Если в помещении один телевизор и подключённый к нему ноутбук, то управлять этим можно и прилагаемыми пультами. Но когда количество устройств растёт, а взаимодействие с ними усложняется, то справиться с этим сможет только многорукий человек. А для обычных двуруких придумали системы управления.
Система управления — это именно то, что превращает кучу разношёрстного оборудования от разных производителей в единую законченную систему, а ради этого и создаются мультимедийные проекты.
Универсальные системы управления разрабатываются несколькими крупными фирмами и большим количеством мелких. Что бы быть немного в курсе здесь приведены компании, продукция которых чаще всего встречается на объектах мультимедиа.
ExtronElectronicsЯвляется производителем профессионального аудиовизуального оборудования. Штаб-квартира компании находится в Анахайме, штат Калифорния. В 2004 году компания вышла на рынок систем управления. В настоящее время она производит процессоры управления, кнопочные панели, сенсорные панели и программные решения.
CrestronElectronicsПроизводитель и дистрибьютор аудиовизуального оборудования автоматизации и интеграции, базируется в Рокли, штат Нью-Джерси. Компания проектирует, производит и распространяет оборудование, используемое для управления технологиями в коммерческих аудиовизуальных средах, таких как конференц-залы, классы и аудитории.
AMXАмериканская корпорация из Далласа существующая с 1982 года — крупнейший разработчик систем интегрированного управления аудио- и видеотехникой, системами безопасности, климатическими и другими инженерными системами здания.
Структура системы управления
Каждая система управления на каждом объекте уникальна. Двух одинаковых не бывает никогда. Но общие черты можно попытаться поймать.
Чаще всего система управления состоит из нескольких основных частей:
- Контроллер управления — это мозг системы, который управляет всеми устройствами и анализирует информацию при общении с Оператором.
- Интерфейсные устройства — это то, с чем общается Оператор, на что он смотрит и где нажимает кнопки.
- Исполняющие устройства — это те устройства, которые должны отработать команды от контроллера управления что бы выполнить приказ Оператора.
Оператор общается с системой управления через специальные устройства. Это могут быть сенсорные панели, где нужно дотрагиваться до экрана, могут быть простые настенные панели с механическими кнопками. А могут быть и планшеты или компьютеры с установленными программами управления. Надо чётко понимать — эти устройства всего лишь средства общения с контроллером управления, они сами не выполняют никакой программы, а лишь передают на контроллер управления команды Оператора и показывают Оператору результаты выполнения этих команд.
Получая от человека приказы, контроллер управления формирует внутри себя команды для конкретных устройств и передаёт эти команды посредством различных интерфейсов управления.
Надо очень чётко понимать логику работы систем управления. Основная программа управления загружается в контроллер управления. В этой программе описаны все команды, которые нужно подавать на исполняющие устройства (например, коммутаторы, звуковые процессоры и прочее), все команды, которыми обмениваются панели управления с контроллером, и вся логика работы системы.
Когда на панели управления нажимается некая кнопка, то выполняются следующие шаги:
Шаг 1: команда о нажатии на кнопку поступает с панели управления в контроллер управления.
Шаг 2: контроллер анализирует команду, а также текущее состояние исполняющих устройств и понимает, какие действия требуется выполнить.
Шаг 3: эти действия отправляются исполняющим устройствам.
Шаг 4: исполняющие устройства отрабатывают эти действия и отправляют обратно на контроллер управления информацию об успешном или неуспешном результате выполнения.
Шаг 5: контроллер анализирует ответы и при успешном выполнении записывает у себя новые состояния исполняющих устройств. При неуспешном выполнении контроллер должен предпринять те действия, которые описал программист (именно это и определяет квалификацию программиста).
Шаг 6: после сохранения изменённых состояний исполняющих устройств контроллер управления передаёт команду об изменении отображения на панели управления.
Шаг 7: панель управления показывает Оператору новое состояние системы — изменяет цвет кнопки, зажигает индикаторный значок, пишет предупреждающую надпись и т.д.
Эти шаги расписаны так подробно специально, что бы была понятна логика работы системы управления. И если кнопка на панели никак не включается даже если тыкать в неё постоянно, то теперь ты должен понимать, что имеется целая цепочка событий, которые должны произойти на разных этапах, и ошибка на любом этапе может помешать нормальному выполнению команды.
Стандартные интерфейсы управления
Система управления использует множество способов для передачи команд другим устройствам. Часть интерфейсов являются стандартными, другая часть разрабатывалась компаниями производителями самих систем управления. Ниже перечислены наиболее часто используемые интерфейсы.
Интерфейс RS-232
Последовательная передача данных — когда все данные передаются по одному проводу паровозиком. Параллельная — когда данные бегут порциями по нескольким проводам одновременно.
Один из самых старых интерфейсов для последовательной передачи данных. Текущий вариант RS-232C существует уже с 1969 года! В настоящее время передавать данные уже неактуально, так как появились более скоростные современные интерфейсы, но для управления различными устройствами интерфейс до сих пор отлично подходит.
Недостатком этого интерфейса является необходимость вручную настраивать все параметры, никакой автоматической настройки как скорости, так и других параметров нет.
Интерфейс RS-232 имеет несколько параметров настройки, которые выбираются из конечного числа вариантов:
Скорость обмена данными задаётся в бодах (битах в секунду) и чаще всего выбирается из ряда стандартных значений (300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200).
Количество бит данных может быть от 5 до 8.
Контроль чётности может быть чётным (even) или нечётным (odd).
Длина стоп-бита может составлять одну, полторы или две длительности бита.
Самым важным является то, что все эти параметры у передатчика должны полностью соответствовать параметрам у приёмника, иначе никакой передачи данных не будет.
Интерфейс RS-232 имеет несколько параметров настройки, которые выбираются из конечного числа вариантов:
Скорость обмена данными задаётся в бодах (битах в секунду) и чаще всего выбирается из ряда стандартных значений (300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200).
Количество бит данных может быть от 5 до 8.
Контроль чётности может быть чётным (even) или нечётным (odd).
Длина стоп-бита может составлять одну, полторы или две длительности бита.
Самым важным является то, что все эти параметры у передатчика должны полностью соответствовать параметрам у приёмника, иначе никакой передачи данных не будет.
Изначально интерфейс имел стандартный разъём DB-25 с 25-ю контактами. Потом все чаще стал применяться 9-ти контактный разъём DE-9, который по привычке все продолжали называть DB-9. Но сейчас активно используются также клеммники Феникс, штекеры mini-Jack и даже разъёмы для ЛВС RJ-45.
Отсюда видно, что вариантов кабелей для этого интерфейса может быть великое множество. К сожалению, так и не появилось нормальных стандартов, какие разъёмы должны быть установлены на устройствах и какой тип передачи использовать. Установилось только то, что у компьютеров используют разъём DE-9 «папа».
Наиболее часто применяются кабели DE-9 «папа» на DE-9 «мама» с распайкой всего 3-х ножек в прямом варианте (все контакты на одном разъёме идут на такие же на другом):
или кроссовом (контакты 2 и 3 идут на контакты 3 и 2):
Выбрать правильный кабель можно только изучив документацию, чтобы соединить выход Tx с одной стороны кабеля со входом Rx с другой и аналогично в противоположную сторону.
В большинстве систем управления выход RS-232 сделан на разъёмах Феникс, для них всегда самостоятельно изготавливаются кабели для устройств с входным разъёмом управления типа DE-9 «папа»:
или «мама»:
Часто используют кабели с разъёмами Феникс с двух сторон. Но рассматривать многочисленные варианты кабелей тут не имеет смысла. Надо внимательно читать документацию и тогда все получится.
Дальность передачи сигналов в этом интерфейсе зависит от выбранной скорости и качества проводника, и может достигать 1000 метров на минимальных скоростях.
Очень часто при изготовлении кабеля RS-232 на объекте используется кусок витой пары. Их всегда много остаётся при монтаже систем. Что бы привести все к более-менее единообразному виду и не сильно думать для земли предлагается использовать коричневый провод, для передачи данных — оранжевый и зелёный крест-накрест. Остальные провода лучше откусывать, что бы не мешали.
Если на разъёмах RS-232 типа Феникс всегда есть надписи Rx и Tx, и легко определить по какому контакту идёт передача, а по какому приём, то на разъёмах типа DE-9 надписей нет. И если документация утеряна, то понять, какой контакт передаёт данные, а какой принимает можно при помощи мультиметра. Надо выбрать режим измерения постоянного напряжения и чёрный щуп мультиметра подключить к контакту 5 (земле). А красным щупом прикоснуться к контактам 2 и 3. Тот контакт, где есть напряжение примерно +5 Вольт является передатчиком (Tx), а где нет напряжения — приёмником (Rx). Понятно, что устройство при измерении должно быть включено.
Помимо интерфейса RS-232 иногда в системах мультимедиа используют интерфейсы RS-422 и RS-485. Они не очень распространены, и при необходимости работы с ними лучше почитать документацию.
Шина USB
Современный универсальный интерфейс, который в наших системах чаще всего используется для начального конфигурирования устройств и заливки прошивок. В качестве интерфейса управления пока применяется мало, но перспективы у него хорошие. Кабели для этой шины выпускаются готовые, обычно длиной не более 5 метров. Для передачи на большие расстояния требуются либо специальные кабели, либо дополнительные устройства удлинители.
Список разъёмов, которыми оканчиваются кабели, довольно широкий. Это накопилось постепенно из-за постоянного повышения скоростей передачи и миниатюризации. К счастью сейчас происходит переход к единому разъёму, который называется Type-C, и есть надежда, что зоопарк с кабелями USB скоро умрёт.
 | Type-A — первый внедрённый разъём для стороны контроллера шины (компьютера). |
 | Type-A версии 3.0 — имеет дополнительные контакты для увеличения скорости. Отличается синим цветом. |
 | Type-B — первый внедрённый разъём для подключения устройств (например, принтеров). |
 | Type-B версии 3.0 — дальнейшее развитие для увеличения скорости передачи данных. Имеет синий цвет. Его нельзя воткнуть в разъём предыдущих версий. |
 | Type-C — самая современная версия разъёма. Кабель с обеих сторон может иметь одинаковые разъёмы. Но выпускаются и переходные кабели, с одной из сторон которого находится разъём Type-A. |
 | Mini — уменьшенный вариант разъёма Type-B. Довольно редкий. |
 | Micro — ещё более уменьшенный вариант разъёма Type-B, изначально разрабатывался для сотовых телефонов. |
 | Micro версии 3.0 — вариант Micro с дополнительными контактами. В основном для подключения переносных жёстких дисков. |
ИК управление
В мультимедийных системах иногда приходится использовать бытовое оборудование, и часто оно не имеет никакого другого управления, кроме прилагаемого инфракрасного пульта. Что бы эти устройства могли работать в единой системе, список интерфейсов дополнили ИК интерфейсами.
К специальному выходу контроллера управления подключается ИК эмиттер, представляющий собой обычный инфракрасный светодиод. Сам светодиод обычно имеет форму, удобную для приклеивания к ИК датчику на устройстве. Специальные библиотеки содержат команды для разного типа устройств и применяются программистом для работы системы.
ИК излучение не видно обычным взглядом. Для проверки работоспособности светодиода лучше смотреть на него через камеру смартфона.
Основным недостатком таких интерфейсов является отсутствие обратной связи. Невозможно узнать, в каком режиме находится управляемое устройство в настоящий момент времени. Поэтому применять такой интерфейс в профессиональных системах можно только в крайнем случае.
Управление по локальной сети
Часть устройств для работы с видео и звуком имеют сетевой порт, через который можно управлять этим устройством. Контроллер управления так же имеет такой порт. Поэтому достаточно подключить все устройства к коммутатору ЛВС, настроить правильные параметры сети и в программе управления эти устройства станут доступными. Очень удобно.
Все видеокодеки ВКС имеют сетевой порт, через который можно им управлять. Но почему-то от контроллера часто протянут ещё и кабель RS-232. Никогда не задумывался, почему?
Сетевой порт видеокодека практически всегда имеет выход в Интернет, чтобы соединяться с людьми из других городов и стран. Если этот порт соединить с локальной сетью управления, то нехорошие люди смогут залезть во внутреннюю сеть и навредить. А через интерфейс RS-232 ничего сделать не смогут. Поэтому безопаснее кодек вообще не включать во внутреннюю локальную сеть.
Реле и сухие контакты
Некоторые устройства — шторы, экраны, лампы освещения — управляются простыми реле. Такие реле обычно либо встроены в контроллер управления, либо имеются в блоках расширения. При необходимости коммутации больших токов ставят дополнительные силовые реле.
Сухие контакты позволяют получать информацию о текущем состоянии управляемых устройств. Как пример, по информации от концевиков раздвижных стен можно понять, в каком режиме работает помещение, разделено оно в данный момент на части или используется как единое пространство.
Специализированные шины управления
Системы управления интегрируют совершенно разное оборудование с разным назначением. Поэтому тебе на объекте могут встретиться названия специальных шин управления, и что бы понимать, о чем речь ниже перечислены некоторые из них.
KNX — коммуникационная шина, широко используемая для автоматизации зданий. Это единственный в мире открытый стандарт управления для следующих элементов: освещение, управление шторами, отопление, управление бытовой техникой и прочее.
DALI — стандартный цифровой протокол управления освещением. Очень удобен в монтаже и настройке. Все устройства просто соединяются по цепочке и имеют разные адреса.
0-10В — стандарт регулирования освещения в помещениях. Старый аналоговый протокол, но устройства для него все ещё выпускаются.
DMX-512А — Этот стандарт был разработан для цифровых сетей передачи данных, используемых для управления светодиодными источниками света и другими устройствами. Но чаще всего он используется в концертном освещении, так как умеет красиво крутить разноцветные прожекторы на сцене.
Оригинальные шины управления от производителей
Cresnet
Компания Crestron для соединения своих устройств кроме стандартных шин использует и соединительную шину собственной разработки — Cresnet. Шина довольно удобна в монтаже, а для программиста она вообще идеальна, так как практически не требует настроек. К тому же она обеспечивает питанием удалённые устройства, что так же облегчает работу.
Коммутация выполняется на разъёмах типа Феникс, то есть без пайки. В качестве кабеля лучше всего использовать фирменный кабель для этого интерфейса, на картинке показан один из вариантов.
Но если на объекте нет оригинального кабеля, то все отлично работает и на стандартной витой паре, правда появляются некоторые ограничения.
Все устройства соединяются параллельно в одну цепочку, с максимальной длиной до 1,5 километров, то есть в нашем случае практически нет ограничения по длине.
Красный провод обеспечивает питание +24 Вольта, по чёрному проводу соединяется земля. Белый и синий провода в оригинальном кабеле имеют дополнительную оболочку (экран) из фольги и передают информационный сигнал. Если присмотреться внимательно — они чуть тоньше. Экран нужно присоединить к земле только с одной стороны.
AXlink
Компания AMX так же имеет собственную шину для объединения своих устройств. Она называется AXlink.
Оригинальные кабели для этой шины производит компания Liberty Wire & Cable Inc. (редкая у нас), но сама компания AMX так же рекомендует применять витую пару категории 5 либо специальный кабель управления компании Belden типа 8102. Максимальная дистанция до устройства может достигать 1000 метров, но у этой шины имеются более строгие ограничения по питанию, поэтому длины кабелей надо согласовывать с инженером на допустимость.
Соединять устройства можно как в цепочку, так и звездой.
Красный провод обеспечивает питание +12 Вольт, по чёрному проводу соединяется земля. Белый и синий провода передают информационный сигнал. При использовании витой пары рекомендуется использовать 2 из 4-х пар, одну для питания, а вторую для передачи информационного сигнала.
