Na prośbę Radka podzielę się z Wami swoimi doświadczeniami, które zdobyłem podczas budowy mojego „inteligentnego” domu. Specjalnie użyłem cudzysłowu przy słowie inteligentny – moim zdaniem ta nazwa jest przesadzona. Ot po prostu instalacja elektryczna w moim domu jest oparta na nieco innych założeniach niż standardowa i daje większe pole do manewrów(w sensie zmian i rozbudowywania). Nie mniej jednak z inteligencją niewiele ma to wspólnego. Dla prostoty pisania pewnie jednak nie raz posłużę się tym słowem więc nie miejcie mi tego za złe.

Ogólny zarys pojawił się już na blogu [LINK]. Teraz postaram się opisać jak budowa tego systemu wyglądała krok po kroku podając więcej szczegółów. Oczywiście jeśli będziecie mieli jakieś pytania to chętnie odpowiem, o ile będę znał odpowiedź.
W tym miejscu dochodzimy do kolejnej kwestii, którą chciałbym na wstępie zaznaczyć: jestem totalnym amatorem. Swoją wiedzę odnośnie instalacji (zarówno tej stricte elektrycznej jak i części inteligentnej) opieram głównie na posiadanej elementarnej znajomości zagadnień elektrycznych oraz na informacjach, które zaznałem w internecie.

Moje wpisy traktujcie więc bardziej jako dzielenie się zdobytym doświadczeniem, niż wiedzą, którą można bezkrytycznie przyjmować. Nie mniej jednak udowadniam, że posiadając trochę wiedzy z zakresu elektryki/elektroniki/programowania można taki system zbudować samemu.

Decyzja, czyli po co mi to

Przyznam otwarcie,  że nie ma tutaj 100% racjonalnego uzasadnienia. I  na pewno nie będę Was przekonywał, że życie z takim systemem staje się naraz jakieś wyjątkowo wygodne. Oczywiście w pewnych sytuacjach komfort obsługi jest większy niż przy standardowych rozwiązaniach, ale dla większości osób to tylko bajer. Ostatecznie budowa tego systemu dała mi ogromną satysfakcję a jego dalsze rozwijanie zapewni mi  jeszcze sporo rozrywki. Nie mnie jednak trzeba to lubić i na pytanie czy warto każdy musi odpowiedzieć sobie samemu.

Wybór rozwiązania

Na rynku jest mnóstwo gotowych rozwiązań do zastosowania w inteligentnych budynkach. Dlaczego więc składać coś od podstaw? To trochę jak klocki LEGO. Osobiście zawsze większą frajdą było dla mnie składanie modeli niż późniejsza zabawa nimi.

Z cała moją instalacją jest podobnie – samodzielnie budowałem ją z poszczególnych elementów (przyciski, kable, sterownik, czujniki itd.) i samo to było frajdą. Dodatkowo wiem teraz o swojej instalacji wszystko. Nie ma więc najmniejszych problemów z jej modyfikacją. Korzystając z gotowych systemów jest na pewno łatwiej ale ich zamkniętość jest pewnym ograniczeniem. Drugi powód to cena – oferty firm zajmujących się budowa inteligentnych rozwiązań przerosły moje możliwości. Stąd swoiste DIY (Do It Yoursef).

Wybór padł na sterownik PLC firmy WAGO 750-880. Podstawowym powodem takiego wyboru było to, że znalazłem w sieci opisy rozwiązań innych osób, które zastosowały tren sterownik do budowy swoich inteligentnych domów. Wiedziałem więc, że znajdę tam to co będzie mi potrzebne (głównie chodziło o gotowe biblioteki do programowania charakterystycznych elementów, takich jak np. światła czy rolety).
Ponieważ moje doświadczenie w temacie sterowników PLC było żadne to wolałem obrać ścieżkę, którą ktoś już przetarł. W moich dalszych opisach skupię się więc na rozwiązaniu, które ja zastosowałem choć należy pamiętać, że dostępnych opcji jest bez liku.

Planowanie to czas stracony (?)

Powiedzenie, które często sprawdza się w życiu na pewno nie ma zastosowania jeśli chodzi o instalację elektryczną. Planowanie tego co ostatecznie pojawiło się w moim  domu zajęło mi około pół roku. Fakt, ze nie była to tylko kwestia inteligentnej instalacji ale również samego rozmieszczenia wszystkich punktów świetlnych, gniazd, włączników itp. Podejrzewam, że profesjonalny projekt elektryki zaczyna się od schematu.

U mnie wszystko zaczęło się od arkusza kalkulacyjnego, w którym dodawałem kolejne przewody, nadawałem im oznaczenia, przypisywałem funkcje. Każdy przewód jest „rozbity” na poszczególne żyły, tak abym mógł przyporządkować osobne funkcje każdej z nich (szczególnie istotne w przypadku przewodów sygnałowych poprowadzonych do włączników). Tym oto sposobem powstał dokument z około 1100 wierszami, który pozwala mi na identyfikację wszystkich połączeń.

Ogólny schemat

Centralnym punktem systemu jest programowalny sterownik logiczny (ang. Programmable Logic Controller), w skrócie PLC.  Co to w ogóle jest?
Nie wchodząc zupełnie w szczegóły techniczne – PLC to skrzyneczka, do której podłączamy sygnały wejściowe, czyli w moim przypadku głównie pochodzące z włączników umieszczonych na ścianach i sygnały wyjściowe czyli to, czym chcemy sterować, np. żarówka (to oczywiście uproszczenie ale na tę chwilę wystarczające). Następnie do sterownika wgrywamy program, który powie mu co ma z tymi sygnałami robić. W najprostszym przypadku, możemy mu kazać zapalić światło (czyli podać sygnał wyjściowy OUT1) w momencie gdy ktoś nacisnął przycisk podłączony do wejścia IN1.

Sterownik pracuje w tak zwanych cyklach:

  1. Odczytanie wejść
  2. Wykonanie programu
  3. Wysterowanie wyjść

W tym momencie cykl się powtarza. Brzmi banalnie, prawda? 😉
Zatem przyjrzyjmy się bliżej  tej niepozornej skrzyneczce.

Sterownik PLC WAGO 750-880

  1. Przełącznik pozwalający ustawić adres IP sterownika
  2. A i B Porty RJ45 pozwalające podłączyć nasz sterownik do sieci Ethernet
  3. Złącze serwisowe – za pomocą dedykowanego kabla możemy połączyć sterownik do komputera
  4. Złącze na kartę pamięci SD (sterownik posiada wbudowaną pamięć a dzięki karcie możemy ją znacznie rozszerzyć)
  5. Piny do podłączenia uziemienia
  6. Piny o potencjale 0V
  7. Piny o potencjale 24 V (zasilanie modułów wejścia i wyjścia)
  8. Pin do podłączenia zasilania sterownia (0V)
  9. Pin do podłączenia zasilania sterownia (24V)
  10. Lampka kontrolna zasilania
  11. Lampka kontrolna zasilania
  12. Szyna komunikacyjna z modułami podpiętymi do sterownika
  13. Szyna zasilająca moduły podłączone do sterownika

Dość istotną cechą sterownika Wago jest jego modułowa budowa. Sam sterownik (jak widzicie na powyższym schemacie) nie ma możliwości podłączenia ani sygnałów wejściowych ani wyjściowych, czyli tak naprawdę sam w sobie jest bezużyteczny.

Za jego funkcjonalność odpowiadają dodatkowe moduły. Wachlarz dostępnych elementów Wago serii 750 jest bardzo szeroki. Mamy moduły:

  • wejściowe i wyjściowe dwustanowe (inaczej cyfrowe, zero-jedynkowe),
  • moduły z wyjściami i wejściami analogowymi,
  • moduły specjalne realizujące określone funkcje (np. moduł do komunikacji z innymi urządzeniami po popularnym w przemyśle protokole MODBUS).

W swojej instalacji wykorzystałem jedynie moduły wejść i wyjść cyfrowych. Jak podłącza się je do sterownika? Banalnie – wystarczy wsunąć je kolejno jeden po drugim w specjalne szyny na obudowie sterownika.

Zaznaczone na powyższym schemacie na czerwono szyny danych odpowiadają za komunikację pomiędzy modułami – nie trzeba więc już nic łączyć “ręcznie”.

Żeby nasz sterownik zaczął żyć potrzebuje jeszcze zasilania. Wago 750-880 jest zasilane napięciem stałym 24V. Na powyższym zdjęciu widoczny jest zasilacz WAGO 787-612 który zastosowałem w swojej instalacji ale oczywiście mógłby to zasilacz dowolnego producenta zapewniający odpowiednie napięcie wyjściowe oraz prąd (ale te wymaganie zależy już od naszej instalacji – sam sterowniki nie pobiera go dużo, max 0,5A do tego dochodzą moduły oraz ewentualnie inne elementy nie związane z samym sterownikiem).

Komunikacja, czyli jak rozmawiać ze sterownikiem PLC

Żeby zaprogramować sterownik PLC musimy podłączyć go do komputera. W naszym przypadku mamy 2 możliwości:

  • Podłączenie poprzez specjalny kabel serwisowy, dostarczany wraz ze sterownikiem (od strony komputera podpinamy się do portu USB)
  • Poprzez sieć ethernet, bezpośrednio kablem sieciowym PLC <-> PC lub też poprzez naszą wewnętrzną sieć (wtedy sterownik podpinamy do routera)

Osobiście kabla serwisowego nigdy nie użyłem. Sterownik podpiąłem bezpośrednio do swojej wewnętrznej sieci ethernet i komunikuję się z nim za jej pomocą.

Istotne w tym przypadku jest odpowiednie ustawienie przełącznika (oznaczonego na schemacie jako 1), który określa adres sterownika w naszej sieci. Możemy wymusić konkretny adres (192.168.1.X) lub też pozwolić PLC na skorzystanie z serwera DHCP (w takim przypadku musimy “odnaleźć” sterownik w sieci zerkając do konfiguracji routera i sprawdzając jaki adres IP został mu przydzielony).

Jeśli powyższy akapit wydaje Ci się zupełnie niezrozumiały to z góry przepraszam. Niestety tłumaczenie zagadnień sieciowych to temat na osobny cykl artykułów. Tak więc zakładając, że nasz sterownik został podpięty do sieci, możemy otworzyć stronę konfiguracyjną. A robimy to w prosty sposób, wpisując w przeglądarce jego adres IP:

 

 

Myślę, że opisywanie dokładnie każdej z opcji konfiguracyjnych nie ma sensu. Z najistotniejszych parametrów, które należy ustawić w panelu to konfiguracja kart IO, czyli de facto modułów rozszerzeń jakie mamy do sterownika podłączone. Moduły są przez PLC wykrywane automatycznie, jednak ręcznie trzeba niejako zatwierdzić ich konfigurację:

Na powyższym screenie widać aktualną konfigurację mojego sterownika: podłączonych jest w sumie 15 modułów. Patrząc na kolumnę TYPE możemy łatwo zidentyfikować ich funkcje: DO to wyjścia, DI wejścia a liczba oznacza ich ilość w danym module.

Mnogość parametrów konfiguracyjnych jest początkowo przytłaczająca ale okazuje się, że (przynajmniej początkowo) nie wszystko musimy zmieniać i ustawiać. Wystarczy data, czas, wspominana powyżej konfiguracja modułów i można zaczynać zabawę w…

…programowanie

Wraz z zestawem startowym Wago (wspominałem o nim w pierwszym wpisie) otrzymałem program Codesys w wersji 2.3 i to w nim napisany został kod do obsługi mojego domu.

Sterownik PLC możemy programować w kilku standardowych językach:

  • język drabinkowy (ang. Ladder Diagram – LD),
  • diagram bloków funkcyjnych (ang. Function Block Diagram – FBD),
  • język sekwencji działań (ang. Sequential Function Chart – SFC),
  • lista instrukcji (ang. Instruction List – IL),
  • język tekstu strukturalnego (ang. Structured Text – ST).

Ponieważ był to mój pierwszy kontakt ze sterownikami PLC zdecydowałem się na język ST. Powody były 2: po pierwsze jest najbardziej podobny do “klasycznego” programowania PC (a z tym miałem już jakąś styczność) a po drugie  przykłady z których korzystałem napisane były właśnie w tym języku.

print

Podobne artykuły

Dodaj komentarz

4 komentarzy do "Studium przypadku – ID Łukasza cz.1"

avatar
  Subscribe  
najnowszy najstarszy oceniany
Powiadom o
Pemko
Gość

A ja mam trochę inny problem, nie boję się wyboru sterownika, a raczej skończonych wyborów instalacji, które w końcu zapadną i nie będzie większych możliwości zmian. Planowanie włączników, wyprowadzeń to walka z pewną wizją w głowie. Stale się łapię, że ktoś wpadł na kolejny genialny pomysł, którego nie uwzględniłem i raczej już po zawodach. Ile funkcji wyprowadzeń powinno mieć typowe okno i okolice? Tak rozsądnie i tak na maksa, żeby przewidzieć przyszłość. Ile do drzwi?, Ile ogród, brama, bramka, obszar multimediów, warsztat, gdzie to wyprowadzić, żeby wykorzystać. Nie bolą mnie ani koszty, ani praca. Raczej brak bogatego wzorca. Może jest gdzieś w sieci dobry przykład. Nie rozsądny, nie kompromisowy, nie oszczędny a bogaty i wszechstronny? Zmniejszyć skalę to już sobie sam dam radę.

Dawid
Gość

Czekam na ciąg dalszy. Tak naprawdę zastanawiam się czy w swoim budowanym domu zastosowac instalacje na sterowniku Wago czy pójść na łatwiznę i zamontować Satel Integra? Z tego co wyczytałem to Satel spełnia moje oczekiwania.

Radek

Hej Dawid,
Jeżeli Integra spełnia Twoje oczekiwania to nie ma co brnąć w PLC. Chyba, że dla sportu. Oczywiście Integra ma dużo mniejsze możliwości, ale skoro nie masz wybujałych wymagań to bez problemu. Trochę słabiej w przypadku Satela jest z wizualizacją, ale dostęp do wszystkich funkcji z poziomu aplikacji jest możliwy.

Jak napiszesz co chciałbyś zrealizować, to potwierdzę czy Integra sobie z tym poradzi.
Pozdrawiam

Dawid
Gość

Nie jestem do końca pewien czy za pomocą Satel można sterować elektrycznym ogrzewaniem podłogowym oraz rekuperatorem. Ponadto jeśli chodzi o sterowaniem oświetleniem, roletami i posługa to wydaje mi się że jest ok. Przydało by się zobaczyć taki dom w użytkowaniu aby stwierdzić co mi wystarczy.