Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Inels a sběrnice CIB – moderní systém inteligentní elektroinstalace

Moderní generace systému inteligentní elektroinstalace Inels vznikla za vývojové a výrobní spolupráce firem Teco, a. s., a Elko EP, s. r. o. Inovace je založena na technologiích firmy Teco. Opírá se o výkonnou centrální jednotku na bázi PLC a novou dvoudrátovou sběrnici CIB (Common Installation Bus), sdružující rychlou komunikaci a napájení senzorů a akčních členů rozprostřených v budovách, domech a místnostech (obr. 1).
 
Článek stručně popisuje vlastnosti sběrnice CIB a zabývá se vlastnostmi nových centrálních jednotek Foxtrot a CU2. Zmíněny jsou i dva softwarové nástroje: IDM pro snadné parametrizování a Mosaic pro volné programování požadované funkce.
 

Sběrnice CIB

Sběrnice CIB se vyznačuje snadnou instalací. Práce elektroinstalatéra při propojování jednotek akčních členů a senzorů je omezena na zavedení dvouvodičového kabelu, pouze s nutností dodržet polaritu vodičů. Z hlediska topologie si sběrnice poradí s libovolným větvením, jen zapojení do kruhu je nutné vyloučit.
 
Současně se minimalizuje počet vodičů nutných pro napájení, protože napájecí napětí a data jsou vedena společně po dvou vodičích. Tím odpadá starost s řešením samostatného vedení napětí pro napájení jednotek na sběrnici CIB.
 
Sběrnice CIB má velký dosah a je snadno rozšiřitelná. Systém založený na sběrnici CIB je modulární a konfigurovatelný. Komunikace probíhá v modelu masterslave. Na jednu větev může být připojeno až 32 jednotek, a je-li třeba více větví, než má příslušná centrální jednotka rozhraní CIB, lze systém rozšiřovat pomocí externích modulů master obsahujících dvě větve CIB. To umožňuje nejen rozšířit počet připojených akčních členů a senzorů, ale i významně zvětšit rozlehlost systému, protože modul master lze umístit až do vzdálenosti 300 m od řídicí jednotky při připojení metalickým kabelem nebo až 1,7 km při připojení optickým kabelem, a to bez snížení rychlosti odezvy.
 
Komunikační systém je odolný proti výpadkům a poruchám napájení. Ačkoliv sběrnice má nominální napájecí napětí 24 V DC, doporučuje se použít napětí 27 V DC. Díky tomu je možné trvalé dobíjení připojených akumulátorů 2 × 12 V, které potom při výpadku sítě zajistí trvalý chod centrální jednotky včetně všech jednotek na sběrnici CIB. Samozřejmě nebudou fungovat spotřebiče napájené ze sítě 230 V, ale systém je i nadále schopen vykonávat zabezpečovací a komunikační funkce.
 
Odezva systému je do 150 ms i při plném zatížení, tj. osazení maximálního počtu jednotek na všech připojených větvích sběrnice CIB. Tato hodnota je hluboko pod 300 ms, tedy pod hodnotou, kterou člověk ještě vnímá jako okamžitou reakci. Pro regulaci tepelných procesů je to rychlost zbytečná, ale umožňuje systém bez problému využít i v osvětlovacích soustavách. Garantované rychlosti odezvy sběrnice je dosaženo přenosovou rychlostí 19,2 kb/s a optimalizovaným přenosovým protokolem.
 
Pro to, aby byly minimalizovány činnosti spojené se správnou adresací jednotek, má každá jednotka svoji vlastní unikátní šestnáctibitovou adresu, vyjádřenou jako čtyři hexadecimální číslice uvedené na krytu každé jednotky. Zároveň je tuto adresu možné přečíst v centrální jednotce elektronicky. Programátor automaticky načte elektronické adresy všech připojených jednotek a vygeneruje z nich tabulku, kterou vyplní elektromontér při jediné obchůzce již nainstalovaných jednotek. Programátor se pak již odkazuje na jednotky pouze pod jejich názvy podle projektu.
 
Systém je odolný proti výpadku nebo odpojení jedné i více jednotek. Zároveň má všechny větve sběrnice pod neustálou kontrolou, takže je informován o tom, že některá jednotka přestala komunikovat. S touto informací může dále nakládat − vyhlásit alarm apod.
 
Občas a z nejrůznějších důvodů je třeba aktualizovat firmware jednotek v síti CIB. To, že tato aktualizace je po určité době nevyhnutelná, v současnosti dobře vědí nejen odborníci, ale i laici používající elektronické fotoaparáty, mobilní telefony apod. Sběrnice CIB je vybavena komunikační funkcí, která aktualizaci umožňuje, a tak pro ni není třeba jednotku demontovat, stačí pouze v parametrizačním programu IDM zmáčknout příslušné tlačítko.
 

Centrální jednotka

Na většinu automatizačních projektů je kladen požadavek centralizovaného dohledu a vizualizace a v současné době i dálkového dohledu, správy a popř. i ovládání. Dohled a ovládání prostřednictvím SMS, stejně jako využití internetu pro obdobné funkce, jsou běžně vyžadovány.
 
Uvedeným požadavkům přesně vyhovuje zvolená koncepce, kdy centrální jednotka má bez další dodatečné komunikace se senzory a akčními členy absolutní přehled o veškerých událostech v sítích CIB, a tak může oboustranně předávat data pro vizualizaci, a to i po internetu nebo prostřednictvím SMS.
 
V současné době existují dva typy centrálních jednotek pro instalační jednotky Inels s dvouvodičovou sběrnicí CIB:
  • CU2-01M – parametrizovatelná pomocí programu IDM, určená do rozsahu 192 jednotek na sběrnici CIB,
  • Tecomat Foxtrot (CP – 10xx) – volně programovatelný modulární PLC ze skupiny Tecomat, který se programuje v prostředí Mosaic, kompatibilním s normou IEC 61131-3, a umožňuje připojit až 288 jednotek na sběrnici CIB a až deset rychlých (<5 ms) komfortních I/O jednotek PLC.
První z nich, CU2-01M s programem IDM je určena pro „neprogramátory“, kteří pomocí srozumitelných dialogů a výběrem z předem připravených možností „naparametrizují“ i poměrně rozsáhlou úlohu s běžnými funkcemi osvětlení, vytápění, alarmů, ovládání pomocí SMS a vizualizace na internetu. Na základním modulu jsou integrovány jednotky master pro dvě větve sběrnice CIB, tedy dohromady pro 64 jednotek. Pro připojení většího počtu jednotek je možné systém rozšířit externími moduly master o další čtyři větve CIB. Základní modul se připojuje k počítači nebo do sítě LAN přes ethernetový port 100 Mb/s. Ten je nejen určen pro parametrizaci, ale jeho prostřednictvím jsou přístupná také vnitřní data pro pohodlnou vizualizaci na PC, např. v programu Reliance 4. Tímto kanálem lze také do systému nahlížet přes internet s využitím standardního webového prohlížeče. Pro případy, kdy je požadována komunikace s mobilními telefony zprávami SMS, má základní modul sériový kanál, kterým se spojí s komunikátorem v externím modulu GSM2-01. Do modulu může být osazena karta SIM libovolného operátora. Základní modul má na sobě také čtyři diskrétní vstupy pro libovolné použití.
 
Programátorům uvyklým na terminologii a standardy z oblasti PLC je určena centrální jednotka Tecomat Foxtrot. V současné době jsou nabízeny dva typy základních modulů, CP-1004 a CP-1005, a připravovány jsou další dva, CP-1014 a CP-1015, vybavené navíc čtyřřádkovým displejem a šesti tlačítky. Každý základní modul této řady má vestavěný jeden master CIB a dovoluje přímo připojit 32 jednotek. Centrální jednotka umožňuje rozšíření o dalších osm větví CIB. Jednotky jsou volně programovatelné v prostředí Mosaic. K dispozici jsou v současné době čtyři programovací jazyky, dva grafické − LD (kontaktní schéma) a FBD (funkční bloky), a dva textové − ST (strukturovaný text) a IL (seznam instrukcí).
 
Pro konfiguraci sítě jednotek Inels na všech větvích CIB se používá správce zařízení shodný s tím, který je i v programu IDM. Výsledkem je přiřazení všech vstupů a výstupů mezi ostatní periferie PLC; od té chvíle se celá instalace chová jako jeden programovatelný automat s důsledně distribuovanými vstupy a výstupy optimalizovanými pro instalace v budovách.
 
Příjemným důsledkem zmíněné skutečnosti je okamžitá dostupnost všech komunikačních a systémových možností ze světa PLC:
  • přímo prostřednictvím OPC serveru je možné připojit komfortní vizualizační software, jako je např. Reliance 4, nebo využít vestavěný webový server v systému Foxtrot a vytvořit si vlastní stránky v integrovaném programu Web Maker,
  • pomocí dvou volně programovatelných sériových kanálů lze připojovat další specifická zařízení, a integrovat tak v budovách zařízení dalších dodavatelů (např. měřiče tepla, výtahy, certifikované systémy EZS, EPS atd.),
  • je možné připojit systém do sítí založených na jiných standardech, např. LON, KNX, Profibus-DP, BACnet apod.,
  • lze využít možnost vytvořit síť několika centrálních jednotek Foxtrot a předávat data mezi nimi – jak prostřednictvím Ethernetu, tak pomocí sběrnice RS-485,
  • je možné využít velké množství různých rychlých standardních periferií PLC s diskrétními, analogovými a čítačovými vstupy a výstupy a připojit lokální alfanumerické a grafické displeje.
Firma Teco je dodavatelem centrálních jednotek Foxtrot a CU2-01M spolu s jednotkami Inels inovovanými na sběrnici CIB. Programátorům PLC tak přináší přímý přístup do světa elektroinstalace. Naopak světu elektroinstalací poskytuje nový silný nástroj pro uživatelské řešení libovolné automatizační a komunikační funkce.
Ing. Jaromír Klaban, Teco a. s.
 
Obr. 1. Možnosti využití systému Inels v obytném domě
Obr. 2. Sestava modulů systému Inels