všeobecně DPT ID 1.xxx se používají pro všechny možné aplikace, v nichž se nastavují nebo odesílají dvě různé hodnoty. Typ datového bodu B 1 85

86 bit s řízením priority Všeobecně Tyto typy datových bodů jsou zamýšleny pro aplikace s možností prioritního řízení, když je potřebná přednost před normálním (manuálním) řízením. Jinak řečeno, je-li akční člen spínán přes tento prioritní datový bod, je znemožněno spínání prostřednictvím skupinového objektu DPT 1.xxx. Spínání s prioritou je zajištěno 2 bitovým typem datového bodu. Vzájemné působení mezi funkcemi 2bitových a 1bitových datových bodů je znázorněno na následujícím vyobrazení. 86

87 Typ datového bodu B 2 87

88 bity s řízením Všeobecné Typy datových bodů jsou mezi jiným použity k realizaci relativního stmívání nebo k relativnímu posunu žaluzií do jisté základní polohy. Typ datového bodu DPT_řízení stmívání Typ datového bodu DPT řízení žaluzií 88

89 7.4.5 Nastavení významu Všeobecné DPT 4.xxx je definován pro přenos jednotlivých (textových) znaků. Na sběrnici odesílané kódování odpovídá souřadnicím ve vyhledávací tabulce obsahující odlišné znaky. Typ datového bodu Nastavení významu 89

90 bitů bez znaménka Všeobecně DPT 5.xxx je definován pro přenos hodnot bez znaménka až do 255. Stupňované hodnoty Příklady 90

91 Hodnoty bez stupňování bitů se znaménkem Všeobecně DPT 6.xxx je definován pro přenos hodnot od -128 až do Záporná čísla jsou zobrazena jako dvojitý doplněk. Je to tak, že v binárním zobrazení jsou kladná čísla a jsou invertována s přídavnou 1. 8-bitový datový bod - relativní hodnota se znaménkem byty bez znaménka Všeobecně DPT 7.xxx je definován pro přenos hodnot až do

92 2-bytová hodnota čítače bez znaménka byty se znaménkem Všeobecně DPT 8.xxx je definován pro přenos hodnot od až do Záporné oktety jsou zobrazeny jako dvojitý doplněk. 2-bytová hodnota čítače se znaménkem bytová plovoucí hodnota Všeobecně DPT 9.xxx je definován pro přenos plovoucích hodnot. Různé typy datových bodů jsou definovány pro různé fyzikální proměnné. Ne všechny typy datových bodů používají maximální rozsah hodnot. Přístroje musí ignorovat hodnoty chybné nebo nedefinované. Přenášená hodnota musí být kódována s mantisou. Jestliže se hodnota násobí 100 (protože rozlišení je 0,01), neshoduje se s rozsahem od do +2047, mantisa musí být vynásobena faktorem, který je stanoven jako exponent. Významový bit indikuje, zda hodnota je záporná (S bit = 1), nebo se jedná o kladnou hodnotu (S bit 92

93 =0). Jedná-li se o zápornou hodnotu, mantisa musí být navíc dvojitým doplňkem k odpovídající kladné hodnotě. 2 bytový typ datového bodu - Plovoucí hodnota Příklad Hodnota teploty - 30 C může být vypočtena podle DPT následujícím způsobem: Krok 1: Výpočet mantisy Vzhledem k rozlišení 0,01, kódovaná hodnota musí být násobena 100:30 x 100 = 3000 Krok 2: Ověření, zda exponent je požadován Mantisa je 11 bitů, rozsah je od do je větší, proto je exponent požadován. 93

94 Jaký exponent? 2 1 = 2 je postačující pro 3000 : 2 = 1500, proto toto číslo může být kódováno jako mantisa. Krok 3: Kódování mantisy: Je-li číslo záporné, je nutné vytvořit dvojitý doplněk! Výstupní hodnota: Invertovaná: Krok 4: Kódování znaménka a exponentu Je-li číslo záporné, potom je S bit = 1 Exponent = 1, kódování čtyř bitů = 0001 Krok 5: Konečný výsledek -30 = Čas Všeobecně DPT je definován pro přenos denního času (např. cyklicky hodinovým systémem). 94

95 Typ datového bodu Čas Datum Všeobecné DPT je definována pro přenos denního data (např. cyklicky hodinovým systémem). Je nutné si všimnout, že den v týdnu není přenášen jako DPT Všimněte si, že hodnoty musí být přijímačem interpretovány jako: Datum v roce 90 značených let ve 20. století. Datum v roce <90 značených let v 21. (tomto) století. Kódování tedy překrývá roky mezi 1990 až Příklad: YYYYYYY = 99 d odpovídá 1999 YYYYYYY = 0 d odpovídá 2000 YYYYYYY = 4 d odpovídá

96 Typ datového bodu Datum Datum + Čas DPT je definován pro přenos data i času během dne. Typ datového bodu kombinuje a rozšiřuje DPT_Denní čas (10.001) a DPT_Datum (11.001) a má rozměr 8 bytů. V tomto typu datového bodu je rok kódován jako byte bez znaménka a vypočítává se jako odchylka od roku Takto je tímto typem datového bodu podchyceno období mezi 1900 a

97 Typy datových bodů datum a čas 97

98 Poznámky a) Roční pole Rok je kódován 8 bity namísto 7 bity jako v DPT_Datum. b) Hodinové pole Kódování hodin je v rozsahu [0...24] namísto [0...23]. Když je hodina nastavena na "24", hodnota oktetu 3 (Minuty) a 2 (Sekundy) musí být nastaveny na nulu. Zprávy s chybnými hodnotami ("Hodina = 24", Minuty a Sekundy odlišné od nuly) musí být přijímačem ignorovány. Takto je možné použít tento typ datového bodu ke kódování např. časových plánů a rozvrhů. V denních časových programech je obvykle "konec dne" kódován jako 24:00:00 a nikoliv 23:59:59; jinak by totiž 1 s "chyběla" do půlnoci. Bez hodnoty 24:00:00 by nebylo možné rozlišovat mezi plnou 24 h periodou a časem 0 h. Příklady: Denní program 24 h s komfortní úrovní je kódován jako "komfortní start: 00:00:00" a "komfortní konec: 24:00:00". Denní program s 0 h komfortní úrovní ekonomická úroveň po celý den) je kódován jako " komfortní start: 00:00:00" a " komfortní konec: 00:00:00". c) Chybové pole "Chyba" se nastavuje, pokud je poškozeno jedno nebo více podporovaných polí v informacích Datum & Čas. Není to stejné, jako když by atributy NY, ND, NW apod. nebyly nastaveny (v tomto případě nejsou podporována odpovídající pole). "Chyba" je nastavena např. po výpadku napájení, pokud není postačující záložní baterie hodin, po 1. spuštění přístroje (hodiny nenakonfigurovány), rádiové hodiny (DCF 77) po delší dobu nepřijímají. "Chyba" je obvykle značena automaticky přístrojem (výrobce), pokud jsou lokální hodiny nastaveny, nebo když časové údaje jsou obnoveny jinou cestou (např. příjmem zprávy ze systémových hodin, příjmem rádiového signálu DCF 77 apod.). Přijímač (např. pokojová jednotka, MMI) bude interpretovat Datum & Čas s "Chybou" jako poškozenou a bude zprávu bud' ignorovat, nebo zobrazí --:--:-- nebo bliká 00:00:00 (jak je vidět např. u videorekordérů po vypnutí). d) Pole SUTI SUTI je pouze informativním nebo vizualizačním atributem. Je již zahrnut pro korekci letního času v hodinovém poli. Proto nemusí být přidávána žádná korekce hodin do přijímače, když SUTI je nastaven. SUTI = 0 standardní čas, SUTI = 1 letní úsporný čas. 98

99 e) Pole NDoW f) Pole CLQ NDoW = 1 znamená, že pole "Den v týdnu" ddd je chybné a ddd informace musí být ignorována. Hodiny nepodporují informaci o dni v týdnu, když je nastavení NdoW = 1. NDoW = 0 a ddd = 0 zanemná, že ddd-pole platí a že ddd je maskovaná. Tyto kódovací vlastnosti jsou zamýšleny pro použití např. v oblasti informací o rozvrhu. Bit 7 v 1. bytu je použit pro bit "Kvality času" (CLQ). Další bity tohoto bytu jsou rezervovány pro budoucí rozšíření. Jejich hodnoty musí být 0. Jestliže tento typ datového bodu je použit pro přenos dat, vysílače musí mít nastaveno dolních 7 bitů na 0. Přijímače musí tyto bity ověřit, aby byly 0. Kódování 0: Hodiny bez vnějšího synchronizačního signálu. Přístroj odesílající informace o datu & čase má lokální hodiny, které mohou být nepřesné. 1: Hodiny s vnějším synchronizačním signálem (jako DCF77, videotext, apod.). Přístroj odesílající informace o datu & čase odesílá signály, které jsou synchronizovány (občas) vnějšími informacemi datum & čas. Standardní hodnota je 0. Také zvenčí synchronizované hodiny mohou odesílat CLQ = 0 po spuštění (dokud není přijat první synchronizační signál) nebo po překročení synchronizačního intervalu byty bez znaménka Všeobecně DPT 12.xxx je definován pro přenos hodnot čítače bez znaménka až do

100 4-bytový datový bod - hodnota bez znaménka byty se znaménkem Všeobecně DPT 13.xxx je definován pro přenos hodnot čítače se znaménkem od až do , přičemž záporné hodnoty se přenášejí jako dvojnásobný doplněk. 4-bytový datový bod - hodnota se znaménkem bytový plovoucí bod Všeobecně DPT 14.xxx je definován pro hodnoty plovoucích bodů s vyšší přesností. Různé typy datových bodů mohou být definovány v závislosti na různých fyzikálních proměnných. IEEE formát plovoucích bodů se používá v souladu s IEEE 754 tak, že mohou být přenášeny vyšší hodnoty než pro DPT 9.xxx, je zajištěna kompatibilita s jinými systémy používajícími tento formát. 100

101 Může být definováno 79 různých typů datových bodů, z nichž některé jsou uvedeny níže. Typ datového bodu 4 - bytová plovoucí hodnota Přístup k datům Všeobecně DPT je definován pro zobrazení nebo zápis vstupních procesů. 101

102 Typ datového bodu DPT-přístup k datům Řetězec znaků Všeobecně Typy datových bodů a s přenosem řetězce znaků, dovolují odesílat text až do 14 znaků. Kódování jednotlivých znaků odpovídá typům datových bodů a Obsah v obou případech začíná s MSB. Existují dva typy dat: DPT (DPT_Řetězec_ASCII - nepoužité znaky se zasílají s nastavením hodnoty 00h) a DPT (DPT_Řetězec_8859_1). Příklad "KNX je OK" se přenese jako: 102

103 Řízení scén Všeobecně Pro nastavení scén existují v KNX tři různé přístupy: Nastavení podmínek scén prostřednictvím ETS parametrů a vyvolání požadované parametrizované scény použitím DPT_Scény_AB (1.022) 1 bitovým datovým typem. V tomto případě nejsou možné uživatelské změny scén. Nastavení podmínek scény propojených akčních členů a uložení této scény jako číslo scény v připojených akčních členech při použití DPT_Scény_Řízení. Stejným DPT mohou být scény nejen nastaveny, ale i vyvolány. Použitím DPT_Scéna Číslo: toto DPT je identické s DPT_Scény_Řízení, avšak zde nelze ukládat nové scény. Typ datového bodu Číslo scény 103

104 Typ datového bodu DPT-řízení scén Společné typy datových bodů HVAC Všeobecně V dřívějším vývoji byl pracovní režim prostorového termostatu nastavován jako jednobitový typ datového bodu. Během několika let byl zaveden zcela nový DPT_HVAC režim, do něhož byl závazně zahrnut veškerý nový vývoj. Pracovní režim je přídavně nastaven jednotlivými bitovými DPT. Navíc množství výčtů bylo standardizováno pro mnohé další způsoby obsazení budovy a režimy provozu budovy. Prostorové termostaty informují o svém stavu standardizovaným DPT_HVAC řídicí Režim. 104

105 Datový bod typu N Kombinace DPT v přístrojích Všeobecně Pro dva velmi časté typy přístrojů se v nich používá kombinací DPT, přičemž tyto kombinace jsou závazné pro certifikaci. Tyto standardy se nazývají 'funkčními bloky', které přísluší přístrojům "Základní stmívací akční člen" a "Základní žaluziový akční člen". 105

106 7.5.2 Funkční blok - akční člen stmívací, základní Všeobecně V jednom kanále stmívacího akčního členu musí být podporovány nejméně tři skupinové objekty, v souladu s následujícími DPT: spínání, DPT 1.001, relativní stmívání, DPT 3.007, absolutní stmívání, DPT Jakékoli další skupinové objekty jsou možné. Akční člen stmívací - stavový diagram Základní funkce stmívacího akčního členu je popsána v následující stavové tabulce. Stmívací akční člen se může nalézat v jednom ze tří stavů - v závislosti na tom, jaké telegramy přijímá: Změna z jednoho stavu do druhého je přepínána prostřednictvím tzv. "událostí". Události obsahují: Událost "Hodnota dosažena" je vnitřní událostí. Funkce aplikačního softwaru stmívacího akčního členu je znázorněna na následujícím stavovém diagramu. Elipsy představují stavy, zatímco šipky znázorňují události. Tyto vlastnosti se ověřují během KNX certifikačních zkoušek. 106

107 7.5.3 Funkční blok - akční člen žaluziový, základní Všeobecně Funkce "Řízení pohonu" se používá přednostně pro řízení žaluzií a rolet žaluziovými motory. Žaluziový akční člen musí v každém ze svých kanálů podporovat alespoň dva objekty odpovídající níže uvedeným stavům DPT: Stop Krok Nahoru Dolů, DPT Pohyb Nahoru Dolů, DPT Možné jsou jakékoli další objekty. Důležité: Skupinové objekty použité pro tuto funkci nesmí odpovídat na čtecí požadavek přicházející po sběrnici (zprávy Čtení Skupinové Hodnoty). Tento požadavek zajišťuje, aby pohony nebyly náhodně uvedeny do činnosti. Vlajka READ (čtení) skupinového objektu proto musí být resetována! Toto platí jak pro snímače, tak i pro akční členy! Pokud přístroje nejsou typu BCU1, neuplatňuje se výše uvedené, za předpokladu že u uvažovaných objektů nejsou nastaveny aktualizační vlajky. Akční člen žaluziový - stavový diagram Akční člen pro řízení žaluzií a rolet může být v jednom ze čtyř stavů, v závislosti na typu obdrženého telegramu: 107

108 (V závislosti na typu aplikace je ovšem možné zajistit jiné směry pohybu, než výše uvedené, jako např. vlevo/vpravo nebo dopředu/dozadu. Příklad: motor pohánějící posuvné dveře.) Následující události spouští změnu z jednoho stavu do druhého: Událost 'Čas uplynul' je vnitřní událostí. Činnost akčního členu pro řízení rolet a žaluzií je znázorněna na následujícím stavovém diagramu. Elipsy představují stavy, zatímco šipky znamenají události. Tyto vlastnosti jsou ověřovány během KNX certifikačních zkoušek. 108

109 Shrnutí pojmů 7.1. V kapitole interworking vzájemná spolupráce jsou popsány výhody a principy vzájemné spolupráce mezi komponenty KNX. Dále je zde vysvětleno kódování datových typů, principy třídění datových typů a společné typy datových bodů. Otázky Definujte termín Pole SUTI, k čemu se Pole SUTI používá? 7.2. Popište způsob přenosu kódování textového řetězce KNX is KO Kterými prvky jsou vymezeny typy datových bodů? 7.4. Vysvětlete principy třídění datových typů Popište identifikaci datových bodů Jak je definován DPT 6.xxx? 7.7. Jaký DPT je definován pro přenos plovoucích hodnot? DALŠÍ ZDROJE Seznam další literatury, www odkazů a podobně pro zájemce o dobrovolné rozšíření znalostí popisované problematiky. [1] Nástavbový kurz KNX, ABB, Jablonec nad Nisou, [2] KNX System arguments, KNX association, KNX Advanced Course, Home and Building Management Systems, [download ] [3] KNX Advanced course, upgrade Certification, DOMONETIO KNX Training Center Nr , Barcelona

110 8. SPOJKY ČAS KE STUDIU: 5 hodin CÍL: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: určit spojky v KNX hierarchii, vysvětlit následující termíny: struktura spojky TP1, připojení liniových opakovačů, parametry liniových a oblastních spojek, parametry liniových opakovačů, routing, strukturu telegramu při nahrávání spojek a filtrační tabulku, objasnit význam následujících termínů: struktura systémové spojky a filtrační tabulka pro instalace Powerline, popsat přehled výhod IP routeru, použití IP routeru jako oblastní spojky, jako liniové spojky, jako liniové a oblastní spojky, jako páteřní/síťové spojky. VÝKLAD 8.1. Spojky Spojky jsou systémovými přístroji, které umožňují vytvářet hierarchickou strukturu systému KNX. Elektricky nezávislé části kompletní KNX instalace jsou přiřazeny ke společnému přenosu dat při použití spojek. Provoz telegramů přes celou instalaci je omezen použitím filtračních tabulek ve spojkách. Přesné určení spojky je dáno jejím umístěním v KNX hierarchii a závisí na použitém přenosovém médiu: Liniové spojky propojují TP linie s TP hlavní linií, Oblastní (páteřní) spojky propojují TP hlavní linie s TP páteřní linií, PL systémové spojky propojují dvě PL oblasti navzájem (pokud se použijí jako oblastní spojky) nebo PL instalaci s TP instalací (při použití jako mediální spojka), IP routery propojují TP linie nebo TP oblasti s 10 Mbit/s Ethernetem a při použití dvou přístrojů, mohou být propojeny dvě KNX oblasti nebo dokonce dvě KNX instalace. Mezi spojkami a rozhraními musí být základní rozdíly. Rozhraní jsou přístroje, které propojují KNX instalaci s jinými technickými zařízeními. Nejsou plně integrovány do KNX instalace a nejsou vybaveny filtračními tabulkami. Tyto přístroje mají tabulku, v níž se vytváří provázání skupinových telegramů s prvky jiného systému. Některé příklady rozhraní: Telecontrol/Teleswitch (analogové telefonní rozhraní), DP/KNX link, propojující PROFIBUS-DP a KNX, 110

111 radiofrekvenční rozhraní pro propojení přístrojů Insta group LAN/ISDN rozhraní, mnoho vizualizačních programů vytváří také funkce rozhraní. Tato kapitola se zabývá výhradně spojkami KNX Spojka TP1 Spojka pro TP1 může být použita jako: Liniová spojka (Line coupler), Oblastní (páteřní) spojka (Backbone coupler), Liniový opakovač (Line repeater). Vybraný aplikační software vymezuje funkci spojky. Výhradně tehdy, když je spojka použita jako liniový opakovač, lze zvolit speciální aplikační software. To ovšem není nutné, neboť software spojky rozpozná typ přístroje prostřednictvím zvolené individuální adresy. V červnu 2003 byl první typ spojky nahrazen novou variantou. V následujícím je udán rozdíl mezi "starou" a "novou" spojkou. Je však vhodné vyrovnat se s charakteristikami spojek starého typu, jejichž značný počet dodnes přetrvává ve velkém počtu instalací Struktura TP1 spojky TP1 spojka v zásadě sestává z: dvou mikrokontrolérů pro staré spojky nebo ze společného kontroléru pro nové spojky, dvou přenosových modulů, paměti pro filtrační tabulku a pro nepřenesené telegramy (buffer), o Stará spojka: 4 kbyte statická "dual-ported" SRAM, zajištěná proti výpadku napájení lithiovou baterií s životností nejméně 10 let, Filtrační tabulka v horní části paměti zabírá (3,5 K) pro skupinových adres (pro hlavní skupiny 14/15 není prostor), Vyrovnávací paměť telegramů (0,5 K) pro 20 telegramů v dolní části paměti, pro telegramy dlouhé vždy 23 bytů s flag bytem před a stavovým bytem za telegramem. Pro každý směr je rezervována vyrovnávací paměť pro 10 telegramů. o Nová spojka: V tomto typu spojky je paměť vložena jako paměť flash, takže zálohování napájení baterií není zapotřebí. Spojka je vybavena třemi dalšími LED: kromě programovací LED. zelenou pracovní LED a žlutými LED pro každou linii. Žluté LED pouze blikají při příjmu telegramu, ale ne při jeho odesílání Připojení liniových opakovačů Termíny "primární linie" nebo "hlavní linie" odpovídají hornímu segmentu, zatímco termíny "sekundární linie" nebo "linie" odpovídají dolnímu segmentu. 111

112 Primární linie je připojena sběrnicovou svorkovnicí na čelní straně spojky, zatímco sekundární linie je připojena přítlačnými kontakty k datové přípojnici. Některé verze nových spojek umožňuje také připojení sekundární linie sběrnicovou svorkovnicí na čelní straně spojky. Staré spojky jsou napájeny ze svých kontrolérů, zatímco nové spojky jsou napájeny z primární linie Parametry liniových a oblastních spojek Obr. 8.1 Parametry staré spojky. Na obr. 8.1 jsou zobrazeny parametry staré spojky. Dva parametry jsou vypuštěny u nových spojek, zbytek je shodný. Odezva na filtraci může být nastavena prvními dvěma parametry "Group telegram...". Lze je nastavit samostatně pro oba směry: normal (nebo filter) - je použita filtrační tabulka, telegramy se přenáší selektivně, route - všechny telegramy se skupinovými adresami se přenáší, block - všechny telegramy se skupinovými adresami jsou zablokovány. Nastavení "route" a "block" by se měla používat pouze pro diagnostické účely. Spojky s filtrační funkcí mohou pracovat, i když je použit vizualizační program. ETS může správně vypočítat filtrační tabulky, pokud dummy přístroj s vizualizovanými skupinovými adresami je konfigurován na linii vizualizačního PC. Pouze pro staré typy spojek: 112

113 Třetí parametr "Check filter table?" se již nepoužívá u nových typů spojek. Testovací algoritmus je aktivován tímto parametrem. Ověřuje filtrační tabulku pro data ztracená při vyhodnocení ověřovaných součtů. Lze nastavit následující možnosti: YES - Filtrační tabulka je na chyby ověřována cyklicky, NO - Filtrační tabulka se neověřuje. U nových typů spojek je parametr Check filter table vždy nastaven vnitřně. Hlavní skupiny 14 a 15 nejsou obsaženy ve filtrační tabulce a proto je možné nastavit chování spojky pro tyto skupiny čtvrtým parametrem "Main group 14/15": route - Obě hlavní skupiny prochází oběma směry, block - Obě hlavní skupiny jsou pro oba směry zablokovány. Jestliže se použijí hlavní skupiny 14 a 15, měly by být použity pouze pro vnitřní funkce v liniích a parametr by měl být nastaven na "block". Při nastavení "route" by zatížení sběrnice bylo zbytečně zvýšené. Pouze pro staré typy spojek: Pokud spojka zjistí ve filtrační tabulce chybu, nastavením parametru "On error in filter table" se vymezí chování: route - zatížení sběrnice narůstá, instalace však pokračuje v činnosti a chyba zůstává nedetekována, block - selhání instalace, chyba je detekována, ignore - spojka se chová podle prvních dvou parametrů "Group telegrams chyba není detekována nebo jen velmi pozdě. Tento parametr je také vypuštěn u nových typů spojek. Parametr je vnitřně nastaven vždy na "route". Dva parametry "Opakování při přenosové chybě na hlavní linii" nebo "Opakování při přenosové chybě na linii" mění proces opakování telegramů, jestliže nebyly odsouhlaseny nebo jen záporně potvrzeny na odpovídající linii. Lze nastavit následující možnosti: žádné, 1, 2, 3 u starých typů spojek, ano/ne u nových typů spojek. Poslední dva parametry "Telegram potvrzován na hlavní linii" a "Telegram potvrzován na linii" vymezuje proces odsouhlasení přijímaných telegramů: only when routing - telegram je odsouhlasen jen prochází-li spojkou, always - všechny přijaté telegramy jsou odsouhlaseny. Tyto parametry by měly být měněny pouze ve specifických případech, jak je znázorněno v následujících příkladech: vizualizační PC je připojen k hlavní linii přes datové rozhraní. Filtrační tabulky liniové spojky jsou aktivní a zaměstnané tak, že telegramy pro vizualizaci dorazí na hlavní linii. Pokud telegramy, které jsou adresovány pouze vizualizaci, jsou nyní propouštěny na hlavní linii, potvrzení IACK liniové spojce chybí a telegramy jsou opakovány např. třikrát, což vede k vysokému zatížení sběrnice na hlavní linii. Jak pomoci: 113

114 o Parametr "Telegram confirmation on main line" je nastaven na "always" u všech liniových spojek, takže všechny spojky odpoví a telegram není opakován, nebo o Parametr "Repetitions if transmission errors on main line" se nastaví na "none" u všech spojek, takže telegram také není opakován. Nevýhodou je ztráta telegramů při přenosových chybách, které aktuálně nastanou, nebo když vstup vyrovnávací paměti spojky je plný a odesílá "busy". Tato volba je však jedinou možnou, pokud je přítomna pouze jedna spojka. Vizualizační PC je připojen k linii přes datové rozhraní. Filtrační tabulky liniové spojky jsou aktivní a pracují tak, aby telegramy pro vizualizaci došly na linii. Jestliže telegramy, které jsou adresovány pouze vizualizaci, jsou propuštěny na linii, potvrzení IACK liniové spojce chybí a telegramy jsou opakovány např. třikrát, což vede k vysokému zatížení sběrnice na linii. Jak pomoci: o Parametr "Repetitions if transmission errors on line" se nastaví na "none" u této spojky, telegram pak není opakován. Nevýhodou je, že telegramy se ztratí v případě aktuální přenosové chyby Parametry liniových opakovačů Použije-li se TP spojka jako liniový opakovač, obdrží pořadové číslo přístroje odlišné od nuly. Aplikace spojky se tak dozví, že má uvažovat pouze funkci opakovače. V tomto případě mají význam pouze dva z dříve popsaných parametrů: opakování, když je chyba na hlavní linii, opakování, když je chyba na linii. Použití liniové spojky jako liniového opakovače je zajištěno také nahráním aplikačního softwaru opakovače. Pak je možné nastavit shodné dva parametry pro programování individuálních adres a pro odesílání skupinových telegramů. Obr. 8.2 Parametry pro aplikaci opakovače TP1. o opakování při přenosové chybě na hlavní linii, když je přiřazena individuální adresa: žádné, 1, 2, 3 nebo ano/ne, o opakování při přenosové chybě na hlavní linii, pro skupinové telegramy: žádné, 1, 2, 3 nebo ano/ne, o opakování při přenosové chybě na linii, když je přiřazena individuální adresa: žádné, 1, 2, 3 nebo ano/ne, o opakování při přenosové chybě na linii, pro skupinové telegramy: žádné, 1, 2, 3 nebo ano/ne. 114

115 Pro standardní hodnoty by normálně mělo být nastaveno, aby skupinové telegramy byly opakovány jedenkrát v případě chyby. Pokud program ETS právě není v činnosti, odlišnosti mezi rozdílnými segmenty nedovolí vytvořit filtrační tabulky pro liniový opakovač. Opakovač proto přenáší všechny telegramy v obou směrech. Principiálně jsou rovněž přenášeny všechny telegramy s individuální cílovou adresou Routing (směrování) Jakmile je spojka v činnosti, je pět možností, jakými může spojka zareagovat na přijatý telegram: V následujících případech je telegram odsouhlasen: telegram je přenesen beze změny (TEL_ROUT_UN), telegram je přenesen a routingové číslo je zmenšeno (TEL_ROUT_DEC), telegram je přenesen do spojky, aby byla změněna její vnitřní data (TEL_INT), telegram je ignorován (TEL_IGN_AK). V následujícím případě telegram není odsouhlasen: telegram je ignorován bez odsouhlasení (TEL_IGN_NOAK). Routing s "Cílová adresa je individuální adresou" Obecně lze říci, že spojka vždy může filtrovat telegramy s cílovou individuální adresou. Příklad: liniová spojka, když: Cílovou individuální adresou je umístění přístroje: A.B.C A = Oblast, v níž je cílový přístroj umístěn, B = Linie, ve které je cílový přístroj umístěn, C = Číslo přístroje v linii s cílovým přístrojem. Individuální adresa liniové spojky: X.Z.0 (nula) X = Oblast, v níž je liniová spojka umístěna, Y = Linie, v níž je liniová spojka umístěna, 0 = Pořadové číslo liniové spojky (vždy nula). Z hlavní linie na linii: 115

116 Z linie na hlavní linii: Routing s "Cílová adresa je skupinovou adresou" 116

117 Nezbytný předpoklad: filtrační tabulka je nastavena pro oba směry. Příklad: liniová spojka, definice: GT = Skupinová adresa v telegramu, FT = Filtrační tabulka, RC = Routingové číslo. Příklad routingu, když: BC = Oblastní spojka (Backbone Coupler), LC = Liniová spojka (Line Coupler), LR= Liniový opakovač (Line Repeater), RC = Routingové číslo (Routing counter), DVC = Sběrnicový přístroj (Bus Device), PS/CH = Napájecí zdroj s tlumivkou (Power supply / Choke). 117

118 Při použití KNX výše uvedené instalace, přenos telegramu napříč liniemi bude uskutečněn krok za krokem". Nutnou podmínkou je, aby instalace byla správně navržena a uvedena do provozu. Jednotlivé spojky pracují selektivně (v závislosti na jejich filtračních tabulkách). 118

119 Začátek: Přístroj (tlačítkový snímač) odesílá telegram se skupinovou adresou 5/

120 120

121 Konec: Telegram je přijat 1 - násobným spínacím akčním členem , který vrací odpovědní telegram (ACK). 121

122 Akční člen poté spíná svůj výstup v souladu s přenášenou hodnotou daného skupinového objektu. Výsledkem filtrace telegramů je to, že telegramy prochází pouze tam, kam jsou určeny. Telegramy neprochází na ta místa, na nichž by neměly žádný účinek. Výhodou toho je, že se tak sníží zatížení sběrnice a zvýší se přenosová kapacita celé instalace. Liniové opakovače nefiltrují. Proto nemají být použity při projektování nových KNX instalací, ale jen pro rozšíření linií ve stávajících instalacích. Routingové číslo má tu výhodu, že v případě chybného zapojení sběrnice v instalaci (vytvoření smyčky mezi spojkami), telegram prochází napříč smyčkou nejvýše šestkrát. Instalace není zablokována. Na druhou stranu, routingové číslo způsobí, že telegram může projít nejvýše šesti spojkami. Výsledkem toho je, že liniové opakovače nesmí být zapojeny v sérii Struktura telegramu při nahrávání spojek Pro nahrávání filtračních tabulek, spojek jsou v ETS adresovány s jinými typy telegramů (APCI - Application Layer Protocol Information), jako normální přístroje Filtrační tabulka Filtrační tabulka se vytváří automaticky v ETS. Pokud je spojka vyznačena v topologickém náhledu nebo v náhledu prostorovém, obsah filtrační tabulky se zobrazí v kontextovém menu volbou Preview Filter Table... Filtrační tabulka, která je právě uložena ve spojce, se získá položkou menu Diagnostics/Device Info... v ETS3 Professional, jestliže je zaškrtnuta možnost skupinové komunikace v příslušném dialogovém okně. Filtrační tabulka se edituje v ETS3 Professional následujícím způsobem: Topologické okno a okno skupinových adres musí být otevřeno. Jestliže skupinové adresy jsou nyní přetaženy do linií způsobem uchop a pusť', na linii se vytvoří nový symbol. Ten má význam "Manuální vstup do filtrační tabulky". Jestliže je tento symbol vyznačen, manuálně vkládané skupinové adresy se objeví na pravé straně okna. Poznámka: Pokud by se vypustil tento vstup, nejlepším způsobem je použití kontextového menu. Je nezbytné zvolit Remove' a ne Delete'. Delete' by způsobilo úplné smazání skupinové adresy, tj. také její odstranění z tabulky skupinových adres a ze všech míst, na která byla přiřazena Spojky pro instalace Powerline KNX projekt může obsahovat různá přenosová media. Systémové přístroje pro připojení různých medií jsou mediální spojky. Např. to může být mediální spojka pro propojení podsystému Powerline s podsystémem TP. Aby bylo možné dodržet počet telegramů v rozlehlé KNX Powerline instalaci, je nezbytné rozdělit instalaci na několik KNX oblastí. Každá PL oblast obdrží jedinečné systémové ID a je tak izolována od celkové instalace s pásmovými zádržemi. Jednotlivé PL oblasti jsou vzájemně propojeny PL oblastními spojkami. Ty 122

123 korespondují s mediálními spojkami PL-TP svou strukturou a funkcí, ale datový kabel bude připojen namísto primární linie. Jmenovité napájecí napětí je 24V a je nutné také připojení tlumivky. Na tento datový kabel se aplikují shodné specifikace jako na páteřní linii TP. Telegramy, které prochází napříč jednotlivými oblastmi, jsou přenášeny selektivně po datovém kabelu propojujícím jednotlivé PL oblasti. Nejdříve ale byly propojeny různé přístroje pro plnění úkolů v oblastech Powerline prostřednictvím mediálních spojek. Tyto dvě funkcionality jsou nyní kombinovány v jediném přístroji, nazývaném systémovou spojkou Struktura systémové spojky Systémová spojka je přístroj pro montáž na nosné lišty do rozvodnic. Obsahuje opakovač Powerline, TP sběrnicovou spojku se speciálním BCU a silové napájení pro napájení až pěti TP přístrojů. Sekundární strana přístroje je připojena k PL, zatímco primární strana je vždy připojena k TP. Na straně TP pracuje jednak jako liniová spojka nebo oblastní spojka, kdežto na straně PL funguje také jako opakovač. Připojení k Powerline KNX je zajištěno prostřednictvím šroubových svorek, zatímco KNX TP sběrnice je připojena bezšroubovou červeno-černou svorkovnicí. Obr. 8.3 Systémová spojka. Systémová spojka má červenou LED a programovací tlačítko pro zadání individuální adresy. Pracovní režim je nastaven místním tlačítkem a indikován dvoubarevnou LED. Je vybavena také LED pro vysílání a příjem na obou stranách. Ty krátce blikají zeleně při příjmu telegramu a červeně při jeho odesílání. 123

124 Přístroj je konfigurován v linii Powerline jako přístroj s číslem 0. Jakmile je funkce mediální spojky souběžně s funkcí opakovače, žádný další opakovač nesmí být umístěn v linii. Pokud se týče funkce opakovače, platí totéž doporučení. Je-li cílovou adresou skupinová adresa, vyhledává se ve filtrační tabulce v závislosti na parametrizaci. Je-li cílovou adresou individuální adresa, telegram se filtruje za pomoci vlastní individuální adresy. To se stane, když telegram dosáhne TP-BCU. V síťové vrstvě je potom podobně učiněn závěr, podle něhož je přenášen na opakovač přes PEI. Nemůže-li být telegram odeslán, protože sběrnice je zaneprázdněna, je dočasně uložen ve vyrovnávací paměti telegramů RAM. Uloženo tak může být nejvýše 255 telegramů Filtrační tabulka Mediální spojka užívá filtrační tabulku k přenosu telegramů, které jsou vybaveny skupinovou adresou jako adresou cílovou. Tato filtrační tabulka se vytváří v programu ETS a musí být nahrána do mediální spojky přes TP-KNX. Všechny skupinové adresy až do 7FFF jsou obsaženy ve filtrační tabulce, tj. hlavní skupiny 14 a 15 mohou být také filtrovány. Tabulka je umístěna v EEPROM systémové spojky. Proto není zapotřebí použití baterie Parametry Pracovní režim systémové spojky se nastavuje parametrem "Funkce přístroje" s volbou mediální spojka nebo Powerline oblastní spojka. Druhý parametr spojky "Potvrzení telegramu pro telegramy procházející na stranu TP " ovlivňuje způsob odsouhlasení. Je trvale nastaven na "ano". Třetí parametr "Opakování při přenosové chybě na (1...6)" indikuje pro stranu TP, jak často má být telegram opakován, chybí-li ACK (IACK): 1,2,3,4,5 nebo 6. Systémová spojka má také nastavitelné parametry, které umožní nastavit filtraci skupinových adres, když byly změněny. Samostatně pro oba směry lze nastavit: filtrovat - je použita filtrační tabulka, telegramy jsou selektivně propouštěny, procházet - všechny telegramy se skupinovou adresou prochází, blokovat - Všechny telegramy se skupinovou adresou jsou blokovány. Nakonec, je možné nastavit, zda systém nechá procházet broadcast telegramy spojkou Nahrávání přístrojů Datové rozhraní musí být vždy vloženo na totéž medium, na kterém hodláme programovat jednotlivé přístroje. V současnosti nelze programovat přístroje napříč různými medii. Následující funkce však je možné uskutečnit napříč medii při použití ETS: spínání programovacích LED sběrnicových spojek nebo síťových spojek- ZAP/VYP 4 Čtení individuální adresy (na straně PL, smí být zapnuta pouze jedna LED) -systémová ID se nepřenáší na TP stranu, odesílání skupinových adres, 124

125 čtení informací o přístrojích IP router Další spojkou mezi různými medii je IP router. Tento IP router propojuje KNX linie s datovými sítěmi používajícími internetový protokol (IP). Současně tento přístroj dovoluje komunikaci mezi KNX přístroji a PC nebo jinými přístroji pracujícími s daty. Obr. 8.4 IP Router. Připojení ke KNX je zajištěno sběrnicovou svorkovnicí. Připojení k datové síti (IP prostřednictvím 10BaseT) umožňuje konektorová zásuvka RJ45. Pro svoji činnost vyžaduje IP router napájení AC/DC 24 V, které je připojeno ke druhé svorkovnici. IP router používá KNXnet/IP standard, definovaný KNX asociací. Tento standard specifikuje, jak musí být zasílány KNX telegramy přes IP sít' tak, aby KNX telegramy mezi liniemi byly přenášeny po IP síti a sběrnice přitom byla přístupná z PC. IP router se používá jako liniová spojka a oblastní spojka, v obou případech v existujících KNX sítích i v nových KNX sítích. Obsahuje filtrační tabulky, které umožňují specifikovat sběrnicové telegramy procházející nebo blokované z nebo na KNX linie a proto přispívá k redukci zatížení sběrnice. Filtrační tabulka se vytváří automaticky v programu ETS během parametrizace a nahrávání do instalace. Přehled výhod IP routeru: jednoduché rozhraní propojující s výše uspořádaným systémem, používajícím internetový protokol (IP), přímý přístup ke KNX instalaci (KNXnet/IP tunnelling) z kteréhokoli bodu IP sítě, 125

126 rychlá komunikace mezi KNX liniemi, KNX oblastmi a systémy (KNXnet/IP routing), komunikace napříč budovami a nemovitostmi (zasíťování nemovitostí), filtrování a přenos telegramů podle o Individuálních adres, o Skupinových adres, LED zobrazující: o Připravenost k činnosti, o KNX komunikaci, o IP komunikaci, jednoduchá konfigurace se standardem ETS, jednoduché propojovací rozhraní na vizualizační systémy IP router jako oblastní spojka IP router je použit jako oblastní spojka s individuální adresou x.0.0 (např ), žádný jiný IP router nesmí být topologicky pod" tímto IP routerem, tedy s individuální adresou x.y.0 (přičemž y = 1 až 15, např ) IP router jako liniová spojka Obr. 8.5 IP router jako oblastní spojka. Je-li IP router použit jako liniová spojka s individuální adresou x.y.0 (např ), žádný další IP router nesmí být topologicky "nad" tímto IP routerem v systému, tj. s individuální adresou x.0.0 (např ). 126

127 Obr. 8.6 IP router jako oblastní spojka Použití IP routeru jako liniové a oblastní spojky IP router může být použit jako rychlé vzájemné páteřní propojení mezi liniemi a oblastmi. Při přiřazování individuálních adres musí být zajištěno, aby router a jiné spojky v instalaci měly přiřazeny správné adresy podle topologického umístění. Přiřazení adresy: IP router bude použit jako liniová spojka nebo jako oblastní spojka. Individuální adresa je ve formátu x.y.0, přičemž X = 1 až 15, y= 1 až 15. Obr. 8.7 IP router jako liniová spojka. 127

128 8.4.4 IP router jako páteřní/síťová spojka IP routery je možné propojit i již existující instalace, vybavenými třeba i stejnými skupinovými adresami. IP router zde slouží jako funkční a kombinované propojení - jako kombinovaná páteřní a síťová spojka. Obr. 8.8 IP router jako páteřní a síťová spojka Síťové nastavení IP router vyžaduje IP adresu pro komunikaci po IP datové síti. Tato IP adresa může být přiřazena automaticky službou DHCP anebo bude definována manuálně. (DHCP je zkratkou pro "Dynamic Host Configuration Protocol" a názvem pro internetovou službu vytvářející "dynamicky" přístupy pro síťové přístroje. IP adresa musí být ručně zadána vždy, když pro danou sít' není zajištěna služba DHCP Parametry IP Routeru Parametry IP routeru jsou velice komplexní, a proto uvádíme pouze jejich reprezentativní přehled. Skupina parametrů "Všeobecně": Je zde možné přiřadit přístroj s názvem IP router. Tento název je použit k snadnějšímu vyhledání přístroje v síti. Prostřednictvím tohoto názvu je také možné vzájemně propojit oddělené instalace, které vnitřně používají shodné skupinové adresy. Skupiny parametrů "Routing Bus KNXnet/IP" a "Routing KNXnet/IP Bus": Jako s TP spojkou filtruje chování a odsouhlasení telegramu IP routerem - nastavuje se těmito parametry. Skupina parametrů "IP konfigurace" 128

129 Použití pro IP data, jako jsou IP adresy, masky podsítí. 129

130 Shrnutí pojmů 8.1. V této kapitole Spojky byla popsáno použití spojek v KNX hierarchii. Dále byly vysvětleny následující termíny: struktura spojky TP1, připojení liniových opakovačů, parametry liniových a oblastních spojek, parametry liniových opakovačů, routing, strukturu telegramu při nahrávání spojek a filtrační tabulku. Podobně byly objasněny používané termíny v oblastech popisu struktury systémové spojky a filtrační tabulky pro instalace KNX Powerline. V poslední části této kapitoly byly popsány výhody použití IP routeru, použití IP routeru jako oblastní spojky, jako liniové spojky, jako liniové a oblastní spojky a jako páteřní/síťové spojky. Otázky Jaký je rozdíl mezi spojkou KNX a rozhraním KNX? 8.2 Jak může být použita spojka pro TP1? 8.3 Z čeho se skládá spojka TP1? 8.4 Co je to filtrační tabulka? 8.5 K čemu slouží IP router? 8.6 Jaké jsou výhody IP routeru? 8.7 Popiš parametry IP routeru. DALŠÍ ZDROJE [1] Nástavbový kurz KNX, ABB, Jablonec nad Nisou, [2] KNX System arguments, KNX association, KNX Advanced Course, Home and Building Management Systems, [download ] [3] KNX Advanced course, upgrade Certification, DOMONETIO KNX Training Center Nr , Barcelona

131 9. ŘÍZENÍ OSVĚTLENÍ ČAS KE STUDIU: 7 hodin CÍL: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: vysvětlit rozdíl mezi klasickým řízením jasu: slunce svítí - osvětlení vypnout a řízení osvětlení na stálou osvětlenost, popsat typy řízení s uzavřenou smyčkou, určit charakteristiky snímačů a akčních členů KNX, způsoby řízení jasu typu v kombinaci s regulací Master/Slave. VÝKLAD 9.1. Všeobecně Pro řízení osvětlení v moderních budovách se obecně již nadále nepoužívá prostého spínání. Uživatelé v zásadě požadují jeho začlenění do inteligentních řídicích systémů s otevřenou nebo uzavřenou regulační smyčkou. Jeho výsledkem je ekonomické řízení osvětlovacích soustav. V této souvislosti lze hovořit o třech hlediscích: za prvé, vznikají úspory energie; za druhé, inteligentní osvětlovací systémy mohou chránit rozsáhlé osvětlovací systémy před zbytečným spínáním a konečně je zajištěna také automatická ochrana světelných zdrojů. 131

132 9.2. Klasické řízení jasu: Slunce svítí - osvětlení vypnout Použijí-li se stmívané zářivky namísto spínaných svítidel, životnost zdrojů se prodlouží například pouhým snížením maximálního příkonu o 10%. To se zobrazí v úsporách provozních nákladů a tedy i ve vlivu na životní prostředí. Správně navržený systém řízení osvětlení také znamená mnohem příjemnější pracovní prostředí pro uživatele např. na pracovištích v kancelářích. V této souvislosti také stojí za zmínku, tam kde je to možné, využívat přirozené světlo, čímž je úspora znásobena, především v teplejších obdobích roku. Snížení úrovně umělého osvětlení přináší úsporu elektrické energie, snížení tepelných ztrát svítidel a tedy i snížení potřeby energie pro chlazení klimatizační soustavou. Uvážíme-li, že 1 kw výkonové ztráty na osvětlení musí být kompenzovány asi 3 kw výkonu chladicího systému, aby se zabránilo vzrůstu teploty v místnosti způsobeného tepelnou ztrátou svítidel, vzniká tím dokonce čtyřnásobná úspora. Cíl: Optimalizované řízení jasu pro celou místnost 9.3. Princip Řízení systému osvětlení uzavřenou nebo otevřenou regulační smyčkou je založeno na modulaci úrovně osvětlení uvnitř místnosti měřením jak venkovní (nezávislá proměnná), tak i zpětné vazby na vnitřní úroveň osvětlení (závislá proměnná), která obsahuje změny úměrné vnějšímu. V obou variantách je primární potřebou udržení požadované úrovně osvětlení, pokud možno na konstantní hodnotě. Obecnou vlastností takového decentralizovaného systému, jakým je KNX, s individuálními úkoly v soustavách s otevřenou nebo uzavřenou regulační smyčkou, je rozdělení úkolů mezi různé přístroje: snímače, akční členy a kontroléry. Toto obojí má výhody i nevýhody, jak je níže detailněji uvedeno Řízení na stálou osvětlenost Řídící obvod s uzavřenou regulační smyčkou se používá při řízení na stálou osvětlenost. Požadovaná úroveň jasu v místnosti nebo úroveň osvětlení na 132

133 pracovním stole je měřena a měněna společně s ovlivňováním přirozeného osvětlení odpovídajícím zpětnovazebním působením na akční členy. W Vztažná proměnná (nastavená hodnota jasu); Z... Poruchy (úroveň vnějšího osvětleni); Y Řízená hodnota (hodnota stmívání 1-100%); X... Výstupní hodnota (hodnota v lx na pracovišti). Obr. 9.1 Řízení na stálou osvětlenost Řízení na stálou osvětlenost: Oblasti aplikace, Záměr Tento typ řídicího obvodu se používá hlavně v komerčních instalacích, v nichž je důležité dodržovat jistý způsob regulace takový, který zajistí osvětlení na pracovních místech, ale ne více, než je nezbytně potřebné. Účelem je vytvořit optimální pracovní prostředí při současné úspoře provozních nákladů. Uživateli může být umožněno také, aby měl vytvořeno pohodlné prostředí využitím prostorového kontroléru pracujícího nezávisle na dalších parametrech, které zde nejsou detekovány Typy řízení s uzavřenou smyčkou Odlišnosti jsou mezi uzavřenou regulační smyčkou a tzv. integrálním resetem. V prvém regulačním systému je řízená hodnota přímo ovlivňována rozdílem mezi hodnotou nastavenou a měřenou. Například absolutní hodnota stmívání je odesílána akčnímu členu prostřednictvím zpětnovazební funkce (závislé na měřené úrovni osvětlení, ale s proměnným podílem přirozeného osvětlení). Záporná zpětná vazba řízené hodnoty ve srovnání s bodem v obvodu uzavřené regulační smyčky, stejně jako systémová odchylka přírůstku jsou ovládány jednou funkcí. Při větší změně regulované hodnoty se zvyšuje podíl na chybě systémové odchylky. Na druhé straně integrální reset pracuje na základě dvoustavové regulace. Řízená hodnota úrovně jasu v akčním členu se mění nepřímo nebo postupně, zejména při použití telegramů pro relativní stmívání. Při tomto typu stmívacího procesu měří snímač hladinu osvětlení opět tak, aby byla nastavena její konstantní úroveň, proto srovnává s nastavenou hodnotou a rozhoduje, kterým směrem má probíhat další změna intenzity umělého osvětlení. Odpovídající úroveň změn zajišťuje, aby regulovaná hodnota zůstala na konstantní úrovni až do nové aktivace. Je to nezávislé na stupni systémové odchylky. Dvoustupňové řízení je ve skutečnosti nevhodné pro řízení s uzavřenou smyčkou, protože jen zřídkakdy dosáhne na 133

134 nastavenou hodnotu. Tento způsob řízení nastavuje požadovaný bod pouhým otevíráním nebo uzavíráním namísto plynulého stmívacího procesu, který musí být zajištěn i přiměřenou šířkou hystereze, zabraňující rozkmitání systému při dosažení nastavené hodnoty. Tento způsob řízení je detailněji popsán v části Řízení jasu Použitelné sběrnicové přístroje Poté, co byl dohodnut způsob udržování stálé úrovně osvětlení, je možné již použít pouze akční členy, které umožňují tuto regulaci. Proto to musí být stmívací akční členy. Požadované parametry KNX stmívacích akčních členů musí být takové, aby bylo možné jimi řídit tři různé veličiny: spínání, relativní stmívání prostřednictvím 4bitových informací a absolutní stmívání 8bitovou informací. Snímače pro tento řídicí systém musí především měřit aktuální hodnotu osvětlení s přiměřenou přesností a s kmitočtem bez omezení horní meze šířky požadovaného rozsahu hodnot. Pokud se týče přesnosti, nejvýhodnější je snímač umožňující měření podle logaritmické závislosti. To znamená, že musí být schopen přesněji měřit v dolní části rozsahu, než v horní části, jelikož lidské oko reaguje méně na absolutně shodné změny s rostoucí úrovní jasu. Posuzujeme-li, zda regulace systémem s uzavřenou smyčkou je lepší nebo horší, než jiné systémy, je možný pouze relativní odhad přesnosti. Pokud je např. požadováno nastavení na 1500 lx a maximální odchylka je +/- 150 lx, tj. 10 %, potom srovnatelné je nastavení na hodnotu 500 lx maximální odchylkou o +/- 50 Ix. Třetím prvkem řídicího systému je kontrolér, jehož účelem je vlastní úkol regulace. Kontrolér na vstupu přijímá měřené hodnoty intenzity osvětlení a srovnává je s nastavenou hodnotou, která je např. zadána jako parametr (pevně nastavená hodnota) nebo jako hodnota objektu (může být kdykoli změněna po sběrnici). Z těchto dvou hodnot si stanoví regulační odchylku na výstupu (řízená hodnota) v závislosti na vloženém algoritmu (řízená funkce) a odesílá ji akčnímu členu. V praxi, především v zájmu snížení nákladů a omezení prostorových nároků, výrobci tyto přístroje integrují tak, že kontroléry jsou součástí snímačů anebo se všechny prvky kontroléru i snímače stávají nedílnou součástí akčního členu Charakteristiky snímačů a akčních členů Snímače Jak bylo výše uvedeno, snímače jasu, které se používají pro řízení osvětlení, musí mít přesnost měření hodnot takovou, aby byly schopny se přizpůsobit požadované hodnotě. Systémová odchylka do přibližně +/- 15% je ještě uživatelem nezaznamenatelná. Přesnost nebo tolerance měřicího snímače, stejně jako ztráty způsobené analogově číslicovým převodem v KNX snímači je nutné spojit dohromady, tj. omezit pod tuto hodnotu. Příklad: Nastavená hodnota je 600 lx; tolerance je +/- 90 Ix. Jednotlivé možné měřené hodnoty potom musí být oddělené o méně než é 90 Ix. Skutečností je, že nepřímé měření je vždy spojeno se vznikem potíží. Není měřen světelný tok svítidla, ale měří se světlo odrážené od různých odrazných ploch. Potom je snadné si představit, že tmavý povrch odráží méně světla, než např. povrch stolu bílé barvy. Také struktura povrchu může ovlivnit záznam měřené hodnoty. V podstatě lze říci, že světlo je více či méně rozptýlené a potom snímačem měřená hodnota je nižší, než při přímém měření. 134

135 S ohledem na odlišné faktory odrazivosti musí mít hlavice snímačů proměnné, které může být přizpůsobeno uvažovaným požadavkům. Toto zesílení musí být zajištěno předně analogově číslicovým převodníkem, aby rozlišení bylo omezeno podle činitele zesílení a poklesu přesnosti regulace. Měřená hodnota bude potom přizpůsobena podle činitele zesílení pod vyznačené požadavky během procesu kalibrace tak, aby mohla být v činnosti průběžně jako hodnota v luxech, která bude zobrazována. Správná měřená hodnota jasu je obecně snímačem odesílána cyklicky. Rozdíl hodnot a časový interval pro odesílání se ve většině případů nastavuje v širokém rozsahu v použitých vhodných přístrojích. Kromě toho, při variantě cyklického zasílání je také možné rychleji reagovat v případě řízení s významnějšími změnami měřené hodnoty jasu. Kontroléry s uzavřenou smyčkou Příkladem výše naznačeného je nyní požadovaný kontrolér s uzavřenou smyčkou, který používá porovnání nastavené a měřené hodnoty a který vyznačuje, jak musí být změněna regulovaná hodnota, aby se stav vrátil do požadovaného rovnovážného stavu, kdy nastavená hodnota = aktuální (měřené) hodnotě. Jednotlivé detaily této regulační techniky zde nebudou rozebírány, probereme pouze uskutečnitelné alternativy. Tato tzv. procedura uzavřené smyčky může zahrnovat proporcionální, integrální a diferenciální zpětnovazební komponenty. To znamená: proporcionální: přímo řízený výstup y je vypočten pro stmívací akční člen z rozdílu x mezi nastavenou a měřenou hodnotou, stanoveným jednoduchým lineárním převodem funkcí podle vzorce: y = a*x, integrální: řízený výstup je integrován stanovenou mírou, jakou je např. nula na počátku a zvětšující se vypočtenou hodnotou y = a*x*t, pouze po určitou dobu, diferenciální: řízený výstup je stanoven z rychlosti změny systémové odchylky y = x/t. Pouze P kontrolér lze použít přímo pro základní funkce techniky řízení. Použití P kontroléru však vede k systematické odchylce, kterou nelze zmenšit s ohledem na požadavek vyhnutí se oscilacím. Pouze I kontrolér vykazuje v našem případě lepší funkčnost, jakou je nalezení stabilního stavu po určitou dobu, v němž zůstává, dokud nenastane změna venkovní intenzity osvětlení. D kontrolér reaguje velmi rychle, pokud dojde ke značné změně parametrů. V odpovědi na tuto změnu po určité době je návrat na ustálenou hodnotu. Nehledě na plynulé řízení na nastavenou hodnotu, pro optimální řídicí systém osvětlení je důležité, aby změna úrovně jasu probíhala z hlediska uživatele pokud možno nepostřehnutelné. Extrémní vnější změny osvětlení nesmí také ovlivnit řídící výstup v takové míře, že by způsobily nerovnováhu. P a D kontroléry jsou proto jen zřídka používány v řídicích systémech osvětlení. Pouze integrální řízení je v praxi postačující ke splnění požadavků uživatele. Ve většině případů má integrální řízení nepřímý, spíše než přímý vliv na řízený výstup. Proto používáme proces tzv. "integrální reset". V praxi tím míníme, že kontrolér s uzavřenou smyčkou řídí výstup stupňovitě a vlastně ve stejném rozsahu jako pro dočasnou jednotku. V KNX systému jsou 4 bitové stmívací telegramy (DPT 3.007) předurčeny k přenosu těchto stálých změn 135

136 hodnot, které neobsahují žádné odlišné hodnoty (nehledě na znaménko), jako je tomu v případě absolutního stmívání s 8 bitovým řídicím výstupem. Jakékoli do úvahy připadající změny parametrů vždy způsobí stejnou míru změn. Od změny jasu musí nastat postupné kroky o šířce 1/64 (1,6%) nebo 1/32 (3,2%), které jsou možné pro DPT bitové stmívací telegramy jsou stále zasílány, za předpokladu, že aktuální hodnota neleží v blízkosti nastavené hodnoty, v poli hystereze. Při dosažení rozsahu hystereze kontrolér zastaví činnost. To je výhodné především, pokud kontrolér zaznamená stejný bod, který má být aktuálně dosažen jako mezní hodnota akčního členu, i když předtím byla ještě systémová odchylka. Proto se také spínače vypnou až do změny znaménka pro opačnou systémovou odchylku. Obr. 9.2 Příklad kontroléru s uzavřenou smyčkou a s integrovaným snímačem. V objektech na obr. 9.1 je možné detekovat také další možnosti, které mohou být včleněny odděleně od aktuálních stmívacích funkcí (= řízené hodnoty). Tyto volby umožňují velice pohodlné použití řídicího systému: přizpůsobení nastavené hodnoty přes relativní stmívání, nastavenou hodnotu změnit přes absolutní stmívání (nastavení hodnoty), přepínání mezi ručním a automatickým režimem přes všechny pracovní funkce, jimiž je akční člen vybaven (tj. spínání, stmívání a nastavení hodnoty). Tento snímací kontrolér ale nemůže odesílat měřenou hodnotu jasu. Předchozí stanoviska o procedurách použitých v EIS 2 však neznamenají, že by integrální reset bylo možné zajistit pouze prostřednictvím EIS 2. Tyto procesy mohou být včleněny také do telegramů EIS 6. Kontrolér pak startuje s počáteční hodnotou, především 0 nebo 255 a odesílá další telegramy, jako s EIS 2, které obsahují 8 bitové hodnoty, které se zvyšují nebo snižují podle konstantní hodnoty srovnávanou s předchozí hodnotou. Výhodou tohoto procesu v porovnání s EIS 2 je skutečnost, že rozlišení je jemnější a dosahuje přesnosti kroku kolem 0,4%. To znamená, že je možné dosáhnout jemnějšího nastavení během stmívacího procesu. Zatížení sběrnice však bude narůstat, když budou brány do úvahy menší změny hodnot. Akční členy Na stmívací akční členy nejsou kladeny žádné zvláštní počáteční požadavky, kromě toho, že musí být vybaveny 4 bitovými nebo 8 bitovými objekty nezbytnými pro integrální reset. Je však důležité, umět zvolit typ akčního členu, který může nebo 136

137 nemůže vypínat při plynulém tlumení světla. Podobně je tornu také při opačném procesu. Jestliže při řízení v uzavřené smyčce má být zapnuto, musí to být možné 4 bitovými stmívacími příkazy. Závislost stmívání na čase musí být aktivní jak pro 8 bitovou hodnotu stmívání, tak i pro 4 bitový stmívací proces, jakmile akční člen ubírá nebo přidává jas po krocích. KNX stmívače a stmívací akční členy, které jsou aktuálně na trhu, již téměř všechny splňují tyto podmínky, jimž však ne vždy vyhoví starší přístroje. Pro optimalizaci stmívacího procesu je potřebné kontrolérem zajistit, aby stmívací rychlost akčního členu, šířka stmívacího kroku a interval pro odesílání byly upřesněny: Jestliže např. stmívací telegramy 1/64 jsou odesílány každé 2 s, stmívač musí být nastaven tak, aby takto pracoval v celém cyklu od O - 100% za 128 s, ale ne rychleji. Má-li být také možné ruční ovládání stmívače, je ovšem také požadována kratší stmívací perioda. V tomto ohledu lze nalézt rozdíly mezi dostupnými přístroji, jelikož ne všechny z nich nabízí tyto možnosti (viz poznámku v následující části) Poznámky k parametrizaci, vlajky, možné chyby, zatížení sběrnice atd. Výše zmíněná podmínka (stmívací perioda 128 s) je optimalizována pro řídicí systém, ale ne pro ruční ovládání. Často musí být uskutečněn kompromis: akční člen stmívá poněkud pomaleji, např. během 8 s a kontrolér přenáší poněkud rychleji, aby se vyhnul stmívacímu procesu krokováním. Tak se ovšem zvýší zatížení sběrnice. Alternativně lze použít jako krok 1/32 namísto 1/64 k opětovnému snížení zatížení sběrnice. Tím se vytváří další problém v případě použití velmi jasných svítidel (předimenzovaná nebo ještě nová). Změny jasu mohou již být významnější, než je nastavená hystereze pro jednotlivý krok 1/32. Tyto výsledky průběžných změn způsobují, že svítidlo plynule překračuje nebo nedosahuje na cílovou hodnotu. Obr. 9.3 Nepřizpůsobení šířky stmívacího kroku a hystereze. 137

138 Rozšíření hystereze nebo zúžení šířky stmívacího kroku zajistí určitou pomoc: Obr. 9.4 Úprava poměru šířky stmívacího kroku a hystereze. Lepší možností je použití stmívacího akčního členu se dvěma časovými základnami. Tuto možnost nabízí více stmívacích akčních členů, které jsou na trhu a které využívají sběrnicové spojky od BCU2. Potom je skutečně možné včlenit manuální i automatickou funkci: manuální ovládání = krátká časová základna pro stmívání, automatika = dlouhá časová základna pro stmívání. Obr. 9.5 Objekty spínacího a stmívacího akčního členu s dvojitou časovou základnou Příklad parametrizace Funkce V tomto návrhu použijme 3 KNX komponenty pro úplný řídicí systém: snímač s integrovaným kontrolérem (typ = integrální reset), stmívací akční člen s dvojitou časovou základnou a 4 násobný tlačítkový snímač, který umožňuje následující funkce. Funkce Účinek 138

139 Ruční spínání osvětlení Ruční stmívání osvětlení Spínání akčního členu zap/vyp, přerušení RUS *) Akční člen stmívá, je přerušena RUS Spínání automatické RUS zap/vyp (základní) Ruční nastavení hodnoty osvětlení (plynulé) (volitelné) Přítomnost (volitelné) Změna nastavení (volitelné) Spouští se RUS s parametrizovaným nastavením nebo se regulace zastaví Nastavuje se hodnota jasu akčního členu v rozmezí 0 až 100%, přerušení RUS RUS je spínáno podle pohybu snímačem přítomnosti; nebo jednodušeji pouze spínačem Řízení proměnnou v lx - nastavení Kalibrace *) RUS: Regulace osvětlení uzavřenou smyčkou Jen pro nahrávání (nebo pro budoucí požadavek uživatele na opětovnou kalibraci) Obvyklý rozsah, ve kterém se pohybuje nastavená hodnota, se pohybuje mezi 250 lx (úroveň osvětlení pro méně náročné aktivity) až 1500 lx (úroveň osvětlení - intenzívní pro laboratorní pracovní místa, kde jsou používána optická zařízení jako čočky, mikroskopy apod.). Snímač musí udržovat systémovou odchylku ve výši max. +/-15 % z celého rozsahu. Dvě další funkce/skupinové adresy jsou požadovány pro kalibraci uspořádání po montáži: měřená hodnota v lx (měřeno externím luxmetrem), přepínání kalibrace. Snímač jasu/kontrolér již výše zmíněný umožňuje také kalibraci při použití samostatného aplikačního programu. Adresa `měřená hodnota v Ix' ve skutečnosti není vždy potřebnou, ale nutně je doporučována k použití pro indikaci, jak vzdálená je skutečná měřená hodnota od té, na jakou byl KNX snímač kalibrován při spuštění. Kalibrační proces bude přepočten (pro uživatele není přístupný) podle zesilovacího činitele mezi fyzikálně měřenou úrovní osvětlení a parametrizovanou nebo prostřednictvím objektu nastavenou hodnotou. Příklad Snímač může - po plném spuštění po naprogramování - odesílat hodnotu 200. Ale luxmetr ukazuje hodnotu 500 luxů. Snímač je ale také nastaven na hodnotu 500 luxů. (Tak to má být - jinak by kalibrace byla chybná). Takže poté byl odeslán spínací kalibrační telegram s novou hodnotou, která mění stav na "500". Nyní chybí pouze spojení mezi kontrolérem a akční m členem: 139

140 Automatická hodnota regulace (hodnota Master). Parametry Vysvětlivky: Pracovní režim: Obr. 9.6 Parametry řízení kontroléru s uzavřenou smyčkou. "Řízení na stálou osvětlenost" se používá pro při plynulém stmívání, Počet Slave: je požadován pouze 1 master kanál, tedy žádný Slave = 0, Odeslat měř.h.osv.: (volitelné) hodnota snímače bude zobrazena a monitorována, Min. změna...: "15 Lux" znamená, že při změně rovné nebo větší než 15 luxů bude odeslána nová hodnota, Hodnota nastavení: "Parametr" nebo "komunikační objekt"; ten druhý dovoluje pružné nastavení hodnoty, Max. změna. z hodnoty nastavení: Polovina z oboustranné hystereze (proměnná od 15 do 60 luxů), Max. velikost kroku při stmívání: nastavitelné od 0,5 až do 3%; = rozdíl mezi 2 telegramy s hodnotou master, Přenést další stmívací hodnotu po: 2 sekundách; tj., společně s "max. krok" 0-100% = 120 sekund. Začátek a konec řízení konstantní úrovně: Kontrolér nejdříve stav hodnoty, poté vypočítá obsah příštího telegramu a také skončí s hodnotou 0% v telegramu 140

141 Obr. 9.7 Parametry (výtah) spínacího a stmívacího akčního členu. Nastavení dovoluje rychlost stmívání v rozsahu 100% za 5 s. Faktor pro stmívací čas 2" (plus jeho časový základ "sekundy") znamená automatické stmívání během 120 sekund. Tento čas se rovná právě nastavení kanálu Master kontroléru jasu 141

142 Skupinové adresy V souhrnu, jsou zde opět uvedeny všechny skupinové adresy: Obr. 9.8 Uspořádání skupinových adres vyhovující pro systém řízení na stálou osvětlenost. Přiřazení objektů snímačů a akčních členů, ovládání Může být, že ne všechny skupinové adresy jsou 3x přiřazovány, ale jen 2x jako je tomu u adresy pro spínání u kontroléru (Zap/Vyp). Důsledkem tohoto typu řízení je, že uživatel si musí pamatovat všechny funkce. Je proto absolutně nezbytné správně popsat ovládací tlačítka. To bývá často důvodem, proč ne všechny možné funkce jsou ovládány tlačítky, ale používají se např. jen pro spínání a stmívání, zatímco návrat do automatického režimu závisí např. jen na cyklickém zasílání časového signálu nebo na centrálním snímači jasu. Obr. 9.9 Skupinové adresy přiřazené mezi třemi přístroji. 142

143 Dodatečné poznámky Obecně je akční člen adresován také prostřednictvím centrální funkce (viz výše), jíž se osvětlení spíná přímo nebo např. také se aktivuje či deaktivuje časové řízení spínání. Toto může brát do úvahy také kontrolér. Přímé centrální spínání musí také vypnout kontrolér. Tyto adresy proto musí být přiřazeny také k blokovacím objektům kontroléru, jinak je aktivován vnitřní limit počtu telegramů (vedoucí k nepřípustnému zatížení sběrnice) a kontrolér již nebude reagovat Poznámky k instalaci Mnoho faktorů rozhoduje o optimální instalaci systému řízení osvětlenosti. Některé z nich uvádíme: Přiřazení měřicího snímače Povrch, na kterém se měří, musí být pokud možno nenarušený, tj. nesmí nikdy vykazovat odlišné povrchové charakteristiky. Vnější světlo pokud možno nesmí přímo působit na přijímací čočku, stejně tak umělé osvětlení. Obr. 9.8 Optimální poloha měřicího snímače. Několik řad svítidel s proměnným podílem přirozeného světla: V tomto případě, který se občas vyskytuje, je postačující jediný snímač jasu, pokud je možné generovat různé řídicí hodnoty pro jednotlivé kanály akčních členů. Jestliže není k dispozici kontrolér, který by toto uměl, musí být pro každou řadu svítidel použit samostatný snímač. Pokud nastává vzájemné ovlivňování (většinou nežádoucí), je potřebné umístit mezi snímače oddělovací příčky a překrytí osvětlovaných povrchů pod jednotlivými řadami se musí minimalizovat. To však může vést ke stálému procesu kmitání nebo alespoň k neočekávanému rozložení jasu (ačkoli měřené 143

144 hodnoty snímačů jsou správné). Technicky lepším řešením je v současnosti řízení pouze jedné řady (jímž není možné jednoduše zvolit libovolnou řadu, ale řadu, která je umístěna v nejtmavší části místnosti). Ostatní řady svítidel jsou jednoduše rozděleny prostřednictvím řídicí funkce, např. nastavením odchylky (offset) a tzv. obvodu master/slave. Obr. 9.9 Řízení osvětlenosti řad svítidel v kombinaci s odchylkou řízení dalších řad svítidel. Základní nepřizpůsobení V tomto systému vždy dochází k neshodě. To vychází na jedné straně z odlišného světelného spektra přirozeného a umělého osvětlení a na druhé straně z odlišných úhlů osvětlení. Čím je větší podíl vnějšího osvětlení, tím větší je chyba měření. Křivka řízené proměnné je odvozena ze závislosti vnějšího jasu, který dosahuje svého minima v poměru 50:50 mezi podílem vnějšího a vnitřního osvětlení. Systém musí být vždy vyvážen podle těchto světelných podmínek. Obr Vlastnosti aktuální hodnoty závisí na úrovni vnějšího osvětlení. 144

145 9.5. Řízení jasu Oblasti aplikace, Záměr V protikladu k řízení osvětlení, při kterém si přejeme dosáhnout výše zmíněné individuální a optimální úrovně intenzity světla, řízení jasu je většinou uvažováno s ohledem na minimalizaci pořizovacích nákladů, zcela bez ohledu na přínosy dané snížením nákladů na energii. To je samozřejmě odsouhlaseno mezi projektantem a uživatelem, kdy mohou nastat významné odchylky mezi nastavenou a aktuální hodnotou během řízení systému. To je především v případě, kdy do řízeného systému jsou včleněna pouze spínaná svítidla. Obr Princip řízení osvětlenosti Typy řízení osvětlení otevřenou smyčkou Při řízení osvětlenosti je rozdíl mezi plynulým a dvoustupňovým řízením. Používá se snímač, který měří hodnotu vnějšího jasu a který je nezávislý na měření vnitřního osvětlení, tedy na nastavené hodnotě. Začínaje od této měřené hodnoty, řízená hodnota vnitřního osvětlení je stanovena jako první vypočtená funkce, u níž se používá osvětlení místnosti k dosažení požadované nastavené hodnoty. Technicky se jedná o regulaci s otevřenou smyčkou. Chybí zpětnovazební smyčka. To má jak svoje výhody, tak i nevýhody. Výhodou je, že tento typ řízení osvětlení se nikdy nerozkmitá, protože chybí zpětnovazební smyčka, jak již bylo uvedeno. Počínaje od měřené hodnoty jediného snímače, musí být rozlišena celá řada odlišných regulačních křivek. Nevýhodou je to, že musí být nastavena rozsáhlá nastavení pro plynulou regulaci, která trvají nejméně jeden celý den. Plynulé řízení Plynulé řízení - jako u řízení s uzavřenou smyčkou výše - vyžaduje stmívače nebo stmívací akční členy, které mohou být nastaveny neurčitě. Jelikož nelze dosáhnout automatického nastavování řízené hodnoty (s ohledem na chybějící zpětnovazební smyčku), musí být zajištěn výběr řízené funkce. V nejjednodušším případě to může být přímka stanovená dvěma páry hodnot: a) maximální venkovní osvětlenost, která 145

146 zajistí 100% osvětlení interiéru a b) minimální úroveň uvedeného osvětlení, která zajistí vypnutí svítidel. Kromě toho musí být u řídicího modulu nastavena hystereze, aby byla snadná regulace v extrémním rozsahu mezi zapnutým a vypnutým osvětlením. Obr Závislost řízení jasu - je doporučovaná hystereze Dvoustupňové řízení. Regulační křivka popsaná v předchozí části je dále zjednodušena na pouze dva stavy, které jsou možné pro řízená svítidla: ZAP a VYP. Obr Princip dvoustupňového řízení. 146

147 9.5.3 Použitelné sběrnicové přístroje Všeobecně Doporučuje se, aby snímače a akční členy byly vzájemně oddělené. Řídicí systém vyhodnocuje údaje snímačů (včetně tlačítkových snímačů) a ovládá činnost akčních členů. Snímače Téměř všechny přístroje, které jsou vhodné jako snímače jasu, mohou vyhodnocovat vnější vstupní údaje potřebné pro řízení osvětlení. To zahrnuje i binární vstupy pro dvoustupňové řízení, které mohou být připojeny k plovoucímu kontaktu snímače jasu. Nevýhodou tohoto řešení je nemožnost změny spínacích bodů a hystereze telegramy KNX nebo alespoň novým nahráním parametrů přístroje. Analogové vstupy pro KNX, které předávají měřené hodnoty ve formátu DPT (v luxech) jsou pro tento případ lepšími. Snímače, které většinou nabízí logaritmické rozlišení měřených hodnot, jsou výhodnější a samozřejmě úplně pokrývají požadovanou oblast. Pokud tomu tak není a rozlišení měřených hodnot není podle výše uvedeného, pro řízení osvětlení musí být vhodné hodnoty alespoň cca >50% tak, že viditelný posun úrovně osvětlení se nevyskytne v oblasti, v níž převládá umělé osvětlení. Jak bylo řečeno výše pro řízení s uzavřenou smyčkou, maximální šířkový krok nesmí být větší, než 3.2% rozdílu hodnot stmívání. Je nutné tam aplikovat tuto závislost. To znamená, že máme k dispozici alespoň 50/3.2 = 16 kroků pro rozsah 50%-100% pro nastavení stmívání. Potom lze snadněji specifikovat, který ze snímačů je pro praxi vhodnější anebo není dostatečně přesný. Příklad: Snímač zaznamená hodnotu vnější osvětlenosti 1000 lx, stmívací úroveň leží v oblasti 50%. Rozlišení snímače se pohybuje na stmívací úrovni 50%. Rozlišení snímače musí být alespoň 1000 / 16 = 6.25 Ix. Malý teoretický dotaz - jestliže snímač s rozlišením 62,5 lx již měl stmívací úroveň 50% při vnějším jasu 500 lx -je vhodný, či nikoliv? Akční členy Jak bylo uvedeno v části 3.4.3, zde nejsou stanovena žádná omezení. Mohou být použity všechny akční členy navržené pro normální stmívání. A také všechny binární výstupy opět mohou být použity pro dvoustupňové řízení. Kontroléry Systém řízení intenzity osvětlení obsahuje několik rozdílných řídících závislostí. Je to proto, že dobrá myšlenka včlenit funkce měřená hodnota osvětlení" a ovládání akčních členů" ve speciálním modulu, který však nemůže být přímo propojen kabelem se snímačem osvětlení. Pro tento případ je možné soustředit se na optimální polohy pro umístění měřicích snímačů, pokud je měřený údaj již převeden na telegram DPT v převodníku připojeném ke KNX a poté přenesen použitím přenosových cest. Modul kontroléru je přitom umístěn v rozváděči a generuje různé řídící závislosti podle přicházejících měřených hodnot. Tak je ovšem možné připojit se k jinému systému prostřednictvím rozhraní, které umožňuje také DDC*) funkce. Není to tedy KNX řídící kontrolér osvětlení, ale převod je uskutečňován externě v 147

148 DDC, který potom odesílá nové stmívací řídicí hodnoty přes rozhraní v odezvě na novou měřenou hodnotu předanou snímačem osvětlení. (Např. rozhraní na Profibus.) *) DDC = Digital-decimal convertor = dekadicko/binární převodník Obr Přenos měřené hodnoty snímače osvětlení na různé řídící závislosti Poznámky k parametrizaci, vlajky, zatížení sběrnice atd. Již byly probrány důležité charakteristiky akčních členů a snímačů patřících do části Řízení osvětlení", proto jen stručně shrneme: prohlášení týkající se vlajek (možnost čtení stavu objektů) a zahrnutí manuálního ovládání v automatickém systému (časově omezené přerušení regulace) se zde samozřejmě využívá. Má-li se osvětlení také spínat a stmívat manuálně prostřednictvím místních tlačítkových snímačů, anebo mají-li být přímo nastavovány hodnoty, řídicí systém musí umět pracovat s příslušnými adresami, jinak by manuální ovládání vedlo nevyhnutelně k bezprostřední korekci automatického systému. Jestliže nepoužíváme řídicí smyčku, je také možné za jistých podmínek včlenit minimální a maximální mezní hodnotu pro stmívanou řídící hodnotu, se kterou pracuje řídicí systém. Jinak je systém vypínán (manuální ovládání). Při požadavku na zabránění častému spínání mezi dvěma mezními hodnotami (při minimu ZAP, při maximu VYP), je potřebné zadat dostatečnou hysterezi. Modul, který může vykonávat tyto dodatečné požadavky, je ovšem preferován před modulem s čistou řídicí funkční závislostí. Zatížení sběrnice má zde také svůj význam: otázkou není pouze hodnota stmívání, ale rovněž jaká je hustota cyklického zasílání anebo využití řízení závislého na odesílání událostí, tedy na odesílání měřené hodnoty osvětlení, které se jeví jako nejlepší. Nejdříve se musí zvážit, že každá nová hodnota jasu od snímače má za následek stejný počet telegramů se stmívacími hodnotami, jako součásti aktivní řídicí závislosti. 148

149 9.5.5 Příklad parametrizace Obr Vazby mezi spínacími snímači, akčními členy a řídící jednotkou, sestávající ze snímače jasu a řídícího modulu. Na obr je vidět, že ne pouze venkovní jas a řízení stmívané hodnoty (nastavená hodnota) jsou důležitými hodnotami odesílanými kontrolérem stmívacímu akčnímu členu, ale je potřebný také příkaz k zapnutí a vypnutí osvětlení, popř. 4 bitový průběh stmívání a 8 bitová hodnota z manuálně ovládaného tlačítkového snímače. V uvedené aplikaci je ukázáno, jako při regulaci s uzavřenou smyčkou dle popisu v části 3, schopnost převést nárůst nebo pokles stmívané hodnoty na nastavení řídicí závislosti. Logická vazba na stavové hodnoty je požadována jako souběžná náhrada této závislosti. Co stále ještě chybí v diagramu, to může být přímá automatická funkce ZAP/VYP, která by byla řízena časovým spínačem. Tyto KNX hodiny mohou být vybaveny skupinovou adresou Umožnit/zakázat regulaci" a Řízení spínáním ZAP/VYP". Obr Parametry dvou různých snímačů jasu: s lineární/logaritmickou vypočtenou hodnotou. 149

150 Nastavení "Odesílat při změně" nemůže být dostatečně precizní. První snímač umožňuje 5% změny, vždy ve vztahu k posledně odeslané hodnotě. Takový výpočet hodnoty vede k logaritmickému vyjádření jasu podle lidského oka a je mnohem lepší než lineární výstup (shodně vzdálené hodnoty) snímače 2. Ještě je možná volba omezení počtu telegramů za jednotku času (nezobrazeno v našem příkladu). Pokud se týká snímače 2: Je-li hodnota měřeného intervalu 64 luxů, je také postačující pro dolní pásmo (viz výše uvedený příklad), potom ale faktor má být 8 namísto uvedeného 4. Během cyklického opakování měřené hodnoty -jsou-li parametrizovány - hodnoty jako výše ukázané, jsou zcela nevhodné: za předpokladu, že bude vloženo 10 řídicích závislostí, každých 650 ms bude odesíláno až 11 telegramů. Pouze tímto způsobem bude sběrnice zatížena na více než 30%. Záměrem ale je, aby to bylo pod 2%. Předpokládáme-li, že na sběrnici na jednu linii může být odesláno maximálně 45 telegramů za 1 s, potom průměrná hodnota 2% odpovídá 0,9 telegramu za 1 s. V případě výše zmíněných 11 telegramů na jednu měřenou hodnotu to znamená, že měřená hodnota smí být odesílána přibližně každých 12 s. Toto časové rozložení je patrně dostatečně rychlé především proto, že kontrolér vypočítává novou řízenou hodnotu proporcionálně a ne vždy odesílá konstantní stmívací kroky, jako během integrální činnosti řízení v uzavřené smyčce. Správná kombinace parametru pro cyklické odesílání měřené hodnoty potom je: Základ = 130 ms; Faktor = 12 s / 130 ms = 92 Obr Tabulka s hodnotami pro řízení osvětlení: je důležitá monotónně klesající křivka. Tabulka ukazuje, že diagram může být nejdříve libovolně specifikován. Aproximací se porovnává především dosažení 3 bodů v systému řízení na stálou osvětlenost. Dvě hodnoty pro úplné setmění nebo úroveň denního světla, která je dostačující k osvětlení místnosti nebo její části bez umělého osvětlení, může být získána měřením luxmetrem. Tato dvojice hodnot zahajuje proporcionální rozsah, jímž se ověřuje následující: v našem příkladu to je 500 lx / řízená hodnota 250 (98%). Pokud jsou ještě velké odchylky v mezilehlých hodnotách v lx, je možné překalibrovat o několik dní později zejména nízké hodnoty. 150

151 Obr Parametry řídícího modulu. Potom je možné ověřit, které z charakteristik parametrizovaného kontroléru (pokud existuje) splní požadavky zákazníka. V našem příkladu to může být: vlastnosti po obnovení dodávky energie na sběrnici; regulace s otevřenou smyčkou zde bude spouštěna, minimální čas ZAP: liší-li se vnější jas od mezního rozsahu, pak regulovaná hodnota stmívače se může pohybovat kolem spínaného bodu tak, aby svítidlo zůstalo sepnuté alespoň 5 minut, hystereze mezních hodnot naznačená v našem příkladu bude taková, aby svítidlo vypnulo při asi 9000 lx (poté co regulovaná hodnota poklesla pod 20) a znovu zapne při asi 600 lx, protože bylo znovu dosaženo regulované hodnoty Poznámky k instalaci Návod k instalaci systému řízení osvětlení s otevřenou smyčkou se omezuje na poznámky kolem montáže hlavice snímače: musí být namířena přímo ven nebo namontována na vnější části budovy, zaznamenávání úrovně osvětlení nesmí být ovlivněno sezónními výkyvy, jako je opadávání listí se stromů stojících mezi ním a oblohou anebo zasněžení přijímací čočky, jeho měření (pro vnitřní instalaci) nesmí být také nevhodné pro žaluzie. Pokud možná, je nutné se vyhnout jeho montáži za žaluzie nebo rolety, přítomnost žaluzií vyžaduje specifický způsob regulace: žaluzie jsou proporcionálně řízené, lamely žaluzií budou nastavovány souběžně s ohledem na vnější jas, namísto svítidel, pro optimální přizpůsobení místností, jejichž okna směřují různými směry, je vhodné použít alespoň 2 různě umístěné snímače: jeden v jihovýchodním směru, a druhý v severozápadním směru. Rozsáhlé budovy mohou vyžadovat i vyšší počty snímačů, které jsou umisťovány pokud možno kolmo na jednotlivé fasády a směřující nahoru. 151

152 9.6. Řízení jasu kombinované s regulací Master/Slave Záměr S kombinovaným způsobem řízení osvětlení regulací s otevřenou i uzavřenou smyčkou se lze obecně zaměřit na úspory nákladů, aniž bychom se vzdali dílčích skutečných výhod systému s uzavřenou smyčkou. Těmi může být: jednoduchý proces nastavování, optimální světelné podmínky nejméně v jedné pozici v místnosti, vždy správná úroveň osvětlení v místnostech, i při kombinaci přímého osvětlení se systémy ochrany před přímým slunečním zářením Princip Vnitřní snímač měří úroveň osvětlení na povrchu, na němž má být řízeno - jako při výše popsaném řízení s uzavřenou smyčkou. Měřené hodnoty snímače jsou dále zpracovány řídicím programem, jehož výsledkem je řízená hodnota použita ke spínání akčního členu přiřazeného a odpovídajícího přímo za světelný úsek. Pro omezení požadavků na další snímače (a také na jejich odchylky) se přenáší celá řídicí křivka prostřednictvím trvalé odchylky od nastavení všech ostatních křivek. Požadovaná odchylka od nastavení může být stanovena po 2 až 3 jednoduchých měřeních: při úrovních umělého osvětlení na 25%, 50% a 75%, nezbytná odchylka řízeného světelného úseku je stanovena porovnáním s regulovaným úsekem tak, aby bylo dosaženo nastavené hodnoty v luxech. Největší zaznamenaný rozdíl (směrem nahoru) na úsek se potom bere jako takto zaručovaná, aby minimální úroveň osvětlení nikdy nebyla nižší, než nastavená hodnota Vhodné přístroje Protože nastavená odchylka je odvozena od stmívané hodnoty řízeného stmívacího akčního členu, musí být např. možné použít odesílání hodnoty aktivního stavu (8 bitů) z tohoto typu stmívacího akčního členu a jednoduše ji přidat ke stanovené odchylce ve funkčním modulu nebo ve vizualizačním programu. Nejnověji specifikovaná řízená hodnota by potom byla odeslána k následujícímu řízenému světelnému úseku s jinou skupinovou adresou. Tento proces lze ovšem doporučit pouze pro zmíněné funkční moduly nebo vizualizační programy, pro něž jsou vhodné, nebo pokud jejich užitím vznikají úspory nákladů ve srovnání s víceúrovňovým systémem řízení osvětlení. Za podmínky, že se použijí přístroje, je v každém případě mnohem jednodušší použití vícekanálových stmívacích akčních členů s připojeným integrovaným snímačem a s aplikačním kontrolérem. Zde je také možné nastavit vnitřní odchylku propojení mezi kanály akčního členu tak, aby na sběrnici byl odesílán nižší počet telegramů. Takovéto řešení nejenže šetří počty přístrojových adres, ale obecně také náklady Příklad parametrizace V následujícím příkladu jsou pro místnost potřebné 3 světelné úseky, které mají být regulovány jedním stmívacím akčním členem, při použití jednoho snímače osvětlení. Čtyřnásobný tlačítkový snímač umožňuje časově omezené manuální ovládání (spínání a stmívání) ve všech třech kanálech. Čtvrté tlačítko bude přepínat všechny 152

153 tři kanály zpět do automatického režimu. Zvláštní funkci 'úklidové osvětlení' zajistí další jednonásobný tlačítkový snímač, po jehož stisku se nastaví plné osvětlení na dobu 1 h, po kterou bude deaktivována regulace otevřenou nebo uzavřenou smyčkou a poté bude vše vypnuto. Obr Příklad úplného tříkanálového řídicího systému pro místnost s automatickou funkcí 'úklidové osvětlení': jsou potřebné pouze tři sběrnicové přístroje. V obvodu podle obr je možné zajistit také bezpečnostní pracovní režim tlačítkovým snímačem při poruše na KNX. V takovémto případě dané přístroje - tlačítkové snímače budou mít přídavnou funkci přepínání automatické kalibrace v uvažovaném kanálu snímače, pokud působí jako řídicí snímač při řízení uzavřenou smyčkou Poznámky k instalaci a řešení Nejdůležitějším faktorem v této variantě s otevřenou i uzavřenou smyčkou řízení osvětlení je opět optimální výběr místa montáže a přiřazení snímačů. Základní body byly již zmíněny výše, ale zde je jeden přídavný faktor: při kombinaci systémů řízení s otevřenou i uzavřenou smyčkou musí být alespoň zajištěno, aby při úplném venkovním setmění byla všechna svítidla nastavena na shodnou úroveň (což by mělo být stanoveno ve výchozí specifikaci osvětlovacího systému). Čisté řízení odchylkou ale na druhé straně znamená, že rozdíly mezi nastavením Master a Slave budou vždy rovné nebo menší, než daná hodnota. Stmívaná hodnota master bude v rozsahu od 0 do 100%, ale Slave je omezen na nižší hodnotu danou odchylkou. To znamená: Je-li např. slave 1 = master + 20% (master na straně u okna) a slave 2 = master + 40%, potom obě závislé řady mohou být řízeny v rozsahu resp %. Dosáhne-li master 0% jsou to znovu 2 možnosti: oba slave vypnou společně s masterem, potom ale tam bude příliš šero anebo zůstanou zapnuté a potom tam může být příliš světla. Ale alespoň při plném setmění všech řad má být hodnota rovná nebo vyšší, ve srovnání s nastavenou hodnotou. Zohledníme-li stejnou situaci, ale nyní s funkcí master ve třetí řadě (nejtmavší oblast), se zápornou odchylkou pro slave, pak při vysoké úrovni venkovního osvětlení funguje stmívání dobře, ale Při uzavření na plné setmění bude rozdělení 153

154 světla nerovnoměrnější. Nakonec řada 1 dosáhne pouze 60%, řada 2 se nastaví na 80%. To ale není optimální, což je samozřejmé. Takže správným závěrem je: Snímač musí být umístěn v řadě na straně okna, přičemž se musí jednat o řízení uzavřenou regulační smyčkou. Níže jsou tyto otázky znázorněny na vyobrazeních: Obr Optimální situace, ale pouze v jednom bodu. Obr Stejně jako výše, ale při vyšším vnějším osvětlení - nejhorší případ. 154

155 Obr. 9.22: Opět stejné uspořádání, ale při úplném setmění - řady 2 a 3 "plýtvají" energií. Jaké závěry učinit z výše uvedených poznámek? Je-li odchylka u Slave kladná, potom bude vždy možné dosáhnout hodnoty 100%, ale nelze setmět až na 0%, i při vypnutí Mastera. Bude-li záporná, bude vypínat, ale nedosáhne 100% úrovně stmívání. Takže nikdy nelze dosáhnout 100% kladného řešení, pokud nebudou použity individuální snímače osvětlení pro každou z řad svítidel. Nicméně, při použití uspořádání s Masterem u okna a se Slave s kladnou odchylkou ve vnitřních částech místnosti lze dosáhnout dobrého kompromisu. Pouze malou nevýhodou je, že Master bude vypínat později (při více než 500 Ix, což vede k odstupu", ale důvodem pro mnohem vyšší úroveň setmění je situace, při níž by Master vypnul při 500 Ix, když řady 2 a 3 ještě potřebují nějaké světlo, ale byly by vypnuty společně s Masterem. Toto je problém, který může být vyřešen, když se použije kontrolér osvětlení s dynamickým řízením odchylky (namísto stálé, násobená odchylka). V takovémto případě Slave následuje Mastera prostřednictvím lineární funkce jako: S = M x (1+O), kde O = odchylka [%]; S = stmívaná hodnota Slave [%]; M = stmívaná hodnota Master [%]. Snadněji tak lze dosáhnout toho, že při M = 100% a 0 > O hodnota S dosáhne 100%. Avšak při velmi malé hodnotě M bude absolutní rozdíl mezi S a M blízký

156 9.7. Příloha s úkoly Obr Kontrolér osvětlení s násobenou odchylkou Úkol 1: Řízení osvětlení v závislosti na přirozeném osvětlení V místnosti se dvěma osvětlovanými úseky musí být umístěn systém řízení osvětlení. Dosud byly oba úseky spínány a stmívány individuálně. Požadavky: 1 x 2 - násobný tlačítkový snímač, spínací a stmívací objekty (4 bity) 2 x spínací a stmívací akční členy, objekty pro spínání, stmívání a nastavenou hodnotu a musí být možné odesílat stav této hodnoty. Skupinové adresy pro manuální ovládání: L1 spínání L2 spínání L1 stmívání L2 stmívání Nejdříve uveďte tento jednoduchý obvod do činnosti. Stmívaná svítidla v místnosti budou nyní uvedena do režimu činnosti závislé na řízení jasu řídicím modulem závislým na vnějším osvětlení. Požadované přístroje: snímač osvětlení, např. Siemens 5WG AB 02 k zaznamenání úrovně osvětlení (vnější osvětlení), řídicí modul osvětlení, např. Siemens 5WG AB 01, 2-násobný tlačítkový snímač. Návrh projektu: Definujte následující nové skupinové adresy: - Hodnota jasu snímače (řídicí modul, snímač) 156

157 - Požadavek na kalibraci (řídicí modul) - Stmívaná hodnota pro kalibraci (řídicí modul) - Hodnota jasu pro kalibraci (řídicí modul) - L1 nastavení hodnoty (--> spín/stm akční člen + řídicí modul) - L2 nastavení hodnoty (-->spín/stm akční člen + řídicí modul) - L1 hodnota status (-->spín/stm akční člen + řídicí modul) - L2 hodnota status (-->spín/stm akční člen + řídicí modul) Řízení L1 možné/blokování (2-násobný tlačítk.ovl., automatika) Řízení L2 možné/blokování (2-násobný tlačítk.ovl., automatika) přiřadit přístroje (řízení 1 a 2 pro Ll a L2), ověřit čtecí flag u snímače jasu GE 253, použít výchozí (defaultní) nastavení parametrů sběrnicových přístrojů. Nahrávání uveďte řídicí modul osvětlenosti a snímač osvětlení do činnosti. Nyní lze vymezit regulační charakteristiky používající kalibrační objekty. Nastavení regulačních charakteristik pro L1 a L2 Vypnout okolní osvětlení (umělé slunce). Nastavit osvětlení na požadovanou hodnotu jasu. Poznámka: svítidlo u okna (L1) vyžaduje menší změny (viz též níže - náčrt charakteristiky). Označit skupinovou adresu 'požadavek na kalibraci' a zvolit položku "read/write...". V monitoru telegramů ověřit, zda je již online, jinak připojit sběrnici předtím, než bude uskutečněn následující krok. Po ujištění o správnosti výběru zvolené skupinové adresy kliknout na "write" a vložit hodnotu '1' pro regulační charakteristiku 1 (L1), poté klinout na "OK". Přejít na stránku 'Read value' a přečíst status skupinové adresy 'stmívaná hodnota pro kalibraci'. Poznamenat si hodnotu. Nyní přečíst status skupinové adresy 'hodnota jasu pro kalibraci'. Rovněž zaznamenat tuto hodnotu. Postup opakovat pro řídicí charakteristiku 2 (L2). Interpolační bod těchto dvou charakteristik je nyní znám. Vymezit další body (alespoň 3) pro různé hodnoty okolního osvětlení (simulované hodnoty vnějšího jasu), přičemž poslední z nich bude pro maximální úroveň jasu 'umělé slunce'. Tyto vymezené hodnoty (v hexadecimálním tvaru) mohou být podle: Charakteristika 1 Charakteristika 2 Měřená hodnota snímačem Stmívaná hodnota L1 Měřená hodnota snímačem Stmívaná hodnota L2 02A3 FF 02A3 B A F OFOA 37 OFOA Převod vybraných interpolačních bodů do křivek charakteristik Pokud bychom vkládali pouze decimální hodnoty do parametrů interpolačních bodů v křivkách charakteristik, museli bychom stanovené hexadecimální 157

158 Příklad: hodnoty převést na decimální. To lze např. tzv. vědeckou kalkulačkou - programy - Příslušenství. Řídicí křivka 1 Řídicí křivka 2 Zatěžovací řídicí charakteristika Vložit stanovené hodnoty do parametrů modulu řízení jasu a nahrát aplikaci. Funkční test Odzkoušení funkce. Uvolnit/zakázat automatickou regulaci. Manuálně spínat a stmívat osvětlení. Nastavit charakteristické křivky pro manuální stmívání. Optimalizace Změnit parametry spínacích a stmívacích akčních členů tak, aby měnily jas stupňovitě Úkol 2: Osvětlení - Řízení uzavřenou smyčkou Master-Slave se samostatným akčním členem Úroveň osvětlení na pracovišti má být udržována na konstantní 500 luxů. Kromě toho musí být možné změnit parametrizovanou hodnotu osvětlenosti ( luxů) a osvětlení musí být možné ovládat manuálně (tzn. musí být možné přepínat mezi ručním a automatickým režimem). Pro tento úkol bude použit kontrolér pro řízení jasu typu Siemens UP255. Během nahrávání musí být kalibrován pro úpravu převládajícího osvětlení a podmínek odrazů. Popis postupu je níže. Jako ovládací přístroje je zapotřebí použít 4 násobný tlačítkový snímač, který může odesílat také 16 bitové hodnoty nebo vhodný binární vstup anebo tlačítkové rozhraní. Funkce 4 násobného tlačítkového snímače: Tlačítko A: manuální spínání a stmívání osvětlení Tlačítko B: Automatika ZAP/VYP Tlačítko C: Přítomnost ZAP/VYP 158

159 Tlačítko D: Horní tlačítko: nastavení 600 Ix; dolní tlačítko: nastavení 400 Ix Alternativně (a mnohem lépe) se doporučuje využití zobrazovacího a ovládacího displeje, kde vedle běžných funkcí lze také indikovat aktuální hodnotu osvětlení a který dovoluje přibližně plynulé nastavování požadované hodnoty Příklad: Busch-Jaeger Smart panel 6136/100C. Návrh projektu Vytvořit skupinové adresy pro následující funkce: - Svítidlo E ZAP/VYP. - Svítidlo F ZAP/VYP. - Svítidlo E stmívání. - Svítidlo F stmívání. - Nastavení snímače. - Přepínání kalibrace. - Automatický provoz ZAP/VYP. - Přítomnost ZAP/VYP. - Nastavení stmívané hodnoty auto svítidla E. - Nastavení stmívané hodnoty auto svítidla F. Parametrizovat a propojit sběrnicové přístroje. Ověřit nezbytné vlajky u snímače UP 255 a u spínacího a stmívacího akčního členu. Pokud není jinak specifikováno, využít výrobní nastavení přístrojů. Použité přístroje Kontrolér osvětlení UP S1 Brightness control , 4- násobný tlačítkový snímač řady delta 12 S4 On/Off/Dim/BInd/Disp , Stmívací akční člen jako v základním projektu. Nahrávání Uložte svoji práci. Nahrajte a odzkoušejte přístroje Všeobecné pokyny pro kalibraci osvětlení řízeného uzavřenou smyčkou 1) Spustit ETS. 2) Otevřít požadovaný stmívací akční člen, nastavit jeho parametry, vytvořit a přiřadit skupinové adresy, nahrát data do akčního členu. 3) Nastavit kontrolér osvětlení: v závislosti na vašich představách o pevně nastaveném bodu (parametru) nebo o proměnné přes objekt. 4) Nezapomenout přiřadit objektu "kalibrace" skupinovou adresu. 5) Nyní nastavit při 50% pracovní bod podle následujícího: Předpoklad: Úroveň přirozeného osvětlení v místnosti >= 50% nastavené hodnoty. 6) To lze dosáhnout tak, že bude vypnuto vnitřní osvětlení a spuštěny žaluzie. 7) Nyní umístit precizní luxmetr do blízkosti snímače. 159

160 8) Nastavit měřenou hodnotu osvětlení na snímači tak, aby ukazovala přibližně 50% z nastavené hodnoty. Příklad: >= 250 Ix nastavená hodnota pro 500 Ix. Nejlepší výsledky jsou dosaženy při přímém ovládání stmívané prostřednictvím 4 bitového relativního stmívání. 9) Musí být zajištěno, že úroveň denního světla je nyní konstantní. 10) Pokud luxmetr nyní ukazuje správné nastavení, jednoduše lze odeslat telegram pro kalibraci. (To se uskuteční z ETS nebo testovacím tlačítkem.). 11) Kontrolér odpovídá tímto parametrizovaným nastavením. Nyní je regulace kalibrována a lze ji používat. 12) Neodešle-li kontrolér zpětnou odpověď, může to mít důvody: hodnota je mimo rozsah, příčinou je příliš světlý nebo tmavý povrch, příliš mnoho bočního světla. 160

161 Shrnutí pojmů 9.1. V kapitole řízení osvětlení pomocí technologie KNX byly popsány jednotlivé typy řízení osvětlení v budovách, byl vysvětlen rozdíl mezi klasickým řízením jasu: slunce svítí - osvětlení vypnout a řízení osvětlení na stálou osvětlenost. Dále zde byly popsány typy řízení s uzavřenou smyčkou a definovány charakteristiky snímačů a akčních členů KNX včetně způsobů řízení jasu v kombinaci s regulací Master/Slave. Otázky Vysvětlete řízení systému osvětlení uzavřenou nebo otevřenou regulační smyčkou. 9.2 Popište způsob řízení na stálou osvětlenost. 9.3 Jaký je rozdíl mezi uzavřenou regulační smyčkou a tzv. integrálním resetem? 9.4 Objasněte princip způsobu řízení jasu. 9.5 Vysvětlete způsob řízení jasu kombinované s regulací Master/Slave. DALŠÍ ZDROJE [1] Nástavbový kurz KNX, ABB, Jablonec nad Nisou, [2] KNX System arguments, KNX association, KNX Advanced Course, Home and Building Management Systems, [download ] [3] KNX Advanced course, upgrade Certification, DOMONETIO KNX Training Center Nr , Barcelona

162 KLÍČ K ŘEŠENÍ O 1.1 O 1.2 Cíle asociace KNX jsou následující: definování zkušebních a kvalitativních norem pracovními a expertními, skupinami (KNX specialisté), technická linka podpory pro výrobce vyvíjející přístroje kompatibilní s KNX, vydávání obchodních značek KNX na základě specifikací podle KNX, certifikačního procesu, národní i mezinárodní normalizační aktivity, podpora školení opatřeními k certifikaci školicích center, technická podpora (stránky web, veletrhy, tiskoviny,...), podpora při zakládání národních skupin, vědečtí partneři z vyšších technických škol a univerzit, pomoc při specifikaci prací, podpoře a certifikaci dřívějších systémů. Médium Přenos informace Doporučená oblast využití TP Twisted pair, (kroucená dvoulinka), samostatný sběrnicový kabel pro nové instalace a rozsáhlé renovace nejvyšší úroveň spolehlivosti přenosu. PL Powerline, (přenos po silovém vedení), Existující silové vedení, (230 V), fázový vodič, nulový vodič (PL110), v prostorech, ve kterých není doporučeno vést samostatný sběrnicový kabel. RF Radiofrekvenční přenos, vysokofrekvenční přenos v místech, kde není možné umístit kabely (rekonstrukce stávající elektroinstalace). IP Ethernet v rozsáhlých elektroinstalacích, v nichž je nezbytný velmi rychlý přenos dat po páteřní linii. O 1.3 O 1.4 O 1.5 Snadný režim E (Easy Mode E): Nekonfiguruje se pomocí PC, nýbrž centrálním kontrolérem nebo pomocí tlačítek. Tento druh konfigurace je určen pro kvalifikovaného dodavatele se základní znalostí sběrnicové technologie. LTE Mode (Logical Tag Extended): Tento mód je využíván, když je potřeba výměna procesních dat. Pomocí zónových adres se prvky naleznou samy a samotná data přenášejí periodicky i přes zásah z vnějšího prostředí. V tomto módu může centrální jednotka vysílat a rozpoznat nastavené zóny a adresy jako hodiny, prázdniny, venkovní teplota, teplota vody atd. PL Powerline (přenos po silovém vedení) O 1.6 Příklad 1: Realizace centrálních funkcí - při opouštění budovy lze stisknutím tlačítka vypnout veškeré osvětlení, ale i přívod vody a určité zásuvky 162

163 (elektrický sporák, žehlička,...), aktivovat KNX zabezpečovací zařízení (vč. sledování oken) a řídit žaluzie v závislosti na denní době. Příklad 2: V konferenčních místnostech, divadlech a v neposlední řadě v obytných pokojích lze aktivovat podle probíhající aktivity různé světelné scény, které uživatel může kdykoli změnit. Např. ve správních a dalších administrativních budovách lze využitím regulace na stálou osvětlenost a při využití pouze jednoho snímače osvětlení na každé straně budovy dosáhnout úspory energie až 75%. Příklad 3: Veškeré stavy v bytu lze zobrazovat a ovládat textem na displeji (mobilní přístroje, smartmobily, tablety). Obdobně to lze u větších zařízení realizovat pomocí PC s vizualizačním softwarem. O 2.1 O 2.2 O 2.3 Funkční účastník na sběrnici (např. stmívací a spínací nebo žaluziový akční člen, multifunkční tlačítkový snímač, snímač kouře,...) v principu sestává ze tří různých částí: Sběrnicová spojka (BCU), Aplikační modul (AM), Aplikační program (AP). Sběrnicová spojka KNX principiálně sestává ze dvou částí: z kontroléru a z přenosového modulu vhodného k připojenému médiu. Systémový software: různé standardizované KNX systémové softwarové profily se identifikují podle jejich verze masky" nebo přístrojového descriptoru typu 0". Verze masky sestává ze 2 bytů, kde: - první číslice y udává odpovídající médium - 0 pro TP1, 1 pro PL110, 2 pro RF a 5 pro KNXnet/lP. Všechny softwarové profily ne vždy obsahují právě zmíněná média. - předposlední číslice x udává aktuální verzi softwarového profilu. ETS je informována o níže uvedených systémových profilech následujícími verzemi masek:y01xh: Systém 1 (dříve označovaný jako BCU1), y02xh: Systém 2 (dříve označovaný jako BCU2), y70xh: Systém 7 (dříve označovaný jako BlM M 112), y7bxh: Systém B, y300h: LTE, 091xh: TP1 Liniová/oblastní spojka Opakovač, 190xh: Mediální Spojka TP1- PL110, 2010h: RF obousměrné přístroje, 2110h: RF jednosměrné přístroje. Přístroje založené na dvou posledních systémových profilech nelze prozatím nastavovat prostředky ETS. Systémový software je většinou uložen v paměti ROM nebo Flash a většinou jej nelze přepsat. O 2.4 O 2.5 Přenosový modul TP1 má následující funkce: oddělení resp. směšování stejnosměrného napětí a přenášených dat, ochrana proti přepólování, vytvoření stabilizovaného napětí 5V resp. 24V, požadavek na zálohování dat při napětí pod 18 V kanálem Uložit, spouštění resetu procesorů při poklesu napětí pod 4,5 V, ovládání vysílání a příjmu, logika vysílání a příjmu. Podle odporu (typ R) v aplikačním modulu je sběrnicová spojka schopna přes pól č. 6 PEI detekovat, zda aplikační modul namontovaný na BCU patří k nahranému aplikačnímu programu. Pokud R-Typ neodpovídá vymezenému aplikačnímu programu, sběrnicová spojka automaticky 163

164 zastaví aplikační program. O 2.6 O 2.7 Technologie systému 1 je první generací KNX přístrojů. Výrobky založené na Systému 1 a Systému 7, jsou v současnosti na trhu k dispozici. Níže uvedená tabulka udává přehled základních parametrů těchto KNX systémových komponentů: Systém 1 (TP1+PL110) Systém 2/7 Maximální počet komunikačních objektů Maximální počet skupinových adres Podpora styčných objektů Ne Ano Podpora sériového čísla Ne Ano Podpora řízení přístupu Ne Ano Technika systému 7 je vhodná především pro použití u sběrnicových přístrojů s komplexnějšími řešeními, která plní centralizované funkce (např. aplikační moduly, rozhraní...). Aplikační programy vyvinuté pro techniku Systému 1 mohou být také nahrány do přístrojů Systému 2. Sběrnicová spojka BCU zvětší resp. zmenší digitální hodnotu jasu během doby stmívání s parametrizovanou rychlostí stmívání. Hodnota jasu je stále předávána do posuvného registru (PR) v aplikačním modulu. 8 bitově datové slovo připouští 28 = 256 stupňů jasu. Datové slovo se předává digitálně analogovému převodníku (DAP), který je převádí na řídicí napětí 0-10 V. Stmívatelný elektronický předřadník využívá toto napětí pro řízení emise světla zářivky. Výkonový spínač v aplikačním modulu je určen pro zapínání a vypínání napájecího napětí. O 3.1 Každý účastník na sběrnici (US = sběrnicový přístroj) si může vyměňovat informace s kterýmkoli jiným přístrojem prostřednictvím telegramů. Linie sestává maximálně ze 4 liniových segmentů vždy s maximálně 64 přístroji na sběrnici. Každý segment musí být vybaven vhodným napájecím 164

165 zdrojem. Skutečný počet účastníků závisí na zvoleném napájecím zdroji a na příkonu jednotlivých účastníků. O 3.2 O 3.3 O 3.4 O 3.5 Bude-li použita vice než 1 linie, nebo má-li být zvolena jiná struktura, pak lze vzájemně propojit liniovými spojkami LS až 15 linií na jednu hlavní linii. Toto se označuje jako oblast. KNX TP1 sběrnice může být rozšířena prostřednictvím páteřní linie. Oblastní spojka (OS) připojuje svojí oblast k páteřní linií. l na páteřní linii mohou být přístroje na sběrnici. Maximální počet přístrojů na sběrnici na páteřní linií se sníží o počet použitých liniových spojek. V maximálně 15 oblastech může spolupracovat více než přístrojů na sběrnici. Rozdělením instalace KNX TP1 do linií a oblastí se podstatně zvýší provozní spolehlivost. Individuální adresa slouží k jednoznačné identifikaci přístrojů na sběrnici a popisuje jejich umístění uvnitř topologie. O = 1-15 adresuje oblasti 1-15 O = 0 adresuje účastníky na páteřní linii L = 1-15 adresuje linie 1-15 v oblastech definovaných V O, L = 0 adresuje hlavní linii U = adresuje sběrnicové přístroje uvnitř linie definované v L U = 0 adresuje Iiniovou spojku Adresa vyjmuté sběrnicové spojky je Spojka je zhotovena jako řadový přístroj pro montáž na nosnou lištu. Nadřazená (primární) linie se připojí přes sběrnicovou svorkovnici. Podřízená (sekundární) linie se připojuje přes datovou sběrnici nebo prostřednictvím sběrnicové svorkovnice. Nové typy spojek (od července 2003) lze programovat jak z nadřazené (primární), tak i z podřízené (sekundární) linie. Obě sběrnicové spojky starých liniových spojek (do června 2003) jsou napájeny ze sekundární linie, stejné jako logika a paměť filtrační tabulky. Nová spojka má pouze jeden kontrolér a je napájena z primární linie. Výhodou tohoto uspořádání je, spojka může ohlásit výpadek napájení na sekundární linii. Ve starších spojkách je paměť filtrační tabulky 165