Промышленный контроллер Pixel — продукт компании Segnetics из серии 12хх — 25хх, достаточно широко используется на практике. Традиционно применяются эти управления системами вентиляции и кондиционирования воздуха. Сам по себе контроллер Pixel – это чисто электронный прибор. Поэтому устройство функционирует только в том случае, когда загружена управляющая программа контроллера Pixel – ядро и системный проект вентиляции или иного оборудования.

Нередко устройства продаются запрограммированные по умолчанию под конкретное оборудование. Но на практике приходится иметь дело с разной конфигурацией технических систем.

Устройство управления промышленными системами вентиляции и кондиционирования воздуха, а также прочего оборудования, полностью в автоматическом режиме

Поэтому практика программирования Pixel остаётся актуальной всегда. Исходя из , программирование «Пикселей» следует условно разделить на два этапа:

1. Системный этап (создание проекта и загрузка).
2. Рабочий этап (программирование параметров и запуск).

Системное программирование Pixel

Системный этап программирования предполагает создание рабочего проекта для Pixel с последующей загрузкой созданного кода в модуль постоянной памяти контроллера.

Следует уточнить: загружаемый проект является промежуточным программным кодом, который в процессе работы контроллера обрабатывается основной программой – ядром Pixel.

Создание системной программы к «Пикселю» осуществляется через специальный сервисный софт, именуемый SMLogix. Софт поддерживает программирование языком FBD (Function Block Diagram) под графическим интерфейсом.

Интерфейс («чистый») программного комплекса, предназначенного для разработки системного программного обеспечения под управление различным промышленно-хозяйственным оборудованием

Система программирования SMLogix для контроллеров Pixel разработана под Windows и может устанавливаться на персональных компьютерах без ограничений.

Нужно отметить: комплекс SMLogix – это достаточно сложное сервисное ПО. Софт поддерживает разработку программных проектов на уровне методики построения FBD-схем с участием макросов. Процесс программирования проходит в следующей последовательности:

1. Определяются конкретные цели проекта.
2. Составляется бумажная схема проекта.
3. На основе бумажной зарисовки делается FBD-схема.
4. Выполняется компиляция проекта.
5. Тестирование и отладка.

Вопреки сложности сервисного ПО, при желании можно научиться программировать на SMLogix «с нуля». Но для облегчения познания всех тонкостей программирования FBD, рекомендуется практиковаться на готовых проектах для контроллера Pixel.

Таковые проекты имеются на официальном ресурсе производителя . Там же доступен для скачивания программный сервисный комплекс. Желательно иметь под руками «свободный» (тестовый) контроллер Pixel.

Примеры разработки блоков FBD проекта

Допустим, есть задача реализовать функцию дискретного регулятора для управления ТЭН. При помощи программного обеспечения для Pixel, реализуется эта функция созданием блок-схемы на рабочем поле программы SMLogix.

Так выглядит кусок системной программы, реализующей функцию дискретного регулятора температуры. Нагреватели могут быть установлены, к примеру, на оборудовании кондиционирования воздуха

После компиляции и загрузки в контроллер, созданный код действует следующим образом:

1. Выполняется обработка заданной уставки.
2. Вычисляются точки граничной температуры.
3. Включается или отключается ТЭН.

Характерной особенностью здесь видится плавная динамика работы схемы регулятора. На практике такая работа отмечается чётким срабатыванием реле. Дребезг контактов полностью исключается.

Вот, примерно так создаётся полноценная управляющая программа контроллера и кондиционирования воздуха, а также иных систем.

Для каждого модуля программируется управляющая или контрольная функция. Всё объединяется в единую функциональную схему и загружается в память контроллера.

Загрузка готовой скомпилированной программы осуществляется одной из двух опций интерфейса. Первая позволяет загрузить и запустить, вторая поддерживает отладку

Загрузка проекта непосредственно в память контроллера Pixel выполняется через кнопки рабочей панели SMLogix. Существуют две кнопки для этих целей. Одна кнопка активирует функцию для загрузки с последующим стартом.

Вторая кнопка активирует функцию для загрузки с переходом в режим отладки. Перед загрузкой контроллер необходимо подключить и убедиться в наличии связи через опцию «Диагностика и Поиск».

Кстати будет замечено: через опцию «Диагностика и Поиск» осуществляется при необходимости обновление кода ядра процессора.

Таким выглядит окно программы «SMLogix», через которое выполняется программирование — обновление ядра контроллера Pixel

Это совершенно отдельная операция, никак не связанная непосредственно с загрузкой проекта. К тому же файлы ядра отличаются по расширению от файлов проекта.

Рабочий этап программирования Pixel

«Пиксель» на рабочем этапе включает действия по настройке загруженного программного проекта под действующую систему вентиляции и кондиционирования воздуха, либо иного оборудования.

Процесс заключается в установке необходимых эксплуатационных параметров, к примеру:

• температуры воздуха в помещении,
• давления воздуха на выходе из приточной системы,
• ограничения по нагреву обратного теплоносителя,
• сезона года,
• времени для таймера.

Общий список настроек, в зависимости от конфигурации оборудования, может составлять более десятка пунктов. Кроме того, существуют настройки системного характера, которыми устанавливается текущая дата, время, параметры скорости обмена данными и т.д.

Настройка параметров — неотъемлемая часть работы с электроникой подобного рода. Правильно выбранные уставки — залог бесперебойной работы оборудования

Рабочим этапом программирования поддерживается функция копирования и загрузки проекта. То есть имеется возможность, в буквальном смысле одним нажатием кнопки скопировать рабочую программу на съёмный модуль памяти.

Затем копия переносится на «чистый» контроллер и так же одним нажатием кнопки загружается. Подобное решение кардинально упрощает массовую установку приборов. Правда, функция копирования поддерживается только на моделях Pixel 25хх.

Практический видео пример создания FBD Пиксель

Демонстрационный видео-пример программирования промышленного контроллера Pixel — своего рода инструкция создания программного кода с последующим внедрением в реальное устройство:

В данной статье рассмотрим, каким образом из пикселей можно создать видеоэкран или бегущую строку

Пиксели имеют внешний вид:

Размер пикселей представлен на чертеже ниже

Пиксели поставляются соединенными в гирлянды по 50штук.

В каждом RGB LED модуле или пикселе, находится контроллер управления.
Чип и сам светодиод залиты в водонепроницаемый, прозрачный, мягкий, силиконовый корпус. Особенность пикселей в том, что они могут управляться независимо друг от друга, это обеспечивается микросхемой внутри пикселя. Это свойство позволяет создавать на основе пикселей видеоэкраны и бегущие строки.

Технические характеристики пикселей:

Тип диода
Количество цветов	32 к (LPD6803) или 16 млн. (WS2801)
Тип крепления	Через отверстие Ø12мм, толщина мат. 2-3мм
Степень защиты
Габаритные размеры	38мм х 12,5мм х 12,5мм
Максимальный ток через все три цвета	60мА (0.3Вт)
Протокол управления	Последовательный по двум проводам

Таблица степеней защиты

Степень защиты пикселей IP67 означает, что от пыли они защищены полностью, также выдерживают временное погружение в воду до 1м.

Основные достоинства данных пикселей:

1) Небольшая стоимость
2) Высокая яркость
3) Высокая степень защиты IP65 (не боится не пыли не воды может находится на улице ничем не закрытый)
4) Простота монтажа (любого человека за 10 минут можно обучить монтажу пикселей, следовательно, вам не нужно нанимать дорогостоящих специалистов).
5) Возможность демонтажа и повторного применения
6) При работе пиксель не греется

Основной сферой применения пикселей данного типа является:

1) Светодиодные полноцветные динамические табло и бегущие строки любой формы, например, медицинский крест, сердце.
2) Динамические логотипы любой геометрии.
3) Использование пикселей, как динамического источника света для воплощения дизайнерских идей.
4) Поскольку пиксель имеет простой способ крепления в отверстие диаметром 12 мм, это дает возможность устанавливать его на любые криволинейные поверхности (шар, колонны).

Расчет необходимого количества пикселей для использования в проекте.

Для понимания, какое количество пикселей вам необходимо, и через какое расстояние их расположить нужно, учитывать следующее:

1) С какого расстояния должно быть видно изображение.
2) Какой размер изображения в пикселях вы хотите отобразить.

Расстояние между пикселями определяется исходя из следующей таблицы.

Основное правил для выбора шага пикселя:

15 мм комфортное расстояние просмотра более 17 метров,
25 мм комфортное расстояние просмотра более 30 метров,
50 мм комфортное расстояние просмотра более 60 метров.

Зная размер изображения в пикселях, который вы хотите отобразить, можно посчитать количество необходимых пикселей, например, если размер изображения 32см х 32см с шагом 10мм, то вам необходимо 1024 пикселя.

Из нашего опыта, шаг пикселей 20-30мм комфортен для восприятия.

Иногда, перед пикселями, на небольшом расстоянии устанавливается дополнительный светорассеивающий элемент (лист матового акрила) для уменьшения эффекта «точек».

Также, важно хорошо продумать контент который вы планируете отображать на табло из управляемых пикселей.

ПО для контроллера, который управляет пикселями, позволяет вставлять в проект уже готовую анимацию AVI, GIF, видео в различных форматах и Flash-анимацию, созданную в других редакторах. Что дает возможность создания анимации любой сложности.

Электрическое подключение LED пикселей.

Пиксели подключаются последовательно c с помощью 4-проводного шлейфа. Где два провода цифрового последовательного интерфейса DAT и CLK и два провода питания +5В и минус. Пиксели поставляются в виде гирлянд по 50шт с разъемами на концах.
Максимальный шаг установки 70мм без удлинения, но его можно увеличить. Для этого нужно разрезать стандартный кабель и удлинить его на необходимое расстояние (до 1.5 метров).
Ниже приведена схема подключения пикселей к контроллеру и блоку питания.

Требования по подключению, в случае автономной системы.
1) Пиксели подключаются в виде непрерывной гирлянды, длиною до 2048 штук.
2) Если количество более 2048 штук, то используется контроллер с несколькими выходами, где на каждый цифровой выход можно подсоединить по 2048 пикселов.
3) Питание 5В необходимо подключать через каждые 40-50 пикселей т.е в начале и конце гирлянды.
4) Если последний отрезок пикселей менее 25шт, то питание на конец гирлянды можно не подводить.
5) Если в проекте используется несколько блоков питания, то в месте перехода гирлянды на другой блок питания шина 5В разрывается, как показано на рисунке ниже

6) Оставшиеся провода питания в конце последней гирлянды нужно заизолировать друг от друга.
7) Если изделия планируется эксплуатировать на улице, то лучше гирлянды соединять между собой не через разъемы, а при помощи пайки и изолировать их термоусадочной трубкой
8) Будьте внимательны, пиксель имеет вход и выход, на вход поступают сигналы с контроллера, а с выхода сигналы уходят на входы соседних пикселей.
9) Вход первого пикселя подключается к контроллеру только проводами GND, DAT, CLK.

Назначение проводов пикселя.

Для разных моделей пикселей цвет и назначение проводов может отличаться. Цвет шлейфа в разных партиях может также может отличаться.

Выбор мощности блока питания

Расчет необходимой мощности блоков питания производится из расчета количество пикселей N умножить на максимальную мощность пикселя 0,6Вт и умножить на коэффициент 1,2

Например, в проекте используются 1024 пикселя, умножаем на максимальную мощность пикселя 1024 х 0,6 = 614.4 Вт и множим полученную мощность на коэффициент 1,2, получим 737.28Вт. Источник питания с такой мощностью или большей на напряжение 5В нам нужно использовать или можно использовать несколько источников питания меньшей мощности, если берем три источника питания то мощность каждого должна быть не менее 738/3=246Bт.

Выбор контроллера

Из выше изложенного, теперь мы можем определить, какое количество пикселей будет участвовать в проекте. Выбор конкретной модели контроллера зависит от общего количество пикселей в проекте. Если до 2000 пикселей, то достаточно контроллера CS1. Он имеет один порт для подключения пикселей. Если больше 2000, но меньше 4000, то нужно взять контроллер CS2, который имеет два порта, каждый для управления 1024 пикселами. И т.д.
При использовании много-портовых контроллеров желательно равномерно распределять пиксели по портам.

Например:

В проекте используется 2150 пикселей, применен контроллер CS2, у которого 2 выхода. Тогда на первый порт пойдет 1074 шт, второй – 1074 шт.

Рассматриваемые пиксели их еще называют «палец», устанавливаются в отверстие диаметром 12 мм в любом материале толщиной 2-3 мм. Поверхность может быть как плоской так и криволинейной (дуга, цилиндр, шар и т.д.)

Габаритно-установочные размеры пикселей

1) LED-пиксели монтируются в виде непрерывной гирлянды, с подключением питания через 40-50 шт.
2) Отверстия необходимо стараться размещать в сетке с одинаковым шагом, это упростит создание программы на PC .

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1. Можно на этих пикселях собрать видео экран (медиа фасад)?
Ответ. Смотря что вы подразумеваете под видеоэкраном, вы можете на этих пикселях собрать полноцветное табло на котором можно проигрывать простую анимацию и flash-ролики.

Полноценный видеоэкран с высокой частотой обновления информации и большим разрешением более 240х320 собрать проблематично.

Предлагаемые нами контроллеры позволяют воспроизводить анимационный ролик, заранее записанный в память контроллера. Этот ролик можно сделать в любом видео-редакторе или редакторе Flash-анимации и он может содержать любую графику, в том числе и текст.

Вопрос 2 . Можно ли увеличить стандартное расстояние между пикселями.
Ответ. Да можно в разумных пределах.
Пиксели управляются по цифровому протоколу SPI. Этот протокол не защищен от электромагнитных помех. Увеличение длины между пикселями может привести к полному отказу системы или периодическим «промаргиваниям».
На длинный кабель могут влиять различные факторы:
1) Сопротивление провода
2) Частота сигнала CLK. Чем выше частота CLK, тем меньше удлинение можно выполнить.
3) Электромагнитные помехи. Наличие в непосредственной близости силового кабеля или приемо-передающей антенны может привести к непредсказуемому результату.
Если удлинять необходимо, рекомендуем следующее:
1) Снизить частоту сигнала CLK до минимально возможного значения. Внимание: уменьшение частоты приведет к уменьшению скорости "перерисовки" анимации.
2) Для удлинения применять 8 жильный кабель типа сетевого компьютерного в экранирующей оплетке. Для питания использовать по 3 провода, на сигналы DAT и CLK по одному. Экран соединить с минусом (GND). Причем провода DAT и CLK должны быть «свиты» относительно GND по отдельности.
Данные рекомендации не являются полной гарантией результата.

Особенности контроллера Pixel:

1. Высокая степень модульности. Не требуется платить за неиспользуемые каналы или интерфейсы. К базовым ресурсам контроллера Pixel , путем подключения дополнительных модулей, добавляются следующие возможности:
   • Коммуникация в сети Lonworks или Ethernet;
   • Увеличение каналов ввода-вывода до 64;
   • Увеличение энергонезависимой памяти до 256K для хранения уставок, событий, графиков или трендов;
   • Использование энергонезависимой памяти типа Fram, позволяющей делать неограниченное число записей;
2. При добавлении новых модулей нет необходимости демонтировать контроллер Pixel или разбирать его. Это дополнительно упрощает работу в процессе его эксплуатации.
3. Свободное программирование с помощью инструмента SmLogix в сочетании с программой конфигурации SmConsctructor позволяют быстро создавать управляющие программы и адаптировать их под конкретный объект.
4. Полная программная совместимость с контроллером SMH 2010. Не требуется создавать программы заново. Все, что работало на SMH 2010, будет аналогично функционировать на контроллере Pixel.
5. Полная совместимость контроллеров Pixel со SCADA-системой MasterSCADA.
6. Возможность сохранять и переносить управляющие программы с помощью Модулей памяти. Компьютер на объекте не нужен.
7. Графический дисплей контроллера Pixel, позволяющий выводить графики и текст различного размера.

Технические характеристики:

Дискретные входы

• Количество - 6 опторазвязанных входов
• Уровни напряжения срабатывания - Замкнутый "сухой" контакт - от 12 до 36VDC Разомкнутый "сухой" контакт- от 0 до 1VDC

Дискретные выходы

• Количество - 2 релейных выхода и 1 симисторный либо транзисторный выход в зависимости от исполнения

D out – электромагнитное реле

• Коммутируемое напряжение - До 277VAC / 30VDC
• Коммутируемый ток - До 10А
• Время переключения - 10ms
• Ресурс - 100000 переключений

D out – симистор (с опторазвязкой)

• Коммутируемое напряжение - До 277VAC / 50Hz
• Коммутируемый ток - От 10mA до 0,5A
• Регулирование угла отсечки - Нет
• Ресурс - Не ограничен

D out – Транзистор (без опторазвязки)

• Коммутируемое напряжение - До 36V DC
• Коммутируемый ток - До 0,5А
• Ресурс - Не ограничен

Аналоговые входы

• Количество - 5+1 (без гальванической развязки)
• Тип - 5 входов для подключения термосопротивлений, 1 вход для измерения тока/напряжения
• Подключаемые термосопротивления - До 5-ти датчиков Pt1000; до двух NTC термисторов сопротивлением до 20 kOm (количество подключаемых датчиков зависит от исполнения)
• Измеряемое напряжение/ток - 0…10V DC / 0…20mA DC
• Разрешающая способность - 10mV / 20 µA (10 разрядов)

Аналоговые выходы

• Количество - 2 (без гальванической изоляции)
• Диапазон - 0 - 10V DC
• Нагрузочная способность - 12mA на канал
• Защита от перегрузки - Есть

Питание

• Разрешающая способность - 18-36VDC, 18-29VAC
• Потребляемая мощность - Не более 3.5W

Интерфейсы

• Последовательный порт - Встроенный RS485 (протокол Modbus RTU)
• Сетевая карта (опционально) - Ethernet 10Mbit или LONWorks

• Клавиатура - 5 кнопок
• Дисплей - одноцветный 122х32
• Световая индикация - 2 светодиода

Контроллер Pixel устроен по принципу персонального компьютера - можно изменять его составляющие в зависимости от потребностей.

Сетевые карты для контроллера Pixel. Съемные сетевые карты - возможность апгрейда морально устаревшего оборудования.

Модули расширения для контроллера Pixel. Добавление новых модулей без демонтажа или разбора контроллера. Реализована раздача адресов, горячий подхват и т.д. При переходе с протокола на протокол дополнительного программирования контроллера Pixel не потребуется.

Модуль памяти для контроллера Pixel. Данный модуль предназначен для съема архивов и для загрузки рабочих программ в контроллер Pixel. Скорость подготовки контроллеров Pixel к работе возрастает примерно в 10 раз.

Графический дисплей контроллера Pixel. Тренды температуры и влажности, простой и понятный интерфейс.

Документация по прибору

Контроллер Pixel устроен по принципу персонального компьютера — можно изменять его составляющие в зависимости от возникающих потребностей. Не требуется платить за неиспользуемые каналы или интерфейсы. Увеличение базовых ресурсов контроллера обеспечивается путем простого подключения дополнительных модулей.

Сетевые карты

Съемные сетевые карты — обеспечивают коммуникацию в сети Lonworks или Ethernet. При переходе с протокола на протокол не потребуется дополнительного программирования логического контроллера Pixel. Карты заказываются отдельно, что несомненно удобно и при заказе контроллеров.

Модули расширения

Преимущества использования модулей расширения бесспорны.
позволяют увеличить количество каналов ввода-вывода до 64. При добавлении новых модулей нет необходимости демонтировать контроллер Pixel или разбирать его, при этом достигнута максимальная автоматизация процесса: раздача адресов, горячий подхват и т.д.

Модуль памяти

Модуль PMM предназначен для съема архивов и для загрузки рабочих программ в контроллер Pixel . Скорость подготовки контроллеров к работе возрастает, так как появилась возможность сохранять и переносить управляющие программы с его помощью.

Графический дисплей

Графический дисплей контроллера Pixel позволяет выводить графики и текст различного размера.

Программные пакеты

Удобство программирования обеспечивается с помощью уникального инструмента SMConsctructor — пакета автоматического создания программ для контроллеров и Pixel . SMConsctructor позволяет быстро создавать управляющие программы и адаптировать их под конкретный объект. Конструктор имеет простой понятный интерфейс, и освоить его может любой человек, знакомый с системами вентиляции.

Купить контроллер PIXEL и получить техническую консультацию Вы можете у Группы Компаний «Автоматизация».