KIINTEISTÖAUTOMAATION VÄYLÄRATKAISUT
AVOIMET JÄRJESTELMÄT MatiBUS ( Ei täysin avoin ) EHS EIB LonWorks
AVOIN JÄRJESTELMÄ? Avoin järjestelmä tarkoittaa sitä, että kaikilla laitevalmistajilla on mahdollisuus tehdä järjestelmään sopivia laitteita
Avoimen järjestelmän edut Useiden laitevalmistajien myötä hintakilpailu toimii Useiden laitevalmistajien myötä laitteistojen toimitusvarmuus on hyvä myös pitkällä aikavälillä Käyttöliittymä on standardisoitu, jolloin hallintaohjelmia on saatavissa useilta valmistajilta
Kiinteistöhallintaohjelma voi tällöin olla osa laajempaa ohjelmistokokonaisuutta Hallintajärjestelmän käyttöjärjestelmä on yleisesti käytetty ( Windows ), joka mahdollistaa eri ohjelmien keskinäisen tietojen vaihdon
MatiBUS Kehittajä: Merlin-Gerin, Ranska Vain pienehköihin järjestelmiin Patentoitu, teollinen hyödyntäminen vaatii sitoutumista järjestöön [ eli ei ole kovinkaan avoin ]
EHS ( European Home System ) Kehitetty eurooppalaisten yritysten yhteistyönä Kotiautomaatiosovelluksiin suunniteltu kenttäväylä Tuotantolisenssin myöntää EHSA järjestö EHS järjestön hyväksymät laboratoriot voivat myös antaa EHS -hyväksynnän
EIB ( European Installation Bus ) Saksalaisen Siemens yhtiön kehittämä Teollinen hyödyntäminen vaatii lisenssimaksujen maksamista EIBA:lle
KNX EIB, MatiBUS ja EHS järjestelmien parhaat puolet on pyritty yhdistämään tässä standardissa Standardia kehittää KONNEX yhteenliittymä, joka on em. järjestelmien oikeudenhaltijoiden yhteenliittymä Tukee siirtoa parikaapelissa, sähköverkon avulla ja radiosiirtona.
Keskitetty ja hajautettu järjestelmä Keskitetyssä järjestelmässä laitteen äly on keskitetysti yhdessä ohjauslaitteessa, josta hallitaan koko järjestelmää Hajautetussa järjestelmässä toimilaitteet toimivat itsenäisesti, äly on hajautettu, väylää käytetään vain ohjelmointiin ja tietojen siirtoon
LonWorks (Local Operating Network ) Kehittäjä: Echelon Corporation, USA Laajat sovellusalueet, kodinkoneiden ohjauksesta kiinteistöautomaatioon ja jopa teollisuusautomaatioon Erillisiä lisenssimaksuja ei ole, lisenssimaksu sisältyy kehitystyökalun hintaan Valittu avainteknologiaksi Suomessa VTT:n ja RAKLI:n yhteistyönä
LonWorks (Local Operating Network ) LonWorks teknologian on kehittänyt Yhdysvaltalainen Echelon Corporation, joka on vuonna 1989 perustettu juuri tätä tarkoitusta varten. Kehitystyön tarkoitus on ollut luoda yleiskäyttöinen ja joustava kenttäväyläteknologia, mutta kehityksen aikana käyttö on painottunut erityisesti rakennusautomaation alueelle. LonWorks on kuluneiden vuosien aikana otettu myös käyttöön useissa teollisuuden sovelluksissa, mm. sähkönjakelussa ja erilaisten kuljetinjärjestelmien sähkömoottorien ohjauksessa. Kattavan yleiskuvan kotimaisista LonWorks-sovelluksista antaa TEKES:n julkaisu "Teknologiaa tilankäyttäjän tarpeisiin" SaMBA (Smart and Modular Building Automation ), joka nimestään huolimatta ei rajoitu vain rakennusautomaatiosovellusten esittelyyn.
LonWorks LonWorks -teknologiaa sovelletaan: Rakennusten hallintaan Teollisuuden automaatioon eli prosessi- ja kappaletavarateollisuuteen Kulkuneuvoissa (laivoissa, junissa, lentokoneissa) Koneiden ohjauksessa Mittareiden etäluennassa yms. Teknologiaa sovelletaan rakennuksissa: Valaistuksen ohjaukseen Kiinteistöautomaatioon Kulunvalvontaan Murtosuojaukseen ja palovaroitukseen (Huom! viranomaismääräykset) Hissien ohjaukseen Kulutusten mittaukseen
LonWorks LonWorks järjestelmä on hajautettu järjestelmä, jossa jokainen laite on oma älykäs yksikkönsä, eli jokainen yksikkö toimii itsenäisesti, väylää käytetään vain ohjelmointiin ja tietojen vaihtoon eri yksiköiden kesken
LonWorks LonWorks verkon toiminta perustuu älykkäisiin kenttälaitteisiin, jotka samalla muodostavat verkon solmut [ node ] Älykkyys on solmun Neuron mikropiirissä Jokaiseen Neuron piiriin on valmistusvaiheessa tallennettu oma 48 bittinen laitetunnus
LonWorks Erilaisia tunnnuslukuja voi täten olla -kappaletta, eli reilut 281 biljoonaa! 48 2 Piirien osoitteiden jakoa hallinnoi ja organisoi Echellon Corporation Neuron piiri lähettää tunnuksensa väylään, kun service nasta kytketään loogiseen nollaan
LonWorks Tärkeä osa LON-verkon rakentamista on eri laitteissa olevien eri verkkomuuttujien liittäminen toisiinsa (network variable binding) muokkaamalla laitteiden konfiguraatiotauluja. Tähän kytkentätyöhön on olemassa useita työkaluohjelmistoja. LonWorks-tekniikastalla on kyky tukea useita erilaisia tiedonsiirtomedioita ilman erityistä tukea itse LON-laitteen sovellukselta. Tähän on päästy erottamalla LonTalk-protokollaa käsittelevä osa järjestelmästä ja fyysistä mediaa käsittelevä osa järjestelmästä fyysisesti eri komponentteihin. Protokollan toiminnasta huolehtii erityisesti tähän tarkoitukseen suunniteltu mikroprosessori, Neuron Chip.
LonWorks Fyysisen median käsittelystä huolehtii erillinen transceiver (transmitter/receiver) yksikkö. Tiedonsiirtomedian vaihto on tehty jopa niin automaattiseksi, että tiedonsiirtomedian vaihtamiseksi ei laitteiden kommunikaatioparametrejä tarvitse muuttaa, riittää kun fyysinen transceiver-yksikkö vaihdetaan. Käynnistyessään laite tunnistaa automaattisesti käytössä olevan transceiver-yksikön.
LonWorks - Tiedonsiirto LonWorks järjestelmään on määritelty kolme tiedonsiirtotapaa: Kierretty johdinpari Radiotaajuinen siirto langattomana Siirto sähköverkon avulla Lisäksi LonWorks verkossa on käytetty siirtotienä mm. koaksiaalikaapelia, valokuitua ja langattomasti infrapunaa
LonWorks - Tiedonsiirto
LonWorks - Tiedonsiirto Parikaapeli: Voidaan syöttää käyttöjännite ( 24V 48V ) pientehoisille ( max. 100 ma ) laitteille Runkoverkon tiedonsiirtonopeus 1,25 Megabittiä sekunnissa Sivuhaaran tiedonsiirtonopeus 78 kilobittiä sekunnissa
LonWorks - Tiedonsiirto Radiotaajuinen langaton tiedonsiirto: Radiotekniikkaa Tiedonsiirtonopeus 5 kilobittiä sekunnissa Sähköverkkoa käyttävä tiedonsiirto: Tiedonsiirto sähköverkkoon syötettävällä kantoaallolla Tiedonsiirtonopeus 5 kilobittiä sekunnissa
LonWorks - Tiedonsiirto Lisäksi LonWorks verkossa on käytetty siirtotienä mm. koaksiaalikaapelia, valokuitua ja langattomasti infrapunaa
LonWorks - Esimerkki
LonWorks LonWorks tekniikka mahdollistaa hyvin vapaan verkkorakenteen
LonWorks - Rakenne-esimerkki: Vasemmanpuoleinen osio toteutettu I/O moduleilla, I/O modulit mahdollistavat myös aiempien hallinta- ja toimilaitteiden käytön. Oikeanpuoleisessa osiossa kaikki laitteet ovat suoraan LonWorks -väylässä
LonWorks - LonTalk Tiedonsiirto LonWorks verkossa tapahtuu LonTalk protokollan mukaisesti LonTalk protokollaan on määritelty standardisoituja verkkomuuttujia, SNVT ( Standard Net Variable Type ) SNVT:n avulla solmut lähettävät tietoa toisille solmuille
LonWorks - Standardiverkkomuuttujat Standardiverkkomuuttujat ( SNVT ) ovat numeroituja Esimerkkejä: SNVT nro 21 on 8 bittinen suhdeluku, 0 200, jolla saadaan 0,5 % resoluutio SNVT nro 36 on ASCII merkkijono SNVT nro 39 on 16 bittinen lämpötilatieto, lämpötila alue on 274 C + 6279,5 C ja resoluutio 0,1 C
LonWorks - LonTalk Verkkosanoman rakenne: 1. Vastaanottavan solmun osoite, tarvittaessa lisäksi pääverkon ja aliverkon osoitteet 2. Lähettävän solmun osoite 3. Viestityyppi 4. Standardimuuttujan numero 5. Lähtömuuttujan lukuarvo
Taulukko: Tiedonsiirtorakenne LonWorks järjestelmässä ( OSI-mallin mukainen ) [ OSI = Open Systems Interconnection Reference Model ]
LonWorks - Käsitteitä Joitakin käytössä olevia lyhenteitä : TPT = Twisted Pair Transceiver FTT = Free Topology Transceiver LPT = Link Power Transceiver PLT = Power Line Transceiver RF = Radio Frequency FO = Fiber Optic PCLTA = PC LonTalk Adapter SLTA = Serial LonTalk Adapter PCC = PC Card
LonWorks - Edut Mahdollisuus integroitua ja avoin kaikille. Helppo asentaa, koska yhteinen ohjaus mukana oleville osille (valaistus, lämmitys, ilmastointi, kulunvalvonta jne. ). Muunneltavuus ja laajennettavuus (mm. uudelleen ohjelmointi yksinkertaistuu, muutoskustannukset pienenevät, kaapelointi vähenee). Energian säästö paranee, koska ohjausjärjestelmällä tehostuu osien yhteiskäyttö. Tehokas ja yksinkertainen, koko rakennusta käsittävä ylläpito, ohjaus ja valvonta. Siirtotienä voidaan käyttää useita menetelmiä (sähköverkot, kierretyt parikaapelit, valokaapeli, infrapuna, radiotaajuus, koaksiaali, jne.). Siirtoteiden yhdistäminen keskenään voidaan tehdä reitittimien avulla. Käyttäjäystävällinen hallinta. Vapaa kaapeloinnin fyysinen muoto (väylä, silmukka, tähti tai yhdistelmä). Tukee tulevaisuuden palvelutarjontaa => investointia voidaan hyödyntää myös jatkossa. Vain yksi järjestelmä monien sijasta => päästään eroon erillisjärjestelmistä. Kiinteistöissä suunnittelu tehdään tilapohjaisuuteen perustuen ei järjestelmäpohjaisuuteen.
LonWorks - Haasteet Vaaditaan enemmän monialaosaamista => eri järjestelmien integrointi => eri järjestelmien töiden koordinointi. Tietoliikenneosaamisen tarve kasvaa. Järjestelmän teknisten dokumenttien ja niiden ajan tasalla pitäminen tärkeää. Tietoturvan varmistamisen ja kehittämisen tärkeys kasvaa.
Muita järjestelmiä DDC Direct Digital Control X10 Siirto sähköverkon avulla, jännitteen nollakohdissa Linet Suomalainen, käyttöjännite ja data samassa parikaapelissa 1-wire Maxim-Dallasin kehittämä datasiirtotekniikka