Ćwiczenie ABIS-C1. System automatyki budynkowej bazujący na transmisji radiowej na przykładzie instalacji w technologii Eaton xcomfort AUTOMATYKA BUDYNKOWA IMPLEMENTACJA W SIECIACH INTELIGENTNYCH KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII WWW.KANIUP.AGH.EDU.PL AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA WWW.AGH.EDU.PL Temat: System automatyki budynkowej bazujący na transmisji radiowej na przykładzie instalacji w technologii Eaton xcomfort Narzędzia: Pakiet Eaton RF, urządzenia systemu xcomfort stanowisko laboratoryjne Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze standardem zamkniętym (firmowym) firmy EATON Electric na bazie stanowiska laboratoryjnego zawierającego modelową instalację w bezprzewodowej technologii xcomfort. Wstęp Technologia xcomfort to bezprzewodowy system sterowania domem, zaprojektowany przez niemiecką firmę Moeller Electric. W ofercie producenta można znaleźć urządzenia służące do sterowania oświetleniem, roletami oraz ogrzewaniem, które wielkością dostosowane są do puszek instalacyjnych podtynkowych. Montaż wspomnianych modułów w instalacji oraz skonfigurowanie całości systemu zajmuje mniej czasu niż wykonanie gruntownego remontu mającego na celu wdrożenie systemów przewodowych. Dlatego proponowane rozwiązania dedykowane są głównie dla mieszkań z już istniejącą tradycyjną instalacją elektryczną. Urządzenia w systemie xcomfort komunikują się drogą radiową na częstotliwości 868,3 [MHz]. Zasięg urządzeń zależny jest od sposobu programowania jednostek. Urządzenia wykonawcze oraz nadawcze w systemie można podzielić pod względem źródła zasilania na dwa typy: jednostki, które wpięte szeregowo w obwód zasilania kinkietów lub sterowników rolet, sterują ich pracą. Zasilane są napięciem sieciowym i nie wymagają dodatkowych źródeł energii, jednostki czerpiące zasilanie z baterii. Stosowane w nadajnikach, czujnikach temperatur, czy też termostatach pokojowych. Ich zaletą jest możliwość montażu elementu systemu w dowolnym miejscu, na przykład na szkle, nie niszcząc ogólnego wystroju wnętrza. Dodatkowo producent w celu ułatwienia instalacji systemu, do swojej oferty dodał nadajniki z wejściami binarnymi. Takie rozwiązanie daje możliwość wykorzystania m.in. istniejących łączników świecznikowych do sterowania systemem xcomfort. Nadajniki z wejściami binarnymi stosowane są do podłączenia czujników dymu, kontaktronów, czujników ruchu, czujników przeciwzalaniowych oraz stacji pogodowych. Do centralnego sterowania systemem xcomfort służą panele kontrolne: KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 1/14
Room Manager, jednostka, która dedykowana jest do kontroli jednego lub kilku pomieszczeń. Panel posiada wyświetlacz, na którym widoczne są podstawowe informacje takie jak aktualna temperatura oraz stan poszczególnych urządzeń. Ponadto urządzenie zostało wyposażone w 4 przyciski za pomocą, których można sterować pracą 10 zainstalowanych jednostek oraz obsługiwać menu. Room Manager daje możliwość m.in. sterowania ogrzewaniem (do 6 urządzeń), tworzenia harmonogramów, symulacji obecności, tworzenia scen świetlnych z 6 odbiornikami oraz odczytu stanu baterii poszczególnych urządzeń zainstalowanych w systemie. Możliwe jest także przy wykorzystaniu programu Eaton RF zbudowanie do 5 funkcji logicznych. Panel kontrolny dostępny jest również w wersji z obsługą technologii Bluetooth, która pozwala sterować nim telefonem komórkowym lub komputerem osobistym. Room Manager programowany jest przy użyciu aplikacji Eaton RF i modułu do programowania, Home Manager, urządzenie posiadające możliwość sterowania większą ilością jednostek (99 urządzeń) w porównaniu do Room Managera, ponieważ dedykowany jest do kontroli całego systemu xcomfort. Home Manager podobnie jak panel kontrolny pomieszczeń posiada możliwość tworzenia harmonogramów, symulację obecności, ustawiania nieograniczonej liczby scen świetlnych, wskaźnik temperatury oraz funkcję zarządzania energią (wizualizacja poboru energii elektrycznej, kosztów oraz zużycia CO2 w postaci wskaźników trendu). Dodatkowo do Home Managera zainstalowany może zostać modem GSM, który pozwoli użytkownikowi sterować całą instalacją systemu xcomfort poprzez telefon komórkowy. Do konfiguracji kontrolera służy aplikacja MMRF. Do wizualizacji i sterowania systemem służy program xvision - do komunikacji wymagane jest podłączenie programatora. Programowanie odbywa się w dwóch trybach: BASIC wciśnięcie przycisku na odbiorniku wprowadza go w tryb uczenia się połączeń, natomiast wciśnięcie przycisku, który ma sterować jednostką oraz ponowny wybór trybu uczenia się powoduje połączenie zadajnika z odbiornikiem. Zasięg wewnątrz pomieszczeń to 30 50 metrów w zależności od materiału z jakiego wykonana jest przeszkoda (ściana, sufit), COMFORT, tryb wykorzystujący programator i oprogramowanie Eaton RF. W tym trybie wykonywanie połączeń między zadajnikami a odbiornikami odbywa się w sposób pokazany na rysunku nr 1. Rysunek nr 1. Wykonanie połączenia między modułami w trybie Comfort za pomocą pakietu Eaton RF. KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 2/14
W trybie COMFORT, nie ma ściśle określonego zasięgu jednostek ponieważ urządzenia wykorzystują routing. Oznacza to, że jeśli moduły nie mogą się ze sobą skomunikować ze względu na słaby sygnał, wykorzystują do komunikacji inne jednostki zainstalowane w systemie zasilane napięciem sieciowym. Wyposażenie stanowiska laboratoryjnego Na stanowisku zostały zamontowane następujące komponenty: Panel kontrolny Room Manager Funkcje: Rysunek nr 2. Panel kontrolny Room Manager Sterowanie ogrzewaniem w 6 pomieszczeniach, Funkcje czasowe tworzenie harmonogramów dla 3 grup odbiorników, Zarządzanie energią wizualizacja poboru energii elektrycznej, kosztów oraz zużycia CO2 w postaci wskaźników trendu, wykresów lub formy opisowej, Symulacja obecności losowe załączenie/wyłączenie odbiorników o określonych porach dnia, Tworzenie do 5 scen świetlnych, Wskaźnik temperatury zewnętrznej, natężenia oświetlenia, wilgotności zewnętrznej, Sterowanie 6 grupami rolet, Możliwość utworzenia funkcji logicznych warunkowe uruchamianie urządzeń, Wyświetlanie aktualnej daty oraz godziny, Wyświetlanie stanu baterii odbiorników, Wyświetlanie stanu 10 wybranych czujników, Wyścielanie stanu 10 wybranych odbiorników, KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 3/14
4 przyciski sterujące z funkcją rozróżnienia krótkiego/długiego naciśnięcia, Możliwość sterowania urządzeniem przez technologie Bluetooth. Napięcie zasilania: 230 [V], Konfiguracja urządzenia odbywa się w trybie COMFORT poprzez program Eaton RF oraz programator, Urządzenie posiada funkcję routingu, Programowalny pilot sterujący (radiowy) Rysunek nr 3. Programowalny pilot sterujący Funkcje: Pilot posiada 12 kanałów. Zmiana zakresu 1-6, 7-12 odbywa się przez dwukrotne naciśnięcie klawisza z cyfrą. Potwierdzane jest to przez miganie diody sygnalizacyjnej na pilocie. (dioda pomarańczowa kanały 1-6, dioda zielona kanały 7-12) Nieograniczona możliwość sterowania odbiornikami jednym przyc Możliwość montażu na ścianie poprzez zastosowanie dodatkowego elementu CMMZ, Dostarczany z bateriami, Zasilanie bateryjne: 3 [V] 2x LR03 (AAA), Programowanie w trybie BASIC oraz COMFORT Urządzenie nie posiada funkcji routingu KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 4/14
Nadajniki bezprzewodowe Rysunek nr 4. Nadajniki bezprzewodowe Żywotność baterii do 10 lat, Nieograniczona możliwość sterowania odbiornikami jednym przyciskiem można sterować wszystkimi urządzeniami opcja wyłącznika głównego. Kompletu z nadajnikami nie stanowią ramka ozdobna oraz klawisze. Elementy te należy dokupić we własnym zakresie. Nadajnik dopasowany do dowolnego producenta np. Berker, Gira, ABB, Jung. Zasilanie bateryjne: 3 [V] CR2477N, Programowanie w trybie BASIC oraz COMFORT, Urządzenie nie posiada funkcji routingu, Nadajnik z wejściem binarnym (podtynkowy) Funkcje: Rysunek nr 5. Nadajnik z wejściem binarnym (podtynkowy) KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 5/14
Możliwość podłączenia tradycyjnego łącznika świecznikowego, uzyskując łącznik radiowy zgodny z systemem xcomfort, Możliwość podłączenia systemów alarmowych, Możliwość podłączenia różnych czujników np. natężenia oświetlenia, Zasilanie: 230 [V], Urządzenie występuje w opcji zasilania bateryjnego, Programowanie w trybie BASIC oraz COMFORT, Urządzenie posiada funkcję routingu, Bezprzewodowy odbiornik sterujący (podtynkowy) Funkcje: Rysunek nr 6. Bezprzewodowy odbiornik sterujący (podtynkowy) Możliwość ściemniania oświetlenia żarowego lub halogenowego (230 [V]), Posiada możliwość załączania/wyłączania, Brak możliwość ściemniania lamp energooszczędnych i halogenów zasilanych z transformatorów toroidalnych, Możliwość sterowania elektrozaworów, Możliwość sterowania z 15 różnych nadajników, Zasilanie: 230 [V], Programowanie w trybie BASIC oraz COMFORT, Urządzenie posiada funkcję routingu, KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 6/14
Bezprzewodowy odbiornik sterujący roletami (podtynkowy) Funkcje: Rysunek nr 7. Bezprzewodowy odbiornik sterujący roletami (podtynkowy) silnikiem elektrycznym 230 [V], Możliwość sterowania z 15 różnych nadajników, Zasilanie: 230[V], Programowanie w trybie BASIC oraz COMFORT, Urządzenie posiada funkcję routingu, Bezprzewodowy odbiornik ściemniający (podtynkowy) Funkcje: Rysunek nr 8. Bezprzewodowy odbiornik ściemniający (podtynkowy) KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 7/14
Możliwość montażu w puszcze podtynkowej, hermetycznej lub w obudowie lampy, Możliwość ściemniania oświetlenia żarowego lub halogenowego (230 [V]), Posiada możliwość załączania/wyłączania, Brak możliwość ściemniania lamp energooszczędnych i halogenów zasilanych z transformatorów toroidalnych, Możliwość sterowania elektrozaworów, Możliwość sterowania z 15 różnych nadajników, Zasilanie: 230 [V], Programowanie w trybie BASIC oraz COMFORT, Urządzenie posiada funkcję routingu, Moduł do radiowego programowania instalacji przez komputer CRSZ. Rysunek nr 9. Moduł CRSZ - programator Funkcje: Służy jedynie do programowania w trybie COMFORT, Współpracuje z program do projektowania: Eaton RF, Eaton RF pakiet konfiguracyjny systemu xcomfort Do konfiguracji urządzeń zamontowanych na stanowisku laboratoryjnym wykorzystano narzędzie Eaton RF, przedstawione na rysunku nr 10. Jest to darmowy program, który pozwala integratorowi systemu na wykonywanie połączeń pomiędzy urządzeniami, sprawdzenie możliwości powiązania ze sobą poszczególnych jednostek (poziom sygnału, załączenie funkcji routingu) lub wprowadzenie zabezpieczenia sieci w postaci hasła. Program Eaton RF do komunikacji z urządzeniami wykorzystuje programator CRSZ. KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 8/14
Funkcjonalności: automatyczne wyszukiwanie urządzeń, zabezpieczenie sieci hasłem, sprawdzenie połączeń, załadowanie nowej konfiguracji, utworzenie grupy jednostek oraz skonfigurowanie wirtualnego urządzenia (konfiguracja off-line urządzenia, które nie jest podłączone do sieci). Rysunek nr 10. Widok pakietu konfiguracyjnego Eaton RF Stanowisko laboratoryjne Widok stanowiska laboratoryjnego przedstawiono na rysunku nr 11: Rysunek nr 11. Widok stanowiska laboratoryjnego wykonanego w technologii xcomfort KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 9/14
Elementy konstrukcji oznaczone numerami 1,2,3,4 mogą stanowić jedną bryłę lub poszczególne moduły. Ponieważ elementy konstrukcji są przenośne, każdy z nich został wyposażony w oddzielny przewód zasilający. Program ćwiczenia 1. Podłączyć programator CRSZ do portu USB PC, 2. Uruchomić program Eaton RF System, 3. W programie przejść do Edycja/Opcje i w polu Moduł podłączony do wybrać USB, Rysunek nr 12. 4. Wybrać Moduł/Połącz, 5. Poprzez Wyszukaj dokonać automatycznego wyszukiwania urządzeń w programie. Dodać również urządzenia zasilane bateryjnie. Wskazówka: Podczas dodawania urządzeń zasilanych bateryjnie dla pilota użyć klawisza strzałka w górę, ponieważ klawisze 1,2,3.. to sygnały wewnętrzne pilota Program za pośrednictwem modułu programującego CRSZ wykrywa siłę sygnału poszczególnych jednostek, sprawdzając czy istnieje możliwość powiązania ich z nowym elementem systemu xcomfort. Następnie utworzony zostaje symbol graficzny (zgodny z typem urządzenia) oraz standardowa nazwa np. odb. ster. roletami W przypadku dużych instalacji należy rozważyć podział na kilka mniejszych części, tzn. zeskanować urządzenia pierwszej części, potem przejść do kolejnej części i ją również zeskanować, itd. Po kompletnym skanowaniu urządzeń w projekcie dostępne będą: - 4 odbiorniki załączające - 2 bezprzewodowe odbiorniki sterujące roletami - 2 bezprzewodowe odbiorniki - Room Manager - Pilot do 12 urządzeń KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 10/14
- Nadajnik z Wejściem binarnym Nadajnik z wejściem binarnym posiada dwa wejścia. Do jednego z nich podłączony jest przycisk, natomiast do drugiego dwustanowy czujnik zmierzchowy. W programie Eaton RF nadajnik reprezentowany jest jako odpowiednia ikona, gdzie jej lewa strona odpowiada przyciskowi, a prawa czujnikowi. W przypadku podłączenia dużej ilości odbiorników może wystąpić problem z identyfikacją poszczególnych modułów, ponieważ program nie rozróżnia jednostek i nie wskazuje ich lokalizacji. Jednostki nie posiadają żadnego wyróżniającego je numeru identyfikacyjnego, do którego osoba tworząca system ma dostęp. W efekcie w programie powstaje przykładowo 20 jednostek oznaczonych tym samym symbolem oraz nazwą, których lokalizacja jest nieznana. Dlatego w Eaton RF umieszczono opcję wysłania podstawowych rozkazów typu: załącz, otwórz. W ten sposób integrator ma możliwość identyfikacji odbiornika tzn. poznania miejsca gdzie został on zainstalowany i nad czym sprawuje kontrolę. Po rozpoznawaniu danego urządzenia integrator systemu może zmienić jego nazwę. Problem ten występuje tylko w przypadku odbiorników. W trakcie wyszukiwania urządzeń, aby nadajnik został dodany do sieci należy zgłosić jego gotowość do pracy poprzez wciśnięcie dowolnego przycisku. Rysunek nr 13. Widok menu kontekstowego jednego z urządzeń w pakiecie Eaton RF 6. Zbadać jakość połączenia pomiędzy urządzeniami. Widok/Pokaż jakość odbioru. Alternatywnie: Prawy przycisk myszy na urządzeniu - Jakość odbioru, 7. Za pomocą polecenia Rysuj połączenia dokonać bindowania przycisku włącznika światła (nadajnika z wejściami binarnymi) oraz Kinkietu w salonie. KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 11/14
Wskazówka: Nadajnik z wejściem binarnym posiada dwa wejścia. Do pierwszego z nich podłączony jest przycisk, natomiast do drugiego dwustanowy czujnik zmierzchowy, Rysunek nr 14. Polecenie Rysuj połączenia. Po wykonaniu odpowiedniego połączenia należy zatwierdzić wykonaną operację i zapisać ją w urządzeniu poprzez polecenie Wgraj zmiany Rysunek nr 15. Polecenie Wgraj zmiany Aktualizacja połączeń wykonywana jest automatycznie po naciśnięciu przycisku. 8. Do tego samego włącznika dokonać bindowania Oświetlenia domu oraz Brama ogrodzenia. 9. Poprzez kliknięcie prawym przyciskiem myszy na Oświetlenie domu, wybrać ustawienia, a następnie wykonać załączanie z opóźnieniem. Zrealizować funkcję migania dla Bramy ogrodzenia. Wskazówka: W celu zgaszenia włączonego z opóźnieniem Oświetlenia domu oraz migającego Oświetlenia bramy, należy wprowadzić parametry dla akcji wyłącz: Funkcję Wył/zał na określony czas oraz zadeklarować opóźnienie 0 (Dezaktywacja) - jak na rysunku nr 16. KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 12/14
Rysunek nr 16. Ustawienia modułu Oświetlenie domu 10. Wykonać połączenie Oświetlenia: Domu, Bramy oraz Kinkiet - Salon z Pilotem. Po połączeniu zostaje wyświetlone okno konfiguracyjne przedstawione na rysunku nr 17, Rysunek nr 17. Widok okna konfiguracyjnego modułu Pilot. Widoczne poziomy 1 i 2 to tryby użycia klawiszy 1-6 pilota. Poziom 2 to 2 szybkie wciśnięcia. 11. Wykonać połączenie trzech modułów oświetlenia z różnymi klawiszami pilota dla poziomów 1 i 2. Przeanalizować działanie po wgraniu ustawień. Wskazówka: Podczas wgrywania nowych ustawień do pilota wcisnąć klawisz Góra lub Dół na pilocie. KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 13/14
Wybór danego odbiornika, który ma zostać załączony, odbywa się poprzez przyciśnięcie jednego z wcześniej zaprogramowanych klawiszy od 1 do 6. Załączenie odbywa się poprzez wciśnięcie na pilocie klawisza Góra, natomiast wyłączenie Dół. 12. Wykonać bindowania Pilota z Oświetleniem gł. pokoju oraz Oświetleniem gł. Salon. Za pomocą kolejnych klawiszy funkcyjnych. Po wgraniu ustawień przeanalizować działanie współpracy pilota ze ściemniaczem. 13. Połączyć Room Manager z Oświetlenie domu oraz Kinkiet Salon. Z menu Room Manager wybrać diody LED prawą oraz Lewą. Dodatkowo dołączyć Bramę Garażową z wykorzystaniem Wyjście 1 oraz Rolety salon do grupy rolety-grupa1. Wgrać nowe ustawienia oraz przeanalizować działanie panelu Room Manager. Wskazówka: Poruszanie się po opcjach głównych odbywa się za pomocą okrągłego pokrętła dotykowego. Wybór akcji następuje po podwójnym kliknięciu środkowego lub okrągłego przycisku.. Diody LED dla oświetlenia to klawisze dotykowe po bokach. Zadania do samodzielnego wykonania Wykonać projekt automatyki budynkowej w standardzie xcomfort, na bazie dostępnych urządzeń oraz wizualizacji stanowiska laboratoryjnego EATON Comfort. Wytyczne: projekt wykonać według wizualizacji pomieszczeń stanowiska, brama garażowa oraz brama ogrodzenia powinna być otwierana za pomocą pilota, room managera oraz włącznika binarnego. Sygnalizacja za pomocą mrugania oświetlenia zewnętrznego domu. oświetlenie wewnątrz domu powinno być włączane z pilota i room managera, a oświetlenie zewnętrzne dodatkowo za pomocą czujnika zmierzchowego. sterowanie oświetleniem powinno zostać zrealizowane za pomocą room managera oraz jednego z poziomów pilota. sterowanie oświetleniem ze ściemniaczami powinno zostać zrealizowane za pomocą pilota oraz room managera. KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII 14/14