LABORATORIUM INTELIGENTNYCH SYSTEMÓW

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 6593-102-500 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
6593/6594-102-500 załącza oświetlenie z jasnością bazową i rozjaśnia oświetlenie tak
długo, dopóki naciskany jest wyłącznik przyciskowy.
Ściemnianie
 Przytrzymać naciśnięty wyłącznik przyciskowy w obwodzie lokalnym. Ściemniacz
6593/6594-102-500 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
85
również wysterowanie za pośrednictwem podzespołu sterowniczego 6197/11-500 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 28 = 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 6197/11-500
magistrali KNX/EIB: 1 – przycisk programowania, 2 – dioda sygnalizacyjna, 3 – kostka przyłączeniowa
magistrali.
Źródło: Materiały informacyjne ABB Polska.
Zwiększenie mocy uniwersalnego ściemniacza centralnego ABB 6593-102-500
za pomocą podzespołu mocy 6594-102-500, przy współpracy z wyłącznikiem przyciskowym
(Rys. 4).
___________________________________________________________________________
Elektryczne Systemy Inteligentne
86
Rys. 4. Układ połączeń ściemniacza współpracującego z podzespołem mocy 6594-102-500 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.
___________________________________________________________________________
Elektryczne Systemy Inteligentne
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.
___________________________________________________________________________
Elektryczne Systemy Inteligentne
88
Rys. 9. Układ połączeń sterownika ściemniacza 6197/11-101 ze ściemniaczem 6593-102.
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.
___________________________________________________________________________
Elektryczne Systemy Inteligentne
89
3. Ściemniacz 6593-102 współpracujący z podzespołem sterowniczym 6197/11-500.
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.
Źródło: Materiały katalogowe ABB Polska.
3. Uruchamianie instalacji.
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. 13÷16.
___________________________________________________________________________
Elektryczne Systemy Inteligentne
90
Rys. 13. Ustawienia przycisku 1 Tritona 6325.
Rys. 14. Ustawienia przycisku 2 Tritona 6325.
Rys. 15. Ustawienia ściemniacza 6197.
___________________________________________________________________________
Elektryczne Systemy Inteligentne
91
Przykład grup adresowych w projekcie wykorzystującym ściemniacz 6197.
Rys. 16. Ustawienia ściemniacza 6197.
4. Zadania do wykonania.
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.
4.1. 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.
___________________________________________________________________________
Elektryczne Systemy Inteligentne
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.
Parametry urządzeń w systemie KNX/EIB stosowanych w ćwiczeniu.
Uruchamianie i testowanie instalacji.
Sprawdzenie adresu fizycznego rozładowanego urządzenia.
Odczytywanie adresu fizycznego dowolnego urządzenia magistralnego w instalacji
KNX/EIB.
5. Wyładowywanie programu i adresu fizycznego z urządzenia magistralnego.
1.
2.
3.
4.
Literatura
1. Szepietowski M.: Zestaw poradników o instalacjach i systemie KNX/EIB. SMARTech Inteligentny Dom, Warszawa 2015.
2. Mikulik J.: Inteligentne budynki. Nowe możliwości działania. Libron, Kraków, 2014.
3. Mikulik J.: Budynek inteligentny: Podstawowe systemy bezpieczeństwa w budynkach
inteligentnych, Tom 2. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2010.
4. Petykiewicz P. Nowoczesna instalacja elektryczna w inteligentnym budynku. COSiW
SEP. Warszawa 2001.
5. PN-EN 50090-2-1:2002, Domowe i budynkowe systemy elektroniczne (HBES). Część 21: Przegląd systemu. Architektura.
6. PN-EN 50090-3-1:2002, Domowe i budynkowe systemy elektroniczne (HBES). Część 31: Aspekty zastosowań. Wprowadzenie do struktury aplikacji.
7. Materiały firmowe – www.hager.pl.
___________________________________________________________________________
Elektryczne Systemy Inteligentne
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: 1……………………………………
Data…………………………..
2……………………………………
3……………………………………
Grupa………………………...
4……………………………………
1. 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.
___________________________________________________________________________
Elektryczne Systemy Inteligentne