2 Обзор имеющихся средств реализации

2.1 Критерии выбора имеющихся средств реализации

Так как порой выборки представляют более 300 микроконтроллеров подходящих под нужные критерии, необходимо было найти ключевые точки. То есть критерии, по которым микроконтроллер попадает в отчётную таблицу и участвует в методике выбора. Среди данных критериев наметились следующие большие группы:

• по количеству портов ввода вывода;

• по количеству встроенной памяти;

• по количеству встроенной программной памяти;

• по количеству встроенной оперативной памяти;

• по количеству встроенной энергонезависимой памяти;

• по наличию дополнительных интерфейсов;

• по наличию аппартного USB;

• по наличию передатчика Bluetooth;

• по наличию передатчика Zig-bee;

• по наличию передатчика Wi-Fi;

• по наличию аналого-цифрового преобразователя;

• по возможностям работы на низком напряжении.

Для количества портов ввода вывода были выверены средние задачи на один модуль устройства, и наметились следующие подгруппы.

• наличие 8 дополнительных I/O портов для реализации цифровой матричной клавиатуры 4 на 3;

• наличие 16 дополнительных I/O портов, управление матричными светодиодами панелями 8 на 8;

• наличие 24 дополнительных портов, большое комплексное устройство.

Для каждой из подгрупп количества памяти было решено найти средние значения по производителям, но так же поделить их на 3 категории: низкое, среднее, большое. Для наличия аналогово-цифрового преобразователя были выбраны 2 категории по количеству ADC каналов:

• до 8 включительно;

• более 8.

Количество таймеров указывается как дополнительный параметр в сводной таблице. А так же, помимо этого были учтены средние показатели трех ценовых сегментов как отдельные строки таблицы:

• бюджетные;

• средние;

• дорогие.

2.2 Характеристика выбранных средств реализации

Основной элемент системы это контроллер, он должен быть недорогим и не очень старым, чтобы можно было без проблем подобрать модули и язык программирования.

Контроллер BC9000 представляет собой модуль со встроенной функцией программируемого логического контроллера (ПЛК) и имеет интерфейс промышленной шины для подключения по сети Ethernet. BC9000 — программируемое устройство, которое может использоваться в сети Ethernet как вспомогательной модуль распределённой интеллектуально системы Умный Дом, так и как основное интеллектуальное ядро системы Умный Дом. К контроллеру может подключаться ряд модулей ввода-вывода (от 1 до 64). Программирование контроллера производится с помощью программных средств соответствующих требованиям IEC 61131-3. Один модуль включает шинный контроллер, ряд модулей ввода-вывода (от 1 до 64) и оконечный шинный терминал. Основные характеристики контроллера BC9000 приведены в таблице 1

Таблица 1 - Основные характеристики контроллера BC9000

Память для программ	64 Кб
Длительность цикла обработки команды	1,5 мс для 1000 инструкций
Число подключаемых модулей	64
Протокол передачи данных	ТСP
Язык программирования	IEC 61131-3 (IL,LD,FBD,SFC, ST)
К-во цифровых периферийных сигналов	512 входных/512 выходных
К-во аналоговых периферийных сигналов	128 входных/128 выходных
Сетевой разъём	RJ 45
Электропитание	24 В DC (-15%/+20%)
Рекомендуемый плавкий предохранитель	<10 A

Из таблицы видно, что данный контроллер полностью подходит для построения микропроцессорной сети системы автоматизации жизнеобеспечения здания и удовлетворяет основные требования по количеству поддерживаемых точек ввода-вывода.

Для подключения датчиков выбраны модули ввода KL1408 и KL3204. Эти модули совместимы с теми типами датчиков, которые используются для построения системы автоматизации жизнеобеспечения здания.

На рисунке 2 изображён внешний вид модуля KL1408.

Рисунок 2 - Внешний вид модуля KL1408

Модуль дискретного ввода KL1408 предназначен для получения управляющих сигналов от датчиков и передачи их в контроллер. Подробные технические характеристики приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Технические характеристики модуля KL1408

Количество входов	8
Номинальное напряжение	24 V DC (-15%/+20%)
“0” напряжение сигнала	От 3 до 5 V
“1” напряжение сигнала	От 11 до 30 V
Потребление тока	5 mA
Вес	70 г
Диапазон рабочих температур	От 0 до +55 С
Относительная влажность воздуха	95 %

Модуль аналогового ввода KL3204 предназначен для подключения датчиков температуры (терморезисторов). При возникновении неполадок, например обрыв кабеля между модулем и датчиком, на корпусе модуля загорается соответствующий светодиод. Подробные технические характеристики KL3204 приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Технические характеристики модуля KL3204

Количество входов	4
Тип поддерживаемых датчиков	PT100, PT200, PT500, PT1000, Ni100, Ni120
Диапазон температур считываемых с датчиков	-250 до +850 °C (преобразователи PT); -60 до +250 °C (преобразователи Ni)
Время отклика	250 мс
Потребление тока	5 mA
Вес	70 г
Диапазон рабочих температур	От 0 до +55 С
Относительная влажность воздуха	95 %

Для подключения исполнительных механизмов используются модули вывода KL2408 и KL4404. Внешний вид модуля KL2408 изображён на рисунке 3

Рисунок 3 - Внешний вид модуля KL2408

Модули дискретных выходных сигналов KL2408 передают дискретные сигналы управления 24В из системы автоматики на исполнительные устройства по гальванически изолированной цифровой шине K-bus. Модуль защищен от переполюсовки. Он обрабатывают ток нагрузки, и его выходы защищены от перенапряжения и короткого замыкания. Данный модуль имеет восемь каналов со светодиодной индикацией состояния сигналов. Этот модуль особенно подходит для компактного использования в шкафах управления. Метод соединения оптимизирован для несимметричных входов. Все компоненты должны использовать то же базовое напряжение, что и KL2408. В модуле обеспечивается сквозная коммутация контактов питания. У модели KL2408 питание на выходы подается при помощи контакта питания 24В. Подробные технические характеристики приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Основные технические характеристики модуля KL2408

Количество выходов	8
Напряжение питания нагрузки	24 V DC (-15%/+20%)
Максимальный выходной ток	3 А
Защита от смены полярности напряжения питания	Да
Вес	70 г
Диапазон рабочих температур	От 0 до +55 С
Относительная влажность воздуха	95 %

KL4404- это модуль аналогового вывода. Световая индикация на модуле отображает наличие обмена данными между технологическим оборудованием, подключенным к выходам модуля и контроллером. Модули аналоговых выходных сигналов KL4404 и KL4408 генерируют сигналы в диапазоне от 0 до 10. Напряжение с разрешением 12 бит по электрически изолированной шине K-bus передается на уровень процесса. У модуля KL4404 четыре выхода являются 2-проводными версиями. Модификация KL4408 объединяет восемь каналов в одном корпусе и в особенности подходит для экономичного монтажа в шкафах управления. Использование однопроводного соединения позволяет осуществлять подключение многоканальных исполнительных устройств с минимальными требованиями к месту для монтажа.

Модули имеют общий потенциал земли. Модуль имеет сквозную коммутацию контактов питания. Базовым заземлением для выходов является контакт питания 0В. Обмен данными с копплером отображается с помощью светодиодов. Подробные технические характеристики приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Основные технические характеристики модуля KL4404

Количество выходов	4
Напряжение питания нагрузки	От 0 до 10 V DC (-15%/+20%)
Напряжение питания модуля	24 V DC
Время отклика	4 мс
Погрешность	<0.1 %
Вес	70 г
Диапазон рабочих температур	От 0 до +55 С
Относительная влажность воздуха	95 %

Управление каналами ввода-вывода осуществляется по «промышленной шине» через интерфейсный модуль Bus coupler, который выбирается по типу шины, в соответствии с необходимыми требованиями. Использование технологии распределенного ввода-вывода при проектировании, конструировании, кабельной разводке, пуско-наладке и эксплуатации систем домашней автоматизации экономически выгодно.

Компоненты отличаются прочным корпусом, надежностью контактов и устойчивостью в работе электроники. Модуль ввода-вывода может быть представлен мастер устройством промышленной шины. Как правило, это чрезвычайно целесообразно для интегрирования подсистем в систему более высокого уровня.

Модули стыкуются один за другим, в произвольной последовательности, образуя прочную наборную конструкцию. Электрический контакт осуществляется соединением до щелчка без дальнейших манипуляций. При этом каждый модуль может заменяться по отдельности.

Клеммная панель со светодиодными индикаторами статуса и съемные поля для нанесения текста обеспечивают четкую идентификацию. Трехпроводная технология, дополняемая защитным соединением, позволяет на