Ćwiczenie 6 Programowanie funkcji ściemniacza w systemie KNX/EIB

Transkrypt

1 84 Ćwiczenie 6 Programowanie funkcji ściemniacza w systemie KNX/EIB 1. Wiadomości teoretyczne. Do płynnej regulacji lamp żarowych oraz lamp halogenowych zasilanych z elektronicznych bądź konwencjonalnych transformatorów niskonapięciowych, stosuje się ściemniacze uniwersalne. Wadą regulacji natężenia światła żarowego jest nieproporcjonalna zależność pomiędzy strumieniem światła wyemitowanym przez źródło a energią pobieraną przez nie. Z tego powodu płynne sterowanie oświetleniem żarowym w zależności od natężenia światła dziennego jest nieefektywne i nie przynosi efektów w postaci oszczędności energii. W miejscach, gdzie oprócz komfortu użytkownika, chcemy uzyskać oszczędność energii należy stosować oświetlenie świetlówkowe. Koniecznym elementem, w jaki musi być wyposażona każda oprawa jest statecznik elektroniczny (EVG). Posiada on dwa wejścia: jedno zasilające 230 V prądu przemiennego, drugie sterujące 1-10 V prądu stałego. Uniwersalny ściemniacz centralny ABB może współpracować z wyłącznikiem przyciskowym (Rys. 1). Rys. 1. Układ połączeń ściemniacza współpracującego z wyłącznikiem przyciskowym. Źródło: Materiały informacyjne ABB Polska. Praca z wyłącznikiem przyciskowym (Rys. 1) przebiega w następujący sposób: Załączanie Krótko nacisnąć wyłącznik przyciskowy w obwodzie lokalnym, automatycznie ustawiona zostaje ostatnia wartość jasności (wartość Memory). Załączanie z funkcją ciemnego startu Przytrzymać naciśnięty wyłącznik przyciskowy w obwodzie lokalnym. Ściemniacz 6593/ załącza oświetlenie z jasnością bazową i rozjaśnia oświetlenie tak długo, dopóki naciskany jest wyłącznik przyciskowy. Ściemnianie Przytrzymać naciśnięty wyłącznik przyciskowy w obwodzie lokalnym. Ściemniacz 6593/ zmienia jasność podłączonej instalacji oświetleniowej. Po każdym zatrzymaniu odwracany jest kierunek zmian jasności (ściemnianie lub rozjaśnianie). Po osiągnięciu maksymalnej jasności ściemniacz zatrzymuje zmianę jasności, a po osiągnięciu minimalnej jasności zaczyna rozjaśniać oświetlenie. Działanie ściemniaczy w systemie KNX/EIB opiera się na tej samej zasadzie, co konwencjonalnych urządzeń stosowanych do płynnej regulacji natężenia oświetlenia. Możliwe jest Zakład Inżynierii Komputerowej i Elektrycznej

2 85 również wysterowanie za pośrednictwem podzespołu sterowniczego 6197/ magistrali ABB i-bus (Rys. 2). Rys. 2. Budowa ściemniacza: BCU port magistralny; AU element końcowy; PEI łącze adaptacyjne; SR rejestr przesuwny; DAC przetwornik cyfrowo/analogowy. W czasie okresu ściemniania/rozjaśniania port magistralny zwiększa lub zmniejsza liczbową wartość natężenia oświetlenia zgodnie z ustalonym czasem regulacji. Wartość natężenia oświetlenia jest ciągle przekazywana do rejestru przesuwnego (SR) w elemencie aplikacyjnym. Dane o długości 8 bitów pozwalają zapisać 2 8 = 256 wartości natężenia oświetlenia. Dane są wprowadzane do przetwornika cyfrowo/analogowego (DAC), który potem generuje odpowiednie napięcie sterujące z zakresu 0 do 10 V. Elektronicznie sterowany zapłonnik używa tego napięcia do sterowania emisji światła z lamp fluoroscencyjnych. Wyłącznik obwodu mocy w elemencie końcowym jest używany do załączania (wyłączania) napięcia zasilającego. Ściemniacz współpracuje z podzespołem sterowniczym magistrali KNX/EIB (Rys. 3). Rys. 3. Układ połączeń ściemniacza współpracującego z podzespołem sterowniczym 6197/ magistrali KNX/EIB: 1 przycisk programowania, 2 dioda sygnalizacyjna, 3 kostka przyłączeniowa magistrali. Źródło: Materiały informacyjne ABB Polska. Zwiększenie mocy uniwersalnego ściemniacza centralnego ABB za pomocą podzespołu mocy , przy współpracy z wyłącznikiem przyciskowym (Rys. 4).

3 86 Rys. 4. Układ połączeń ściemniacza współpracującego z podzespołem mocy zwiększającym moc. Źródło: Materiały informacyjne ABB Polska. Ściemniacz może działać realizując dwie funkcje aplikacyjne: Ściemnianie z telegramem start/stop. Ściemnianie telegramami cyklicznymi. Zgodnie z pierwszą funkcją o aktywności trybu załączania lub ściemniania decyduje czas trwania przyciśnięcia przycisku sensora załączającego. Jeżeli czas ten jest krótki (np. <500 ms), to wysyłany jest telegram załączający. W przypadku dłuższego przyciśnięcia przycisku nadawany jest telegram start ściemniania/rozjaśniania. Zwolnienie przycisku powoduje natychmiastowe wysłanie telegramu stop ściemniania/rozjaśniania (Rys. 5). Rys. 5. Ściemnianie z telegramem start/stop: 1 start ściemniania, długie przyciśnięcie; 2 stop ściemniania, puszczenie ściemniającego przycisku; 3 - wyłączenie, krótkie przyciśnięcie przycisku; 4 załączenie, krótkie przyciśnięcie przycisku; 5 start ściemniania, długie przyciśnięcie przycisku; 6 stop ściemniania, puszczenie przycisku. Źródło: Opracowanie własne na podstawie materiałów Stowarzyszenia KNX.

4 87 Zalecane jest utworzenie różnych grup adresowych realizujących osobno funkcje włączania i ściemniania/rozjaśniania. Rys. 6. Grupy adresowe ściemniacza. Rys. 7. Obiekty komunikacyjne ściemniacza. Druga funkcja jest stosowana na przykład w systemach kontrolowanych poprzez podczerwień, w których źródło może być przesłonięte poprzez przeszkodę, np. osobę przechodzącą. Żeby uniknąć sytuacji, w której ściemniacz nie otrzyma telegramu np. stop, przeważnie podczas parametryzacji kontrolera podczerwieni wybiera się ustawienie cykliczne ściemnianie. Sensor podczerwieni w tym ustawieniu nadaje telegram zwiększ oświetlenie o 12,5 %. Utrata takiego telegramu nie jest tak dotkliwa jak telegramu stop, który jest wysyłany tylko raz (Rys. 8). Rys. 8. Ściemnianie telegramami cyklicznymi. Źródło: Opracowanie własne na podstawie materiałów Stowarzyszenia KNX. Szybkość ściemniania aktora powinna być dostosowana do cyklu transmisji telegramów ściemniania. Możliwe jest ustawienie programowe następujących funkcji: obsługi klatki schodowej, funkcji pracy podrzędnej, zachowania w przypadku zaniku napięcia magistrali, szybkości zmiany jasności.

5 88 Rys. 9. Układ połączeń sterownika ściemniacza 6197/ ze ściemniaczem Źródło: Materiały katalogowe ABB Polska. W zależności od parametryzacji aparatu możliwe jest wysyłanie przez wejście binarne telegramów załącz-wyłącz w zależności od przekroczenia zadanej wartości lub też cykliczne odczytywanie wejścia z zadaną częstotliwością. 2. Wykonanie ćwiczenia. W ćwiczeniu należy wykonać projekt oraz uruchomić instalację, w której przy pomocy wyłącznika typu Triton, będą załączane lampy w zaplanowanej przez ćwiczących kolejności. Jedna z nich powinna być sterowana przez ściemniacz, w sposób zaplanowany przez ćwiczących. Do wykonania zadania konieczne są następujące urządzenia: 1. Zasilacz napięciowy ze zintegrowaną cewką do zasilania magistrali KNX/EIB. Zasilacz przystosowany jest do montażu na szynie instalacyjnej 35 mm. Rys. 9. Zasilacz 320 ma. Źródło: Materiały katalogowe ABB Polska. 2. Łącze szeregowe RS 232 i USB służy do połączenia komputera PC z magistralą KNX/EIB. EIB V24 Rys. 10. Łącze szeregowe RS 232 i USB [4, 5]. Źródło: Materiały katalogowe ABB Polska.

6 89 3. Ściemniacz współpracujący z podzespołem sterowniczym 6197/ Urządzenie przystosowane jest do montażu na szynę instalacyjną 35 mm. Połączenie z magistralą za pomocą zacisku magistralnego. Każde z dwóch wyjść może sterować maksymalnie dziewięcioma uniwersalnymi ściemniaczami. Wyjścia mogą być sterowane poprzez magistralę KNX/EIB lub przez konwencjonalne przyciski podłączone do dwóch dodatkowych wejść. Przy użyciu uniwersalnych modułów rozszerzających moc można ściemniać lampy o mocy do 3 kva bezpośrednio podpięte, jako obciążenie. Jeżeli kilka ściemniaczy centralnych połączy się równolegle możliwe jest ściemnianie lamp o mocy do 54 kva. Urządzenie przeznaczone jest do ściemniania żarówek, lamp halogenowych 230 V, niskonapięciowych lamp halogenowych zasilanych transformatorami konwencjonalnymi lub elektronicznymi (Rys. 12). Jest on łączony z magistralą KNX/EIB poprzez urządzenie sterujące ściemniaczem podłączone do wejścia PWM (D) (Rys. 11). Rys. 11. Moduł sterujący ściemniaczem. Rys. 12. Ściemniacz. 3. Uruchamianie instalacji. Źródło: Materiały katalogowe ABB Polska. Należy zaprojektować sterowanie ściemniacza za pomocą wyłącznika Triton. Oświetlenie powinno pracować następująco: - Klawisz 1 włącza i wyłącza lampkę halogenową. Przy zapalonym oświetleniu krótkie naciśnięcie klawisza 1 powoduje jego wyłączenie. - Klawisz 2 włącza i wyłącza lampkę halogenową. Długie naciśnięcie klawisza 2 powoduje rozjaśnianie tak długo, jak trzymamy przyciśnięty klawisz. Rozjaśnianie jest zależne od szerokości kroku (rozjaśnianie względne). - Klawisz 3 włącza lampkę halogenową na 100 % jasności. Długie naciśnięcie klawisza 3 powoduje ściemnianie tak długo, jak trzymamy przyciśnięty klawisz. Urządzenia magistralne po wstawieniu do projektu należy sparametryzować: w Tritonie przypisać przyciskom, które mają być wykorzystane do sterowania ściemniaczem, funkcję ściemniacz (dimming sensor). Pierwszym etapem uruchamiania instalacji jest nadanie urządzeniom adresów fizycznych. Wymaga to od programisty wysłania z komputera sygnału na magistralę a następnie naciśnięciu przycisku na odpowiednim urządzeniu. Kolejnym etapem jest zaprogramowanie funkcji wykonywanych przez urządzenia. Etap ten jest zautomatyzowany. Poza funkcjami programowania instalacji w tej części programu dostępnych jest szereg innych funkcji wymagających podłączenia magistrali do komputera np. szukanie urządzenia po jego adresie fizycznym, odczytywanie funkcji zainstalowanych w urządzeniu itp. Przykładowe zrzuty ekranu przedstawiają Rys

7 90 Rys. 13. Ustawienia przycisku 1 Tritona Rys. 14. Ustawienia przycisku 2 Tritona Rys. 15. Ustawienia ściemniacza 6197.

8 91 Przykład grup adresowych w projekcie wykorzystującym ściemniacz Zadania do wykonania. Rys. 16. Ustawienia ściemniacza Zaprogramować działanie ściemniacza z przyciskiem Triton 6325, w którym klawisze będą działać w następujący sposób: - Klawisz 1 załącza lampkę z ustalonym natężeniem (np. 60%) i wyłącza. - Klawisz 2 steruje rozjaśnianiem lampki do ustalonego natężenia (np. 40%). - Klawisz 3 steruje ściemnianiem lampki załączonej klawiszem 1 od (np. 60%) do 10%. - Lampka po zaniku i powrocie napięcia zasilającego magistralę świeci się z tym samym natężeniem. - Lampka po zaniku i powrocie napięcia zasilającego magistralę nie świeci. - Lampka po zaniku i powrocie napięcia zasilającego magistralę świeci się z natężeniem podanym przez prowadzącego zajęcia Zadanie dodatkowe: Zaprojektować wspólne działanie ściemniacza z: - czujnikiem natężenia oświetlenia. - aktorem załączającym źródło światła. - czujnikiem obecności. 5. Funkcje testu. Należy przeprowadzić sprawdzanie adresu fizycznego ściemniacza. Odczytać informacje o urządzeniu magistralnym. W tym celu należy: - Zaznaczyć wybrane przez prowadzącego zajęcia urządzenie magistralne. - Wywołać rozkaz: menu Diagnostics pozycja Device info Wstawić adres fizyczny urządzenia w oknie: Physical Address. - Po naciśnięciu przycisku Read odczytać informację o tym urządzeniu. - Po zakończeniu tej procedury wszystkie dostępne informacje są pokazywane w formie struktury. Należy sprawdzić następujące pozycje: typ używanego PEI, wersja maski BCU, czy pracuje program aplikacyjny, czy aktywny jest stan programowania urządzenia, czy napięcie magistrali jest wystarczające. 6. Zakończenie pracy ze stanowiskiem. Po wykonaniu programu ćwiczenia należy: Zgłosić prowadzącemu zajęcia ukończenie ćwiczenia. Wyeksportować projekt z nazwą cw_7_esi.prx. Wyładować z urządzeń magistralnych adresy fizyczne i programy aplikacyjne. W menu Files zamknąć projekt Close Project i X. Wyłączyć zasilanie ze stanowiska poprzez wciśnięcie przycisku bezpieczeństwa. Odłączyć przewody połączeniowe ze stanowiska.

9 92 7. Opracowanie wyników badań. Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: Opis i schemat układu instalacyjnego uruchomionego w trakcie ćwiczenia. Opis etapów wykonywania projektu, tj. zestawienie struktury instalacji w budynku, utworzone grupy adresowe, przyporządkowanie obiektów komunikacyjnych do grup adresowych, adresy grup. Opis procesu uruchamiania instalacji. Wnioski wynikające z wykonanego ćwiczenia. 8. Zagadnienia do samodzielnego opracowania. 1. Parametry urządzeń w systemie KNX/EIB stosowanych w ćwiczeniu. 2. Uruchamianie i testowanie instalacji. 3. Sprawdzenie adresu fizycznego rozładowanego urządzenia. 4. Odczytywanie adresu fizycznego dowolnego urządzenia magistralnego w instalacji KNX/EIB. 5. Wyładowywanie programu i adresu fizycznego z urządzenia magistralnego. Literatura 1. Szepietowski M.: Zestaw poradników o instalacjach i systemie KNX/EIB. SMARTech - Inteligentny Dom, Warszawa Mikulik J.: Inteligentne budynki. Nowe możliwości działania. Libron, Kraków, Mikulik J.: Budynek inteligentny: Podstawowe systemy bezpieczeństwa w budynkach inteligentnych, Tom 2. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice Petykiewicz P. Nowoczesna instalacja elektryczna w inteligentnym budynku. COSiW SEP. Warszawa PN-EN :2002, Domowe i budynkowe systemy elektroniczne (HBES). Część 2-1: Przegląd systemu. Architektura. 6. PN-EN :2002, Domowe i budynkowe systemy elektroniczne (HBES). Część 3-1: Aspekty zastosowań. Wprowadzenie do struktury aplikacji. 7. Materiały firmowe

10 93 Protokół pomiarowy Laboratorium Elektrycznych Systemów Inteligentnych w Zakładzie Inżynierii Komputerowej i Elektrycznej Ćwiczenie laboratoryjne nr 6 Temat ćwiczenia: Programowanie funkcji ściemniacza w systemie KNX/EIB. Skład grupy: Data.. Grupa Schemat blokowy instalacji elektrycznej wykorzystanej w ćwiczeniu. 2. Opis etapów projektowania systemu i uruchomienia instalacji (w punktach). a. b. c. d. 3. Badania i spostrzeżenia dokonane podczas ćwiczeń a. Wyłączenie zasilania sieciowego; b. Wyniki otrzymane po odczytaniu telegramu w obu przypadkach analizy telegramu.