Немецкая компания Beckhoff продвигает на мировом рынке одноимённую концепцию и систему автоматизации промышленных объектов и зданий. В основу разработки положена всеформатность, а также максимально возможная совместимость с другими технологиями автоматизации.

 

Как утверждают сами разработчики, Beckhoff поддерживает все самые распространённые датчики, исполнительные механизмы, шины передачи данных. В рамках проекта было создано более 180 модулей ввода-вывода, при помощи которых удалось охватить почти все типы возможных сигналов системы автоматизированного здания. При помощи специальных коммуникационных модулей к «умному дому» на базе элементов Beckhoff можно подключать также системы, использующие такие интерфейсы, а также протоколы передачи данных, как EIB, LON, DALI, RS232, RS485.

Основной идеей Beckhoff является организация, а также интеграция информационных автоматизационных технологий с использованием, так называемых, промышленных ПК и сетевого стандарта Ethernet, в частности стека TCP/IP. Стандарт Ethernet выбран как базовый, благодаря своей универсальности при использовании что с офисной, что с бытовой техникой, что с инженерными системами здания или помещения. То есть через одну сеть на базе технологии Ethernet передают информацию друг другу датчики движения, принтеры, компоненты систем вентиляции, камеры наблюдения. 

Используя оборудование Beckhoff, можно построить как централизованную сеть на базе мощной центральной вычислительной машины (ПК), так и децентрализованную, то есть распределённую систему, где сигналы принимаются и обрабатываются непосредственно на месте нахождения устройства или датчика. Важно заметить, что технологии и оборудование компании Beckhoff имеют промышленное происхождение, благодаря чему являются универсальными, что соответственно позволяет обойти большинство существующих на сегодня технологических ограничений. Как уже упоминалось ранее, Beckhoff обладает «сквозной» совместимостью со всеми современными протоколами автоматизации зданий, передачи данных. Благодаря этому, системы «умного дома» с использованием компонентов Beckhoff обладают огромными возможностями по расширению, а также дальнейшей модернизации. 

Почти все современные бытовые электроприборы и электроника имеют возможности (очевидные или не очень) по включению их в единую систему «умного дома». Для реализации умных функций любого устройства часто достаточно лишь программируемого контроллера и датчика.

Итак, существует несколько основных категорий компонентов автоматического управления Beckhoff:
промышленные ПК;
контроллеры узла промышленных шин (мини ПЛК с присоединяемыми по внутренней системной шине модулями ввода-вывода);
программное обеспечение для автоматизации - TwinCAT NT Realtime System.

Промышленные ПК Beckhoff

Допустим, требуется интегрировать комплекс зданий в единую автоматизированную сеть. В таком случае каждое здание будет обслуживаться одним промышленным ПК, который будет использовать ПО TwinCAT. Этот ПК выполняет основные функции управления оборудованием здания, а также согласует работу распределенных клеммных модулей Ethternet. Сеть соединит каждый из 3 компьютеров, управляющих этими помещениями, с центральным компьютером службы управления. Идея проста – компьютер в данном случае выполняет роль главного центрального средства обработки информации и передачи команд. Такие системы требуются при необходимости выполнения проектов автоматизации больших зданий, объектов. Через единую сеть данные от каждой точки сбора информации (это может быть температура отдельного помещения, информация о том, закрыта ли дверь уборной на втором этаже) поступают на главный компьютер, где они обрабатываются и контролируются. 

Шинные Ethernet-контроллеры Beckhoff

Контроллеры сети являются устройствами сопряжения сети с функциональными возможностями ПЛК (программируемый логический контроллер). Они программируются по стандарту IEC 61131-3, имеют 64 Кбайт памяти для хранения данных, 96 Кбайт памяти для хранения программ, 512 байт для остаточных данных. Контроллеры сети Ethernet способны сами предварительно обрабатывать данные, поступающие от инженерных систем, тем самым освобождая систему управления более высокого уровня (допустим, центральный ПК) от выполнения рутинных задач при этом снижая объем информации, передаваемой по внутренней сети. Такая информация, как сигналы управления осветительными приборами, управления положением жалюзи, климат-контролем могут обрабатываться непосредственно самим контроллером без передачи данных на центральный компьютер. Благодаря этой особенности система, хотя и имеет центральный элемент обработки информации, сигналов, команд, остаётся максимально децентрализованной и способна функционировать даже при отказе внутренней сети. 

ПО TwinCAT Beckhoff

А вот обмен централизованными данными осуществляется по сети Ethernet TCP/IP при помощи программного обеспечения TwinCAT. После установки на любой обычный компьютер программного комплекса TwinCAT, ПК становится работающим в реальном времени, программно реализованным, мульти ПЛК (программируемый логический контроллер). С помощью этого ПЛК можно осуществлять полноценное централизованное управление как зданием в целом, так и каждым помещением по отдельности. Мало того, уже сегодня существует огромный выбор стандартных программ, настроенных на работу и управление конкретными инженерными системами зданий. Чтобы все устройства внутренней сети могли обмениваться командами, отправлять информационные и статус-сообщения на центральный узел системы, в рамках проекта реализована система связи TwinCAT ADS (спецификация устройств автоматизации). При этом, все необходимые настройки и изменения конфигурации котроллеров сети Ethernet можно внести при помощи специального ПО, входящего в состав TwinCAT. 

Вывод

Это лишь примерная модель функционирования «умного дома» с использованием компонентов Beckhoff. Однако, общий смысл, концепция очерчены довольно чётко. Важный момент заключается в том, что систему вполне можно построить на базе обычного компьютера при использовании сети Ethernet или вообще без участия компьютера, используя лишь шинные контроллеры. Говоря иначе, в домашней локальной вычислительной сети теперь могут появиться любые домашние бытовые устройства.