System sterowania dla instalacji offgrid

Witam,

Miło jest nam poinformować o ukończeniu prac nad systemem sterowania dla instalacji odłączonych od głównej sieci zasilania np.: łodzie, domy wakacyjne, campery itd. Poniżej znajduje się prezentacja w jaki sposób można zintegrować produkt z open sourcowym systemem openHAB tak aby można było swobodnie sterować np. oświetleniem różnego rodzaju, ładowarkami lub elektrozaworami.

Główne cechy prezentowanego rozwiązania .:

Możliwość sterowania z urządzeń przenośnych za pomocą dedykowanej aplikacji na smartfony z systemem Android lub iOS. Możliwość sterowania z innych urządzeń o ile posiadają przeglądarkę internetową (np. telewizory).

Cechy techniczne produktu .:

Cecha

Wartość

Protokół komunikacji

Modbus RTU

Zasilanie

9V – 30V DC

Pobór prądu

150mA w Rt’22’C

Częstotliwość PWM

Minimum 76Hz

Przyłącza wyjściowe

Konektor samochodowy 6,3mmx0,8mm

Warunki pracy

-10’C +50’C 99%Rh

Fizyczna transmisja

19200 8N1 RS485

Składniki systemu niezbędne do integracji na przykładzie komputera z systemem Windows :

– komputer z systemem Windows posiadający środowisko Javy ( sprawdzenie pokazało że optymalnie należy wybrać Jave od Oracle)

– przejściówka USB <> RS485

– zasilacz 10…29V DC

– minimum jeden moduł SbAS

– odbiorniki energii np. lampki

– okablowanie i narzędzia ręczne

– łącze internetowe – wymagane na czas instalacji systemu openHAB i/lub sterowników przejściówki USB<>RS485

– router z wifi

Całość rozpoczynamy od przygotowania komputera. Na maszynę która będzie stanowiła serwer systemu OpenHab trzeba ściągnąć pakiet uruchomieniowy ze strony domowej. Na obrazku poniżej widać że ściągnięty pakiet został rozpakowany na dysk C:\ w katalogu openhab.  

Uruchomienie całości odbywa się za pomocą kliknięcia pliku wsadowego Start.bat – i to uruchamia całość.

Komputer musi posiadać również Jave i ten krok lepiej jest wykonać przed uruchomieniem oH. Programowo też musimy przygotować komputer do komunikacji po RS485 dlatego wpinamy przejściówkę USB<>RS485 która powinna pojawić się jako nowy port COM. Ustawienia systemu wykonujemy za pomocą przeglądarki internetowej po wpisaniu adresu IP naszego serwera (OH server), gdy router posiada serwer adresów DHCP wpisujemy adres komputera zazwyczaj jest to 192.168.x.xxx:8080, jeżeli nie mamy pewności co do adresu IP całość można wykonać z poziomu adresu lokalnego tj http://127.0.0.1:8080.

Część sprzętową możemy zacząć od podpięcia zasilania do modułu SbAS. Jako rozwiązanie off-grid jest on dostosowany do napięcia panującego w instalacji prądu stałego wyposażonej w akumulator o napięciu nominalnym 12V lub 24V – stąd dowolne źródło zasilania od 10 do 30V spełni nasze potrzeby

Kolejnym krokiem jest podpięcie modułu do sieci RS485 i tak w zależności od przejściówki USB<>RS485 okablowanie musi zostać wykonane we własnym zakresie

– na zdjęciu najtańsza przejściówka z popularnego portalu aukcyjnego która to posiada połączenia śrubowe o bardzo mały przekroju – moduł SBAS ma wyprowadzone sygnały RS485 w postaci konektorków spotykanych w instalacji samochodowej. Uwagę należy przyłożyć do połączenia ponieważ sieć RS485 posiada dwa sygnały oznaczone jako A oraz B. Połączenie musi być wykonane pomiędzy sygnałem A do A i B do B.

Następnie należy podpiąć odbiorniki do wyjść – tu podobnie jak w poprzednim kroku wymagane są przewody i zaciskarka do konektorów.

Ustawienia systemu.

System openHAB wymaga wgrania modułu Modbus RTU – dlatego należy takowy zainstalować za pomocą zakładki Configuration>Bindings

Komunikacja ze światem zewnętrznym – należy ustawić odpowiednie wartości dla portu komunikacji modbus RTU dla tego przykładu jest to port COM7 a prędkość to 19200  parametry komunikacji 8N1. Wszystko to ustawiamy w tym oknie tj Configuration > Things tu opisane jako Modbus serial slave. Naciśnięcie na ikonkę ołówka powoduje wejście w tryb edycji danej rzeczy .

I tak dla wybranego modułu musimy ustawić ww. wartości.

 

Kolejny krok ustawienie samego modułu – każde z wyjść można skonfigurować na wiele sposobów w naszym przypadku ustawimy każde z wejść jako coś do regulacji jasności tj tryb PWM z łagodnym startem który to będzie można sobie wyłączyć. Do tego chcemy aby była możliwość wyłączenia całości za pomocą jednego przycisku – taki główny wyłącznik .

Tak więc do dzieła –

integrowany moduł posiada 8 wyjść a każde z nich ustawimy jako osobny obiekt który będzie można sobie potem położyć na dowolnej mapie/stronie która to reprezentuje np. piętro budynku lub pokój

Wyjścia od 1 do 6  zasilać będzie oświetlenie ledowe z funkcją PWM a 7 oraz 8 standardową żarówkę 55W ( emuluje ona grzałkę do wody opisane jako światło Halogen1 i 2 ).

Opis techniczny modułu SbAS mówi o zapisie i odczycie za pomocą specjalnych funkcji (podane są wartości hex – które świetnie się konfiguruje dla sterowników PLC i paneli HMI  ) tu na zdjęci jest reprezentacja jak należy ustawić wyjście nr 1 – zapis i odczyt do rejestru nr 1 które też zawiera odwołanie do skryptu zamieniającego gradację systemu openHAB od 0 do 100 na wartości od 0 do 255. Forma zapisu i odczytu to wartość int16 zapisywana do typu holding register.

Na tym zdjęciu widać rozłożenie elementów które wcześniej zostały przygotowane. Dla urządzeń mobilnych nie trzeba się martwić o skalowalność – jeżeli ekran telefonu ma mniejszą rozdzielczość niż komputer to aplikacja sama zmniejszy odległości pomiędzy obiektami jakie są widoczne.

Dodatkowo kolejny obraz pokazuje część „kodu” strony – tj. jak to wszystko wygląda pod maską. Pliki o rozszerzeniu .sitemap zawierają „kod” . Dla osób przyzwyczajonych do opisywania systemów/programowania w plikach tekstowych – jest możliwość wypisania całości w odpowiednich katalogach i plikach.  Poniższy kod pozwala też łatwo zrozumieć jak system wysyła komendy do urządzenia modbus i tak wyłącznik AllOFF – wysyła do rejestru nr 9 wartość 7. Coś co może być „słabo” widoczne poprzez nastawy „klikane” jest bardzo przejrzyste w pliku .sitemap

 

Słowo o niezawodności

Przykładowa integracja systemu zawiera elementy które nie można uznać za niezawodne – połączenie USB do RS485 powinno być wykonane na dobrych podzespołach tak jak sam serwer systemu. Generalnie do tego rozwiązania preferowane są komputery przemysłowe posiadające wejście RS485 w podstawowej konfiguracji jak i chłodzenie pasywne, dysk SSD itd.. Standard RS485 wymaga poza liniami komunikacyjnymi połączenia uziemiającego które spina każdy element podłączony poprzez przewód do jednego potencjału. W przypadku zasilania modłów z różnych źródeł zasilania połączenie uziemiające/ wspólne musi zostać zapewnione w sposób świadomy!