Элементы системы автоматизации "Умный дом".

Представляемая система автоматизации состоит из отдельных аппаратных модулей, соединенных кабелем. По кабелю осуществляется электропитание и связь посредством двухпроводного интерфейса RS-485. Конструктивно модули выполнены в виде комбинации печатных плат, спроектированных для монтажа в стандартных установочных коробках (для розеток и выключателей), лицевая сторона закрывается специальным корпусом.

Используются следующие модули (по назначению):

• модуль дискретного ввода / вывода;
• модуль управления двухпозиционным электроприводом шарового вентиля / клапаном радиатора отопления;
• модуль – шлюз для соединения с сервером посредством Ethernet интерфейса.

Функционал каждого модуля имеет гибкие настройки с помощью программы – конфигуратора.

Модуль дискретного ввода / вывода состоит из:

• блок измерения температуры;
• блоки дискретного входа (два реальных, один виртуальный);
• блоки дискретного выхода (один реальный, один виртуальный).

Каждый из блоков включается и настраивается индивидуально.

Виртуальные блоки имеют тот же функционал, что и соответствующие реальные, только без жесткой привязки к “железу”.

Каждый из блоков выдает информацию о своем состоянию в сеть для использования ее другими модулями.

Блок измерения температуры работает с подключенным цифровым датчиком (температура воздуха, либо температура поверхности, находящейся в контакте с датчиком).

Блок дискретного входа работает в одном из следующих режимов:

• повторитель “железного” входа;
• счетчик срабатываний “железного” входа;
• фиксация выбранного состояния (ловушка) “железного” входа;
• счетчик срабатываний “железного” входа с отправкой настроенной команды в сеть (для каждого значения счетчика настраивается одна команда).

Виртуальный вход подключается посредством настройки к одному из “железных”.

Режимы работы блока дискретного выхода:

• повторитель дискретного сигнала (входа своего модуля, либо сигнала чужого модуля в сети);
• режим одиночного импульса, либо периодических импульсов с различной логикой включения;
• режим логического элемента ИЛИ, И (в качестве входных сигналов используется дискретные сигналы блоков своего и/или чужих модулей в сети);
• режим регулирования по двум порогам с настраиваемыми вариантами (регулирование с гистерезисом, П -, U- регулирование, в качестве входного сигнала – двухбайтовое значение температуры своего блока, либо из сети).

Выход блока дискретного выхода (не виртуального) подключен к “железному”. Аппаратно это может быть либо электромагнитное реле, либо коммутируемый “минус” питания модулей (12 вольт DC).

Любой дискретный выход может быть переведен в выключенное либо включенное состояние переданной по сети командой, при этом настроенная логика игнорируется. Обратный переход на настроенную логику осуществляется по команде из сети.

Модуль управления приводом состоит из:

• блок управления приводом;
• блоки дискретного входа (один реальный, один виртуальный);
• блоки дискретного выхода (четыре виртуальных).

Блок управления приводом работает в одном из следующих режимов:

• повторитель дискретного сигнала (своего блока, либо чужого модуля);
• двухпозиционное регулирование (входной сигнал – измеренное своим датчиком, либо полученное из сети значение температуры);
• ПИД регулирование с ШИМ режимом управления (входной сигнал – измеренное своим датчиком, либо полученное из сети значение температуры).

Выходом блока может быть двухпозиционный привод (трехпроводное управление, общий минус, 12 вольт DC), либо твердотельное реле с выходом 220 вольт AC.

В сеть выводится настраиваемая информация о состоянии блока.

Блок дискретного входа аналогичен блоку модуля дискретного ввода / вывода. Отличием является возможность виртуального входа подключаться к виртуальному выходу своего блока.

Блок дискретного выхода аналогичен блоку модуля дискретного ввода / вывода. Отличием является настраиваемая возможность отключения вывода в сеть состояния блока. Добавлен режим планировщика (включение / отключение выхода блока по значению даты / времени, полученному из сети).

Модуль Ethernet имеет в своем составе:

• блок часов;
• блок связи.

Блок часов служит для трансляции внутри сети текущих даты и времени (используется, например, для работы режима планировщика в блоках дискретного выхода).

При необходимости может быть настроена синхронизация часов с сервером (если работает блок связи). Возможно резервирование питания часов от батарейки (при пропадании штатного напряжения).

Блок связи осуществляет отправку необходимой информации на сервер и передачу в сеть команд, принятых от сервера.

Для отображения информации и принятия команд используется Web-интерфейс. С этой целью на сайте создается учетная запись пользователя с графическим представлением полученных от устройств данных и настройкой возможных команд для отправки. Авторизовавшись на сайте, пользователь получает доступ к указанной информации для возможности удаленного мониторинга и управления системой автоматизации.

Пример реализации Web-интерфейса

Индивидуально настраивается, данные каких модулей будут передаваться на сервер. Также возможна индивидуальная настройка отслеживания данных какого-либо модуля для формирования аварийной команды. При этом привязанные к аварийным данным объекты отображения на сервере (и кнопки соответствующих страниц и категорий) подсвечиваются желтым цветом. Кроме этого, если настроено, пересылается аварийное сообщение посредством Телеграм-бота для своевременного реагирования на ситуацию.

В зависимости от задач, поставленных перед системой автоматизации "Умный дом", подбирается необходимое количество требуемых модулей, создается проект со всеми необходимыми привязками к объектам автоматизации.

Пример реализации алгоритма управления вентилем водоснабжения.

Представленный алгоритм реализуется с применением одного модуля управления приводом, одного модуля дискретного ввода / вывода и модуля Ethernet (блок часов необходим для работы планировщика).

К блоку 1 подключен датчик протечки, при срабатывании которого подачей 0 на блок 2 исключается открытие вентиля любыми другими способами.

При отсутствии протечек возможно открытие вентиля в дневное время (блок 4 - планировщик) при наличии дома хозяев (блок 7 - например, дискретный датчик закрытого внутреннего замка индуктивного типа).

При необходимости открытия вентиля в ночное время используется блок 8 (нажатие кнопки).

Для работы посудомоечной или стиральной машины при отсутствии дома хозяев возможно вместо блока 8 (либо дополнительно на вход блока 6) применить схему, настроенную на импульс с определенным временем включения, после чего вентиль закроется (режим доступен в блоках дискретного выхода, в том числе, виртуальных).

Пример реализации алгоритма управления осветительной лампой.

Лампа управляется блоком дискретного выхода 3, настроенного как блок ИЛИ. На входы блока включаются сигналы от различных сценариев. Здесь может быть сценарий имитации присутствия при долговременном отъезде хозяев, или сценарий слежения за передвижением (включение освещения при переходе по комнатам) и другие Таким образом, при наличии хотя бы одного сигнала на включение от сценариев лампа включается. Сценарии должны настраиваться, чтобы логика их включения взаимно не пересекалась.

Кроме сценариев с помощью блока 2 реализовано ручное управление лампой от кнопки при отсутствии блокировок (например, блокировка управления при отсутствии дома хозяев).

Пример реализации алгоритма управления силовой нагрузкой (розеткой).

Схема построения логики управления розеткой схожа со схемой для лампы в части выбора одного сигнала из сценариев. Здесь в качестве одного из сценариев использовано постоянное включение розетки при начии дома хозяев.

Как показано на примерах, логика управления объектами может довольно гибко перестраиваться в зависимости от предпочтений заказчика, что делает систему универсальным "конструктором".

Также, на физические дискретные входы могут быть включены релейные выходы каких-либо датчиков (например, охранных или пожарных), что еще больше расширяет возможности системы.