Jste zde

Netio PowerPDU 4C - vzdálené i automatické ovládání 230 V napájení

Antonín Vojáček, 3. Září 2019 - 16:33

Potřebujete vzdáleně či zcela automaticky ovládat napájení spotřebičům nebo kontrolovat jejich el. spotřebu a funkci? Pak řešením může být důmyslná jednotka PowerPDU 4C pracující jako inteligentní 4-násobný rozbočovat napájení 230V se širokými možnostmi řízení přes ethernet / internet, z IoT zařízení, PC i PLC.

Co je to Netio PowerPDU 4C EU ?

Netio PowerPDU 4C v provedení EU je prostě taková černá celokovová krabička, která na jedné straně má jeden vestavěný vstupní napájecí konektor IEC60320 C14 ve formě zástrčky (počítačový konektor typ male) s přepínačem sloužící k přivedení silového napájení 230 V AC a vedle něho čtveřici stejných zásuvek IEC60320 C13 (počítačový konektor typ zásuvka) slouží další rozvod a rozdělení napájení do 1 až 4 dalších zařízení. Každý je dimenzován na max. zatížení až 8 A, ale celkové max. zatížení najednou ze všech čtyřech zásuvek najednou je 10 A, na které je dimenzována vstupní zástrčka. Na čelní straně krabičky je pak dvojce klasických ethernetových konektorů RJ-45 pro napojení na lokální LAN síť, jehož prostřednictvím se provádí kompletní nastavení a ovládání jednotky PowerPDU 4C, tedy i možné vzdálené ovládání spínání 4 zmíněných napájecích výstupů. To je jen jedna z možností řízení, protože druhou možností je i několik režimů automatického řízení zapínání a vypínání výstupů - podle nastavení jednotky.

Krabička může svojí konstrukci ležet na skříni počítače, v rozvaděči, lze i místo nalepených gumových nožiček přišroubovat otvory na zeď či jinou konstrukci, případně i zabudovat od racku.

Nastavování interním webovým rozhraním

Kompletní nastavování a ovládání jednotky Netio PowerPDU 4C se provádí prostřednictvím webového prohlížeče z libovolného počítače, tabletu, případně i chytrého telefonu (s dostatečně velkým displejem), protože jednotka má vestavěný interní tzv. webový server na němž běží přehledné grafické klikací ovládací webové stránky velmi dobře srozumitelné a intuitivní a navíc v multijazykovém provedení, takže lze jazyk tohoto webu snadno jedním kliknutím přepnout do češtiny, angličtiny či němčiny, podle preferencí uživatele.

I prvotní připojení na tyto webové stránky je velmi jednoduché. S klasickým počítačem nebo notebookem stačí jej stačí propojit libovolným ethernetovým kabel mezi jeho konektorem RJ-45 s jedním z RJ-45 konektorů jednotky, nastavit v nastavení počítače LAN větev IP adresu na 192.168.1.x (například 192.168.1.1 / masku 255.255.255.0 ) a do webového prohlížeče pak zadat defaultní adresu zařízení z výroby 192.168.1.78 a hned Vám naskočí webové stránky zařízení "PowerPDU 4C WebControl". Případně lze si ze stránek výrobce stáhnout a nainstalovat vyhledávací software "NETIO Discover", který Vám prohledá přítomnost všech NETIO zařízení aktuálně připojených a zapnutých v LAN síti a vypíše v seznamu.

Také je možné jednotku Netio PowerPDU 4C rovnou ethernetovým kabelem napojit na Váš domácí či firemní WiFi router, který pomocí automatického přidělování adres DHCP zařízení přiřadí nějakou dovolenou IP adresu a následně lze již lze k jednotce přistupovat i přes WIFI opět z počítače či table nebo chytrého telefonu připojeného na stejnou domácí či firemní síť. Přiřazenou IP adresu konkrétních zařízení lze pak opět najít pomocí vyhledávací software "NETIO Discover", který Vám prohledá přítomnost všech NETIO zařízení aktuálně připojených a zapnutých v LAN síti a vypíše v seznamu (případně i připojením se na web Vašeho routeru a jeho DCHP přidělovací tabulku).

Hned po vstupním požadavku přihlášení (defaultní je od výrobce jméno "admin" a heslo "admin" jsou na hlavní webové stránce (položka "Výstupy") jasně patrné 4 obrázky zásuvek s ikonou aktuálně indikující stav zásuvky (zapnuto/vypnuto) a aktuální z každé odebíraný proud v A (ampérech), výkon ve W (wattech) a pak také celkovou spotřebu elektrické energie ve Wh od doby posledního vynulování jejího počítadla. Dále po levé straně je navigační menu odkazující na další funkce a nastavení (položky "Nastavení" a "Uživatelé"), včetně možnosti změny komunikačních LAN ethernetových parametrů (DHCP vs. pevné přidělení adresy), nové zadaní / změna přístupového hesla na tyto webové stránky, přepnutí z nešifrovaných HTPP stránek ne šifrované HTTPS apod.

Pak jsou tu položky "M2M API protokoly" pro volbu a nastavení komunikačního protokolu vzdáleného ovládání a LUA skript pro naprogramování vlastní zcela automatické funkce, kdy se zásuvkové výstupy budu zapínat vypínat různě podle různých stavů, například podle aktuálního zatížení proudem / příkonem, po napočítání určité el. spotřeby, podle změn a kolísání odebíraného výkonu v čase podle data či ročního období (kalendáře) apod. Možnosti jsou v tomto směru skutečně široká a více méně závisí jen v případě LUA skriptu jen na nápadech a schopnostech uživatele, co vymyslí.

Možnosti vzdáleného ovládání zásuvek

Napájecích 230V výstupů krabičky je možné řídit v reálném čase přímo prostřednictvím klikáním na ikon vypínačů na vestavěných webových stránkách zařízení nebo prostřednictvím zasíláním příkazů po LAN ethernetové komunikaci z prakticky libovolného externího zařízení (počítač, table, chytrý telefon, malé jednodeskové počítače typu RaspberryPi, libovolných řídících automatů PLC). Tento režim se nazývá jako M2M API režim. Formát ovládacího protokolu pak odlišný podle toho, jaký komunikační režim v nastavovacím webu se zvolí a tedy podle toho co externí ovládací zařízení konkrétně za komunikační protokol podporuje. Jednotka Netio PowerPDU 4C dokonce umožňuje současně aktivovat více různých komunikačních formátů a tak lze zásuvky ovládat současně z různých externích zařízení napojených současně na společnou LAN síť.

M2M API se aktivují opět přes webové stránky kabelu, zaškrtnutím příslušné "Enable" položky a nastavení komunikačních a přístupových parametrů je možné vybrat z následujících možností:

SNMP - Simple Network Management Protocol pro odečítání a archivaci el. zatížení a el. spotřeby zásuvek a případně i řízení (pouze SNMP verze 3).
Telnet/KSHELL - jednoduché zasílání příkazů zapnutí / vypnutí / přepnutí příkazy odeslanými z PC TELNET klient terminálu.
MQTT - JSON vzdálené ovládání internetovou MQTT komunikací z IoT zařízení prostřednictvím MQTT brokerů.
Sériová konsole - pro řízení zásuvek zařízení prostřednictvím RS-232 komunikace a LUA skriptu.
XML API - ovládání zapnut/vypnutí/přepnutí prostřednictvím zaslání XML souboru do kabelu a získání XML protokolu s aktuálním stavem el. napětí, el. proudu, příkonu a spotřeby a dalších.
JSON API - ovládání zapnut/vypnutí/přepnutí prostřednictvím zaslání JSON souboru do kabelu a získání JSON protokolu o aktuálním stavu, el. napětí, el. proudu, příkonu a spotřeby a dalších.
URL API - ovládání přepnutí jednotlivých zásuvek prostřednictvím zaslání "webového" příkazu přímo v rámci IP adresy.
MODBUS/TCP - standardizovaný průmyslový komunikační protokol pro ovládání pomocí zápisu / změny stavu v MODBUS registrech.

Zatímco XML a JSON API se hodí pro realizaci ovládání z nadřazených řídících nebo HMI systémů, funkce URL API je ideální pro realizaci základního jednoduchého přepínání z klasických HMTL webových stránek. Velkou výhodou XML nebo JSON API proti URL API je pak možnost přečtení a zobrazení aktuálního stavu a hlavně naměřených parametrů. MODBUS TCP režim se pak primárně hodí pro řízení z PLC nebo průmyslových řídících a vizualizační systémů (OPC, SCADA, HMI panely apod.). Režim sériové konsole se naopak hodí pro starší PLC s pouze RS-232 linkou. Režim MQTT je ideální pro řízení ze všech moderních IoT zařízení a vzdálené řízení přes internet.

Z výše uvedeného je patrné, že možnosti řízení jsou skutečně široké a záleží tedy jen na výběru vhodného typu podle externího ovládacího zařízení.

Možnosti automatického ovládání zásuvek

Zapínání a vypínání (přepínání zásuvek) je nutně nemusí být okamžitá reakce na aktuální provedený / zaslaný povel, ale také může být čistě automatické bez zásahu jakéhokoliv vnějšího operátora či systému a funguje tedy i v případě, že se LAN ethernetová komunikace jednotky Netio PowerPDU 4C odpojí.

Zde jsou v zásadě dvě různé možnosti, jedna jednoduchá ale omezená a jedna složitější, ale komplexní:

Řízení jednotlivých zásuvek automaticky podle přednastaveného kalendáře jejich zapnutí a vypnutí - položka menu "Rozvrhy".
Řízení podle naprogramovaného řídícího programu - tzv. LUA skript - položka menu "Actions (Lua)".

V prvním případě jen stačí se připojit na webové stránky jednotky a hned na úvodní stránce u každé jednotlivé zásuvky vyvolat kalendář (položka "Klikněte pro nastavení->Časovač") a zde nastavit jaké dny a v jakém konkrétním čase se má zásuvka zachovat, tedy zda zapnout, vypnout, přepnout se na opačná stav apod. Není k tomu nutné mít žádné technické znalosti a je to velmi jednoduché a spolehlivě hned funkční.

V druhém případě je již nutné mít alespoň nějaké základní znalosti programování. Sice je možné na stránkách výrobce si stáhnout vzorové a zcela funkční zápisy programu pro některé nejběžnější funkce (viz https://www.netio-products.com/cs/slovnik/lua-skripty-programovatelne a https://www.netio-products.com/cs/lua-scripty), ale i zde je vhodné se umět alespoň v kódu trošku orientovat a případně být schopen si jej poupravit pro své vlastní konkrétní potřeby). Pomocí LUA skriptů lze však při trošce té programátorské šikovnosti vytvořit i poměrně zajímavé a sofistikované režimy řízení podle aktuální či dlouhodobé spotřeby el. energie či a okamžitého el. zatížení (funkce elektronické pojistky), podle aktuálního data, času a ročního období, podle počtu vyskytnutých výkonových špiček v určitém časové periodě apod. Možnosti jsou skutečně široké a k dispozici je i velmi podrobný internetový manuál jednotlivých příkazů LUA skriptu s mnoha příklady (viz https://wiki.netio-products.com/index.php?title=NETIO_Specific_Reference_manual).

Možnosti měření spotřeby, napětí, výkonu každé zásuvky

Jak již bylo zmíněno výše, jednotka Netio PowerPDU 4C v sobě obsahuje standardně široké portfolio měřených el. veličin, které lze tímto monitorovat nejen přímo na webu zařízení, ale i odesílat na libovolné cílové zařízení (např. PC server) a zde je archivovat či vizualizovat. Je možné ji využít jako i jako takovou lokální měřící jednotku / elektroměr, která měří celkový příkon a spotřebu, ale i příkon a spotřebu spotřebičů připojené na jednotlivé výstupní zásuvky.

Měřené jsou následující veličiny, všechny s přesností lepší než 1%:

Proud celkový i každého výstupu[A]
Výkon / příkon celkový i každého výstupu [W]
Spotřeba celková i každého výstupu [Wh]
TPF (True Power Factor) = tj. účiník celkový i každého výstupu
Napětí napájecí sítě [V]
Frekvence napájecí sítě [Hz]

Odesílání informačních emailů a watchdog

Ještě nakonec bych zmínil jednu neméně důležitou věc, tedy možnost nastavení odesílání informačních e-mailů a funkce watchdog.

Informační e-maily se mohou odesílat jak o stavu / problémech na jednotlivých zásuvkách, tak o celkové špatné funkci či poruše zařízení nebo i periodické každodenní zasílání stavových informačních e-mailů pro kontrolu stavu a funkce jednotky.

WatchDog průběžně hlídá, jestli část systému nebo nějaký proces funguje správně, a když správně nefunguje tak WatchDog proces restartuje. Využívá se zde detekce funkce IP zařízení pomocí odpovědi na známou funkci PING. Zařízení je prohlášeno za funkční, když je připojené na síti a odpovídá na PING requesty. Když odpověď na PING request nepřijde (do nějakého času nebo počtu opakování), IP Watchdog zařízení restartuje (odpojením napájení na nějaký čas). Obecně lze říct, že funkce IP WatchDog nahrazuje člověka, který by musel cestovat několik kilometrů nebo hodin, aby na místě zařízení pouze vypnul a znovu zapnul. Výhodou funkce IP WatchDog je, že vypnutí a zapnutí se provede bez zásahu člověka. Koncový uživatel si část ani nevšimne, že něco nefungovalo.

Ostatní zajímavé parametry

Mimo výše uvedené funkce, lze ještě ve všech zařízeních NETIO nalézt mnoho dalších zajímavých a výhodných funkcí:

ZCS (Zero Current Switching) = ovládací relé spíná a rozpíná výstup právě v okamžiku průchodu sinusového průběhu proudu nulou, což umožňuje bez jiskření vypínat a zapínat zařízení i zrovna při odběru maximálního výkonu (maximálním zatížení).
IOC (Independent Output Control) = stav zapnuto/vypnuto výstupní zásuvky není ovlivněn výpadkem WiFi spojení, tedy ovládání výstupu je zcela nezávislé na systému, který zajišťuje komunikaci po WiFi.
PowerUp state = nastavení stavu výstupní elektrické zásuvky ihned po zapnutí (nebo při obnovení elektrického proudu po výpadku). Navíc je tímto parametrem možné definovat chování výstupní elektrické zásuvky 230V v čase než začne fungovat standardní komunikace s nadřízeným systémem. Funkce zpožděného zapnutí výstupu pak naopak umožňuje zapnout výstup s nastavitelným zpožděním několika sekund po obnovení napájení. To může ochránit jističe proti výpadku při obnovení napájení.

Závěr

Napájecí jednotka Netio PowerPDU 4C představuje zcela univerzální zařízení pro rozvod, kontrolu, řízení a ovládaní silového napájení 230 V pro běžné spotřebiče s příkonem v řádu jednotek W až jednotek kW, ať již jde o domácí spotřebiče, IT techniku, moderní chytrá IoT zařízení i průmyslovou měřící a monitorovací techniku. PowerPDU jednat umožňuje vzdálené zapínání a vypínání, ale hlavně může fungovat jako kontrolu spotřeby a případné automatické odpojení spotřebiče, pokud z nějakého důvodu jeho příkon je vyšší než by měl být (je přetížený či poškozený) nebo pracuje / funguje déle než by měl. PowerPDU sice nijak nenahrazuje bezpečnostní odpojovací zařízení typu jistič či proudových chráničů, ale proti nim provádí odpojení / vypnutí spotřebičů "jemnějším" způsobem (díky funkce ZCS), čímž nehrozí jejich poškození, ani při častém opakovaném zapínání a vypínání.

Nespornou výhodou je i automatický restart IT zařízení (počítače, serveru, routeru apod.) nebo i průmyslové měřící či řídící jednotky v případě, že z nějakého důvodu přestane komunikovat po LAN ethernetové síti. Tím může odpadnout mnoho problémů a v průmyslu zbytečných servisních zákroků při náhodném občasném programovém zaseknutí zařízení, zvláště pokud se to stane v hluboké noci ve 3-směnném provozu. Případně lze nastavit i kontrolní pravidelný restart třeba každý týden v určitou dobu, aby napájení zařízení opět najela do správného pracovního režimu. Odesílání informačních emailů pak včas může upozornit na chybnou funkci.

Ve výsledku se tak v velkém množství případů vložené finance to takového zařízení jako Netio PowerPDU 4C velmi rychle vyplatí nejen ve zvýšeném komfortu, ale i v možnosti více automatizované funkci.