Любая сеть состоит из узлов и линий связи между ними. Узлами сети могут быть контроллеры, датчики и исполнительные механизмы, сетевая станция, персональные компьютеры либо специальное коммуникационное оборудование. Линии, связывающие узлы сети, называются каналами передачи данных или каналами связи. Основными видами соединения узлов и линий связи являются: «шина», «звезда», «кольцо» и смешенные — производные от основных. Сравнительные характеристики основных топологий сети показывают большую надежность шинной топологии, что обусловило ее более широкое применение, в частности и в системах СКВ. Для подключения к сети средства управления многозональными кондиционерами должны включать специальные устройства (сетевая плата, сетевой адаптер, модуль сопряжения), предназначенные для обработки, приема и передачи информации. Вид представления информации и правила ее обработки определяются специальным документальным соглашением— протоколом или интерфейсом. Рассмотрим средства управления кондиционерами такого типа на примере системы КХ4, выпускаемой компанией MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES (MHI). Локальное управление внутренними блоками осуществляется с местных пультов дистанционно (инфракрасным излучением) или проводным соединением. Проводной пульт кондиционера показан на рис. 1. Внутренний блок соединяется с пультом управления трехпроводной линией (X, Y, Z). Дистанционный пульт аналогичен пульту бытовых кондиционеров. Пульт имеет встроенный недельный таймер, с помощью которого можно составить график работы кондиционера на неделю, указав при этом до четырех включений/выключений кондиционера в день. В пульте управления размещен датчик комнатной температуры. Есть возможность сохранения данных по отказам кондиционера, что значительно упрощает ремонтные работы. Помимо этого, имеется функция подсчета времени наработки кондиционера и компрессора или времени, прошедшего с последнего сервисного обслуживания. По истечении установленного срока на пульте отображается символ, означающий необходимость технического обслуживания. Один внутренний блок может управляться двумя пультами (рис. 2). Регулировка температуры производится по датчику температуры, расположенному в главном пульте. Если необходимо управлять несколькими внутренними блоками с одного пульта, то схема соединений должна быть выполнена в соответствии с рис. 3. Внутренние блоки соединяются с наружным двухпроводной информационной линией связи SyperLink (провода А, В). По этой линии идет обмен данными между наружным блоком, где расположен процессор, и внутренними блоками. Обмен информацией осуществляется в закрытой локальной сети на основе общей шины. Закрытые системы работают по уникальным протоколам связи, их создает и поддерживает только один производитель, в данном случае MHI. Более широкими возможностями для централизованного управления в закрытой сети располагают специализированные пульты: SLA-1-E, SLA-2A-E и SLA(В)-3-E. Групповой пульт SLA-1-E (рис. 4) предназначен для включения и выключения до 16 внутренних блоков. Подключается пульт к двухпроводной информационной линии. Режимы работы кондиционеров устанавливаются на собственных индивидуальных пультах, а включение и выключение внутреннего блока производится с группового пульта SLA-1-E. С пульта SLA-1-E можно включать/выключать каждый внутренний блок в отдельности или одновременно все блоки. На пульте имеются светодиодные индикаторы (красные и зеленые), располагаемые рядом с клавишами индивидуального включения/выключения. Если внутренний блок включен, то светится зеленый индикатор. При отказе блока светится красный индикатор. Отсутствие свечения означает обрыв связи с этим блоком. Если происходит перебой с питанием, то после его возобновления блок запускается с теми параметрами, которые были установлены ранее. Центральный пульт можно подсоединять в любой точке информационной линии, что значительно упрощает электромонтаж системы. Система из 48 внутренних блоков может управляться шестью пультами SLA-1-E. Пример построения локальной сети на базе пульта SLA-1-E показан на рис. 5. С помощью группового пульта SLA-2A-E (рис. 4) можно управлять 48 блоками или 16 группами блоков. В каждой группе может быть до 48 блоков. К одной информационной линии может быть подключено до трех пультов SLA-2А-E и недельный таймер SCA-WT-E, с помощью которого устанавливается индивидуальный режим включения/выключения внутренних блоков (рис. 6). На дисплее таймера высвечиваются текущие дата и время. Можно вывести информацию о режиме работы каждого внутреннего блока. Возможно индивидуальное расписание для каждого потребителя, установка программы на будние и праздничные дни. После выключения таймера записанная программа остается в памяти таймера. Одного недельного таймера достаточно для управления 48 внутренними блоками. Пример построения локальной сети на базе пульта SLA-2А-E—рис. 7. Последней разработкой MHI для централизованного управления внутренними блоками в закрытой сети является центральный пульт управления SLA(В)-3-E (рис. 8), выполненный с использованием контроллера (Windows CE) и цветного ЖК-дисплея с диагональю 17,5 см. Пульт позволяет управлять 144 внутренними блоками по трем информационным линиям SuperLink (48 внутренних блоков в каждой). Кроме стандартных функций управления (реализованных на индивидуальном пульте управления) имеются дополнительные функции: ❏ таймер (на день и год); ❏ сигналы на обслуживание (после отработки заданного количества часов); ❏ расчет потребления электроэнергии (SLB-3-E) для каждого внутреннего блока. Для интегрирования локальных систем управления многозональных кондиционеров в централизованные системы управления инженерным оборудованием всего здания или комплекса зданий обычно используются открытые промышленные сети. Открытые промышленные сети должны обеспечивать совместимость работы в сети приборов от разных производителей и выход в системы более высоких уровней —автоматизированные системы управления (АСУ). В настоящее время, помимо термина АСУ, широкое распространение для обозначения подобных систем получил термин SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition — система диспетчерского управления и сбора данных). В таких системах данные о текущих параметрах технологического процесса используются для контроля технологического процесса и управления им с автоматизированных рабочих мест операторов. Выполняется архивирование истории изменения технологических параметров, формируются отчетные данные для предоставления информации руководящему персоналу. В настоящее время существует ряд сетевых технологий и протоколов (ARCNET, CAN, LON, BACnet, EIB и др.) для создания SCADA-систем. Каждая из них имеет свои особенности и области применения. В то же время единый международный стандарт промышленной сети отсутствует, хотя работы над его созданием продолжаются не один десяток лет. Скорее всего, со временем определиться несколько технологий, вокруг которых будет сосредоточено основное внимание как пользователей, так и производителей. Наиболее перспективные технологии и протоколы, используемые сейчас при автоматизации зданий и сооружений — LonWorks, BACnet, а также хорошо зарекомендовавшая себя для построения небольших локальных систем технология Ethernet. Для перехода на уровень SCADA-систем для каждой сетевой технологии создается специальный модуль (шлюз), который является компонентом сети как верхнего, так и нижнего уровней. Ряд таких модулей разработан и MHI. Модуль SC-WGW(рис. 9) предназначен для централизованного управления кондиционерами в сети Ethernet внутри одного здания или на небольшой территории. Для передачи данных используется общий высокоскоростной кабель. Работа такой сети происходит следующим образом: каждый узел сети всегда следит за общим каналом. Если текущая передача адресована ему, он ее принимает. Если он сам должен что-то передать, то дожидается, пока канал освободится, и пробует начать передачу. Если так получилось, что другой узел попытался одновременно занять общий канал, то оба обнаруживают столкновение попыток («коллизию»), и выждав очень небольшое время (каждый свое), пробуют снова, пока кто-нибудь не опередит другого. Статистически такой алгоритм работы оказывается достаточно эффективным, несмотря на потери времени из-за коллизий. Модуль SC-WGWпредназначен для управления и мониторинга состояния двух систем кондиционирования (до 48 внутренних блоков в каждой) с одного из 10 компьютеров сети здания. Для работы требуется MS Internet Explorer v.6 и выше. Доступ к веб-странице, сохраненной в памяти устройства, имеют три типа пользователей с различными правами: администратор, пользователь с правом изменения рабочих параметров, пользователь без права изменения рабочих параметров. Помимо стандартных управляющих функций, идентичных локальному пульту управления, интерфейс веб-страницы позволяет задавать индивидуальные расписания работы кондиционеров на год. Интерфейсные модули SC-LIF-A-E и SC-LGW-FTT-10A используются для централизованного управления кондиционерами по сети LonWorks. В основе технологии LonWorks лежит понятие «распределенного интеллекта». То есть в каждом из узлов сети находится микрочип сетевого процессора (Neuron Chip), что позволяет сделать интеллектуальным любой датчик, исполнительный механизм или коммутационный аппарат. Такой подход позволяет легко и быстро адаптировать систему к реальным потребностям заказчика и достичь максимальной скорости при разработке и коммерческом внедрении сетей управления на основе этого стандарта. LonWorks обеспечивает простую и эффективную интеграцию различных систем, например, системы безопасности, кондиционирования, вентиляции, освещения и т.п. Основой технологии LonWorks является стандартизованный протокол LonTalk (EIA709.1— Control Network Protocol Specification), предложенный фирмой Echelon (США). Особенности технологии LonWorks: 1. Открытая архитектура, которая гарантирует совместимость оборудования различных производителей. 2. Технология LonWorks предоставляет разработчику систем управления все уровни модели ISO/OSI* в отличие от других технологий, которыепредлагают только низшие уровни. На прикладном уровне в LonWorks доступны сетевой интерфейс и менеджмент, а на уровне представления данных — сетевые переменные, при помощи которых производится обмен информацией. 3. Оборудование, функционирующее по технологии LonWorks, поддерживает различные сетевые топологии. К ним относятся шина, звезда, кольцо, а также широко распространенная смешанная топология. 4. На физическом уровне поддерживаются различные среды: витая медная пара, оптический кабель, радиочастоты, силовая сеть. 5. Для уменьшения нагрузки на сеть используется событийный механизм обмена сообщениями, т.е. данные передаются только тогда, когда произошли какие-либо изменения. 6. Для построения устройств по технологии LonWorks фирмой TOSHIBA и CYPRESS SEM. выпускаются специализированные микропроцессоры Neuron Chip. 7. Существуют программные интерфейсы, позволяющие реализовать протокол LonTalk на других платформах (INTEL, MOTOROLA и др.). 8. Для описания параллельных процессов управления в сети LonWorks разработан язык параллельного программирования Neuron-C, основанный на асинхронных обменах сообщениями с косвенной адресацией. Имеется встроенная поддержка распределенной операционной системы. Интерфейсный модуль SC-LIF-A-E (рис. 10) предназначен для конвертирования данных LonWorks в данные SuperLink, и наоборот. Стандартные операции выполняются с обычного пульта управления, поставляемого с блоком, а функции мониторинга могут быть задействованы с моделью более высокого уровня, подсоединенной к LonWorks. В сеть может быть объединено до 16 блоков. Модуль SC-LGW-FTT-10A (рис. 11) обеспечивает полнофункциональное управление двумя системами кондиционирования (до 48 внутренних блоков в каждой) со стороны системы центрального управления оборудованием здания или пульта системы «умный дом». При наличии соответствующего программного обеспечения можно организовать пересчет потребляемой системой кондиционирования электрической мощности на каждый внутренний блок. Интерфейсный модуль SC-BGW (рис. 12) предназначен для интеграции в сеть BACnet (Building Automation and Control Networks — автоматизация зданий и управляющие сети) и функционально аналогичен модулю для сети LonWorks. Протокол BACnet разработан комитетом ASHRAE. BACnet представляет собой специализированный протокол передачи данных для автоматизации зданий и управляющих сетей. Его главный приоритет сосредоточен на уровне прикладной задачи. Этим протоколом регламентируются параметры электрических сигналов, система адресации, способы сетевого доступа, процедуры проверки ошибок, процедуры управления потоком, формат сообщений. В настоящее время существует несколько разновидностей протокола сети BACnet. Интерфейсный модуль SC-BGWработает по протоколу BACnet/IP. Таким образом, ассортимент технических средств для реализации систем управления многозональными кондиционерами достаточно широк. Их выбор должен производиться как на основе анализа технических требований к системе, так и на основе учета особенностей всего объекта.
* Международный стандарт по информационным сетям.
