2 Resumé. Denne projektrapport omhandler udvikling af et Intelligent House Control system hvor lys og varme kan overvåges og styres i en bygning.

Transkript

1 2 Resumé Denne projektrapport omhandler udvikling af et Intelligent House Control system hvor lys og varme kan overvåges og styres i en bygning. De aktive slaver på det distribuerede realtidssystem er bygget op omkring en PIC16F628 µcontroller. Hver slave kan aftaste rumtemperatur, vinduesstatus (åben/lukket) og lyskontaktstatus (tændt/slukket) og styre lys og temperatur på eksisterende installationer. Slaverne styres fra en PC med realtidsoperativsystemet RTKernel med PEG-GUI. Kommunikationen til slaverne foregår via et RS-485 netværks-bussystem og en skræddersyet protokol, der understøtter op til 64 slaveenheder. Overvågningen kan ligeledes foregå, beskyttet af password, over lokal- eller internet via en browser. Intelligent House Control Side 2-1

2 2.1 Indholdsfortegnelse 1 Forside 2 Resumé Indholdsfortegnelse Indledning Andre IHC-Systemer Opgaveformulering Specifikationer Kravspecifikation Accepttestspecifikation Strukturering System Bussystem Hardware RS Terminering af kabel Buskabel Forsyningsspænding Protokol Beskrivelse af benyttet protokol PC-protokolscenarier PC-protokol funktionsbeskrivelse Bidirektionel RS232 til RS485 Konverter SlaveEnhed Hardware µprocessor Software PC-program Semaphorbeskyttelse Datafiler Funktionsbeskrivelser Programtråde Brugervejledning til indkøring af nyopsat system Webserverprogram, 2. iteration Programtråde Intelligent House Control Side 2-2

3 6 Implementering Bussystem Bidirektionel RS232 til RS485 Konverter Slave Hardware µp Oscillator/krystal µp? 230V Lysinstallation µp? Radiator Temperaturføler AD-konverter Adressevælger Lyskontakt og Vindueskontakt Afkobling Tilslutningsklemmer Print HW-grænseflader Software Variabelbeskrivelse Main Funktioner PC-Program Messagebehandling af lyskontakter Lyskontakt-billeder Lag i protokolstack Integer til char-konvertering Webserver, 2. iteration Stykliste / Økonomi Konvertermodul Slaveenhed Test Indledning Modultest af PC-protokol Modultest af slave Adressevælger WriteVEEProm og ReadVEEProm() WriteLEEProm og ReadLEEProm() clear_wdt() Temperatur måler HentVindue() BeregnVarme() SetLys() SetVarme() Interruptrutine HentData() µp-protokol() SendData() Intelligent House Control Side 2-3

4 RS-485 signal inverter Integrationstest af slave Print Kommunikation med µprocessoren, uden bus Kommunikation med µprocessoren, med bus Test af Konverter-modul Modultest af PC-program Slaveplacering Varmestyring Logning Læsnetværk Modultest af skjulte hjælpe-funktioner Ugedag Tidspunkt Modultest af PC-program, 2. iteration Webserver-dialogboks Webserver-tråd Webserver-trådens webside WebserverMonitor-tråd Konklusion Underskrifter Bilag 9.1 Tidsplan 9.2 Schematics tegninger 9.3 Print layout 9.4 Beregning af trimmer unøjagtighed og varme modstande/duty-cycle 9.5 Kildekode Slave 9.6 Kildekode Master Intelligent House Control Side 2-4

5 2.2 Indledning Ingeniør Højskolen i Århus, torsdag den 23. maj 2002 Produktet af to mands arbejde i et halvt år ses i denne projekt-rapport. Idéen til at lave et komplet billigt system til styring af husinstallationer kom ved tidligere kontakt med nogle af disse systmer og deres iøjenfaldende fejl og mangler. I det efterfølgende afsnit er et par af disse IHC (intelligent house control) systemer i grundtræk kort ridset op. Arbejdet med et system helt fra grund-idé til færdigt produkt og at opleve den store mængde forslag til funktionaliteter i systemet, der måtte begrænses af udviklingstiden, som var stillet til rådighed, har været spændende. Det er med en lille portion stolthed vi præsenterer dette komplette husstyrings-system i fuld funktionsdygtighed næsten klar til montering. Vi vil gerne takke vores vejleder Henning Hargaard for at stille sin tid og kompetance til rådighed for projektet. Intelligent House Control Side 2-5

6 2.3 Andre IHC-systemer Selv om dette ikke er et undersøgelsesprojekt, har vi kigget os lidt omkring for at se, hvordan andre har løst problemet at styre lys og varme i en bygning via IHC. Det danske firma LK ( har lavet to systemer af typen; et primært til private boliger og et til størrer firmaer og skoler. Privat-udgaven hedder IHC Control og består af en controller, der programmeres fra en PC og en række O/I-enheder fordelt i hjemmet. Controller fig IHC Control Denne stjerneformation har den ulempe, at en komplet installation indeholder mange meter kabel og ønskes endnu en I/O-enhed tilkoblet efter installationen er udført er et nyt kabeltræk nødvendigt til den nye enhed. Dette gør systemet monterings- og udvidelses-tungt. Erhvervs-udgaven bærer navnet LK NETLON og er baseret på den standardiserede LonWorks-teknologi ( / ), der dækker over et datanetværk med selvstændige noder og uden central styring af trafikken. Node Node Node Node fig LK NETLON Denne type netværk kan køre på en lang række fysiske netværk. Flere firmaer laver udstyr til dette netværk og alle bruger den samme type Neuron-interface-chip. Protokollen understøtter over noder på samme netværk, dvs. det samme netværk kan bruges af flere forskellige producenters produkter i samme bygning. LonWorks-protokollen er en meget omfattende. Alle syv lag i OSI-modellen og CRC-kontrol er benyttet og data-pakker sorteres efter pakkenumre hvis de skulle indkomme i forskellig rækkefølge. En mellemting mellem ovenstående to systemer passer projektets omfang og behov. Ved at have en master og en række slaver undgås kollisioner på netværket, og ved at benytte en databus er kun ét kabel nødvendigt også selv om systemet skal udvides med flere slaver på et senere tidspunkt. Intelligent House Control Side 2-6