CCE Le produit final peut différer de l image Martin Labbé, ing., Jasmin Goupil. et Louis Perreault

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1 CCE Le produit final peut différer de l image Martin Labbé, ing., Jasmin Goupil et Louis Perreault

2 Table des matières 1. Description Générale Applications Installation Branchements... 6 MISE EN GARDE : RISQUE ÉLECTRIQUE Désignation des terminaux Entrées du contrôleur d étapes VDC ma Résistance Température Sorties du Contrôleur d étapes x Relais «Modulated» Configuration Délais d activation Nombre d étapes Ventilation ou pompe à circulation Temps d activation du ventilateur Étape modulante

3 7.6. Base de temps PWM Inversion Contrôle Proportionnel Intégral (PI) Mode de contrôle Mode FIFO Mode LIFO Mode Binaire Mode Manuel Adresse réseau MSTP BACnet Vitesse série du réseau MSTP BACnet Lecture de propriétés multiple BACnet Entrée de résistance Communication Caractéristiques réseau Objets réseaux Status Algorithme du logiciel Contrôle Proportionnel Intégral Dimensions Caractéristiques matérielles Sorties Entrées

4 12.3. Cavaliers Interrupteurs Liste des interrupteurs Liste des tableaux Tableau 1 SW Tableau 2 SW Tableau 3 SW Tableau 4 SW Tableau 5 SW Tableau 6 Exemple FIFO Tableau 7 Exemple FIFO Tableau 8 Exemple FIFO Tableau 9 Exemple LIFO Tableau 10 Exemple LIFO Tableau 11 Exemple LIFO Tableau 12 Exemple Binaire Tableau 13 SW Tableau 14 SW Tableau 15 Objets BACnet Tableau 17 Status Tableau 18 Liste des interrupteurs

5 1. Description Générale Le contrôleur d étapes CCE-32 de Cristal Contrôles permet de contrôler jusqu'à 32 étapes sur un réseau BACnet ou jusqu'à 8 lorsqu une seule carte est utilisée. Une carte CCE-32 possède 8 étapes de type relais dont une peut être configurée pour la ventilation ou une pompe à circulation. Une étape modulante peut fonctionner avec un SSR ou un SCR selon la configuration. Quatre type d entrées sont disponibles : 0-10 VDC, 4-20 ma, Résistive (0-20K Ohms ou Ohms). 2. Applications Le CCE-32 permet de contrôler un système à étapes multiples. Les étapes sont déterminées selon le pourcentage de la valeur des entrées. Les étapes peuvent être séquencées en mode linéaire FIFO (premier entrée, premier sorti) ou LIFO (dernier entrée, premier sorti) et en mode binaire (où chaque charge est le double de sa précédente). De plus, un Intégrateur de puissance peut être appliqué au calcul des étapes. Des boutons sur la carte permettent aussi de contrôler chaque relais localement. 3. Installation L installation d une carte CCE-32 se fait grâce à un support de type DIN permettant de la fixer facilement sur un DIN-Rail de 35mm (1.4"). 5

6 4. Branchements Les branchements du CCE-32 se font par des terminaux à vis. 7 24Vac Heater AC Heater AC Heater AC Install jumper to feed 24L on relay Heater AC Figure 1 - Branchements avec cavalier (24L de la carte) MISE EN GARDE : RISQUE ÉLECTRIQUE Peut provoquer des secousses électriques ou endommager le matériel. Coupez l alimentation avant d entreprendre l installation. 6

7 7 24Vac Remove jumper to get a dry contact relay Heater AC AC AC AC Heater Heater Heater Figure 2 - Branchements sans cavalier (Contact sec) 7

8 4.1. Désignation des terminaux Output 1-8 Contacts des étapes. FAN Contact pour la sortie de ventilation ou pour une pompe de circulation. Modulated Sortie de l étape modulante. Ω 4-20mA Entrée 0-20K Ohms ou Ohms, polarisé. Entrée 4-20 ma. Temp. 10k Entrée pour sonde de température (réservé). 0-10V Entrée 0-10 Volts. A(+) B(-) Borne positive de la communication RS-485. Borne négative de la communication RS L+ Borne d alimentation Positive. 24N- Borne d alimentation Négative. 8

9 5. Entrées du contrôleur d étapes Le CCE-32 possède 3 types d entrées. Pour calculer le nombre d étapes actives le contrôleur converti la valeur de l entrée sélectionnée en pourcentage. Un cycle d hystérésis de 2% est appliquée dans le calcul afin d éviter des changements d état de relais trop fréquent. Internally connected to 24N Figure 3 - Entrées VDC Entrée 0-10 VDC non isolée avec une impédance de 30K Ω ma Entrée 4-20 ma non isolée Résistance Entrée 0-20K Ohms ou Ohms non isolée Température L entrée de température est réservée pour des configurations avancées lors de l intégration avec un gestionnaire de bâtiment BACnet. 9

10 6. Sorties du Contrôleur d étapes 7 Figure 4 - Sorties x Relais Les 8 sorties relais sont des relais à contact maintenu 24 Volts de faible puissance (1 A) avec faible consommation. Les deux boutons près du connecteur de chaque relais permettent de contrôler manuellement l état de celui-ci. Pour éviter que l algorithme interne ne modifie l état des relais on doit activer par les interrupteurs de configuration en mode de contrôle Manuel. Voir «7.9 Mode de contrôle» pour configurer le mode manuel «Modulated» Cette sortie permet d avoir une étape modulante pour être utilisée avec un SCR ou un SSR. Son utilisation est déterminée par un interrupteur de configuration. La tension de sortie est pour un SCR entre 0 et 10 Volts et pour un SSR soit 0 ou 10 Volts. Cette sortie est protégée contre les courts-circuits et les inversions de polarité par un fusible de 140 ma. Le fusible se réinitialise automatiquement lorsque l alimentation du contrôleur d étapes est coupée durant environ 1 seconde. 10

11 7. Configuration Le contrôleur d étapes est configuré grâce à 4 Interrupteurs 8 positions. Les configurations suivantes doivent être effectuées seulement sur la carte Maître, à l exception de la vitesse série et du mode de contrôle. Les positions non décrites sont réservées pour usage futur. Il est aussi possible d utiliser notre outil de configuration en ligne à partir de notre site web au dans la section «Produits / Contrôleurs d étapes». En sélectionnant les options voulues, l outil vous indique les positions d interrupteur à reproduire sur votre contrôleur d étapes Délais d activation Le temps d activation entre chaque étape est configurable par les positions 1 à 6 de l Interrupteur 1 (SW1). La configuration s effectue en binaire par délais de 1 secondes. Il est possible de configurer un temps d activation de 0 à 63 secondes. La formule pour calculer le délai d activation est la suivante : Délai d activation = position 6 * (2 5 ) + position 5 * (2 4 ) + position 4 * (2 3 ) + position 1 * (2 0 ) 11

12 Exemples de délais d activation: Positions SW Délais d activation ON OFF ON OFF OFF OFF 5 secondes OFF ON OFF ON OFF OFF 10 secondes OFF ON ON ON ON OFF 30 secondes OFF OFF ON ON ON ON 1 minute Tableau 1 SW Nombre d étapes Les positions 1 à 5 de l interrupteur 2 (SW2) permettent de configurer le nombre d étapes. La configuration se fait en binaire. On peut configurer de 1 à 32 étapes. La formule pour calculer le nombre d étapes est la suivante : Nombre d étapes = (position 5 * (2 4 ) + position 4 * (2 3 ) + position 3 * (2 2 ) + position 1 * (2 0 )) +1 12

13 Exemples de nombre d étapes : Positions SW Nombre d étapes OFF OFF OFF OFF OFF 1 ON ON ON OFF OFF 8 ON ON ON ON OFF 16 ON ON ON ON ON 32 Tableau 2 SW Ventilation ou pompe à circulation La position 6 de l interrupteur 2 (SW2) permet de configurer l utilisation d une étape de ventilation ou de pompe à circulation. Si «ON» l étape de ventilation / pompe à circulation est utilisée. Ce relais est toujours le premier de la carte maître. Il se met en marche lorsqu une étape est activée et reste actif pour son temps d activation après la mise à OFF de la dernière étape Temps d activation du ventilateur Les positions 7 et 8 de l interrupteur 1 (SW1) permettent de configurer le temps que l étape de ventilation reste active après l activation d une étape fixe. Il est possible de configurer un temps de 10 secondes, 30 secondes, 2 minutes ou 5 minutes. 13

14 SW2 Position SW1 Positions Délais ON OFF OFF 10 secondes ON ON OFF 30 secondes ON OFF ON 2 minutes ON ON ON 5 minutes OFF X X Inutilisé Tableau 3 SW Étape modulante La position 7 de l interrupteur 2 (SW2) permet de configurer le mode de l étape modulante. Si «OFF», on utilise le mode analogique 0-10V pour un SCR. Si à «ON», on utilise le mode PWM pour un SSR. 14

15 7.6. Base de temps PWM Les positions 3 et 4 de l interrupteur 3 (SW3) permettent de configurer la base de temps du PWM. Quatre bases de temps sont possibles : 3 secondes, 1 minute, 5 minutes et 10 minutes. Positions 3 4 Base de temps OFF OFF 3 secondes ON OFF 1 minute OFF ON 5 minutes ON ON 10 minutes Tableau 4 SW Inversion La position 1 de l interrupteur 3 (SW3) détermine si les signaux d entrées sont inversés. Si «ON» les signaux sont inversés. En activant l inversion, toutes les valeurs des entrées sont inversées. Par exemple, une entrée de 0 volt demande l utilisation de 100% des sorties tandis que 10 volts demande l utilisation de 0% des sorties Contrôle Proportionnel Intégral (PI) La position 2 de l interrupteur 3 (SW3) permet de déterminer si le PI est utilisé. Si «ON» le PI est utilisé. Voir la section «10.1 Contrôle Proportionnel Intégral» pour le fonctionnement du PI. 15

16 7.9. Mode de contrôle Les positions 1 et 2 de l interrupteur 4 (SW4) permettent de configurer le mode de contrôle. Quatre modes sont disponibles : les modes linéaires FIFO et LIFO, le mode Binaire et le mode Manuel. Position SW 1 2 Mode OFF OFF Manuel ON OFF Fifo OFF ON Lifo ON ON Binaire Tableau 5 SW4 1-2 Mode FIFO Dans ce mode la première étape à devenir «ON» est également la première étape à devenir «OFF». 16

17 Par exemple dans un système à quatre étapes : - Le signal d entrée augmente à 50%, l étape 1 puis l étape 2 deviennent «ON». Relais ON ON OFF OFF Tableau 6 Exemple FIFO 1 - Lorsque l entrée diminue à 0%, l étape 1 puis l étape 2 deviennent «OFF». Relais OFF OFF OFF OFF Tableau 7 Exemple FIFO 2 - Par la suite lorsque le signal d entrée augmente la prochaine étape à devenir «ON» sera la troisième. Relais OFF OFF ON OFF Tableau 8 Exemple FIFO 3 Mode LIFO Dans ce mode la dernière étape à devenir «ON» est la première étape à devenir «OFF». Ainsi, l étape 1 est toujours la première à devenir «ON» et la dernière à devenir «OFF». 17

18 Par exemple pour un contrôleur à quatre étapes : - Pour un signal d entrée qui augmente à 50%, l étape 1 devient «ON» suivie de l étape 2: Relais ON ON OFF OFF Tableau 9 Exemple LIFO 1 - Lorsque le signal d entrée diminue à 0%, l étape 2 devient «OFF» puis l étape 1: Relais OFF OFF OFF OFF Tableau 10 Exemple LIFO 2 - Lorsque le signal d entrée augmente, la prochaine étape mise à «ON» est la première. Relais ON OFF OFF OFF Tableau 11 Exemple LIFO 3 18

19 Mise à ON Mise à OFF Mode Binaire Dans ce mode on contrôle les étapes en binaire. Donc l état des étapes correspond au nombre d étape active sous forme binaire. Le mode binaire est utile lorsque chaque charge a une capacité du double de sa charge précédente. Exemple : Relais (800 (400 (200 (100 Watts) Watts) Watts) Watts) OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF ON OFF OFF OFF ON ON OFF ON OFF OFF Tableau 12 Exemple Binaire Mode Manuel Le mode Manuel permet de désactiver l algorithme de contrôle des étapes pour pouvoir contrôler directement les relais avec les boutons appropriés. 19

20 7.10. Adresse réseau MSTP BACnet Pour que la carte maîtresse puisse communiquer les états de relais à ses cartes esclaves, on doit configurer l adresse et relier les contrôleurs en réseau. Les positions 3 et 4 de l interrupteur 4 (SW4) permettent de configurer le réseau MSTP. Positions 3 4 Information Relais OFF OFF Maître 1-8 ON OFF Esclave OFF ON Esclave ON ON Esclave Tableau 13 SW4 3-4 Lorsque le contrôleur est accédé par des outils BACnet, les interrupteurs affectent les propriétés BACnet «Device Name», «Device Identifier» ainsi que l adresse «MSTP MAC». Les interrupteurs utilisent une banque d adresses réseau consécutives Vitesse série du réseau MSTP BACnet La vitesse de communication par défaut est de baud. Cette vitesse peut être changée pour l intégration BACnet du contrôleur d étapes avec un serveur effectuant le contrôle de bâtiment. 20

21 La configuration de la vitesse série se fait par les positions 5, 6, 7 de l interrupteur 4 (SW4). Le tableau suivant montre les configurations possibles. Positions Baudrate OFF OFF OFF 9600 ON OFF OFF OFF ON OFF ON ON OFF OFF OFF ON ON OFF ON OFF ON ON ON ON ON (valeur default) par Tableau 14 SW Lecture de propriétés multiple BACnet La position 8 de l interrupteur 4 (SW4) détermine si le service BACnet de lecture de propriété multiple (Read Property Multiple) est utilisé. Si «ON» le service est utilisé par le contrôleur. Cette fonction peut être utilisée lors de l intégration avec un serveur effectuant le contrôle du bâtiment et elle est généralement activée. Note : Les contrôleurs CCE-32 ne se servent pas de ce service pour communiquer entres le maître et les esclaves. 21

22 7.13. Entrée de résistance L entrée de résistance est configurée par le cavalier 1 (JMP1). On peut configurer l entrée pour une résistance de 20K Ohms ou 135 Ohms. Lorsque le cavalier est placé à gauche on utilise 20K Ohms, si le cavalier est placé à droite on utilise 135 Ohms. Il est important de placer un cavalier à l une ou l autre des positions, même lorsqu un autre type d entrée est utilisé. 8. Communication La communication entre les cartes CCE-32 se fait par le protocole BACnet MSTP sur lien RS-485. Elle permet à la carte maitresse de communiquer aux autres cartes l état des étapes. Le réseau BACnet permet aussi de contrôler la valeur des différentes entrées Caractéristiques réseau Lorsqu un contrôleur CCE-32 se trouve à une extrémité d un réseau RS-485, on active sa terminaison de 120-Ω disponible sur la carte pour terminer le réseau. On place un cavalier sur le connecteur JP2 pour utiliser la résistance de fin de ligne de la carte. Pour plus d informations, référez-vous au manuel de Cristal Contrôles, «Mise en place d un réseau RS-485». Voici la liste des objets BACnet. La liste est simple et plusieurs objets permettent de contrôler directement les entrées et sorties du contrôleur. La communication avec ces objets permet d intégrer le contrôleur CCE-32 dans un contrôleur effectuant la gestion du bâtiment. 22

23 8.2. Objets réseaux Le CCE-32 possède des objets BACnet de différents types. Les objets BACnet utilisés sont énumérés dans le tableau suivant : Object Description Valeur Type de valeur Valeur par default Type d Object IN 0-10V Représente la valeur de l entrée 0-10 V 0-100% Pourcentage 0 Entrée Analogique IN 4-20mA Représente la valeur de l entrée 4-20 ma 0-100% Pourcentage 0 Entrée Analogique IN OHMS Représente la valeur de l entrée résistive 0-100% Pourcentage 0 Entrée Analogique IN TEMPERATU RE Représente la valeur de l entrée de température degré Celsius degré Celsius 0 Entrée Analogique CURRENT- INPUT Valeur d entrée utilisée par la séquence de contrôle 0-100% Pourcentage 0 Valeur Analogique MODULATE D Valeur de la sortie modulée 0-100% Pourcentage Valeur déterminée par le contrôleur. Valeur Analogique RELAY 1 Relais 1 ON ou OFF Boolean RELAY 2 Relais 2 ON ou OFF Boolean RELAY 3 Relais 3 ON ou OFF Boolean RELAY 4 Relais 4 ON ou OFF Boolean États du relais selon le contrôleur. États du relais selon le contrôleur. États du relais selon le contrôleur. États du relais selon le contrôleur. Sortie Binaire Sortie Binaire Sortie Binaire Sortie Binaire RELAY 5 Relais 5 ON ou OFF Boolean États du relais selon le Sortie Binaire 23

24 RELAY 6 Relais 6 ON ou OFF Boolean RELAY 7 Relais 7 ON ou OFF Boolean RELAY 8 Relais 8 ON ou OFF Boolean contrôleur. États du relais selon le contrôleur. États du relais selon le contrôleur. États du relais selon le contrôleur. Sortie Binaire Sortie Binaire Sortie Binaire SET-POINT Consigne de température Degré C Degré C 21 Valeur Analogique PERCENT PER DEGREE Poids en pourcentage d un dégrée Celsius % Pourcentage 10 Valeur Analogique SET-POINT- MIN Consigne de température minimum Degré C Degré C 15 Valeur Analogique SET-POINT- MAX Consigne de température maximum Degré C Degré C 25 Valeur Analogique FILE 0 Configuration du contrôleur d étapes Fichier BACnet CCE-32 Information sur le CCE Device Tableau 15 Objets BACnet 24

25 9. Status Une DEL indique l état du contrôleur d étapes. Description Maître Esclave Fréquence de clignotement Indique que le contrôleur d étapes et en mode de fonctionnement normal. Indique que le contrôleur d étapes maître ne peut communiquer l état des étapes aux autres cartes. Indique que le contrôleur d étapes et en mode de fonctionnement normal. Indique que le contrôleur d étapes ne reçoit pas de communication du maître. Tableau 16 Status 1 Hz 10 Hz 10. Algorithme du logiciel Le logiciel de ce contrôleur d étapes détecte automatiquement l entrée analogique utilisée. L entrée ayant le pourcentage le plus élevé est utilisé pour le contrôle. Les étapes sont déterminées selon le nombre d étapes configurées et la valeur de l entrée analogique. Si le contrôleur d étapes est configuré pour utiliser une étape de ventilation / pompe à circulation, on active cette étape lorsque la première étape s active. L étape de ventilation reste active tant qu une étape est activée et se désactive après un délai configuré à la fermeture de toutes les étapes fixes et modulante Contrôle Proportionnel Intégral Le PI permet de faire un contrôle plus précis des étapes lorsqu on utilise l entrée de température. La partie proportionnelle permet d activer rapidement un nombre 25

26 d étapes fixes requis pour atteindre la consigne. Le nombre d étapes est déterminé par l erreur entre la température courante et la consigne. Pour ce qui est de l intégrale, elle augmente le nombre d étapes tant que la consigne n est pas atteinte. Lorsqu il y a dépassement de la consigne la partie proportionnelle désactive un nombre d étapes fixes selon l erreur et la partie intégrale réduit le nombre d étape jusqu'à ce que la consigne soi atteinte. 11. Dimensions 3.8" mm 7 6.4" mm Figure 5 - Dimensions du CCE-32 26

27 12. Caractéristiques matérielles Microcontrôleur : Freescale MCF51QE128 Communication : RS-485 / BACnet MSTP. Tension d alimentation : Vac «Half Wave» Courant d alimentation : 40 ma typique, 50 ma max Température de fonctionnement : 10ºC à 45ºC (50ºF à 113ºF) Température d entreposage : -30ºC à 80ºC (-22ºF à 176ºF) Sorties 8x Contact sec: 24Vac / 30Vdc 1x Analogique 0-10Vdc 5mA Entrées 1x Analogique 0-10 Vdc dans une impédance de 30k Ω 1x Analogique Résistive, configurable 0-20K Ω ou Ω 1x Analogique 4-20 ma 1x Entrée thermistor NTC 10 KΩ (10 C à 60 C) Cavaliers JMP1 : Sélection du type d entrée résistive. JP2 : Terminaison RS-485 de 120Ω Interrupteurs 4x interrupteurs DIP 8 positions. 27

28 INTERRU PTEUR INTERRUPTEUR #2 INTERRUPTEUR #1 13. Liste des interrupteurs Position Description 1 Délais d activation 2 Délais d activation 3 Délais d activation 4 Délais d activation 5 Délais d activation 6 Délais d activation 7 Temps d activation du ventilateur 8 Temps d activation du ventilateur 1 Nombre d étapes 2 Nombre d étapes 3 Nombre d étapes 4 Nombre d étapes 5 Nombre d étapes 6 Ventilation 7 Étape modulante 8 1 Inversion 2 Contrôle Proportionnel Intégral (PI) 28

29 INTERRUPTEUR #4 3 Base de temps PWM 4 Base de temps PWM Mode de contrôle 2 Mode de contrôle 3 Adresse réseau MSTP BACnet 4 Adresse réseau MSTP BACnet 5 Vitesse série du réseau MSTP BACnet 6 Vitesse série du réseau MSTP BACnet 7 Vitesse série du réseau MSTP BACnet 8 Lecture de propriétés multiple BACnet Tableau 17 Liste des interrupteurs 29

30 Avis légal Toute représentation ou reproduction, intégrale ou partielle, faite sans le consentement de est illicite. Cette représentation ou reproduction illicite, par quelque procédé que ce soit, constituerait une contrefaçon sanctionnée par les articles de Loi de droit d auteurs. Tous les produits sont des marques déposées de leur société respective. Ce produit utilise certaines parties de code source du projet «BACnet Stack at SourceForge». Le code source original peut vous être fourni sur demande ou bien téléchargé sur le site du projet à l adresse suivante : Tous droits réservés

31 GARANTIE LIMITÉE DE 2 ANS CRISTAL CONTRÔLES garantit que ses produits seront exempts d un défaut de matériau ou de main-d oeuvre pour une période de deux ans après l expédition desdits produits par CRISTAL CONTRÔLES. Si un produit CRISTAL CONTRÔLES souffrait d un défaut de matériau ou de maind oeuvre durant la période applicable de garantie, la responsabilité de CRISTAL CONTRÔLES sera la réparation ou le remplacement ou le remboursement du prix d achat, à la discrétion de CRISTAL CONTRÔLES. CRISTAL CONTRÔLES n assumera aucune responsabilité pour toutes dépenses encourues, directes ou indirectes, associées à l installation, à l enlèvement ou la réinstallation de tout produit défectueux. La garantie limitée de CRISTAL CONTRÔLES ne sera pas applicable s il n y a pas conformité avec les instructions d installation et d opération fournis par CRISTAL CONTRÔLES, ou si le produit a été modifié ou altéré sans le consentement écrit de CRISTAL CONTRÔLES, ou si la défaillance dudit produit est le résultat d un accident, d un mauvais usage, d une mauvaise manutention, d une modification, de négligence ou d une maintenance inappropriée. Toute requête concernant la garantie devra être soumise par écrit à CRISTAL CONTRÔLES à l intérieur de la période de garantie. Ce qui précède remplace toute autre garantie explicite ou implicite. CRISTAL CONTRÔLES n assume ni autorise aucune personne d assumer pour lui tout autre obligation ou responsabilité se rapportant au dit produit. CRISTAL CONTRÔLES ne peut en aucun cas être tenu responsable pour tout dommage, direct ou indirect, accidentel ou consécutif (incluant perte de profits, de revenus ou d occasion d affaires), ni blessures ou dommages à la propriété reliés à la fabrication ou l utilisation de ses produits. En achetant les produits CRISTAL CONTRÔLES, l acheteur est d accord avec les termes et conditions de cette présente garantie. 31