Implementace komunikačního protokolu MP-Bus pro řídicí systémy firmy AMiT

130 Pages·2006·2.79 MB·Czech

Implementace komunikačn(cid:237)ho protokolu MP-Bus
pro ř(cid:237)dic(cid:237) systØmy firmy AMiT

Bc. Franti(cid:154)ek Greben(cid:237)ček

DiplomovÆ prÆce
2006

ABSTRAKT
JÆdrem celØ tØto diplomovØ prÆce je tzv. u(cid:158)ivatelskÆ komunikace mezi ř(cid:237)dic(cid:237)mi systØmy
firmy AMiT a servopohony firmy Belimo, kterÆ prob(cid:237)hÆ prostřednictv(cid:237)m komunikačn(cid:237)ho
protokolu MP-Bus tØto společnosti. VytvořenØ u(cid:158)ivatelskØ komunikace jsou dvě, z nich(cid:158)
jedna slou(cid:158)(cid:237) pro nastaven(cid:237) adresy servopohonu a druhÆ k samotnØmu ovlÆdÆn(cid:237)
servopohonů. Kromě toho jsou v tØto prÆci bl(cid:237)(cid:158)e popsÆny samotnØ servopohony, rozebrÆn
komunikačn(cid:237) protokol MP-Bus a jeho nejdůle(cid:158)itěj(cid:154)(cid:237) př(cid:237)kazy, a čtenÆř je uveden do
problematiky programovÆn(cid:237) ř(cid:237)dic(cid:237)ch systØmů firmy AMiT. Na zÆvěr je potom navrhnuto
jak(cid:253)m směrem pokračovat dÆl při vytvÆřen(cid:237) softwarovØ podpory k tomuto protokolu.

Kl(cid:237)čovÆ slova: Belimo, AMiT, MP-Bus, MFT, PSP3, funkčn(cid:237) bloky, u(cid:158)ivatelskÆ
komunikace, klapkovØ servopohony, ventilovØ servopohony, VAV jednotky

ABSTRACT
Heart of this diploma thesis is so-called user communication between AMiT company
control systems and Belimo company actuators by means of MP-Bus communication
protocol. There was created two user communications for this thesis. One is for actuators
addressing and second is for own actuators controlling. In this thesis, there is also look at
own actuators and theirs functions, MP-Bus communication protocol description and its
commands, and introduction to AMiT control systems programming. On the end there are
mentioned some suggestion what else could be done in software support for this protocol in
the future.

Keywords: Belimo, AMiT, MP-Bus, MFT, PSP3, function blocks, user com, damper
actuators, valve actuators, VAV units
Na tomto m(cid:237)stě bych velmi rÆd poděkoval svØmu vedouc(cid:237)mu diplomovØ prÆce Ing. Petru
Chalupovi, Ph.D., za odbornØ veden(cid:237), kterØ mi poskytl během ře(cid:154)en(cid:237) mØ diplomovØ prÆce.
PoděkovÆn(cid:237) patř(cid:237) takØ mØmu zaměstnavateli, jen(cid:158) mi poskytl prostor a technickØ prostřed-
ky pro realizaci tØto prÆce, a takØ m(cid:253)m spolupracovn(cid:237)kům za spoustu cenn(cid:253)ch rad a připo-
m(cid:237)nek a zejmØna za pomoc při pronikÆn(cid:237) do tajů programovÆn(cid:237) ř(cid:237)dic(cid:237)ch systØmů. Určitě
bych takØ neměl zapomenout na firmu Belimo, kterÆ mi poskytla nezbytn(cid:253) hardware a po-
třebnou technickou dokumentaci.
OBSAH
(cid:218)VOD....................................................................................................................................9
I TEORETICK` Č`ST.............................................................................................11
1 SERVOPOHONY BELIMO UMO(cid:142)ŇUJ˝C˝ MP-BUS PROVOZ......................12
1.1 KONVENČN˝ ZPŮSOBY Ř˝ZEN˝...............................................................................13
1.2 MP-BUS Ř˝ZEN˝....................................................................................................16
1.3 PŘIPOJEN˝ EXTERN˝CH ČIDEL NEBO SP˝NAČŮ PRO PROVOZ MP-BUS......................17
1.4 ADRESOV`N˝ MP ZAŘ˝ZEN˝..................................................................................20
1.4.1 PoloautomatickØ adresovÆn(cid:237).........................................................................20
1.4.2 AdresovÆn(cid:237) pomoc(cid:237) sØriovØho č(cid:237)sla..............................................................20
1.5 Z`KLADN˝ POLOHA...............................................................................................21
1.6 ADAPTACE PRACOVN˝HO (cid:218)HLU NEBO ZDVIHU......................................................21
1.7 PRACOVN˝ ROZSAH...............................................................................................22
1.8 ZPĚTN(cid:201) HL`(cid:138)EN˝..................................................................................................22
1.9 HL`(cid:138)EN˝ (cid:218)DR(cid:142)BY ČI PORUCHY.............................................................................23
1.10 SOFTWAROV(cid:221) SP˝NAČ...........................................................................................23
1.11 SMYSL OT`ČEN˝ A SMĚR ZDVIHU (VOLBA UZAV˝RAC˝HO BODU)...........................23
1.12 DOBA PŘESTAVEN˝...............................................................................................24
1.13 S˝LY A MOMENTY.................................................................................................24
1.14 OMEZEN˝ PRACOVN˝HO (cid:218)HLU A ZDVIHU...............................................................24
1.15 RUČN˝ PŘESTAVEN˝..............................................................................................25
1.16 ZDVIH A CITLIVOST...............................................................................................25
1.17 POPIS VENTILOV(cid:221)CH POHONŮ...............................................................................25
2 MP-BUS.....................................................................................................................27
2.1 STRUČN(cid:221) POPIS....................................................................................................27
2.1.1 Př(cid:237)klad MP s(cid:237)tě.............................................................................................28
2.2 POPIS HARDWAROV(cid:201) VRSTVY...............................................................................28
2.3 DETAILN˝ POPIS KOMUNIKAČN˝HO PROTOKOLU....................................................29
2.3.1 Specifikace prvn(cid:237) vrstvy...............................................................................29
2.3.2 Specifikace druhØ vrstvy..............................................................................30
2.3.2.1 Komunikačn(cid:237) m(cid:243)dy............................................................................30
2.3.2.2 Př(cid:237)kaz slavu........................................................................................31
2.3.2.3 Odpověď od mastera..........................................................................34
2.3.2.4 Reakce na chybu................................................................................36
2.4 ELEKTRICK(cid:201) CHARAKTERISTIKY A PO(cid:142)ADAVKY NA ČASOV`N˝.............................37
2.4.1 Dodatek........................................................................................................41
2.4.1.1 Př(cid:237)klad př(cid:237)kazu...................................................................................41
2.4.1.2 Tok protokolu....................................................................................42
2.4.2 Zapojen(cid:237) obvodu MP masteru......................................................................43
2.4.3 MaximÆln(cid:237) dØlka kabelÆ(cid:158)e............................................................................44
2.5 SEZNAM MP PŘ˝KAZŮ..........................................................................................46
3 SOUVISEJ˝C˝ BELIMO PŘ˝SLU(cid:138)ENSTV˝........................................................50
3.1 PARAMETRIZAČN˝ N`STROJE................................................................................50
3.1.1 MFT-H.........................................................................................................50
3.1.2 PC-Tool........................................................................................................51
3.2 ZIP-232-MP.........................................................................................................51
3.3 ZN230-24MP......................................................................................................52
4 Ř˝DIC˝ SYST(cid:201)MY FIRMY AMIT........................................................................53
4.1 MODUL`RN˝ A KOMPAKTN˝ Ř˝DIC˝ SYST(cid:201)MY........................................................53
4.1.1 Mo(cid:158)nosti roz(cid:154)(cid:237)řen(cid:237) počtu vstupů a v(cid:253)stupů..................................................53
4.1.2 Komunikace.................................................................................................53
4.2 PROGRAMOV`N˝ Ř˝DIC˝CH SYST(cid:201)MŮ FIRMY AMIT...............................................55
4.2.1 PSP3.............................................................................................................55
II PRAKTICK` Č`ST................................................................................................58
5 POPT`VKA PO IMPLEMENTACI......................................................................59
6 POU(cid:142)IT(cid:221) HARDWARE.........................................................................................61
6.1 Ř˝DIC˝ SYST(cid:201)M......................................................................................................61
6.2 PŘEVODN˝K..........................................................................................................62
6.3 SERVOPOHONY.....................................................................................................62
7 PROPOJEN˝ ZAŘ˝ZEN˝........................................................................................64
7.1.1 Připojen(cid:237) ř(cid:237)dic(cid:237)ch systØmů k převodn(cid:237)ku ZIP-232-MP................................64
7.1.2 Připojen(cid:237) servopohonů k převodn(cid:237)ku ZIP-232-MP......................................64
7.1.3 Připojen(cid:237) napÆjen(cid:237) k převodn(cid:237)ku ZIP-232-MP.............................................65
7.1.4 Připojen(cid:237) senzorů..........................................................................................66
8 POSTUP PR`CE......................................................................................................67
8.1 VLASTN˝ POSTUP..................................................................................................67
9 U(cid:142)IVATELSK` KOMUNIKACE.........................................................................69
9.1 POU(cid:142)IT(cid:201) MP PؽKAZY..........................................................................................69
9.2 VYHODNOCEN˝ CHYBY NA SEDM(cid:201) VRSTVĚ...........................................................71
9.3 POU(cid:142)IT˝ U(cid:142)IVATELSK(cid:201) KOMUNIKACE....................................................................71
9.4 U(cid:142)IVATELSK` KOMUNIKACE PRO NASTAVEN˝ MP ADRESY ZAŘ˝ZEN˝...................72
9.4.1 Popis př(cid:237)kazu pro vyčten(cid:237) sØriovØho č(cid:237)sla (MP_Get_SeriesNo)..................73
9.4.2 Popis př(cid:237)kazu pro nastaven(cid:237) MP adresy (MP_Set_MP_Address)................78
9.5 SAMOTN` U(cid:142)IVATELSK` KOMUNIKACE PRO NASTAVEN˝ MP ADRESY..................80
9.6 U(cid:142)IVATELSK` KOMUNIKACE PRO OBSLUHU SERVOPOHONU.................................82
9.6.1 Popis př(cid:237)kazu pro nastaven(cid:237) pozice pohonu (MP_Set_Relative).................83
9.6.2 Popis př(cid:237)kazu pro vyčten(cid:237) pozice pohonu
(MP_Get_Relative/MP_Get_VRelative).....................................................84
9.6.3 Popis př(cid:237)kazu pro vyčten(cid:237) nastavenØ hodnoty min a max
(MP_Get_Min_Mid_Max)...........................................................................87
9.6.4 Popis př(cid:237)kazu pro vyčten(cid:237) hodnoty extern(cid:237)ho čidla (MP_AD_Convert)......89
9.6.5 Popis př(cid:237)kazu pro nastaven(cid:237) funkce vyčten(cid:237) polohy extern(cid:237)ho kontaktu
(MP_Set_Override_Control)........................................................................93
9.6.6 Popis př(cid:237)kazu pro vyčten(cid:237) polohy extern(cid:237)ho kontaktu
(MP_Get_Override_Control).......................................................................95
9.6.7 Popis př(cid:237)kazu pro vyčten(cid:237) poruchov(cid:253)ch stavů
(MP_Get_Malfunction_Maintenance_State)...............................................98
9.7 SAMOTN` U(cid:142)IVATELSK` KOMUNIKACE PRO OBSLUHU SERVOPOHONU...............100
Z`VĚR.............................................................................................................................103
SEZNAM POU(cid:142)IT(cid:201) LITERATURY............................................................................105
SEZNAM POU(cid:142)IT(cid:221)CH SYMBOLŮ A ZKRATEK...................................................106
SEZNAM OBR`ZKŮ.....................................................................................................108
SEZNAM TABULEK......................................................................................................110
SEZNAM PؽLOH..........................................................................................................112
UTB ve Zl(cid:237)ně, Fakulta aplikovanØ informatiky 9
(cid:218)VOD
Tato prÆce bude pojednÆvat o postupu při vytvÆřen(cid:237) u(cid:158)ivatelskØ komunikace mezi ř(cid:237)dic(cid:237)mi
systØmy firmy AMiT a servopohony firmy Belimo, kterÆ umo(cid:158)ňuje ovlÆdat zÆkladn(cid:237) funkce
těchto servopohonů a je realizovÆna prostřednictv(cid:237)m komunikačn(cid:237)ho protokolu MP-Bus
firmy Belimo. Podrobněji pak rozebereme takØ tento protokol, kter(cid:253) umo(cid:158)ňuje připojit na
jednu sběrnici a(cid:158) osm servopohonů, a jeho př(cid:237)kazy potřebnØ k ovlÆdÆn(cid:237) vybran(cid:253)ch funkc(cid:237)
pohonů. V prvn(cid:237) čÆsti si v(cid:154)ak nejprve bl(cid:237)(cid:158)e pop(cid:237)(cid:154)eme vlastn(cid:237) servopohony.
O společnosti Belimo
(cid:138)v(cid:253)carskÆ společnost Belimo je předn(cid:237)m světov(cid:253)m v(cid:253)robcem elektrick(cid:253)ch servopohonů
pro topenÆřskÆ, vzduchotechnickÆ a klimatizačn(cid:237) zař(cid:237)zen(cid:237) s v(cid:237)ce ne(cid:158) 30-ti letou tradic(cid:237) a
zastoupen(cid:237)m ve v(cid:237)ce ne(cid:158) 45-ti zem(cid:237)ch světa. Dvě třetiny v Evropě montovan(cid:253)ch
klapkov(cid:253)ch servopohonů pochÆz(cid:237) prÆvě od tØto firmy. V Americe je to pak takřka
polovina.
Jej(cid:237) sortiment se dÆ rozdělit do nÆsleduj(cid:237)c(cid:237)ch skupin:
• servopohony vzduchotechnick(cid:253)ch klapek
• pohony po(cid:158)Ærn(cid:237)ch a odkuřovac(cid:237)ch klapek
• regulace průtoku vzduchu
• regulačn(cid:237) armatury a pohony s otočn(cid:253)m nebo zdvihov(cid:253)m pohybem
• systØmy okenn(cid:237)ho větrÆn(cid:237)
Jako vedouc(cid:237) společnost ve svØm segmentu trhu je Belimo průkopn(cid:237)kem v oblasti inovac(cid:237).
Př(cid:237)kladem toho je digitÆln(cid:237) inteligence pohonů, kdy se pou(cid:158)it(cid:237)m mikročipů daj(cid:237) pohony
individuÆlně nastavovat pro danou aplikaci a umo(cid:158)ňuj(cid:237) sběrnicovou komunikaci pomoc(cid:237)
komunikačn(cid:237)ho protokolu MP-Bus (firemn(cid:237) protokol společnosti Belimo), o kterØm bude
pojednÆvat tato diplomovÆ prÆce. OvlÆdÆn(cid:237) přitom zůstÆvÆ stejně tak jednoduchØ jako u
tradičn(cid:237)ch pohonů s konvenčn(cid:237)m způsobem ovlÆdÆn(cid:237). [1]
O společnosti AMiT
Společnost AMiT spol. s r.o. je ryze česk(cid:253) v(cid:253)robce ř(cid:237)dic(cid:237)ch systØmů a elektroniky pro prů-
myslovou automatizaci, kter(cid:253) byl zalo(cid:158)en roku 1992 v Praze. Tato společnost disponuje
vlastn(cid:237)m v(cid:253)vojov(cid:253)m t(cid:253)mem schopn(cid:253)m reagovat na individuÆln(cid:237) po(cid:158)adavky zÆkazn(cid:237)ků a
UTB ve Zl(cid:237)ně, Fakulta aplikovanØ informatiky 10
vedle v(cid:253)roby standardn(cid:237)ch produktů se zab(cid:253)vÆ takØ zakÆzkov(cid:253)m v(cid:253)vojem a v(cid:253)robou elek-
troniky. Hlavn(cid:237) čÆst jeho produkce tvoř(cid:237):
• kompaktn(cid:237) ř(cid:237)dic(cid:237) systØmy
• modulÆrn(cid:237) ř(cid:237)dic(cid:237) systØmy
• průmyslovØ terminÆly
• moduly vzdÆlen(cid:253)ch vstupů a v(cid:253)stupů
• komunikačn(cid:237) převodn(cid:237)ky
• převodn(cid:237)ky fyzikÆln(cid:237)ch veličin
• zakÆzkov(cid:253) v(cid:253)voj a v(cid:253)roba
V(cid:237)ce ne(cid:158) polovina aplikac(cid:237) jeho ř(cid:237)dic(cid:237)ch systØmů je v oblasti tepelnØho hospodÆřstv(cid:237) a
energetiky, přibli(cid:158)ně čtvrtina v ř(cid:237)zen(cid:237) technologi(cid:237) a desetina ř(cid:237)dic(cid:237)ch systØmů se uplatn(cid:237) při
ř(cid:237)zen(cid:237) strojů a zař(cid:237)zen(cid:237). [2]

Ze stručnØho popisu obou společnost(cid:237) je patrnØ, (cid:158)e se jejich produkty velmi často setkÆvaj(cid:237)
při aplikac(cid:237)ch v oblastech jako je technickØ zabezpečen(cid:237) budov (TZB) a tepelnØ
hospodÆřstv(cid:237). V tØ chv(cid:237)li pak vznikÆ potřeba ovlÆdÆn(cid:237) servopohonů firmy Belimo např.
prÆvě ř(cid:237)dic(cid:237)mi systØmy firmy AMiT.
Toto ovlÆdÆn(cid:237) lze samozřejmě ře(cid:154)it konvenčn(cid:237)m způsobem z analogovØho či digitÆln(cid:237)ho
v(cid:253)stupu ř(cid:237)dic(cid:237)ho systØmu, ale je tu takØ druhÆ mo(cid:158)nost, kterou je sběrnicovØ ř(cid:237)zen(cid:237) pomoc(cid:237)
komunikačn(cid:237)ho protokolu MP-Bus. A prÆvě to stÆlo na počÆtku tØto prÆce a bylo důvodem
pro navÆzÆn(cid:237) u(cid:158)(cid:154)(cid:237) spoluprÆce mezi těmito dvěma společnostmi.