TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Využití PLC v elektroinstalaci domu Ročníková práce Vaněk Tomáš Bleha Jakub Liberec 2010 Materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/07.0247) Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, KTERÝ JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

Abstrakt Práce se zabývá možnostmi využití PLC regulátoru v elektroinstalaci tzv. inteligentního domu. Dále řeší praktickou realizaci včetně programových částí s využitím moderních modulárních rozšíření. Abstract Work deals with the possibilities of using PLC controller in electrical so-called smart house. Also addresses the practical implementation of programming, including using modern parts modular expansion. Čestné prohlášení Byl jsem seznámen s tím, že na můj projekt se plně vztahuje zákon č. 121/2000 o právu autorském, zejména 60 (školní dílo). Beru na vědomí, že TUL má právo na uzavření licenční smlouvy o užití mého projektu a prohlašuji, že s o u h l a s í m s případným užitím mého projektu (prodej, zapůjčení apod.). Jsem si vědom toho, že nemůže být poskytnuta licence k mému projektu třetím osobám bez souhlasu TUL, která má právo ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, vynaložených univerzitou na vytvoření díla (až do jejich skutečné výše). Projekt jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím mého projektu. V Liberci dne 28. 5. 2010 Vlastní podpis autorů 2

Obsah Zadání bakalářského ročníkového projektu...4 1. PLC Popis funkčnosti...5 1.1 Výhody a nevýhody programovatelných automatů:...6 1.2 Výběr vhodného PLC...7 1.2.1 ABB Group (DE)...7 1.2.2 Allen-Bradley Rockwell Automation (USA)...8 1.2.3 AMIT s.r.o (CZ)...9 1.2.4 GE Fanuc (USA)... 11 1.2.5 Mitsubishi (Jap)... 12 1.2.6 Moeller (DE)... 13 1.2.7 Siemens (DE)... 15 1.2.8 Teco (CZ)... 15 1.2.9 ELKO EP... 19 2. Další vývoj projektu... 21 Seznam použité literatury... 22 3

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Zadání bakalářského ročníkového projektu Jména a příjmení studentů (osobní číslo) Tomáš Vaněk (M08000077) Jakub Bleha (M08000012) Zkratka pracoviště MTI Datum zadání RP 20.10.2009 Plánované datum odevzdání 28.5.2010 Rozsah grafických prací Dle potřeby dokumentace Rozsah průvodní zprávy cca 15 stran Název RP (česky) Využití PLC v elektroinstalaci domu Název RP (anglicky) PLC for wiring in family house Zásady pro vypracování bakalářského projektu: 1. Seznamte se s možnostmi využití programovatelných automatů v automatizaci funkcí rodinného domu. 2. Proveďte rešerši řešení, která pro tyto aplikace nabízí výrobci PLC. 3. Navrhněte vhodný způsob realizace elektroinstalace v rodinném domě s využitím PLC s ohledem na bezpečnost, spolehlivost a cenu. Seznam odborné literatury: Firemní materiály firem ABB, Allen-Bradley Rockwell Automation, AMIT, GE, Mitsubishi, Eaton, Siemens, Teco.. Vedoucí projektu Ing. Miloš Hernych, MTI 4

1. PLC Popis funkčnosti Programovatelné automaty (Programmable Logic Controllers PLC) se stávají nejvyužívanějším prostředkem pro automatizaci v průmyslové oblasti. Již od poloviny 80.let se začaly hojně využívat pro řízení výrobních linek, strojů a technologických procesů. Prvotním impulzem byla náhrada reléových automatů za binární automaty, které poskytovaly vyšší komfort následné modifikace s využitím výrazové logiky. I přes nespornou variabilitu vývojářského prostředí typu Mosaic zůstává pozadu oproti řídícím počítačům a minipočítačům. Na druhou stranu vykazovala neopomenutelné výhody. Například spolehlivost v extrémním prostředí, dělení řídící struktury na samostatné celky s přehledně definovaným rozhraním, nižší nároky na kabeláž. Z toho plyne rychlejší uvedení do provozu, nenáročná údržba, dodatečné ladění programů, pestrá nabídka modulárních rozšíření a tím optimalizace ceny hardwaru, stabilita jednoduchého operačního systému, nižší nároky na kvalifikaci projektantů a uživatelů atd. PLC nahradily nejen řídící počítače a minipočítače, ale i malou automatizaci zastoupenou průmyslovými PID regulátory proto bylo pochopitelné, že jedním z hlavích požadavků průmyslu je především jednoduchý programovací jazyk, který je velmi podobný jazyku logických schémat nebo assembleru. Od prvotních komplikací se spolehlivostí programovatelných automatů způsobené nepříliš vysokou kvalitou elektronických součástek, se náhrada na místo relé a bezkontaktní logiky programovatelnými automaty uskutečnila jednoduše a úspěšně. Nahrazení řídícího počítače programovatelným automatem nebyl zas tak jednoduchý proces. Vyspělejší programovatelné automaty poskytovaly uspokojivou spolehlivost a také realizace projektů je simplifikovanější na rozdíl od centralizovaného návrhu, ovšem programátorský komfort minipočítačů se programovým prostředím PLC vyrovnal až po nástupu systémů SCADA. Postupem času začaly malé sofistikované systémy PLC s širokou skálou rozšiřujících modulů pronikat do elektroinstalace malých a středních budov. Zvýšila se konektivita a s nástupem tzv. user friendly prostředí i dostupnost pro uživatele z neodborné sféry. Většina významných výrobců PLC např. Allen-Bradley Rockwell Automation nebo Teco v současnosti již má v nabídce jednu či dvě řady PLC automatů určených pro instalaci do rodinného domu nebo do středně velkých kancelářských budov. Hlavní sílou těchto PLC je široká nabídka speciálních modulů určených pro konkrétní řešení. 5

1.1 Výhody a nevýhody programovatelných automatů: V následujícím přehledu shrneme hlavní výhody a nevýhody využití PLC v elektroinstalaci rodinného domu. Výhody: rychlá modifikace úlohy flexibilita (projekt na míru) modularita (mnohačetné možnosti rozšíření) hospodárnost (úspory na kabeláži, kompaktní automaty) vlastní diagnostika PLC, vnější diagnostika nepříliš složité programování možnost využití vyšších programovacích jazyků u vyspělejších automatů (Pascal) jednoduchý a tím spolehlivý operační systém široká nabídka kvalitních přístrojů různých výrobců možnost použití v extrémním prostředí instalace na DIN-lištu u vybraných výrobců lze využít volnou topologii zapojení modulů Nevýhody: nižší programátorský komfort než u minipočítačů vyšší počáteční investice (zejména u malých projektů) užití nestandardizovaných komunikačních sběrnic pro propojení automatů do sítí (mezi moduly) nezbytnost hierarchické architektury při propojování do větších celků Před samotným výběrem vhodného PLC je nutné zvážit všechna pro a proti a to nejen po technické stránce, ale i ekonomické. U středně velkého rodinného domu se počáteční náklady pohybují v průměru o 15 20% dráž než u konvenčního zapojení. Je na každém investorovi aby zvážil, jestli se mu daná investice vyplatí. 6

1.2 Výběr vhodného PLC V následující části se budeme zabývat analýzou celosvětového trhu a výběrem pro náš konkrétní projekt nejvhodnějšího PLC systému. Důležité jsou pro nás následující faktory: Použitelnost v domácí elektroinstalaci Rozšiřitelnost (variabilita modulů) Dostupnost na českém trhu (Podpora a servis) 1.2.1 ABB Group (DE) Tato původně švýcarsko-švédská společnost představuje dnes se svými 120 tisíci zaměstnanci skutečného obra a působí v celé řadě oblastí, zejména pak energetice, automatizaci a robotice. V široké nabídce této společnosti můžeme nalézt vedle jiných produktů i následující řady programovatelných automatů: Obr. 1: AC500 PLC AC500 Řada 500 je vlajkovou lodí ABB, jedná se o výkonný modulární systém s oddělenou svorkovnicí, který je vhodný pro širokou škálu zejména průmyslových aplikací. Celý systém je velmi dobře rozšiřitelný, katalog řady obsahuje množství komunikačních, vstupních-výstupních a CPU modulů. Řídící jednotka také obsahuje SD slot, díky kterému je možné naprogramovat systém pomocí paměťové karty. Obr. 2: AC31 PLC AC31 Tato řada je druhým PLC systémem společnosti ABB, mezi jeho hlavními přednostmi jsou uváděny malé rozměry, celková kompaktnost modulů a dále již od základu 7

velké množství vstupů a výstupů. Řada 31 je také od počátku uzpůsobena pro decentralizovanou konfiguraci systému. Nabídka rozšiřujících modulů je v tomto případě také velká, podobnost nabídek obou řad od společnosti ABB je zřejmá. 1.2.2 Allen-Bradley Rockwell Automation (USA) Společnost Rockwell Automation, původem ze Spojených států, je tvořena dvěma firmami. Allen-Bradley, specializující se na řídicí systémy, panely operátora či pohony, a Rockwell Software, jež se soustředí na vývoj průmyslového software. Obr. 3: Pico Controller Pico Controllers Tato již podle názvu nejmenší třída PLC nabízí jednoduché logické, početní a časové operace v kompaktních rozměrech. Tomu odpovídají i možnosti využití, kde za ideální lze považovat aplikace typu řízení dopravního semaforu a podobně nenáročné úkoly. Verze GFX nabízí oproti běžnému textovém displeji vylepšené grafické rozhraní s možností zobrazení grafů, obrázků a podobných prvků. Obr. 4: MicroLogix 1500 MicroLogix Rodina automatů MicroLogix se také řadí ke kompaktnějším PLC, a dělí se na celkem pět typů od MicroLogix 1000 po 1500, přičemž každý další typ ve vzestupné řadě nabízí více vstupů/výstupů, je výkonnější, lépe rozšiřitelný a vybavený. Tato řada umožňuje zvolit si model přímo na míru konkrétní aplikace, ať už se jedná o kompaktní jednodušší model bez displeje s několika desítkami vstupů/výstupů či mnohem komplexnější zařízení se stovkami V/V. 8

Obr. 5: SLC 500 SLC 500 Řada 500 je dalším krokem vzhůru v nabídce společnosti Rockwell Automation, jedná se o modulární systém vyšší třídy než MicroLogix. Jeho konstrukce je navržena pro instalaci ve speciálním šasi se zdrojem, v němž je zároveň uložena komunikační síť pro přidané moduly. Obr. 6: PLC 5 PLC-5 PLC5 je nejvyšším modelem z nabídky společnosti, spoléhajícím na vysoký výkon a velmi dobrou spolehlivost. Najde využití zejména v čistě průmyslových oblastech, v nabídce rozšíření můžeme nalézt speciální moduly pro řízení hydraulických systémů, systémů pro kontrolu a úpravu vody a podobně. Je taktéž navržen pro uložení do šasi, podobné s systémem SLC 500. 1.2.3 AMIT s.r.o (CZ) AMIT s.r.o. je česká společnost založená roku 1992 a vyrábějící řídicí systémy a s nimi související technologie. Společnost nabízí v rámci oblasti řídících systémů několik minisystémů, kompaktních systémů a modulární řídicí systém. Obr. 7: ADiR 9

ADiR Opět, jako u předchozích firem, na první místě nalezneme nejmenší programovatelný automat z nabídky, obsahuje jednoduchý LCD displej s podsvětlením a klávesnici. Automat ovládá 6 univerzálních vstupů či výstupů a 8 reléových spínacích kontaktů. Systém komunikuje po rozhraních RS232, RS485. Obr. 8: AMiNi AMiNi Druhý z minisystémů, vyskytující se ve čtyřech variantách. Oproti předchozímu automatu jsou všechny varianty AMiNi vybaveny navíc komunikačním rozhraním Ethernet, verze systému označené písmenem D disponují grafickým displejem, zbylé dvě displej neobsahují. Jednotlivé verze systému se od sebe liší různým počtem analogových vstupů a výstupů, přičemž počet digitálních V/V je pro všechny verze 8/8. Obr. 9: AMIRIS99S AMIRIS99S AMIRIS99S patří mezi kompaktní řídicí systémy, určený pro menší aplikace. Jedná se o inovaci staršího modelu AMIRIS99, oproti kterému přibylo nové CPU a rozhraní Ethernet. Systém nabízí 16/16 digitálních Vstupů/Výstupů a 8/9 analogových V/V. Obr. 10: AMAP99S AMAP99S Systém AMAP je pozměněnou verzí systému AMIRIS, byl upraven pro zejména řízení tepelných soustav a energetiky. Hlavní rozdíly nalezneme v počtu V/V, AMAP je vybaven 19 spínacími relé, navýšen byl též počet vstupů - digitálních 24, analogových 15. Na 10

druhou stranu oproti systému AMIRIS byl výrazně snížen počet digitálních výstupu na 4 (analogových 6). 1.2.4 GE Fanuc (USA) Fanuc GE CNC Europe byl donedávna společným podnikem amerických General Electric Co. a japonské společnosti Fanuc Ltd. se zaměřením na technologie CNC strojů a řídicích systémů. V polovině roku 2009 došlo k rozdělení společnosti a řídicí systémy připadly právě General Electric. GE nabízí následující PLC systémy: Obr. 11: Durus PLC Durus PLC Durus je řídicí systém pro jednodušší aplikace, v základu s 12 digitálními vstupy a 8 výstupy s možností rozšíření o další analogové vstupy. K dispozici jsou verze bez displeje i s plně podsvětleným LCD o velikosti 4x12 znaků. Základní verze systému neumožňují rozšíření, u pokročilejších je rozšíření možné. Nabídka obsahuje vstupní či komunikační moduly, nicméně není tak bohatá jako u komplexnějších systémů. Obr. 12: Série 90-70 Série 90-30, 90-70 Pokročilejším systémem je modulární série 90-30. Tato nám nabízí již široké možnosti rozšíření I/O a jiných modulů. Podobná je i řada 90-70, oproti předchozímu systému katalog obsahuje ještě širší nabídky rozšíření, nicméně obě řady jsou si velmi blízké. Vybavení porty se liší dle jednotlivých typů, jednodušší disponují v základu jedním RS-485, ve vyšších verzích se zvyšuje počet portů, přibývají RS-232, Ethernet, Modbus TCP, Profibus DP. 11

1.2.5 Mitsubishi (Jap) Tato odnož Mitsubishi Group založená roku 1921 je, již dle názvu, zaměřena na výrobu elektrotechniky. Společnost zaměstnává na sto tisíc zaměstnanců a patří mimo jiné mezi přední světové výrobce fotovoltaických panelů, zabývá se i řízením systému budov či vesmírnými aplikacemi. Oblastí PLC se zabývá již přes třicet let. Obr. 13: MELSEC MELSEC Rodina systémů MELSEC představuje v nabídce Mitsubishi Electric kompaktní PLC systémy. V současnosti obsahuje pět samostatných systémů, značených FX, který každý obsahuje další větvení variant daného systému. Nejkompaktnějším a nejjednodušším je FX1S s 10 až 30 vstupy/výstupy, ovšem s možností rozšíření. Komunikace vedena přes RS-232, RD- 422 a RS-485. Varianta FX1N je kompaktní verzí modulárního systému, škála počtů vstupů/výstupů se různí od 14 až po 128, rozšiřitelnost je vzhledem k modulárnosti samozřejmá jak o vstupní, tak komunikační moduly. Kontrolér FX3G představuje novinku v nabídce společnosti, jako hlavní přednost je uváděna vynikající připravenost pro začlenění mezi další systémy díky potřebným funkcím, rozšíření systému je umožněno pomocí duální sběrnice. Taktéž komunikační schopnosti jsou posíleny, mimo sériový port je k dispozici též CC-Link, CANopen, Profibus-DP, Ethernet a navíc též USB port. Další členem nabídky je kompakt FX3U, tento by mohl být zařazen mezi kompakty střední třídy, jeho charakteristické vlastnosti jsou rozšiřitelnost až na 384 vstupů/výstupů, komunikace pomocí portů RS-422, Ethernet a USB. Označovaný jako ultrakompakt, FX3UC je zaměřen právě na miniaturizaci celého systému. Je odvozen, jak název napovídá, od třídy FX3U. Nabízí srovnatelné vlastnosti při úspoře prostoru. V základních verzích je k dispozici od 16 po 96 vst./výst., pomocí rozšíření je možné dosáhnout počtu 384. Komunikační schopnosti jsou shodné s řadou FX3U. 12

Obr. 14: Systém Q Systém Q Pod tímto názvem se skrývá skutečně komplexní modulární systém, umožňující funkci až čtyř CPU v rámci jediného systému ovládajícího až těžko představitelných 4096vstupů a 8192 výstupů v pokročilejším provedení. Q má též tzv. základní verzi, pro tuto platí limity 1024/2048 vstupů/výstupů. Již ze způsobu jakým je systém dimenzován, ať už v základní či pokročilé verzi, vyplývá jeho určení jako systému pro řízení celých automatizovaných pracovišť. 1.2.6 Moeller (DE) Divize Electrical společnosti Eaton Corporation, pod kterou spadá Moeller, se zabývá výrobou a prodejem elektrických zařízení pro distribuci energie, řídicích systémů a záložních zdrojů elektrické energie. Sortiment výrobků určených pro domovní instalace, zahrnuje především přístroje pro jištění, spínání a ovládání elektrických zařízení. Převážná většina z nich se instaluje do elektrických rozvaděčů. Hlavní modelovou řadou je systém domácí instalace Xcomfort, který pracuje na principu vysílání a příjmu radiofrekvenčního signálu. Signál mohou vysílat bezdrátové vypínače (napájeny baterií s životností až 10 let), dálkové ovládání, centrální řídicí jednotky Home Manager a Room Manager nebo USB Interface, připojené k PC. Signál přijímají tzv. aktory modulátory, které napojíte přímo na spotřebič, který chcete ovládat. Aktor zachytí signál (např. od vypínače) a provede požadovaný úkon (např. sepne kontakt v lampě) tzv. decentralizovaný systém. Systém vysílá na unikátní frekvenci 868,3 MHz, která je vyhrazena pro elektroinstalaci budov a nehrozí tedy rušení signálu od hraček na dálkové ovládání, letadel ani jiných zdrojů vlnění. Stejně tak nehrozí ani nechtěné ovládání spotřebičů každý aktor je při instalaci přesně spárován s Vámi vybraným vypínačem nebo dálkovým ovládáním a na ostatní vypínače nereaguje. Systém je závislý na propustnosti radiofrekvenčního signálu. Průměrný dosah od vysílače signálu k aktoru je jeden strop a dvě stěny. Nenajde-li přesto vysílač požadovaný aktor ve svém dosahu, vyšle signál do všech aktorů a vypínačů ve svém okolí a signál takto k požadovanému aktoru doputuje. Xcomfort tedy není vázán velikostí domu. 13

Sběrnicový systém NIKOBUS Sběrnicový systém pro automatizaci budov umožňuje individuální nebo skupinové spínání či stmívání osvětlení, rolet, žaluzií, příjezdové brány, regulaci vytápění apod. Přenos dat mezi senzory a aktory je zajištěn sběrnicovým vedením s bezpečným malým napětím 9V DC. Každému sběrnicovému tlačítku se jednoduchým programováním přiřadí požadovaná funkce v systému. Obr. 15: Sběrnicový systém NIKOBUS Do systému lze připojit i vnější snímače, jako jsou například detektory pohybu, dveřní a okenní spínače, soumrakové spínače, spínací hodiny, snímače teploty či rychlosti větru, detektory rozbití skla a další. Dálkové ovládání spotřebičů přes "mobil" je možné při použití GSM-SMS komunikátoru, připojeného k jednotce PC-Logic. Simulaci přítomnosti osob, časové spínací funkce a programování přes PC zajišťuje PC-Link. Pohodlné ovládání AUDIO techniky přes společnou sběrnici Nikobus v jednotlivých místnostech lze zajistit použitím audio distribučního systému Allegretto, který nabízí zónové ozvučení domu. Ovládání všech těchto funkcí může být dálkovými ručními ovladači RF nebo IR, např. Pronto. Závěr Moeller Xcomfort systém se nám jeví jako velice robustní a propracovaný systém s širokou paletou modulárních rozšíření. Bohužel je tu otázka vnějšího nepadnutí bezdrátové komunikace, touto problematikou se výrobce ve své dokumentaci příliš nezabývá. Z ekonomického hlediska by nám tento systém sice ušetřil kabeláž, ale i přesto se jeho instalace v naší aplikaci nevyplatí. Navzdory tomu systém mohu doporučit zejména do stávajících budov. 14

1.2.7 Siemens (DE) Základní myšlenkou tohoto modulu je spojit logické, spínací, časové a ostatní speciální funkce do jednoho modulu a tím ušetřit technikům práci při projekci i realizaci celé aplikace. LOGO! zvládne ovládat čerpadla, kompresory, otvírat závory a vrata, zavlažovat rostliny ve skleníku, řídit osvětlení nebo výtahy v budovách a podobné jednoduché úkoly. Je však schopné zvládnout i relativně komplikovaná zařízení včetně sledování teplot, tlaků a ostatních analogových veličin. Obr. 16: Siemens LOGO! Závěr Závěrem bych rád zdůraznil, že tento systém nedisponuje dostatečným modulárním rozšířením pro naši aplikaci s využitím v domácí elektroinstalaci a proto o něm neuvažujeme jako o možné alternativě. 1.2.8 Teco (CZ) V následující části se budeme věnovat PLC automatu Tecomat Foxtrot (obr. 17). V současnosti je trendem využívat informační techniku v průmyslové automatizaci a elektroinstalaci soukromých objektů. Hlavním aspektem je podávat co nejlepší přehled o stavu řízeného objektu a umožnit variabilní řídicí zásahy z nejrůznějších úrovní. Další významnou oblastí jsou úlohy v BMS (Building Management System). Toto odvětví doposud nebylo silnou stránkou PLC a pro tyto aplikace byly navrhovány speciální systémy. Tecomat Foxtrot má předpoklady uplatnit se jak v aplikacích typických pro průmyslové řídicí systémy, tak mezi systémy určenými pro řízení technických budov. 15

Obr.17: Tecomat Foxtrot CP-1016 Z hardwarového hlediska malé rozměry a tvary kompatibilní s normovanými rozměry elektroinstalačních prvků používaných na U-liště. Ačkoliv co do velikosti jde o malý systém, svým výpočetním výkonem i parametry se může směle rovnat s velkými systémy. Skladba systému Moduly systému Tecomat Foxtrot jsou propojeny sběrnicí TCL2. Sběrnice je tvořena linkou RS-485 a umožňuje vytvořit distribuovaný systém, kde poslední modul může být ve vzdálenosti až 300 m od centrálního modulu, při použití optického kabelu může být vzdálenost až 1,5 km. Optické kabely je vhodné použít v prostředí s rizikem vzniku přepětí. K hlavnímu modulu je možné po sběrnici TCL2 připojit až deset I/O modulů. Moduly umožňují připojení binárních i analogových signálů ve standardních rozsazích napětí a proudů používaných v průmyslu (24V DC, pro binární signály a 0 až 10V, popř. 0(4) až 20 ma pro analogové signály, připojení teplotních snímačů Ni1000, Pt100 a termočlánků). Z důvodů náročnosti naší aplikace na vstupy a výstupy jsme zvolili základní modul CP-1016, který je vybaven dvanácti analog/digitálními vstupy, RS-232 sériovým portem, dvěma analogovými výstupy, deseti reléovými výstupy a dvě Solid state relé. V poslední řadě zmíněný základní modul disponuje slotem pro submodul sériového rozhraní (SCH), který se vloží přímo do jeho těla. Vedle vlastních schopností modulů je možné rozšířit vstupy/výstupy přes dvoudrátovou elektroinstalační sběrnici CIB, která umožňuje připojit jednotky elektroinstalačního systému INELS. Velký výpočetní výkon zajišťuje 32bitový procesor RISC s frekvencí 166 MHz, díky němuž systém dosahuje doby cyklu 0,2ms na 1000 logických instrukcí. Dnešní systémy PLC často 16

realizují velmi náročné (výpočetně složité) algoritmy, kde je tento výkon nezbytný, aby nedocházelo k nežádoucímu prodlužování doby reakce systému. Velký výkon je zapotřebí i v případě, že systém plní funkci webového serveru a musí vedle zpracování vlastního uživatelského programu procházet a zpracovávat textové soubory XML. S narůstající složitostí aplikace souvisí také velikost paměti pro program, která činí 192 kb pro vlastní uživatelský program a 64 kb pro tabulky. Paměť programu a tabulek je zálohována lithium-iontovým akumulátorem po dobu přibližně 200 hodin. U systémů Tecomat je možné paměť programu a tabulky zálohovat také na paměť Flash. Další možností jak rozšířit paměť systému je připojit SDHC kartu až do velikosti 32 GB, která je využita i pro uložení webových stránek. Z hlediska konektivity je možné komunikovat přes Ethernet 10/100Mb s -1, který se nachází na základním modulu, a je tedy standardní součástí systému. Webový server umožňuje předávat data ze systému Foxtrot i dalším nezávislým úlohám. Ethernet je využíván jako komunikační rozhraní pro programování. Tecomat Foxtrot je zpětně kompatibilní standardními průmyslovými protokoly, jako je Profibus-DP, CAN nebo Modbus. Sériová rozhraní RS-232 jsou určena pro připojení inteligentních snímačů, operátorských panelů nebo např. modemů GSM. Inteligentní elektroinstalace Tecomat Foxtrot nabízí rozšířené možnosti v oblasti řízení budov. Toho je docíleno začleněním jednotek inteligentního elektroinstalačního systému INELS, který je přímo k tomuto účelu navržen. Sortiment INELS zahrnuje jednotky určené do rozvaděče, jednotky do elektroinstalačních krabic a interiérové jednotky na stěnu. Jednotky INELS se připojují na sběrnici CIB, která je dvoudrátová a zajišťuje jak napájení jednotek, tak jejich komunikaci s řídicím systémem. Volná topologie sběrnice CIB umožňuje uživateli praktické propojení, a tím zkracuje dobu potřebnou na instalaci systému a snižuje finanční náklady na ni. Celý systém se rozšiřuje samostatnými moduly např. MI2-02M, které se připojují na systémovou sběrnici TCL2. Celkem je možné připojit 288 jednotek systému INELS k jednomu základnímu modulu systému Tecomat Foxtrot. Dále je možné spojovat samotné řídicí systémy Tecomat Foxtrot tím se docíleno dostatečně velkého potenciálu pro řízení velkých budov, jako jsou administrativní budovy nebo obchodní centra. Celý systém je napájen 24V DC nebo 27,2V DC při použití baterie záložního napájení. 17

Programování a vizualizace Uživatelský program pro Tecomat Foxtrot se tvoří podobně jako pro ostatní řídicí systémy Tecomat ve vývojovém prostředí Mosaic. Program je možné tvořit v jednom ze čtyř jazyků (ST, IL, FBD a LD) podle normy IEC 61131-3. Pro zjednodušení programování v současné době připravuje firma Teco vylepšený editor pro volné programování v jazyce funkčních bloků. Práci programátorům ulehčí i knihovny funkčních bloků, které jsou již v tuto chvíli součástí prostředí Mosaic. Uživatelé mají možnost vytvářet a ukládat do knihoven i vlastní funkční bloky, které opakovaně používají ve svých úlohách. Vizualizační a řídicí úlohy nejen pro Tecomat Foxtrot, ale i pro ostatní systémy Tecomat lze s výhodou vytvářet v programu SCADA/HMI Reliance. Nyní je uváděna na trh verze 4 softwaru Reliance s mnoha novinkami, vylepšenými funkcemi a podporou moderních technologických procesů. Závěr Tecomat Foxtrot je skutečně všestranný systém. Díky vysokému výkonu zvládá řešení rozličných úloh průmyslové automatizace. Jeho nové vlastnosti ho předurčují pro komplexní řízení středních a velkých budov. Komunikační schopnosti dávají uživateli možnost vytvářet náročné decentralizované řídicí struktury. Tecomat Foxtrot je připraven pro integraci do sítí Intranet/Internet. Přítomnost rozhraní Ethernet umožňuje připojení k běžné strukturované kabeláži bez nutnosti vedení další průmyslové komunikační sběrnice. Naproti tomu, díky cenové dostupnosti a dalším příznivým vlastnostem, je Tecomat Foxtrot vhodný i pro malé lokální úlohy s několika vstupy a výstupy. 18

1.2.9 ELKO EP ELKO EP je česká společnost zabývající se výrobou různých prvků domovní elektroinstalace, z našeho úhlu pohledu je pak v nabídce společnosti nejzajímavější položkou inteligentní elektroinstalace. Obr. 18: INELS INELS INELS, zkráceně inteligentní elektroinstalace, je systém PLC zaměřený zejména na použití v inteligentních domech. U tohoto systému se podíváme na konkrétní stavební jednotky: Centrální jednotka CU2-01M slouží téměř pouze jako přípojný bod, sama o sobě obsahuje pouze 4 vstupy a jediný výstup. K ní se následně pomocí dvou sběrnic CIB připojují senzory, jednotky vstupů/výstupů, tepelná čidla apod. Centrální jednotka obsahuje též konektor Ethernet. Na každou sběrnici CIB lze připojit až 32 komponent, vyšší počet je možno realizovat pomocí následující sběrnice. Externí master sběrnice MI2-02M je možností jak dále navýšit počet jednotek v systému o dalších 64 komponent pomocí dalších dvou CIB sběrnic. Jednotky binárních vstupů IM2-20B/40B/80B, IM2-140M slouží pro připojení digitálních vstupů, počet připojitelných zařízení je udáván označením verze: 20B dvě, 40B čtyři až čtrnáct. Z jednotek je možno odebírat napájecí napětí 12V při proudu 75mA, u jednotky 140M dokonce 150mA. Verze značené písmenem B jsou určeny do instalační krabice, verze M k upevnění na DIN lištu. Jednotka analogových vstupů ADC2-40M obsahuje 4 analogové vstupy zpracovávané 14bitovým AD převodníkem a napájení pasivních čidel o napětí 5,4V. Spínací jednotky SA2 slouží jako reléové výstupy, verze 01B, 02B jsou určeny k upevnění do instalační krabice a obsahují jeden 16A(01B), respektive dva 8A(02B) výstupy. Dále systém nabízí spínací jednotky na DIN lištu a to 02M dva výstupy, 16A každý, 04M čtyři výstupy, 16A každý, 012Mdvanáct výstupů, 8A každý. U jednotek na lištu je možno přepnout stav jednotlivých relé pomocí tlačítka na jednotce. GSM brána GSM2-01 umožňuje ovládat systém či informovat uživatele pomocí mobilní sítě. Lze přijímat/odesílat SMS zprávy, či prozvonit majitele, reaguje i na 19

příchozí volání. Multifunkční jednotka SOPHY 2/2L je zajímavou součástí systému INELS obsahující různé senzory. Je schopna reagovat na změnu teploty, intenzity osvětlení, přijímá i vysílá IR signál a je dokonce schopná zpracovat hlasové příkazy až 4 různých uživatelů. Stmívací jednotky v nabídce můžeme najít též několik stmívacích jednotek pro regulaci intenzity osvětlení, postupné zhasínání/rozsvěcení zátěží apod. Jedná se o jednokanálové LM2-11B, DIM-6 a dvoukanálové DA2-22M, DIM-6-3MP. Opět verze B je určena k instalaci do krabice, ostatní na DIN lištu. Jednotka teplotních vstupů TI-40B zprostředkovává připojení až čtyř teplotních čidel, je vhodná pro měření teploty ve více navzájem blízkých místech. Oddělovací moduly BPS2-01M, BPS2-02M slouží k napájení sběrnic CIB, verze 02M umožňuje připojení akumulátorů záložního napájení. 20

2. Další vývoj projektu V současné době pracujeme na optimalizaci výběru modulů pro naše konkrétní řešení. V následujících tabulkách jsou uvedeny počty vstupů a výstupů a také seznam vybraných modulů bez INELS. Naším hlavním cílem je odborně zrealizovat a zprovoznit inteligentní elektroinstalaci v reálném rodinném domě, který je v současné době ve výstavbě. Tecomat Foxtrot zde zastupuje hlavní řídící jednotku, který bude mít nastarosti ovládání výtápění, zabezpečení, osvětlení, webserveru, alarmu a mnoha dalších elektronických zařízení. Přízemí IN Digital Analog Přízemí OUT Relé Analog Pohyb. čidla 8 LED 5 Magnet. čidla 1 230 světla 12 Tlačítka 9 Tep. čerpadlo 2 Teplo. čidla 3 Topení servo 2 Závora 1 Suma přízemí 19 3 17 4 Patro IN Patro OUT Pohyb. čidla 2 LED 5 Magnet. čidla 1 230 světla 9 Tlačítka 8 Topení servo 3 Teplo. čidla 4 Suma patro 11 4 14 3 Suma komplet 30 7 31 7 Tab. 1: Seznam všech vstupů a výstupů Druh jednotky Označení AI DI RO AO SSD Cena Počet Celková cena Základní TXN1016 12 10 2 2 12 665 1 12665 Vstupní SUB TXN7811 8 1 840 1 1840 Vstupní modul TXN11301 12 2 210 2 4420 Výstupní modul SA2-012M/Ni 12 4491 2 8982 Napájecí jednotka BPS 201 630 1 630 Celkem 12 32 34 2 2 28537 Tab. 2: Seznam vybraných modulů 21

Seznam použité literatury [1] ABB [online]. 2010 [cit. 2010-05-26]. Dostupné z WWW: <http://www.abb.com/product/cz/9aac100143.aspx>. [2] Rockwell [online]. 2010 [cit. 2010-05-26]. Dostupné z WWW: <http://www.ab.com/programmablecontrol/plc/>. [3] AMIT [online]. 2010 [cit. 2010-05-26]. Dostupné z WWW: <http://www.amit.cz/cz/products/minicompacts.htm>. [4] GE FANUC [online]. 2010 [cit. 2010-05-26]. Dostupné z WWW: <http://www.ge-ip.com/products/family/durus-plc>. [5] MITSUBISHI [online]. 2010 [cit. 2010-05-26]. Dostupné z WWW: <http://www.mitsubishi-automation.com/products/>. [6] Moeller [online]. 2010 [cit. 2010-05-26]. Dostupné z WWW: <http://www.moeller.cz/>. [7] Siemens [online]. 2010 [cit. 2010-05-26]. Dostupné z WWW: <http://www1.siemens.cz/ad/current/index.php?ctxnh=3dc1f5a3fc>. [8] Teco [online]. 2010 [cit. 2010-05-26]. Dostupné z WWW: <http://www.tecomat.cz/>. [9] INELS [online]. 2010 [cit. 2010-05-26]. Dostupné z WWW: < http://www.inels.cz/index.php?sekce=produkty>. [10] PLÍVA, Doc. Ing. Zdeněk, DRÁBKOVÁ, Ph.D., Ing. Jindra. Metodika zpracování diplomových, bakalářských a vědeckých prací na FM TUL. FM TU v Liberci, 2007. 38 s. Oborová práce. TUL. ISBN 978-80-7372-189-3. 22

Poděkování: Tento text vznikl za podpory projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření. Formát zpracování originálu: titulní list barevně, další listy včetně příloh barevně. 23