Systémové elektrické instalace KNX/EIB (9. část) Ing. Josef Kunc Akční členy Akčními členy jsou přístroje v silových obvodech, které vykonávají příkazy snímačů. V závislosti na ovládané funkci, nebo také na principu řízení dané fyzikální veličiny můžeme akční členy rozdělit do čtyř základních skupin: - spínací akční členy (neboli binární výstupy), - stmívací akční členy, - žaluziové akční členy a - analogové akční členy. Jiná dělení akčních členů mohou být podle: - konstrukce (pro montáž do rozváděčů, pro zapuštěnou montáž do elektroinstalačních krabic, pro nástěnnou montáž, pro vestavění do kanálů, stropních podhledů nebo svítidel a jiných spotřebičů), - jmenovitého proudu, - druhu proudu (stejnosměrný, střídavý), - druhu zátěže (motorová, odporová, žárovková, zářivková, transformátorová, ), - násobnosti (s jedním nebo více výstupními obvody), - využitelnosti (jednoúčelové, kombinované) atd. Každému ovládanému elektrickému předmětu je v systému předřazen akční člen. Ten svou sběrnicovou spojkou, připojenou ke sběrnici KNX/EIB, zabezpečuje dekódování příkazu a předání potřebné informace aplikačnímu modulu k jeho vykonání. Akční členy je výhodné umisťovat pokud možno co nejblíže ke spotřebičům, především s ohledem na spotřebu vodičů. Instalační sběrnice bývá obvykle vedena nejkratší cestou mezi jednotlivými přístroji, bez ohledu na to, zda jednotlivé přístroje mají nebo nemají vzájemně komunikovat. O tom, které prvky mezi sebou budou nebo nebudou komunikovat nerozhoduje toto propojení, ale nastavení jejich aplikačního programu. Akční členy bývají nejčastěji uloženy v rozvodnicích. Pro minimalizaci spotřeby silových vodičů (až 40% snížení potřeby kabelů a s tím související snížení montážní pracnosti) a pro výrazné zvýšení přehlednosti je vhodné použití vyšších počtů menších rozvodnic, než použití např. jednoho centrálního rozváděče. Napohled zcela stejné přístroje různých výrobců, tedy pro stejný způsob montáže, se shodnými jmenovitými hodnotami proudu i napětí, pro stejný druh zátěže, ve stejné cenové kategorii i ve stejné násobnosti, na rozdíl od klasických přístrojů ale mohou být někdy až diametrálně odlišné. Stejně jako u snímačů, i akční členy se mohou velmi výrazně lišit aplikačním programem. Před použitím je proto velmi důležité seznámit se s jejich aplikačními možnostmi. Jinak by se mohlo stát, že zdánlivě nepatrně ekonomicky výhodnější řešení může být naopak dražším, protože namísto jednoho přístroje se specializovaným aplikačním programem od jednoho výrobce bude nutné použití i několika celkově podstatně dražších přístrojů od jiných výrobců. Při nedostatečné znalosti aplikačních programů se tato potřeba může projevit až při oživování instalace. Z nutnosti přikoupit další přístroje pak montážním organizacím mohou vznikat ztráty. Spínací akční členy Představme si vícenásobný spínací akční člen, například pro jmenovitý proud 16A, určený především pro spínání odporové zátěže, ale současně dovolující i spínání
kapacitních zátěží, tedy prakticky pro spínání obvodů se zářivkovými svítidly. Ve svém základním programu akční člen reaguje jako prostý spínač. Po příchodu zapínacího telegramu zapíná, vypínacím příkazem vypíná. Mnohdy je však nutné svázat spínací funkci logickou vazbou nebo časovým zpožděním. U akčních členů s nedokonalým souborem aplikačních programů bývá tato změna svázána se změnou aplikačního programu. Znamená to, že všechny výstupy musí pracovat ve stejném režimu provozu. U přístrojů s dokonalejšími aplikačními programy jsou kombinace jednotlivých spínacích režimů vázány pouze na změnu parametrů daného aplikačního softwaru. To umožňuje nastavit jednotlivé výstupy podle potřeby, pro různé spínací režimy. Parametrické programování tedy dovolí nastavit na jednom výstupu prostou spínací funkci bez logických vazeb, ve druhém s logickými vazbami. Třetí výstup může fungovat v režimu schodišťového automatu, tedy po příchodu zapínacího impulsu samočinně vypne, po uplynutí nastaveného časového zpoždění. I zde mohou být včleněny logické vazby. A na dalším výstupu může být nastavena funkce časového relé, ať již se zpožděným přítahem nebo zpožděným odpadem (nastavování obou zpoždění je na sobě zcela nezávislé). A opět mohou být zakomponovány logické vazby. Na některém z dalších výstupů může být speciální spínací režim topení (pro spínání termoelektických ovládacích hlavic ventilů). Anebo jedna z variant aplikací umožní nastavit výstupy pro řízení konvektorů (fan-coilů) zde ale již ne vždy je možná kombinace s jinými způsoby využití. Tak např. čtyřnásobné spínací akční členy (obr. 1) mohou být vybaveny také programem pro řízení fan-coilů se třemi rychlostmi otáčení ventilátorů a s jedním okruhem pro spínání hlavice topení nebo chlazení. Takovýto akční člen lze využít pro řízení jen topení nebo jen chlazení, ale také pro systém, ve kterém v zimním období jediným potrubním systémem proudí topná voda, zatímco v letním období je využíván pro rozvod chladicí vody postačí tedy pouze jeden ventil. Obr. 1: Čtyřnásobný spínací akční člen ovládající fan-coil
Fan-coily jsou obvykle opatřeny třístupňovou regulací otáček ventilátoru. Děje se tak změnou napájecího napětí přepínáním odboček vestavěného autotransformátoru. Část aplikačního programu pro řízení spínání těchto odboček zajišťuje, aby při přepínání rychlosti došlo nejdříve k odepnutí jednoho výstupu a teprve poté k sepnutí kontaktů pro druhou odbočku. Obr. 2: Pěti či vícenásobný spínací akční člen pro ovládání fancoilů s topnou i chladicí vodou Pokud je ve fancoilu použito jedno potrubní vedení pro chladicí vodu a druhé pro vodu topnou, využívá se dvou ventilů a také dvou spínaných kanálů pro řízení provozu jejich ovládacích hlavic. Pro tento účel bývají k dispozici speciální pětinásobné spínací akční členy vybavené aplikačním programem pouze pro řízení fancoilů. Tyto přístroje bývají mnohdy kombinovány i s vícenásobnými binárními vstupy, takže k nim mohou být připojeny okenní kontakty pro blokování topení a chlazení po dobu větrání, případně jiné bezpotenciálové kontakty. Obdobným programem ale mohou být vybaveny také spínací akční členy (např. osminásobné), u nichž pro úkoly tohoto řízení nevyužité kanály jsou volně programovatelné pro libovolný spínací režim. Před použitím každého akčního členu je ale nezbytné detailní seznámení se s konkrétními aplikačními programy, aby v průběhu montáže a oživování nemohlo dojít k překvapujícímu zjištění, že nakoupený přístroj nedokáže splnit všechny původně předpokládané úkoly a tím vyžaduje doplnění instalace o další přídavné přístroje. To se týká především mechanické náhrady přístroje jednoho výrobce za zdánlivě obdobný (obvykle o trochu levnější) přístroj výrobce jiného, bez hlubší znalosti problematiky. Namísto snížení ceny za instalaci pak dojde naopak k jejímu zdražení anebo k výraznému snížení její funkcionality. Pokud se týče již zmíněných logických vazeb, s nimiž lze samostatně svázat řízení každého spínacího kanálu, obvyklými jsou možnosti: - bez logických vazeb, - s logickými vazbami: - AND - - OR - - XOR
V systémových instalacích jsou však velmi často používané funkce hradel, jimiž jsou však vybaveny aplikační programy spínacích akčních členů jen některých výrobců. Navíc může být doplněna i negace výstupu. Pro úsporu jinak nezbytných samostatných přídavných logických členů mohou být některé spínací akční členy vybaveny aplikačními programy, dovolujícími svázání každého z výstupů i několika uvedenými logickými vazbami. Novou možností některých spínacích akčních členů je detekce procházejícícho proudu. Tento parametr je možné využít pro přibližné měření protékajícího proudu a pro stanovení mezních hodnot. Takže např. při spínání svítidla se šesti žárovkami 60 W obvykle protéká proud 1,57 A. Přepálí-li se vlákno jedné ze žárovek, poklesne proud na 1,3 A. Akční člen v takovém případě odešle hlášení pro vizualizaci o snížení svítivosti (protékajícího proudu) daného svítidla, což značí pokyn pro zásah údržby. V praxi obvyklejší však bude hlídání mezí průtoku proudu. V běžném provozu bude např. odběr elektromotoru kolísat mezi 10 až 15 A. Dojde-li k jeho nadměrnému odlečení a tedy k poklesu proudu pod 10 A, akční člen se dotáže, zda nedošlo k ukončení prací, případně po proběhnutí předem nastavené časové prodlevy spotřebič samočinně odpojí od napájení. Při překročení horní meze pak může ihed rozpojit kontakt. Jinými typy spínacích akčních členů jsou elektronické spínače (ve výkonovém obvodu je elektronický spínací prvek triak). Tyto přístroje jsou zcela bezhlučné, jsou určeny pro velmi časté spínání, avšak jejich jmenovité zatížení bývá výrazně nižší, než u běžných akčních členů vybavených silovými kontakty. Je to především z důvodu omezených možností odvádění ztrátového tepla vyvíjejícího se na triaku během jeho činnosti. Teoreticky by bylo možné vytvořit i elektronické spínací akční členy pro vysoké jmenovité proudy, ovšem jejich rozměry by byly mnohokrát větší, než rozměry obdobných přístrojů vybavených výkonovými relé, kvůli nutnosti odvodu ztrátového tepla prostřednictvím rozměrných chladičů. Příklad čtyřnásobného elektronického spínacího akčního členu pro montáž na nosnou lištu do rozváděče, je na obr. 3. Obr. 3: Čtyřnásobný elektronický spínací akční člen Elektronické spínací akční členy se proto používají především pro spínání elektrotepelných hlavic topení (chlazení). Jako další příklad uvádíme akční člen pro spínání topení pro montáž do hluboké elektroinstalační krabice vybavené šňůrovým vývodem pro připojení ovládací hlavice
ventilu. Základní aplikační program dovoluje spínat i několik paralelně zapojených termoelektrických ovládacích hlavic, které jsou součástí společné regulační smyčky (navazují na společný termostat). Akční člen je kombinovaný s dvojnásobným binárním vstupem pro připojení bezpotenciálových kontaktů (magnetické kontakty pro blokování topení po dobu větrání, tlačítkové ovladače pro odesílání spínacích nebo stmívacích příkazů, pro odesílání hodnot apod.). Obr. 4: Zapojení jednonásobného elektronického spínacího akčního členu Takovýto přístroj se umisťuje zpravidla do zapuštěné elektroinstalační krabice v blízkosti ventilů topení. Parametrickou volbou aplikačního programu můžeme zvolit jeho využití pro dvoustavovou ńebo pro plynulou regulaci vytápění, ale také jako spínací akční člen pro prosté spínání i pro spínání s časovými funkcemi (samočinné zpožděné vypínání, zpožděné zapínání, zpožděné vypínání) případně i s logickými funkcemi.