2017年2月27日 星期一

自動控制的軟體類別及資料型態

我們前回聊到自動控制的硬體接口(輸出入接點)有各種型態同時相對於這些硬體接點進入主控制器記憶體內也必定會有相對應的型態及位址數位及類比輸出入接點相對於通訊接點就簡單多了我們在此再彙整複習一下各種接點的樣式
1.          數位輸出入接點-1 bit
2.          類比輸出入接點-複數位元可能是4816 bits …3bytes等等
3.          通訊接點-多重點位各種位元點位均可組合通常可視為表格表格內容(格式及長度等)則待連結雙方自行溝通定義

以上是各種接點的樣式或者可以說是資料長度至於各接點進入記憶體的樣式又如何呢每家控制器的記憶體格式定義必然不同但為了溝通能夠無礙並避免錯誤解析所以必需制定資料格式(Data Type)可能大家會說怎麼這麼麻煩不過這就是程式設計所必需要的我們下面可以舉個例子這是 1-bit 的可能定義內容共有約二十餘種,當然這不代表全部,也沒有強迫誰來遵守,但若牽涉到雙方甚至多方則就必需要有共同遵守的法則依據了!

 

參考上面的表格我們用比較白話的文字說明舉幾個例子,譬如:
1.          用在電燈開關跟廻路控制器間-採用1.001-(Off/On),所以開關送0”給廻路控制器代表電燈要關開關送1”給廻路控制器代表電燈要開;當然廻路控制器也可回復任何0/1”訊號代表燈光狀態給任何詢問的設備。
2.          用在壁控窗簾開關與電動上下捲簾控制器間-採用1.008(Up/Down),所以開關送0”給捲簾控制器代表捲簾要往上捲動開關送 1”給捲簾控制器代表捲簾要向下捲動。
3.          用在手機或電腦圖控軟體及冷氣控制器間-採用1.010(Stop/Start)當軟體送0”這個訊號給設備則代表要關閉設備當設備收到“1這個訊號則代表要啟動設備。
當然這類型的應用在日常生活中隨處都可遇見,但是如何應用都存乎一心但最重要的是收送雙方要定義清楚,否則你要它上它以為是要下,你要它開它以為是要關,那不是雞同鴨講天下大亂嗎!

至於整體資料格式到底有多少種類呢這個我也沒有全部的答案而且隨著時間演進及各種不同需求產生也會有不同的類別型態產生下面表格是就環境類別可能用到的資料格式內容有興趣的朋友可以參考參考


我們這裡再舉二個除了1 bit 以外的例子
1.          首先我們就用溫度來說好了,由於溫度無法用簡單的01來表示,它必需是一個字串(byte)以上才足以表示,相對於實體接口就是類比輸出入埠銜接溫度感測器,通常溫度我們都用2 byte 浮點運算數來表示(因為要取到小數點)2 byte 可以代表的意義太多種了所以更需要明確的定義,我們見下表 9.001-2 byte 可以表示 -273 °C…670760 °C間的溫度,這對我們來說是足足有餘了!
2.          另外我們再找個燈控調光的例子來說明,由於調光只需要0~100%或者255階變化就足以表達了,所以我們選擇 1 byte (28次方共256種變化)就足夠了,因此我們可以採用5.001(0~100%) 或者5.005(0~255)來收送我們需要調光器調整光源明亮的依據。


由以上的說明再回歸我們前回的硬體接點說明,記憶體 1 bit 對應數位接點、單一複數位元組則對應類比接點、再複雜一點的表格則對應通訊接點,由此結論大家就可以明白為何各種模組設備價格是通訊接點>類比接點>數位接點了!


以上談完了整個控制器的硬體接點-透過數位/類比接點輸出入及軟體接點-透過通訊接點輸出入大家就應該可以有了全盤控制系統的整體資料交換藍圖這其中再補上各種控制邏輯透過各種輸出介面就可去控制不同設備或輸出不同數據給需要的設備或接收端了

2017年2月14日 星期二

混元通物聯網路(MCGNet) 介紹

今天來介紹綠宅生活科技有限公司所提供的智慧家居物聯網解決方案這套系統以混元通網路(MCGNet) 為架構核心MCGNet架構的最小基本單元(Subnet)可以處理一個約200坪大小空間的連網設備,這大概要連結一個住家或辦公場所的傳統電控設備都足足有餘,若極大化它的應用範圍則甚至可以處理整棟大樓或整個城市的物聯網連網設備
我們就先來從最基本的網路單元介紹起吧,首先這個最小連網單元我們把它定義一個名稱叫 Line,它的幾個基本特點說明如下:
©  通訊網路由一條帶電(29V DC)二芯實體線及RF無線通訊網組成-實體線路需用專用導線接通,至於RF則可使用多種通訊頻段(在此不多作說明)
©  實體線路總長可達 1,000 -用在一般空間足足有餘。
©  接線拓樸為混合型-滙流排+星狀拓樸,或總稱樹狀拓樸亦即隨意接都可,但不得形成廻圈(即重複路徑)
©  不需要任何終端電阻-可隨意留置預留線頭(但需注意不要短路)
©  總共可定址 255 個設備-基礎單元通常連接64組設備,若透過Repeater 則可增至255組。
©  必需要有至少一組電源供應器供電Line上的所有連網設備-需專用非一般外購型。


©  掛在這MCGNet上的大部分連網設備除了介接電源供應器上的二芯導線外不需再有其他額外線路,甚至不需另外電力輸入(除非設備需額外供電給其他設備)
©  連網設備間完全依賴軟體連通設定,設備與設備間可以相關也可以完全不相關。

接著我們來看看有那些設備可以連接至MGCNet上,這些設備我們分類如下:
©  系統通訊類-RepeaterUSBIP interfaceIP Router…等等。
©  控制類-譬如燈光控制如廻路控制器、調光控制器,再如電動馬達控制器、冷氣機控制器等等均是。
©  開關類-各式控制開關如燈控、溫控、房控及整合型等等。
©  感應器類-/濕度、CO2PM2.5、光感應 移動物偵測、土壤濕度等。
©  工控輸出入接點類-DIO AIO等。
©  系統類-如排程、情境、資料收集主機、圖控伺服器、網頁伺服器等。
©  標準通訊整合類-各式通訊整合介面,種類繁多常見如RS-232ModbusDALIDMXEnOceanBluetoothIrBACnet…等等。
©  其他類-與其他第三方系統整合介面如AMXCrestron Lutron…等並持續開發中,所以收容整合其他第三方系統也不成問題。

下面我們就以一般消費者最常面臨的智慧燈控物聯網需求提供一套DIY套餐供各位參考。

3廻路智慧燈控DIY組合套餐(110V or 220V)
©  20A斷路器x1
©  電源供應器x1
©  3廻路智慧燈控控制器x1(每廻路可接10A)
©  四鍵數位開關x1
©  乙太網路連線介面x1(支援同時2Mobile)
©  App 控制系統(IOS & Android)
©  連網架構-實體混元通網路 (MCGNet)
©  15米專用線材及接頭
©  乙太網路及Wifi連網環境-消費者自行準備


套餐接線完成圖如下附圖

 消費者只要依下附接線圖接上開關及相關廻路線路即告完工,非常簡單

手機App設計UI如下,深色代表燈光狀態-開,淺色代表燈光狀態-關,簡單明白




若各位對本產品有興趣歡迎聯絡我,相關價格請參閱粉絲頁/商店

2017年2月7日 星期二

續談控制器輸出入接點

.輸出入接點
自動化的二大類領域分別是在工廠自動化及城市->樓宇->住宅等自動化這兩類自動化領域未來也將愈來愈智慧化譬如智慧工廠以及智慧城市智慧家居等未來這些智慧化的核心也都會慢慢幻化成為智慧型態機械人但我們今天就不談那麼虛幻的未來我們還是拉回來談比較基礎的部分


不論是PLC或者DDC以及其它總類的專用控制器為了完成所付予的工作都必定會具備輸出入接點少則二三點多則數千點這個道理跟一台電腦很類似電腦利用鍵盤及滑鼠接收輸入資料或命令並將結果輸出至螢幕讓使用者觀看控制器是為了自動控制而存在所以它也需要由輸入接點接收各式環境資料經過內部程式的判讀及處理然後再透過輸出接點去控制某一個環境設備作動
基本上實體的輸出入接點可以概分為三類:數位輸出入類比輸出入及通訊接點(有一類混合型如Universal IO我們不在此說明);前面二類有時稱為硬體接點,通訊接點有時則稱為軟體接點,不論是何種軟硬體接體最終都會在控制器的記憶體佔有一席之地,它呈現的方式在工程上常以IO點數表來表現,至於各廠家的控制器記憶體內表格的欄位及格式等就屬各家的私領域我們也無從討論起,下面我們僅就工業上大家共通的部分來做說明:
1.          實體數位接點-這個接點接收或者輸出的訊號基本上以電腦術語來說就是1位元(Bit) 0/1的訊號,亦即說只接收或輸出二種變化的訊號,不是0就是1;這種訊號在工業應用上非常廣泛比如:開////等等均屬這類應用。
2.          實體類比接點-工業應用當然不會僅有1位元應用這麼簡單,環境變數有很多是超越此範圍所能表示的,譬如溫度濕度濃度壓力等等多變樣數值的,這類接點我們就利用類比接點來處理,類比接點的訊號種類常見的大概有電壓電流及電阻等。這些接點大部分都是用來接收一些工業用感測器的,所以也都有一些工業標準可以依循,譬如溫度感測器常用pt100或者pt1000

另外下面我們介紹一款西門子DDCAIO介面支援種類從支援表內大家就可以大致了解AIO指的為何了

3.          軟體接點-這類接點通常是由通訊接點接入,目前工業上較常見的實體接點通常有RS-232RS-485 及乙太網路;其中又以RS-485使用最為廣泛,但因應物聯網(IOT)興起所賜未來在乙太網路上的連接應用有愈來愈多之勢!既然是通訊就必然存在有雙方互相認可的通訊協定,我們從維基百科上查到光應用在BA領域的通訊協定就不下十餘種Process automation protocols領域更多達數十種,但通常業界較常見的還是以 Modbus 為主!Modbus t基本上是以 Client/Server 為架構,它用白話點來說明就是傳輸兩端透過通訊協定來交換雙方所需要的資料表,下面附件為二個參考範例。


談完輸出入接點後我們來舉幾個簡單的應用實例,譬如:
1.          警報觸發->發出聲光告警-需要警報觸發器(可能是緊急押扣或者移動物偵測器)接入DI聲光告警發報器接至DO點;在控制器內再將這兩個點位進行軟體連接,則當警報被觸發時系統將會自動啟動告警發報器完成工作。
2.          冷氣控制-冷氣有很多種架構,如Fan Coil 或者冷媒型式等等,但不論何種系統它一定需要下列幾項元件:冷熱交換系統溫度感測器溫控開關及系統邏輯程式。系統端因為要傳遞的訊息較多較複雜所以通常會使用通訊協定及接點,單獨的溫度感應器當然是接入AI點,至於開關控制類若簡單型式如三速開關就接入三個DI點,分別傳送低//高三種需求,若是比較複雜的溫控器(具感測及顯示型)則通常會透過RS-485等通訊介面來連接至系統,這種溫控器通常也會內建冷氣控制邏輯程式這樣就不再需要另外處理程式了。


基本上大家只要DIOAIO及通訊介面的觀念清楚何種設備應該接入何種接口剰下的就是邏輯程式了所以要完成一項簡單的自動控制項目就不會是那麼難的工作了吧