Foxtrot v domě – systém mnoha tváří

Článek stručně seznamuje s programovatelnými systémy Tecomat a podrobně se zabývá možnostmi systémů Tecomat Foxtrot pro řízení budov. Výrazným znakem PLC Foxtrot je jejich univerzálnost, která vyplývá ze stavebnicového řešení, bohatého sortimentu periferních komponent a volné programovatelnosti. Významné jsou i komunikační možnosti (vlastní sběrnice CIB, standardní průmyslové sběrnice, rozhraní Ethernet, služba Tecoroute pro internet), integrovaný webový server a nástroje pro tvorbu vlastních webových stránek.

 

Univerzální řídicí systémy Tecomat

V současné době u žádného automatizačního systému (ať již v průmyslu, nebo v oblasti řízení techniky budov a domácností) nepostačuje ovládání tlačítky a signalizace kontrolkami. Vyžadována je vyšší úroveň operátorského rozhraní. Běžně jsou využívány grafické operátorské panely, dispečerská pracoviště s PC a systémy SCADA. Nově jsou k tomuto účelu využívány mobilní telefony a tablety. Tecomat Foxtrot (www.tecomat.com) je programovatelný automat (PLC, PAC), jehož programování respektuje normu IEC EN 61131-3. Programováním je plně kompatibilní se svým „větším bratrem“ Tecomat TC700. Oba jsou určeny pro řízení v průmyslu, především strojů a výrobních linek, technologických procesů, ale i dopravy, energetiky a zařízení budov.
 

Tecomat Foxtrot pro techniku budov

V technice budov a pro domácí automatizaci (v domech označovaných módními přívlastky inteligentní, chytrý nebo smart – obr. 1) je však masově používán především Tecomat Foxtrot. Díky vestavěné dvouvodičové instalační sběrnici CIB – Common Installation Bus®, s volnou topologií k němu lze efektivně připojit mnoho vstupních a výstupních modulů speciálně určených pro techniku budov – např. osvětlení, stínění, vytápění, větrání a klimatizaci, přístupové, zabezpečovací a kamerové systémy nebo ovládání multimédiálních systémů. Tecomat Foxtrot obvykle řeší i optimalizaci spotřeby různých forem energie. Je připraven měřit spotřebu elektřiny, plynu, vody nebo tepla. V kombinovaných soustavách s fotovoltaickými panely a akumulátory je schopen minimalizovat cenu za spotřebovanou energii a optimalizovat využití energie z obnovitelných zdrojů, včetně vyvážení cen ve špičkách výroby a spotřeby.
 
Tecomat Foxtrot je zároveň výkonný domovní komunikační uzel. Je totiž vybaven ethernetovým komunikačním kanálem s plnou integrací protokolů pro přístup na internet, např. webovým serverem s protokolem HTTP a až deseti sériovými kanály pro připojení zařízení třetích stran (tepelných čerpadel, klimatizace, meteorologické stanice, žaluzií a osvětlení). Lze k němu ale připojit i kompletní instalaci odděleně řešenou v jiném systému, např. KNX nebo BacNet. Se systémy Foxtrot je možné vytvářet i sítě pro distribuované řízení – a to jak jejich spojováním mezi sebou navzájem, tak spojováním s jinými systémy pomocí standardních sériových linek (v současnosti především prostřednictvím rozhraní Ethernet). Vytvořené sítě nejenže mohou být lokální (LAN), ale mohou mít (prostřednictvím internetu) zcela globální charakter. Jejich účastníci mohou být kdekoliv na světě a obejdou se i bez veřejné IP adresy, protože spojení zajistí nová služba Tecoroute.
 

Pokročilé operátorské rozhraní

Tecomat Foxtrot je PLC, a tak je připojitelný k běžným operátorským rozhraním – k operátorským panelům a vizualizačním systémům SCADA s volně definovatelnou grafikou a ovládacími prvky. Pro spojení lze volit některé ze standardních průmyslových sběrnic, např. Modbus, Profibus, CAN, M-Bus, nebo z ethernetových protokolů Modbus TCP, BACNet a nebo lze použít nativní protokol Tecomat EPSNET® (takto jsou připojeny mnohé systémy SCADA, např. Reliance). Využít je také možné komunikační standard OPC Server/Client. Systémy SCADA mají nezastupitelnou roli především v těch případech, kdy je třeba integrovat několik systémů Tecomat pod jeden řídicí a komunikační bod.
 
Existuje však mnoho systémů, které nejsou trvale připojeny k dispečinku, např. z důvodu minimalizace spotřeby, kdy se šetří každá watthodina, ale přesto je při občasné návštěvě nebo krátkodobém dálkovém připojení požadována plnohodnotná grafická informace o aktuálním provozu a o lokálně archivovaných provozních datech. Dříve bylo k tomuto účelu používáno přenosné PC (notebook). Dnes je běžná možnost nahlížet pomocí tabletu nebo mobilního telefonu – a to nejen v lokální síti, ale odkudkoliv prostřednictvím internetu. Pro tyto případy je v každém základním modulu systému Foxtrot integrován webový server a paměťová karta SD/SDHC. Na kartu jsou ukládána historická data, ale především uživatelsky naprogramovatelné webové stránky. Webový server potom obojí zobrazuje připojeným klientům – webovým prohlížečům, které jsou v současnosti součástí téměř každého zařízení s displejem. Webový server integrovaný v systému Foxtrot (ale i v TC700) je kompatibilní s většinou běžných prohlížečů na většině operačních systémů – Windows, Linux, iOS (Apple), Android, ale i na starších či méně rozšířených: Symbian, Bada či Blackberry. Pro domácí automatizaci je důležitá kompatibilita s prohlížeči v nejnovějších SmartTV.
 

Uživatelsky volitelné grafické rozhraní

Pro automatizaci technických zařízení budov a domů jsou standardně nabízeny systémy s webovými servery, které jsou vybaveny pevně vytvořeným grafickým rozhraním (GUI – Graphical User Interface, grafické uživatelské rozhraní) pro koncového uživatele. Systém Foxtrot se od nich odlišuje plnou otevřeností. Nabízí výkonné nástroje k vytvoření libovolné grafiky a libovolné logiky ovládání celé instalace. To umožňuje individuálně (v každém projektu jinak) přizpůsobit grafiku potřebě konkrétního koncového uživatele, integrátora systémů, výrobce stroje nebo technologického zařízení. V oboru domácí automatizace jsou požadavky na individualizaci způsobu ovládání spolu s požadavky na kombinace současného ovládání z několika zařízení výrazně různorodější než v průmyslové praxi.
 

OEM aneb Foxtrot v převleku

Mnoho inženýrských firem a partnerů OEM (Original Equipment Manufacturer, výrobce, který používá komponenty a zařízení od jiných výrobců, a hotový výrobek prodává pod svou vlastní obchodní značkou) využívá Foxtrot jako součást svého výrobku, a tudíž i flexibilitu jeho webových stránek k vytvoření unikátní grafické identity svého technického řešení. Dokumentují to obrázky s příklady takových produktů. Řídicí systém Domotron (obr. 2) je postaven na Foxtrotu, ale uživatelsky zpracovaná grafika, včetně logiky ovládání i stránky přihlašovacího dialogu, je programátorským dílem integrátora systémů, slovenské firmy Akira. Chytrý rozváděč (obr. 3) vyrobila česká firma Suptechnik, která přišla s konceptem plně vybaveného rozváděče, včetně řídicího jádra s Foxtrotem, ke kterému se pouze připojí externí elektroinstalace domu. Vše je završeno vlastní grafikou a ovládáním na bázi webových stránek. Základem systému Haidy Home (obr. 4) je opět Foxtrot. Logika systému a grafika ovládání jsou plně v rukou firmy Haidy Home. Flexibilitu a možnosti systému Foxtrot využívá hodně dalších výrobců k tomu, aby naprogramovali vlastní, mnohdy zcela originální funkce svých zařízení, např. tepelných čerpadel Neota, Regulus, AC Heating, Acond a PZP Heating (obr. 5).
 

WebMaker a nástroje pro individuální grafiku

Systém Foxtrot umožňuje uživatelsky modifikovat i přihlašovací stránku se jménem a heslem. K dispozici jsou individuální menu, struktura stránek a přechodů mezi nimi. V jednom projektu je možné využívat několik skupin stránek, každou optimalizovanou pro konkrétní zařízení s jiným rozlišením. Stránky a objekty lze svázat s individuálními přístupovými právy podle typu a kvalifikace uživatele. Tak je možné zajistit, že v jednom domě může mít každý člen rodiny jinak uspořádané stránky a ovládací prvky, přesto mohou všichni ovládat stejná cílová zařízení – osvětlení, vytápění, žaluzie, televizní přijímač.
 
Pro tvorbu vlastní grafiky a tvorbu vestavěných webových stránek poskytuje Foxtrot a jeho vývojový systém Mosaic několik nástrojů. Nedílnou součástí vývojového systému Mosaic je WebMaker. Je to integrovaný grafický editor, pomocí kterého se metodou drag-and-drop na plochu webové stránky rozmístí potřebné objekty, např. tlačítko, tlačítko s odkazem a s přechodem na jinou stránku, číselný či znakový displej, dvou- nebo vícestavový obrázek, sloupcový graf a nebo kontejner pro obrázky z kamery. Pro každou stránku lze nastavit rozměry a rozlišení, zvolit pozadí, záhlaví a zápatí. Stromová struktura stránek je dvouvrstvá. Každý objekt na stránce má grafiku, kterou si může programátor libovolně upravit nebo importovat z jiných grafických programů. Každý objekt lze svázat s proměnnou v programu PLC pouhým kliknutím na proměnnou – stejně, jako to programátor dělá při psaní programu. Dalšími proměnnými je možné řídit viditelnost nebo barvu objektu a vytvářet tak mnohovrstvé interaktivní dialogové stránky s nejrůznějšími funkcemi a efekty.
 
Nová verze systému Mosaic (2014) výrazně posunula grafické možnosti objektů na webové stránce Foxtrotu. WebMakeru nyní dovoluje položit na webovou stránku nový objekt – kreslicí plátno (canvas). Jeho obsah je volně programovatelný v samotném programu PLC s využitím funkcí z nové knihovny CanvasLib. Obsahuje základní funkce, jako je vykreslení čáry, kruhu, elipsy či mnohoúhelníku. Jejich parametry jsou určovány proměnnými nebo celými poli proměnných. Komplexnějšími funkcemi lze kreslit např. lineární nebo kruhové stupnice podle zadaných parametrů. Připraveny jsou i funkce přímo vykreslující čárové grafy z hodnot předávaných v datovém poli (obr. 6). Univerzálnost systému Mosaic umožňuje vytvářet uživatelské knihovny i z těchto grafických funkcí s vlastními předem připravenými prvky (layouts). Takto lze tvořit vlastní nebo firemní grafickou identitu. S jejich využitím je pak možné zrychleně realizovat další projekty. Nový grafický objekt Canvas interpretují všechny prohlížeče podporující HTML5 a nové nástěnné grafické displeje (operátorské panely) firmy Teco uváděné pod označením ID-31 a ID-32.
 

Ovládání technického vybavení domů a bytů

Jinou novinkou loňského podzimu (2014), která přidává systému Foxtrot další tvář, je aplikace iFoxtrot, určená pro tablety a mobilní telefony (obr. 7). Do iPhonů a iPadů ji lze stáhnout z AppStore, varianta pro Android je připravována. Aplikace je určena pro ovládání technického vybavení bytů a domů. Na straně programátora již není třeba řešit grafickou podobu ovládacích stránek. Jsou-li použity funkční bloky z knihovny iControlLib, přiřadí se každému bloku alternativní jméno (alias). V samotné aplikaci se tyto prvky umístí do příslušných pater a místností, kde jsou řazeny do přehledných seznamů. V aplikaci lze vkládat i obrázky z videokamer.
 

Závěr

Systém Foxtrot je v současné době nejuniverzálnější otevřená platforma pro systémy automatizace domů a budov na českém trhu. Nabízí nejširší sortiment vlastních akčních členů a snímačů připojitelných na sběrnici CIB a současně na úrovni základního modulu Foxtrot dovoluje integrovat libovolná zařízení třetích stran, včetně instalací na jiném standardu, např. KNX.
 
Ing. Jaromír Klaban, Teco, a. s.
 
 
Obr. 1. Foxtrot řídí kompletní zařízení interiéru: svítidla, žaluzie, vytápění, ventilaci, zabezpečení nebo i multimédia; zároveň má na starosti celé zázemí se skrytou infrastrukturou domu, tj. zdroje tepla a chladu, klimatizaci, ventilaci, zavlažování, bazén aj.
Obr. 2. Slovenský systém Domotron je postaven na Foxtrotu – uživatelsky zpracovaná grafika včetně logiky ovládání i stránky přihlašovacího dialogu jsou plně dílem programátorů integrátora systémů, firmy Akira
Obr. 3. K chytrému rozváděči české firmy Suptechnik stačí pouze připojit externí instalaci; vše je završeno vlastní grafikou a ovládáním na bázi webových stránek systému Foxtrot
Obr. 4. Jádrem systému Haidy Home je Foxtrot, ale logika systému a grafika ovládání jsou plně v rukou firmy Haidy
Obr. 5. Flexibilitu a možnost naprogramovat vlastní i nové funkce v systému Foxtrot využívá i mnoho výrobců a dodavatelů tepelných čerpadel: Neota, Regulus, AC Heating, Acond i PZP Heating
Obr. 6. Čárový graf na webové stránce Foxtrot se nyní vytváří pomocí objektu „kreslicí plátno“
Obr. 7. Aplikace iFoxtrot pro telefony a tablety má pevný grafický rámec; rozsah a uspořádání ovládacích prvků určuje programátor řízeným pojmenováním funkčních bloků ovládajících příslušné akční členy a snímače