Knx оборудование

Привет! Попробую рассказать, как можно построить систему управления домом при помощи системы KNX. Основные вопросы, которые я хочу осветить — подход к воплощению «умного дома» на KNX, ориентиры по стоимости, подводные камни. Если материал «зайдет», продолжу. Я не стремлюсь впихнуть невпихуемое: за пределами статьи останутся диммеры, управление RGB и подобное — пока что мы просто включаем и выключаем свет 🙂
TL;DR: это не так дорого, как может показаться на первый взгляд и достаточно надежно.

Подход

На мой (и не только) взгляд, «умный дом» — совокупность систем, которые упрощают жизнь. В идеале, функционирование большинства систем должно быть незаметно для конечного пользователя — настроил и забыл — это относится к системам управления освещением, отоплением, кондиционированием. В отличие от «классического» подхода, хочется иметь возможность тонкой настройки в процессе — далеко не все хотелки можно вообразить на этапах проектирования и пусконаладки.

KNX

Почему KNX? Пропуская маркетинг, отмечу основные преимущества системы:

• KNX — децентрализованная система. Это значит, что при необходимости, можно заменить любой компонент, почти не оказывая влияния на остальные. В частности, нет централизованного контроллера, который бы управлял всем и вся. Разумеется, в бюджетных системах присутствуют точки отказа типа блоков питания, но с этим вполне можно мириться.
• Система, по сути, не привязана к конкретному вендору — можно выбирать любое оборудование, исходя из потребностей, бюджета и эстетических предпочтений. Если хочется иметь выключатели одного немецкого производителя, контроллеры — другого и третьего, а термостаты — вообще итальянские — никто не препятствует. Как правило, взаимосвязи между устройствами прописываются без каких-либо проблем. Для примера, я использую оборудование MDT, но на его месте может быть все что угодно — выбор огромен.
• Из предыдущих пунктов возникает еще один приятный момент: в любой момент систему можно расширять и улучшать. Условно, если изначально были установлены кнопочные выключатели, при возникновении потребности (и возможности) можно заменить их на сенсорные. Или вообще обвешаться многофункциональными экранами.

Надо сказать, что у системы есть один заметный нюанс — среда программирования существует всего лишь одна, со своими достоинствами и недостатками, называется ETS и стоит денег — от 200 евро за версию с ограниченным количеством устройств в проекте (до 20 — для небольшой инсталляции вполне достаточно) до 1000 евро за версию с неограниченным количеством устройств. Говорят, есть адаптированная для российского рынка версия где-то на торрентах — не встречал.

Общие принципы проектирования

KNX — в первую очередь шина. Двухпроводная, но при монтаже полагается использовать четырехпроводный кабель — рекомендуется JY(St)Y 2х2х0,8 — такой же, как в системах охранно-пожарной сигнализации. Используются две жилы — красная и черная, белая с желтой — про запас. Кабель — экранированный, наводок не боится.
Топологически, KNX — дерево, главное — не допускать колец. Терминирующих устройств не требуется.

Вся система делится на исполнительные устройства (акторы — управляемые реле разнообразного назначения), сенсоры (кнопки, выключатели, термостаты, погодные станции) и системные устройства — блоки питания, линейные соединители и прочее.

Управляем освещением

Предположим, нам нужно организовать управление освещением в небольшом доме — допустим, у нас два этажа, лесенка и несколько комнат — несколько спален, кабинет, санузлы и всякие проходные помещения типа лестничных пролетов, прихожих и тому подобного.
В простейшем случае, хочется следующего:

1. Удобство. Например, если приходишь домой поздно, хочется сразу засветить прихожую, лестницу крыльцо и далее. Еще — включать/выключать свет в санузле по датчику присутствия.
2. Борьба с забывчивостью. Лег спать, а из под двери пробивается свет из коридора. Ну и фиг с ним, пусть сам погаснет через, например, 10 минут.
3. Возможность включать аварийное освещение — допустим, мы в спальне на втором этаже, а в дверь кто-то звонит — засветим сразу лестницу, коридор, крыльцо
4. Возможность погасить весь дом при уходе

Посчитаем группы освещения, накидаем на план выключатели, прикинув их роли: от этого зависит количество клавиш. Многие производители делают аж восьмикнопочные выключатели в одноместную установочную коробку — типа такого:
Это позволяет реализовать кучу всего на одном выключателе, но не всегда удобно в плане поиска нужной кнопки.
Для любителей классической электроустановки, можно вместо нативных выключателей KNX использовать обычные, с передачей сигнала в шину посредством сухого контакта, размещаемого под выключателем в монтажной коробке (на картинке — сухарь под четырехклавишный выключатель):
Исходя из количества групп и их назначения, можно выбрать многоканальное реле (не забываем учитывать токи нагрузки). Их производят примерно все, однако распространены устройства Gira, ABB, MDT, Zennio.
Дальше — план проводки. От щита к выключателям подводится только шинный кабель, тот самый JY(St)Y 2х2х0,8. К нагрузкам (светильникам) — соответствующий электрический кабель (ВВГ, NYM — по вкусу). Количество и расположение щитов — по вкусу. В трехэтажном таунхаусе я делал три этажных щита — в каждом по многоканальному реле для управления светом на этаже, так меньше электрического кабеля разматывать.
Приятный бонус: свободные каналы реле можно использовать для управления розетками. Однако, поскольку многоканальники имеют, как правило, небольшую мощность (токи до 10А), на розетки нужно использовать промежуточные реле соответствующей мощности.

Запуск

Итак, все провода протянуты, устройства установлены, щиты скоммутированы. Можно попробовать всё это запустить — потребуется та самая ETS. Я пропущу стартовые шаги — создание топологии здания в проекте, добавление устройств и т.д. Если интересно — спрашивайте в комментариях, попробую сделать базовый tutorial.
В соответствии с хотелками и количеством групп освещения, планируем групповую адресацию.
Группа — это такая сущность в шине, которую слушают привязанные к ней акторы и в которую пишут всякие значения сенсоры. Актор (например, канал реле) можно привязать к нескольким группам, сенсор будет писать в одну группу.

Например: на первом этаже есть четырехканальное реле, с которого мы включаем/выключаем свет на крыльце, в прихожей, санузле и гостиной.
Целесообразно предложить следующие группы (используем трехуровневую структуру групповых адресов, первый этаж — 0, освещение первого этажа — 0/0):
0/0/0 — весь свет первого этажа, привязан ко всем каналам
0/0/1 — свет на крыльце, канал А
0/0/2 — свет в прихожей, канал B
0/0/3 — свет в санузле, канал C
0/0/4 — свет в гостиной, канал D
Вот как это выглядит в среде программирования:
Далее, к группам привязываем выключатели, в соответствии с их расположением. Предположим, что мы используем двухклавишные выключатели со светодиодными индикаторами состояния, вот такие:

Например, в гостиной первая кнопка включает/выключает (toggle) свет в самой гостиной, а вторая — принудительно выключает весь свет на этаже:
Привязка света в гостиной:
Выключение всего света на этаже:
Для переключений (toggle), необходимо передавать с каналов реле в шину их состояния, чтобы выключатель знал, какое значение передать в шину.
При необходимости, привязываем диоды на выключателях к состоянию соответствующих каналов реле — смысл аналогичный, картинками грузить не буду.
Загружаем конфигурацию в устройства и наслаждаемся эффектом 🙂
Дальше начинаем играться с проектом реле — задержки отключения, функции автоматического отключения света, настройка проходных выключателей в неограниченном количестве и так далее — до получения нужного эффекта.

Сколько это стоит?

Вопрос, на самом деле, многогранный. Можно пойти в отечественный интернет-магазин и купить все буквально втридорога. Можно заказать где-нибудь в Европе — приведу немецкие ценники (от которых с удовольствием дают очень приятную скидку) для той минимальной инсталляции, которую только что описал:
1. Блок питания 320мА: 110 евро
2. Четырехканальное реле: 145 евро
3. Четыре выключателя: 65 евро за каждый
Итого — 515 евро, 130 евро за канал освещения. Не забываем про возможные скидки и про то, что более емкие дают более низкую стоимость канала освещения.
Для желающих сэкономить — имеет смысл иногда шерстить авито — иногда там распродают сладкие остатки, главное — следить за ценой.

Что дальше?

1. Можно выбирать платформу для управления освещением по сети (со смартфона, например).
2. Можно внедрять в систему датчики присутствия, освещенности и так далее — в зависимости от фантазии (конечно, проводку под них надо закладывать на этапе проектирования)
3. Можно, наконец, вспомнить про то, что KNX — это не только свет, но и климат и прочие удобства — но это уже явно за пределами вводной статьи 🙂

Спасибо за внимание 🙂

Вы находитесь здесь:

• Главная >
• Продукция >
• Instabus KNX/EIB

Общие положения

Высокие требования к гибкости и удобству электрического оборудования, связанные со стремлением минимизировать энергопотребление, привели к развитию системотехники оборудования зданий. В основе применяемой для этой цели шинной технологии лежит совместный европейский проект KNX/EIB. Многочисленные изготовители объединились в KNX Association.

Фирмы-члены KNX Association обеспечивают производство изделий, совместимых с шиной. Благодаря этому устройства различных изготовителей способны работать в одной установке KNX/EIB.

Стремление к большему удобству и большим техническим возможностям требует и все бoльших затрат на электрооборудование.

Обычный способ электроустановки (выполнения внутренних электропроводок) наталкивается здесь на свой предел. Шина KNX/EIB позволяет удовлетворить эти обширные требования наглядно и экономично.

Аргументы в пользу системы

В системе обычной электроустановки каждая функция требует своей собственной электропроводки, а каждая система управления — своей собственной цепи. В отличие от этого шина KNX/EIB позволяет выполнить управление, контроль и сигнализацию всех эксплуатацинно-технических функций и процедур по общему проводу. Благодаря этому подвод питания может быть проложен непосредственно к потребителям, минуя окольные пути.

Помимо экономии проводов из этого вытекают и другие достоинства:

• Электроустановка здания может быть выполнена гораздо проще, а позже без проблем расширена и модифицирована;
• При изменении назначения или перераспределении помещений быстрое и легкое согласование системы instabus EIB осуществляется простым перераспределением (изменением параметров) абонентов шины без необходимости прокладки новых электропроводок.

Такое изменение параметров, осуществляется при помощи подключенного к системе KNX/EIB персонального компьютера и установленных для этой цели программных средств проектирования и ввода в эксплуатацию ETS (EIB Tool Software), которые требуются уже при первом вводе в работу. Шина KNX/EIB позволяет соединиться через соответствующие интерфейсы с другими системами автоматизации зданий. При этом шина KNX/EIB в доме на одну семью может использоваться столь же экономично, как и в гостиницах, школах, банках, конторских зданиях или в комплексном гражданском строительстве.

Техника передачи

Шина KNX/EIB представляет собой децентрализованную систему событийного управления с последовательной передачей данных управления, контроля и сигнализации эксплуатационно-технических функций. Подключенные к шине абоненты могут обмениваться информацией через общий канал передачи, шину. Передача данных происходит последовательно по точно установленным правилам (протоколу шину). При этом подлежащая передаче информация упаковывается в телеграмму и транспортируется по шине от датчика (сенсора — отправителя команд) к одному или нескольким исполнительным механизмам (акторам — получателям команд).

При успешной передаче каждый приемник квитирует получение телеграммы. При отсутствии квитирования передача повторяется до трех раз.

Если и после этого квитирование телеграммы отсутствует, процесс передачи прерывается и в запоминающем устройстве отправителя отмечается отказ.

Передачи в шине KNX/EIB гальванически не разделены, поскольку питание (DC 24 В) абонентов шины подается по ней же. Телеграммы модулируются на этом напряжении постоянного тока, причем логический нуль пересылается в виде импульса.

Отсутствие импульса интерпретируется как логическая единица.

Отдельные данные телеграммы пересылаются асинхронно. Тем не менее, пересылка синхронизируется старт- и стоп-битами.

Доступ к шине, как к общему физическому средству связи для асинхронной пересылки должен быть однозначно урегулирован. В шине KNX/EIB для этого применяется метод CSMA/CA. В методе CSMA/CA речь идет о методе, гарантирующем случайный, беспроблемный доступ к шине, при этом без снижения ее пропускной способности.

Все абоненты шины слушают одновременно, но реагируют только исполнительные механизмы (акторы), вызванные своим адресом. Если абонент хочет начать пересылку, он должен прослушать шину и дождаться момента, когда не будет передачи любого другого абонента (Carrier Sense). Если шина свободна, то, в принципе, любой абонент может приступить к передаче (Multiple Access).

Если два абонента одновременно начинают передачу, то на шину без задержки выходит абонент, обладающий более высоким приоритетом (Collision Avoidance), при этом другой абонент уступает и процесс передачи повторяется в более позднее время.

Если оба абонента имеют одинаковый приоритет, то проходит тот, который обладает меньшим физическим адресом.

Адресация

Каждое письмо нуждается в адресе, чтобы почта могла его правильно доставить. Сходно осуществляется и адресация абонентов шины, только здесь неприменима почтовая форма.

Каждый абонент шины при проектировании при помощи ETS получает свой собственный физический адрес, позволяющий однозначно идентифицировать его, так же как почтовый адрес однозначно указывает получателя письма. Физический адрес, однако, должен задаваться на языке шины и ориентироваться на топологическую структуру системы KNX/EIB. Физическая адресация используется ETS только для ввода в работу отдельных абонентов или для работ по обслуживанию и диагностике. В этом случае адресация производится аналогично почтовой адресации.

В практической работе системы KNX/EIB при пересылке телеграмм используются, напротив, логические или так называемые групповые адреса. Они ориентируются не на топологию шины, а на эксплуатационно-технические функции (применения) системы KNX/EIB. В отличие от почтовой доставки, когда почта доставляет письмо по адресу получателя, в каждую телеграмму отправителем вносится запроектированный групповой адрес. Каждый абонент прослушивает эту телеграмму на шине, считывает указанный в ней групповой адрес и проверяет, адресована телеграмма ему или нет.

Во время проектирования системы KNX/EIB при помощи ETS для каждого абонента шины устанавливается групповой адрес, по которому он должен ощущать себя вызванным. Таким образом, в отличие от почтового отправления, одному абоненту шины может быть присвоено несколько групповых адресов.

Если теперь абонент шины прослушивает телеграмму, он всегда воспринимает ее, если ощущает себя вызванным по внесенному в телеграмму групповому адресу (и пересылка прошла успешно). В противном случае он пренебрегает телеграммой, поскольку она предназначена не ему.

Топология

К наименьшей единице системы KNX/EIB, линии, могут подключаться и работать до 64 совместимых с шиной устройств (абонентов). Линейными устройствами сопряжения, подключаемыми к так называемой главной линии, могут объединяться в одну зону до 12 линий.

Через зонные устройства сопряжения, подключаемые к так называемой зонной линии, 15 зон могут быть объединены в более крупный блок. К зонной линии (Gateways) подключаются интерфейсы внешних систем (SICLIMAT X, ISDN и т. п..) или других систем KNX/EIB.

Хотя в один блок может быть объединено до 12.000 абонентов, ясная логика системы сохраняется. При работе не возникает никакого информационного хаоса, поскольку телеграмма проходит через интерфейс к другим линиям и функциональным зонам только в том случае, если там под групповым адресом должен быть вызван абонент. При этом линейные и зонные устройства сопряжения выполняют необходимые функции фильтрации.

Физические адреса ориентированы на такую топологическую структуру: каждый абонент может быть однозначно идентифицирован указанием зонного, линейного и абонентского номера.

Для присвоения абоненту эксплуационно-технических функций групповые адреса разделяются на основные группы и подгруппы.

При проектировании групповые адреса различных механизмов могут быть разделены на 14 основных групп, напр., для:

• управления освещением,
• управления жалюзи,
• управления отоплением,
• вентиляцией и управления климатом помещений.

Каждая основная группа может в соответствии с точкой зрения пользователя содержать до 2048 подгрупп. Групповые адреса присваиваются абонентам независимо от их физических адресов.

Благодаря этому каждый абонент может связываться с любым другим абонентом.

Технология

Каждая линия требует свой собственный блок питания для абонентов. Этим обеспечивается работоспособность остальной системы KNX/EIB даже при выходе из строя одной линии.

Блок питания снабжает отдельных абонентов линии напряжением SELV (безопасным сверхнизким напряжением) DC 24 В и способен в зависимости от исполнения нести нагрузку 320 мА или 640 мА. Он имеет ограничение, как по напряжению, так и по току и поэтому устойчив при коротком замыкании. Кратковременные перерывы напряжения сети перекрываются на время до 100 мс.

Нагрузка шины зависит от характера подключенных к ней абонентов. Абоненты сохраняют работоспособность при минимальном напряжении DC 21 В и обычно потребляют от шины 150 мВт, при дополнительном потреблении конечными устройствами (напр., светодиодами) — до 200 мВт. Если более 30 абонентов установлены на кротком участке линии, блок питания должен размещаться вблизи от них.

Для одной линии допустимо макс. 2 блока питания. Между обоими блоками питания должно соблюдаться минимальное расстояние 200 м (длина линии).

При повышенном потреблении к шине KNX/EIB может подключаться параллельно и 2 блока через общий дроссель. Допустимая токовая нагрузка линии повышается при этом на 500 мА.

Длина проводов одной линии вместе с ответвлениями не должна превышать 1000 м. Расстояние между блоком питания и абонентом не должно быть более 350 м.

Для однозначного предотвращения коллизий телеграмм расстояние до второго абонента ограничено макс., 700 м. Провод шины может быть проложен параллельно сетевому проводу. Он может иметь петли и ответвления. Оконечное линейное сопротивление при этом не требуется.

Абоненты соединяются с шиной либо прижимным контактом, либо шинным зажимом. Соединение прижимным контактом осуществляется при защелкивании абонента распредустройства на монтажной рейке DIN EN 50 022–35 x 7,5 с наклеенной информационной шиной. Переход от информационной шины к шинному проводу осуществляется соединительным устройством. Подключение шинного провода к абонентам открытой и скрытой проводки, настенного и потолочного монтажа и встроенным устройствам осуществляется путем надевания шинного зажима.

• Брошюра «Gira G1»
• Брошюра Gira X1/L1