Internet stał się nieodłącznym elementem naszego codziennego życia. Dostarcza nie tylko wszelkiego rodzaju treści, ale stał się też narzędziem komunikacji. I to nie tylko komunikacji miedzy ludzkiej, ale i komunikacji z szeregiem urządzeń, które nas otaczają –w tym, komunikacji z urządzeniami HVAC.

Zdalna komunikacja z urządzeniem HVAC, winna zapewnić możliwość sterowania nim, a także pozwolić na monitoring parametrów jego pracy oraz systemu który obsługuje, by na tej podstawie można było podjąć decyzje, co urządzenie ma dla nas „robić”. 

Ponieważ poruszamy się w sieci internetowej, więc musimy rozwiązać dwie kwestie:

• pierwsza to sprawa sprzętowa zapewniająca odpowiedni protokół komunikacyjny,
• druga – programowa, czyli opracowanie interfejsu i możliwości sterowania dla konkretnego urządzenia.

W artykule tym pokażę rozwiązanie powyższych kwestii na przykładzie sterowania pompą ciepła powietrze-woda firmy Daikin Altherma, serii CA. 

Aby zdalnie sterować pompą ciepła, musimy porozumieć się z jej sterownikiem. Niestety protokół komunikacyjny sterownik- pompa ciepła, u większości producentów jest zamknięty. Powodem jest tutaj oczywiście chęć sprzedaży własnych rozwiązań oraz fakt, że protokół ten zawiera w pewnym sensie algorytmy pracy, a te z kolei stanowią tajemnicę techniczną. Producenci podają więc najczęściej na tacy gotowe rozwiązanie takiej zdalnej komunikacji, ale nie zawsze odpowiada ono klientom pod względem możliwości i ceny.

Jednym z tych rozwiązań jest komunikacja poprzez dedykowany zewnętrzny serwer producenta. Użytkownik montuje wtedy w urządzeniu konkretny moduł z wejściem do domowej sieci internetowej. Pompa ciepła, komunikuje się bezpośrednio z serwerem producenta, który odbiera od niej informacje, a następnie udostępnia je użytkownikowi poprzez przeglądarkę lub aplikację mobilną. Podstawowe informacje uzyskiwane w ten sposób są zazwyczaj bezpłatne lub płaci się tylko jakąś opłatę startową. tzw. miejsce na serwerze. Nie jest to także komunikacja on-line w czasie rzeczywistym. Czas tzw. próbkowania, tj. wysyłania zapytań serwer/urządzenie jest różny. Od kilku minut do godziny. Za bardziej dokładne informacje, np. podgląd temperatury czujników, historię błędów, powiadamianie o awarii czy zdarzeniu email’em, itp. trzeba zapłacić w formie abonamentu miesięcznego lub rocznego.

Rozwiązanie takie ma tą podstawową zaletę, że jest proste i sprzedawane w pudełku. Minusem natomiast jest zależność od serwerów producenta, ograniczona ilość informacji, brak jakiejkolwiek integracji z lokalnym systemem automatyki budynku, a często i cena (zazwyczaj tego typu moduły są dość drogie).

Firma Daikin, producent urządzeń HVAC, zapewniła swoim klientom o wiele bardziej elastyczne rozwiązanie i dla większości swoich urządzeń, w tym pomp ciepła powietrze-woda LT, HT, czy urządzeń SkyAir, udostępniła karty komunikacji RTD oparte na protokole ModBus (rys. 1.). Pozwalają one na bezpośrednie sterowanie urządzeniem oraz monitoring parametrów pracy, a po stronie instalatora systemu HVAC, czy też automatyki, pozostaje kwestia współpracy z samą kartą. Może to być centrala automatyki inteligentnej budynku (o ile taka w budynku jest planowana) lub sterownik PLC.

Rys. 1. Karta komunikacji RTD dla urządzeń Daikin

Jednak dla potrzeb samego zdalnego sterowania pompą ciepła, sterownik PLC jest zbyt zaawansowanym rozwiązaniem, a przez to i drogim. Prostszym i tańszym rozwiązaniem jest moduł HVAC Net Controller (rys. 2.) opracowany przez firmę Karbon sp. z o.o. 

Rys. 2. Moduł komunikacji HVAC Net Controller

Moduł ten oparty jest na mikrokontrolerze z szybkim 32 bitowym procesorem, z wbudowanym webserwerem oraz serwerem ftp. Dodatkowo wyposażony jest w pamięć flash, na której znajdują się pliki konfi guracyjne złącza sieciowego oraz szablony wizualizacji parametrów pracy poszczególnych urządzeń. 

HVAC Net Controller posiada port magistrali ModBus, który łączymy z analogicznym portem kart RTD oraz wyjście siecio- we LAN, które łączymy z domowym routerem sieci użytkownika. Dodatkowo wejście LAN wykorzystujemy do zasilania modułu, tzw. poe.

Konfiguracja modułu polega na wpisaniu parametrów sieci lokalnej. By możliwa była komunikacja z zewnątrz, łącze sieciowe użytkownika powinno posiadać stały adres IP, co zresztą umożliwia każdy dostawca internetu. 

Następnie mamy dwie możliwości. Jeśli router umożliwia zestawianie połączeń VPN, to wystarczy, by użytkownik połączył się bezpiecznie z własną siecią domową i wybrał w przeglądarce adres wewnętrzny modułu HVAC Net Controller. Jeśli zaś router nie udostępnia VPN, to użytkownik łączy się z własnym publicznym adresem IP, a na routerze należy skonfi gurować przekierowanie portów na wewnętrzny adres IP modułu. Schemat takiej komunikacji pokazany jest na rys. 3.

Rys. 3. Schemat zdalnego sterowania pompą ciepła za pomocą modułu HVAC Net Controller i karty komunikacji RTD

Po rozwiązaniu kwestii sprzętowej, pozostaje nam opracowanie interfejsu sterowania pompą ciepła, a nie jest to sprawa prosta, bo możliwości sterowania Althermą LT/CA są naprawdę bogate. Warto kilka słów o tym wspomnieć, by pokazać potem co potrafi moduł HVAC Net Controller. 

Sterowanie pompą ciepła

(...)

Co potrafi moduł HVAC Net Controller?

(...)

Podsumowanie

Moduł HVAC Net Controller nie jest ograniczony tylko do pompy ciepła Altherma. Pełniąc funkcje mastera w sieci ModBus, może być rozbudowany o kolejne funkcjonalności i ekrany. Może to być, np. sterowanie temperaturą poszczególnych pomieszczeń, o ile zostaną one wyposażone w termostaty z kartą ModBus, czy też sterowanie domową centralą wentylacyjną z odzyskiem ciepła. Możemy wykorzystać go do sterowania dowolnym urządzeniem, o ile producent pozwala na jego sterowanie za pomocą tego właśnie protokołu. A wszystko po to, by na trudnym rynku urządzeń HVAC, spełnić wymagania klienta.

mgr inż. Adrian TELIŻYN
Prezes Zarządu Karbon sp. z o.o.,
od 2010 roku prowadzi autorski blog OWK,
czyli HVAC po polsku,
www.blog.karbon.com.pl

Karbon sp. z o.o.
ul. Kościuszki 14/6, 44-200 Rybnik
tel. +48 32 42 385 21 do 22
e-mail: Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.
www.karbon.com.pl