Modulární řídící systém MCS – Modular Control System.
MCS je určen pro řízení jednoduchých systémů na bázi spínání výstupů, čtení vstupních signálů a případně sériové komunikace (UART, RS485). Jednotka systému se skládá vždy z jedné (master) řídící nebo komunikační desky, na které je i napájecí zdroj, který napájí celou jednotku. Tato deska je zakončena sběrnicí, ke které se připojují další (device) průběžné rozšiřující desky (moduly), které mají vždy určitou roli. Takto vznikne ucelená jednotka, která může být při použití řídící desky samostatná, nebo při použití komunikační desky jako součást nadřazeného systému. Celá MCS jednotka je vsazena do modulárního systému M 72 Support One od společnosti Italtronic S.r.l., který se dá připevnit na DIN lištu.
Blokové schéma jedné MCS jednotky:
Propojení mezi jednotlivými deskami (moduly) v rámci jedné MCS jednotky je realizováno šesti vodičovou sběrnicí, po které je vedené průbežně napájecí napětí 24V ze vstupního napájecího napětí, napájecí napětí 3.3V ze spínaného zdroje umístěného na master desce, reset signál pro nulování rozšiřujících (device) modulů a komunikační signály. Sběrnice je realizovaná přímo na deskách pomocí pinových kolíkových dutinek a hřebínků s roztečí 2.54 mm. Každá rozšiřující deska (modul) má na jedné straně kolíky a na druhé dutinky. Tímto se dají rozšiřující desky (moduly) spojovat za sebou.
Popis signálů sběrnice:
1. +24V
2. GND
3. +3V3
4. NRST
5. RX-SDA
6. TX-SCL
Komunikační protokol sběrnice:
Jednoznačně byl zvolen synchronní protokol. V tomto případě I2C v módu FM+ (Fast Mode Plus) se zvýšeným proudem pro odolnost sběrnice proti rušení. Sběrnice se využívá i k aktualizaci firmwaru. V tomto případě je použit asynchronní protokol integrovaného Boot Loaderu v MCU.
Ladění komunikačního protokolu I2C mezi dvěma deskami NUCLEO 64:
Master – řídící, komunikační deska:
V jedné MCS jednotce může být obsazena jenom jedna tato deska. Na této desce je i napájecí zdroj pro celou MCS jednotku. Rozvod napájecího napětí pro rozšiřující desky (moduly) je realizován po sběrnici. Pokud je zvolena řídící deska, je celá MCS jednotka schopna samostatného procesu řízení. V této desce je obvykle naprogramována řídící sekvence.
V druhém případě, pokud je zvolena komunikační deska, je celá MCS jednotka jako součást nadřazeného systému, který ji řídí. Může to být PC, Raspberry Pi, Grafická jednotka CDM-769 (W181214) nebo jiná MCS jednotka. Záleží na druhu komunikačního interfejsu. Z pravidla Ethernet rozhraní je vhodné pro provoz více MCS jednotek v celém systému, např. budovy, více rozvaděčů atd.
Příklad propojení více MCS jednotek přes Ethernet rozhraní:
Device – rozšiřující desky (moduly):
V jedné MCS jednotce může být obsazeno vícero těchto desek i typů. Rozšiřující desky se rozdělují na typy podle druhu jejich určení.
Příklad rozdělení typů:
Typ 11 Vstupy signálové přes optočleny samostatné (čtyři vstupy).
Typ 12 Vstupy signálové přes optočleny po skupinách (dvě skupiny po čtyřech vstupech).
Typ 13 Vstupy analogové (čtyři vstupy).
…
Typ 21 Výstupy signálové přes optočleny samostatné (čtyři výstupy).
Typ 22 Výstupy signálové přes optočleny po skupinách horní spínače (dvě skupiny po čtyřech výstupech).
Typ 23 Výstupy signálové přes optočleny po skupinách dolní spínače (dvě skupiny po čtyřech výstupech).
…
Typ 31 Výstupy signálové, spínací kontakty relé samostatné (čtyři výstupy).
Typ 32 Výstupy signálové, spínací kontakty relé po skupinách (dvě skupiny po čtyřech výstupech).
…
Typ 41 Komunikace UART (jeden kanál).
Typ 42 Komunikace RS485 (jeden kanál).
Typ 43 Komunikace 1-Wire (jeden kanál).
…
Desky lze osadit různými konektorovými řadami s roztečí 3,5 mm.
Například:
PHOENIX CONTACT PCB terminal block – PTSA 1.5/ 5-3.5-Z
WAGO PCB terminal block series 250-10x
KF350
Jednotlivé PCB desky systému postupně vznikají.
První rozšiřující (Device) deska systému je na světě! – Výstupy signálové přes optočleny po skupinách horní spínače (dvě skupiny po čtyřech výstupech).
