dnes je 15.8.2022

Input:

Pohled na historii a vývoj systémových instalací

5.11.2014, , Zdroj: Verlag Dashöfer

13.1.2 Pohled na historii a vývoj systémových instalací

Ing. Josef Kunc

V první polovině 20. století se nejen v odborném tisku vyskytovaly úvahy o vybavení elektrických instalací v bytech a budovách, ať již v bližší, či vzdálenější budoucnosti, jaké funkce budou umět řídit. Mnohé úvahy se také promítly do sci-fi literatury a filmové tvorby. A obráceně, vize autorů tohoto literárního žánru mnohdy ovlivňovaly snahy techniků o vývoj technických zařízení, která budou schopna plně anebo alespoň částečně plnit takovéto představy.

Ve sci-fi žánru je často používané hlasové ovládání elektrických instalací. V současné době je tato technika skutečně možná, ovšem není ještě dovedena k takové dokonalosti, aby mohla být plně nasazena do řízení funkcí v elektrických instalacích. Lze však předpokládat, že v poměrně blízké budoucnosti budou odstraněny všechny problémy a prvky pro hlasové ovládání budou moci být skutečně bezproblémově používány.

Avšak nahlédněme do historie elektrických instalací.

Nebudeme se zabývat nejzazší historií klasických instalací, sahající do konce 19. století, což je zcela samostatná historická kapitola.

Nejsme samozřejmě schopni v krátkosti reprodukovat všechny postupné události, vedoucí až k současným systémovým instalacím. Zmíníme se proto jen o některých postupných krocích.

Od úvah k prvním systémům

S rozvojem vědy a techniky se ve světě vždy vyskytovaly snahy o využití nejnovějších vědeckých poznatků pro zvýšení pohodlí, pro zjednodušení různých pracovních činností, pro zvýšení produktivity práce a v neposlední řadě také pro co nejefektivnější využití energie. Proto také již od počátků elektrifikace se elektřina prosazovala pro použití pro osvětlování, pro vyžití v různých technologických procesech. Zpočátku zcela izolovaně pro manuálně ovládané jednotlivé okruhy osvětlování a individuálně spínané spotřebiče bez jakýchkoliv možných vzájemných vazeb.

Proto také jakákoliv optimalizace spotřeby energie, spojená s nutností ji regulovat, závisela pouze na lidském činiteli, tedy na ruční regulaci.

Nebudeme se zabývat průmyslovými automatizačními systémy, kde již na přelomu 19. a 20. století byly k dispozici různé pneumatické a hydraulické systémy regulace technologických procesů. Zajímat se budeme pouze o řízení funkcí v budovách – tedy řízení těch funkcí, jejichž činnost při správném způsobu provozu ani nemusíme vnímat.

V roce 1954 byl v USA firmou Texas Instruments uveden na trh první tranzistorový přijímač, navíc s malými rozměry, tedy v kapesním provedení. Firma RCA představila barevnou televizi. V témže roce byla představena celá řada novinek i pro elektrické instalace, jako např. stmívač. To byly zajisté mohutné impulsy pro vznik různých návrhů i pro oblast řízení elektrických instalací.

Obrázek č. 1: Prezident televizní společnosti CBS představuje technické středisko barevné televize (převzato z časopisu Popular mechanics, leden 1954)

Krátká tisková zpráva z poloviny 60. let minulého století přinesla informaci o japonském pokusu zajistit komplexní regulaci spotřeby tepla a řízení osvětlení v rodinném domě využitím samočinného počítače. Uvědomme si, že relativně málo výkonný a energeticky vysoce náročný počítač byl v tehdejší době představován souborem několika skříní vybavených elektronickými obvody z diskrétních součástek, přičemž vyžadoval umístění v klimatizované místnosti. Navíc, jeho cena zajisté výrazně převyšovala cenu celého rodinného domu i s použitými technickými a technologickými celky. Nebylo tedy možné počítat s praktickým využitím takto navrženého systému – tzn. systému s centrálním počítačem vybaveným vnitřní paralelní sběrnicí.

Podstatou tohoto technického pokusu bylo pouze potvrzení domněnek, že moderní výpočetní technikou bude možné ovládat i funkce v domech a bytech, včetně možností jejich vzájemné interakce.

Obrázek č. 2: Centrální počítač

Je ovšem nutné si také uvědomit, že v tehdejší době neexistovaly prakticky žádné ekonomické tlaky na úspory energie. Především uvážíme-li, že na světovém trhu, za poměrně stabilních podmínek, se prodával jeden barel ropy za cenu 50 centů. Šetřit energií bylo tehdy neekonomické. Jakákoliv opatření směřující k úsporám byla příliš nákladná, bez patrné návratnosti vynaložených prostředků. Přesto neustále probíhaly různé pokusy s řízením více funkcí společným systémem, zpravidla vždy ve vazbě na nově vyvíjené výrobky – především polovodičové součástky.

V první polovině 70. let 20. století došlo k zásadnímu obratu. Země OPEC vyvolaly energetickou krizi. Vyžadovaly za svoje dodávky ropy výrazně vyšší ceny. Tehdy dosáhly toho, že cena jednoho barelu ropy prakticky skokově vzrostla na asi 7 US $, tedy na 14násobek. To znamenalo, že energie již nebyla téměř zdarma, že bylo nutné snižovat energetickou náročnost budov.

Obrázek č. 3: Demonstrační foto - ropná plošina

Zdražení energie se tedy nutně muselo zobrazit ve změně pohledu na snižování nákladů na energie. Ve vyspělých zemích se okamžitě rozběhly různé vývojové programy zaměřené na snížení energetické náročnosti. (Je ovšem nutné předpokládat, že mnohá z později dokončovaných řešení byla již dříve rozpracována, s jejich dokončením se čekalo na vhodnější příležitost. Ta nastala zdražením energie.) V mnohých zemích (jako např. v SRN) byly tyto programy dotovány ze státních rozpočtů. Rozvoj vědy a techniky, především v oblasti mikroelektroniky a výpočetní techniky ovšem po celou dobu probíhal stále rychleji, takže v polovině 70. let již byly k dispozici sice ještě poměrně drahé, ale ve srovnání se sálovými počítači výrazně levnější a energeticky výrazně méně náročné osobní počítače, nevyžadující umístění v klimatizovaných prostorách.

Kolem roku 1976 němečtí technici prezentovali konkrétní výsledky státem dotovaného programu – řízení spotřeby tepla a elektrické energie v objektu školy. Tato prezentace proběhla mj. v Praze na významné mezinárodní konferenci Vytápění, větrání, klimatizace, za účasti velkého počtu renomovaných světových firem z oblasti regulace a automatizace, doprovázenou rozsáhlou výstavou konanou na brněnském výstavišti. Presentované řešení demonstrovalo vysoké úspory energie na vytápění a také na osvětlování při využití osobního počítače jako centrální řídicí jednotky k časovému řízení režimů vytápění v jednotlivých učebnách podle rozvrhu hodin a se spínáním osvětlení podle úrovně venkovního osvětlení. Použitá řídicí jednotka již tedy nevyžadovala umístění v klimatizované místnosti, byla rozměrově výrazně menší, než sálový počítač. I její cena byla výrazně nižší, i když ve srovnání s cenami současných PC byla ještě vysoká. Ovšem pro řízení funkcí ve velkých objektech již bylo její použití ekonomické.

Sběrnicové systémy elektrických instalací

Další technický rozvoj přinášel stále vyšší hustotu integrace součástek v integrovaných prvcích. V 80. letech minulého století tak již byly k dispozici mikroprocesory a mikrokontroléry, tedy mikroprocesory s vestavěnými pamětmi, dovolující vytvářet programovatelné přístroje, které mohly být začleněny i do rozměrově poměrně malých přístrojů. Každý z těchto přístrojů potom mohl mít naprogramovány dílčí činnosti a způsob komunikace s dalšími přístroji. Takto mohly být vytvářeny systémy nejen s centrálními řídicími jednotkami, ale i systémy zcela decentralizované, které ke své činnosti nevyžadovaly žádnou řídicí jednotku. Z počátku ovšem byly tyto prvky využívány pro sběrnicové systémy s centrálními řídicími jednotkami, jako např. americký systém Netzbus X-10, určený jen pro několik základních funkcí, s komunikací po silovém vedení, po určitou dobu vyráběný v licenci i v Evropě a používaný v 90. letech i v Československu. Následovaly také firemní evropské sběrnicové systémy s centrálními řídicími jednotkami, jakým byl

Nahrávám...
Nahrávám...