DDC Készülékek
Az épületgépészeti automatika legfontosabb elemei a különbözõ típusú DDC (Direct Digital Control) készülékek. Ezen eszközök elvi felépítése, gyártótól függetlenül, rendkívül hasonló. Szerzõ: Erdélyi Tibor
Az épületgépészeti automatika legfontosabb elemei a különbözõ típusú DDC (Direct Digital Control) készülékek. Ezen eszközök elvi felépítése, gyártótól függetlenül, rendkívül hasonló. A digitális szabályozó készülékek funkcionális egységeinek vázlata a következõ ábrán látható:
Annak ellenére, hogy az olvasók közül bizonyára sokan tisztában vannak vele, célszerûnek tartom pár szót ejteni az egyes egységekrõl, illetve azok feladatairól.
Processzor vagy controller egység
A DDC készülék jellegét, teljesítõképességét, intelligenciájának mértékét elsõsorban ez az egység határozza meg. A processzor vagy controller egység régebben valamilyen egyszerû mikroprocesszorból (8 bites késõbb 16bites) illetve az ehhez kapcsolódó tárolóelemekbõl (EPROM - basic program memória, RAM - adatmemória) és a rendszert mûködtetõ óraáramkörbõl állt. Ez a kiépítés mindenki számára ismert a PC korszak elõtti mikroszámítógépek (ZX Spectrum és Commodore 64) világából.
Eleinte ilyen kiépítésû berendezéseket használtak ipari berendezések vezérlésére, szabályozására és ezek voltak alapkövei az elsõ épületfelügyeleti rendszereknek is. A személyi számítógépek területén a programfutási teljesítmény és tárolókapacitás iránti igény idõközben rendkívül megnõtt és napjainkban is folyamatosan növekszik. Ez a PC hardware-ek olyan irányú fejlesztését váltotta ki, amely minél gyorsabb és minél nagyobb tárolókapacitást kezelõ processzorokon alapszik. Ezek az igények már jelentõs mértékben meghaladják azt a szintet, amelyet az egyszerûbb vezérlési és szabályozási funkciók támasztanak. Ezzel szemben lényegessé vált, hogy az adott feladatot a lehetõ legkisebb helyen elférõ, lehetõ legjobb zavarvédelemmel ellátott, minimális hardware kiépítéssel valósítsák meg.
Tehát a cél az volt, hogy a processzorok környezetét egy áramköri tokba integrálják. így kezdték el gyártani a kisteljesítményû microcontrollereket, amelyek olyan programozható alkatrészek, amelyek egy tokban tartalmaznak annyi program- és adatmemóriát, analóg-digitális átalakítót, közvetlen digitális bemeneteket és kimeneteket valamint soros vonalat is, amelyekkel alapszintû feladatok gyorsan és egyszerûen megoldhatók. Természetesen léteznek olyan nagyobb teljesítményû microcontrollerek is, ahol a belsõ memória bõvítéséhez lehetõség van külsõ memória modul illesztésére. Erre olyan bonyolultabb esetekben lehet szükséges, mint pl. szabadon programozható készülékek, amelyek képesek nagyobb mennyiségû adatot kezelni, energiaoptimalizálást végezni.
Összefoglalva a controller egységnek a feladata, hogy a különféle ki- és bemeneteket a memóriában elhelyezett program szerint mûködtesse és biztosítsa a kapcsolatot soros kommunikációs vonalon vagy vonalakon keresztül a külvilággal, mely adott esetben lehet felügyeleti hálózat vagy akár szerviz számítógép is.
Tápegység
A részegységek energiaellátását biztosítja. Véd a nagyfeszültségû hálózatról érkezõ zavarjelektõl, túlfeszültségtõl és rövidzárlattól.
Kommunikációs csatoló egység
Ez az egység biztosítja a kommunikációs felületet adott kommunikációs protokoll szerint a magasabb szintû rendszerelemek, kijelzõ és beavatkozó berendezések felé. Akár több soros kommunikációs vonalat is tartalmazhat, így téve lehetõvé egyidejûleg több pontról való hozzáférést (helyi - és távfelügyelet stb.). Itt helyezkednek el azok az áramkörök, amelyek meghatározzák a kommunikáció fizikai jellemzõit (vonal típus, vonali sebesség ... ). Bonyolultabb kommunikációt igénylõ rendszer esetén a kommunikációs csatoló egység maga is lehet intelligens, azaz tartalmazhat kommunikációs processzort. A protokollokra itt nem térnék ki, mert egy késõbbi cikkben bõvebben szeretném tárgyalni ezt a témát.
Ki- és bemeneti egységek
Ezek az egységek egyrészt arra hivatottak, hogy fogadják a technológia felõl érkezõ különféle jeleket, jelzéseket és elõkészítsék a controller egységnek feldolgozásra, másrészt a processzor által meghatározott kimeneti szabályozó- és vezérlõ jeleket közvetítsék a periféria eszközök felé. Az elõbb említett egységeket bemeneti egységeknek, míg az utóbbiakat kimeneti egységeknek nevezzük.
Mind a bemeneti, mind a kimeneti jelek kétfélék lehetnek: analóg és digitális jelek. Az analóg jeleket ahhoz, hogy a processzor feldolgozza, át kell alakítani digitális értékké (A/D átalakítás), a processzor által kiszámolt szabályozó jel digitális értékét pedig vissza kell analóg jellé (D/A átalakítás) konvertálni. A digitális szabályozás folyamatának megértéséhez fontos dolog, hogy tudjuk, hogyan képezhetünk az analóg jelekbõl digitális értékeket, ezért itt egy kicsit bõvebben kitérek erre. A A/D és D/A átalakítás elvi vázlatát a következõ ábrán láthatjuk:
Annak ellenére, hogy az olvasók közül bizonyára sokan tisztában vannak vele, célszerûnek tartom pár szót ejteni az egyes egységekrõl, illetve azok feladatairól.
Processzor vagy controller egység
A DDC készülék jellegét, teljesítõképességét, intelligenciájának mértékét elsõsorban ez az egység határozza meg. A processzor vagy controller egység régebben valamilyen egyszerû mikroprocesszorból (8 bites késõbb 16bites) illetve az ehhez kapcsolódó tárolóelemekbõl (EPROM - basic program memória, RAM - adatmemória) és a rendszert mûködtetõ óraáramkörbõl állt. Ez a kiépítés mindenki számára ismert a PC korszak elõtti mikroszámítógépek (ZX Spectrum és Commodore 64) világából.
Eleinte ilyen kiépítésû berendezéseket használtak ipari berendezések vezérlésére, szabályozására és ezek voltak alapkövei az elsõ épületfelügyeleti rendszereknek is. A személyi számítógépek területén a programfutási teljesítmény és tárolókapacitás iránti igény idõközben rendkívül megnõtt és napjainkban is folyamatosan növekszik. Ez a PC hardware-ek olyan irányú fejlesztését váltotta ki, amely minél gyorsabb és minél nagyobb tárolókapacitást kezelõ processzorokon alapszik. Ezek az igények már jelentõs mértékben meghaladják azt a szintet, amelyet az egyszerûbb vezérlési és szabályozási funkciók támasztanak. Ezzel szemben lényegessé vált, hogy az adott feladatot a lehetõ legkisebb helyen elférõ, lehetõ legjobb zavarvédelemmel ellátott, minimális hardware kiépítéssel valósítsák meg.
Tehát a cél az volt, hogy a processzorok környezetét egy áramköri tokba integrálják. így kezdték el gyártani a kisteljesítményû microcontrollereket, amelyek olyan programozható alkatrészek, amelyek egy tokban tartalmaznak annyi program- és adatmemóriát, analóg-digitális átalakítót, közvetlen digitális bemeneteket és kimeneteket valamint soros vonalat is, amelyekkel alapszintû feladatok gyorsan és egyszerûen megoldhatók. Természetesen léteznek olyan nagyobb teljesítményû microcontrollerek is, ahol a belsõ memória bõvítéséhez lehetõség van külsõ memória modul illesztésére. Erre olyan bonyolultabb esetekben lehet szükséges, mint pl. szabadon programozható készülékek, amelyek képesek nagyobb mennyiségû adatot kezelni, energiaoptimalizálást végezni.
Összefoglalva a controller egységnek a feladata, hogy a különféle ki- és bemeneteket a memóriában elhelyezett program szerint mûködtesse és biztosítsa a kapcsolatot soros kommunikációs vonalon vagy vonalakon keresztül a külvilággal, mely adott esetben lehet felügyeleti hálózat vagy akár szerviz számítógép is.
Tápegység
A részegységek energiaellátását biztosítja. Véd a nagyfeszültségû hálózatról érkezõ zavarjelektõl, túlfeszültségtõl és rövidzárlattól.
Kommunikációs csatoló egység
Ez az egység biztosítja a kommunikációs felületet adott kommunikációs protokoll szerint a magasabb szintû rendszerelemek, kijelzõ és beavatkozó berendezések felé. Akár több soros kommunikációs vonalat is tartalmazhat, így téve lehetõvé egyidejûleg több pontról való hozzáférést (helyi - és távfelügyelet stb.). Itt helyezkednek el azok az áramkörök, amelyek meghatározzák a kommunikáció fizikai jellemzõit (vonal típus, vonali sebesség ... ). Bonyolultabb kommunikációt igénylõ rendszer esetén a kommunikációs csatoló egység maga is lehet intelligens, azaz tartalmazhat kommunikációs processzort. A protokollokra itt nem térnék ki, mert egy késõbbi cikkben bõvebben szeretném tárgyalni ezt a témát.
Ki- és bemeneti egységek
Ezek az egységek egyrészt arra hivatottak, hogy fogadják a technológia felõl érkezõ különféle jeleket, jelzéseket és elõkészítsék a controller egységnek feldolgozásra, másrészt a processzor által meghatározott kimeneti szabályozó- és vezérlõ jeleket közvetítsék a periféria eszközök felé. Az elõbb említett egységeket bemeneti egységeknek, míg az utóbbiakat kimeneti egységeknek nevezzük.
Mind a bemeneti, mind a kimeneti jelek kétfélék lehetnek: analóg és digitális jelek. Az analóg jeleket ahhoz, hogy a processzor feldolgozza, át kell alakítani digitális értékké (A/D átalakítás), a processzor által kiszámolt szabályozó jel digitális értékét pedig vissza kell analóg jellé (D/A átalakítás) konvertálni. A digitális szabályozás folyamatának megértéséhez fontos dolog, hogy tudjuk, hogyan képezhetünk az analóg jelekbõl digitális értékeket, ezért itt egy kicsit bõvebben kitérek erre. A A/D és D/A átalakítás elvi vázlatát a következõ ábrán láthatjuk: