NIKOBUS – „inteligentní“ elektroinstalace budov

NIKOBUS – „inteligentní“ elektroinstalace budov

Ing. Jaromír Pávek, Moeller Elektrotechnika s. r. o.

Úvod
Řídicí systémy pro systémové řízení budov jsou založeny na komunikaci pomocí společné sběrnice, která se používá pro předávání informací mezi jednotlivými ovládacími a ovládanými prvky. Oproti klasické instalaci, kde se spínače a ovládané spotřebiče zapojují pouze v silové části 230 V, se u systémového řízení používá jedna společná datová sběrnice pro ovládání a každý spotřebič je spínán samostatně podle instrukcí získaných ze sběrnice. Výběr typu komunikační sběrnice, stejně tak i výběr topologie sítě, je závislý na rozsahu elektrické instalace, na požadavcích na ovládání a rovněž na kompatibilitě prvků instalace.

V současné době jsou k dispozici různé systémy elektroinstalace budov, které nacházejí uplatnění v administrativních budovách, ale i v bytové zástavbě. V odborné literatuře doposud byly popsány systémy EIB, LON a některé další, jejichž společným rysem je velmi univerzální použití a velkou nevýhodou horší cenová dostupnost. Mladší a technicky jednodušší systém tzv. inteligentní elektroinstalace, se kterým přichází firma Moeller, je systém Nikobus, navržený pro rodinné domy. Na rozdíl od doposud obvyklých systémů se Nikobus výrazně jednodušeji nastavuje (programování, vlastně pouze parametrizace systému) před uvedením do provozu; po krátkém zaškolení tento postup zvládne téměř každý uživatel.

1. Charakteristika sběrnicových systémů pro instalace budov
Všechny systémy inteligentní elektroinstalace využívají ke své činnosti komunikační sběrnici, která umožňuje výměnu dat mezi jednotlivými přístroji zapojenými v elektrické instalaci. Obvykle ji tvoří pár vodičů (kroucená dvoulinka), na které jsou připojeny jednotlivé ovládací, řídicí a ovládané – řízené prvky. Sběrnice má za úkol cíleně přenášet informace mezi jednotlivými prvky instalace, jež jsou na ni paralelně napojeny. Sběrnice je použita pouze na straně ovládacích prvků (senzorů), čímž se odstraňují největší problémy při zapojování ovládacích prvků – spínačů v klasických instalacích.

Výhody instalace provedené pomocí sběrnicových systémů oproti instalaci realizované s klasickými přístroji vyplývají z tohoto porovnání:

• úspora vodičů, materiálu a energie,

• jednodušší a pohodlnější instalace i projektování systému,

• snadná změna konfigurace prvků instalace i s ohledem na budoucí rozšíření,

• zpětná odezva od řízených prvků (přínos v lepší diagnostice, snadná údržba),

• možnost vizualizace a dalšího ovládání pomocí počítače.

2. Topologie systému Nikobus
Nikobus je inteligentní instalační systém, který je určen především pro rodinné domy, menší administrativní budovy, hotely apod. Systém byl vyvinut zejména pro bytovou výstavbu, a proto je zaměřen na funkce potřebné zejména v této oblasti. Je velmi flexibilní a poskytuje prostředky pro projektování a sestavení elektrické instalace ze stavebnicových prvků. Senzory a akční členy jsou mezi sebou propojeny kroucenou sběrnicovou dvoulinkou s průřezem vodičů 2 × 0,8 mm². Vodiče se mohou použít stíněné nebo nestíněné – podle vlivu souběhu se silovým vedením 230 V. Komunikační sběrnice je galvanicky oddělena od silového rozvodu 230 V. Sběrnice pracuje s bezpečným malým napětím (SELV) 9 V DC a tímto napětím zároveň napájí všechny prvky systému – sběrnicová tlačítka, převodníky a další prvky systému. Pouze pro vybrané prvky (detektor pohybu a sběrnicová tlačítka s indikací ZAP stavu ovládaného spotřebiče diodou LED, např. zásuvka) je nutné použít externí napájení 12 V AC k těmto přístrojům ze zvonkového transformátoru. Ke zmíněným prvkům je tedy třeba nezapomenout z rozváděče přivést napájení např. po dalším páru komunikačního kabelu. Základní topologie systému je uvedena na obr. 1.

Systém využívá tři základní typy řídicích jednotek, kterými v systému mohou být spínací a stmívací jednotky (ovládají až dvanáct světelných, popř. zásuvkových okruhů), dále žaluziová jednotka (ovládá až šest motorových okruhů, každý se dvěma motory pro dva směry). Do řídicích jednotek se tedy sbíhají silové vodiče od jednotlivých světelných okruhů nebo svítidel, popř. spínaných zásuvek 230 V, a jeden sběrnicový kabel od sběrnicových tlačítek, umístěný v jednotlivých místnostech domu.

Všechny jednotky jsou řízeny mikroprocesory a řídí činnost celého systému, a to buď odděleně, nebo ve vzájemné součinnosti. Na straně senzorů lze k jednotkám prostřednictvím sběrnice připojit sběrnicová tlačítka, spínací hodiny, termostaty, detektory pohybu, binární vstupy, radiofrekvenční (RF) vysílače, soumrakové spínače a další. Jedna jednotka může obsloužit maximálně 256 senzorů. Na straně akčních členů se k jednotkám připojují silová vedení k spotřebičům, v případě stmívací jednotky i stmívače (resp. elektronické stmívatelné předřadníky), ovládané analogovým signálem 0 až 10 V, popř. řídicím napětím 1 až 10 V.

Spínací jednotka spíná pomocí zabudovaných dvanácti kontaktů (jedenáct zapínacích, jeden přepínací) elektrické spotřebiče a stmívače s příkonem do 2,3 kV·A. Jednotka má výměnný modul paměti EEPROM, programovací tlačítka, mikrospínače a signalizační diodu LED. Jednotka slouží také k napájení sběrnice stejnosměrným napětím 9 V. Po výpadku napětí sítě se na výstupech obnoví stav, který byl před výpadkem napětí.

Žaluziová jednotka řídí systémy s motorickými pohony, jako např. rolety, žaluzie, brány a markýzy. Žaluziová jednotka je v principu stejná jako spínací jednotka, má však na výstupu šest přepínacích kontaktů a má i další funkce. Pro řízení pohonů lze nastavit dobu chodu od 0,4 do 90 s a zpoždění ZAP nebo VYP od 1 do 3 s. Po výpadku napětí sítě a po jeho následném obnovení zůstávají žaluzie v poloze, v jaké byly před výpadkem napětí.

Stmívací jednotka dovoluje vytvářet různé světelné scény. Má dvanáct napěťově řízených výstupů 0 až 10 V. Každý výstup řídí jeden nebo i více výkonových stmívačů (maximálně šest). Se stmívací jednotkou lze realizovat tyto funkce: stmívání ZAP/VYP, světelnou scénu ZAP/VYP, vyvolání světelné scény, zapnutí na poslední hodnotu, vypnutí se stmíváním, blikání. Rychlost stmívání/rozjasňování lze nastavit v rozsahu 1 s až 5 min (1 s je rychlost pro „měkké“ zapnutí a vypnutí, 4 s odpovídá rychlosti při manuálním stmívání/rozjasňování). Kapacita paměti stmívací jednotky je 36 různých světelných scén.

Sběrnicové systémy využívají funkci tzv. sběrnicového tlačítka (obr. 2), která se do systému nezavádí v samotném tlačítku, ale definuje se až při programování spínací, žaluziové nebo stmívací jednotky (obr. 3). Aktivováním sběrnicového tlačítka se přes sběrnici do řídicí jednotky vyšle povel, který obsahuje adresu sběrnicového tlačítka s příslušnou informací.

Ovládání osvětlení a klimatizace: Jednotlivým senzorům lze přiřadit i několik navzájem různých funkcí a povelů. Například jednomu tlačítku je možné přiřadit i více funkcí, v závislosti na době stisknutí tlačítka – krátké stisknutí tlačítka zapne jedno svítidlo, dlouhé stisknutí postupně zapíná další svítidla. Systém umožňuje regulovat umělé osvětlení podle denního světla při použití soumrakového spínače. Osvětlovací funkce lze kombinovat s ovládáním žaluzií a klimatizace. Topení, popř. klimatizace, může být řízeno různými způsoby současně: ručně, centrálně, v závislosti na teplotě, denní době a v závislosti na pohybu v prostoru atd.

Centrální funkce: Skupinové ovládání spotřebičů je jednou z největších předností sběrnicových systémů; v systému Nikobus lze k němu využít jedno nebo i několik centrálních ovládacích míst. Ovládací místo může být zvoleno např. u vstupu do budovy nebo bytu, v ložnici apod.

Zabezpečení objektu: Systém Nikobus dokáže do určité míry zabezpečit objekt před vloupáním. Dokonalejší ochrany lze dosáhnout kombinací s jinými zabezpečovacími systémy. Při detekci narušení objektu se mohou zapnout všechna svítidla, vytáhnou se žaluzie, začne blikat vnější osvětlení a současně se aktivuje poplašné zařízení. Pro prevenci před vloupáním je zajímavá možnost simulace přítomnosti osob v domě nebo v bytě. K tomu lze využít různé variace spínání osvětlení, ovládání žaluzií atd.

3. Nastavování systému Nikobus
Programování Nikobusu, vlastně pouze jeho parametrizace, je oproti jiným systémům značně zjednodušeno a postup snadno zvládne každý uživatel objektu. Jednoduchost nastavení sytému je srovnatelná s postupy u běžných domácích spotřebičů, k oživení a nastavení systému není zapotřebí žádný počítač – notebook s drahým programovým vybavením; v podstatě se použije pouze malý šroubovák. Jednoduchými programovacími postupy se každému sběrnicovému tlačítku přidělí určitá ovládací funkce. Příslušná jednotka se programuje pouze v pěti krocích podle tohoto postupu: Začíná se krátkým stisknutím tlačítka „Program“, dále stisknutím tlačítka „Select“ se vybere výstup nebo skupina výstupů, které mají sepnout při stlačení sběrnicového tlačítka, přičemž požadovaná funkce se vybere stisknutím tlačítka „Mode“. Poté se stiskne příslušné sběrnicové tlačítko, které má zvolenou funkci vykonat. Takto naprogramované funkce se uloží do paměti EEPROM v příslušné jednotce.

Závěr
Tento příspěvek by měl doplnit doposud známý přehled nejdůležitějších sběrnicových elektroinstalačních systémů o mladší systém Nikobus (1997), který je zajímavý hned z několika hledisek. Předností nesporně je jeho jednoduché programování bez nutnosti použít počítač a omezení míry decentralizace. S tím souvisí i příznivá cena nové instalace, která je při vysokém nárůstu možností a komfortu obsluhy pouze o několik desítek procent vyšší než klasická elektroinstalace. Je-li v systému Nikobus požadována změna funkce, v porovnání s klasickou instalací není nutné dělat žádné změny v zapojení, řešení je vždy bez sekání zdiva a bez prachu.

Závěrem lze konstatovat, že systémem Nikobus se podařilo vyplnit mezeru mezi plně komplexními systémy energetického managementu budov (zejména EIB, LON) a malými nesběrnicovými systémy pro řízení osvětlení.

Systém Nikobus získal při příležitosti desátého ročníku mezinárodního veletrhu elektrotechniky a elektroniky AMPER 2002 prestižní ocenění Zlatý Amper. I to vypovídá o vysoké technické úrovni systému a moderní koncepci elektroinstalace obytných budov.