KNX Как способ "Общение"

Все уже давно привыкли к тому, что технологии развиваются так стремительно, что мы не успеваем разобраться с существующей техникой, как уже выходит новая, улучшенная версия, а понятие Умный дом и Автоматизация инженерных систем настолько широки и включают такое большое количество различных приборов и систем, что многим трудно понять как это на самом деле работает и взаимодействует в одном доме, офисе или на производстве.

Для более глубокого понимания вопроса хотим осветлить тему взаимодействия различных приборов в данной статье и рассказать о так называемой платформу благодаря которой происходит связь и отлаженная работа системы Умный дом. KNX - это технология, которая представляет собой коммуникационную платформу взаимодействия различных приборов и систем. Основой для создания технологии KNX стала разработка ЕИВ (European Installation Bus) - Европейской инсталляционной шины. В 1990 году была создана ассоциация, в которую входило 15 крупных компаний производителей оборудования для автоматизации. Ассоциация имела целью продвигать саму технологию, следить за качеством и совместимостью продукции, которую производят компании-члены ассоциации и создавать программы для обучения работников. Позже технологии ЕИВ, ЕHS (European Home System) и Batibus объединились в KNX, а ассоциация стала называться Ассоциация KNX, которой на сегодняшний день входит более 350 компаний по всему миру, а число устройств, поддерживаемых данный протокол уже давно перешагнуло число 7000.

Основными ключевыми особенностями KNX является гарантированная совместимость продуктов разных производителей, один программный инструмент (Engineering Tool Software, сокращенно - ETS) для планирования, разработки и реализации проекта, а также официальные курсы подготовки и сертификации специалистов. С технической точки зрения протокол позволяет реализовать все самые распространенные сценарии автоматизации, включая освещение, климатконтроль, систему безопасности, мультимедиа и другие.

Проектирование системы на базе EIB осуществлялось с помощью специализированного инженерного программного обеспечения ETS, конфигурирования сети можно делать в 3 режимах: S-Mode (System mode) - полный доступ к конфигурации всех параметров устройств, включая проектирование, формирование групповых адресов и программирования (загрузки) устройств с помощью ETS. Используется для создания систем квалифицированными работниками. E-Mode (Easy mode) - упрощенный режим конфигурирования. Большинство настроек выставлены по умолчанию. Некоторые можно изменить с помощью управления (клавиш) на контроллере. A-Mode (Auto mode) - автоматичнее конфигурирования элементов системы с возможностью настройки некоторых обусловленных параметров. В последних спецификациях стандарта KNX от него отказались.

Большинство проектов KNX основаны на использовании специальной выделенной ведущей шины (витой пары). Все контроллеры, датчики и исполняющие устройства подключаются к проводной шины. На практике это означает необходимость разработки проекта и прокладки необходимых коммуникаций при строительстве или ремонте. Формально в стандарте существуют и другие среды передачи (в частности электросеть и радиосвязь), но они относительно редко встречаются в проектах. В качестве альтернативного варианта, не требует прокладки дополнительной контрольной шины, достаточно часто используют схемы с выводом всех индивидуальных потребителей на общий щиток. Обе версии имеют свои плюсы и минусы. При этом допускается их компоновки, если сохраняется соответствие спецификациям KNX.

Топология ведущей шины может быть выбрана достаточно гибко. Допускается использование линейных шин, дерева и звезд. Терминация здесь не нужна, но надо учесть защита от перенапряжения и грозы. Базовым элементом логической структуры является сегмент, который состоит из многих узлов (до 64). В линию могут быть объединены до четырех сегментов, а линии могут объединяться в области (до 15 линий в 1 области). На высшем уровне в одну систему возможно объединить до 15 областей. Общее число устройств в такой системе может достигать 58 тыс.

Для работы KNX достаточно одной пары линий данных, другая пара может быть использована для подачи дополнительного питания (некоторые устройства питаются от самой шины KNX) или в качестве резерва. Для шины обычно используют кабель 2х2х0,8. На сегменте можно использовать несколько блоков питания, такой блок питания должен выдерживать отсутствие питания до 100 мс, это значительно повышает надежность работы системы. С помощью KNX системы Вы можете вычислить потребление электроэнергии всех устройств в системе, по их характеристикам, которые предоставляет производитель. Шина имеет общие характеристики: максимальная длина кабелей в сегменте - 1000 м максимальное расстояние от устройств к блоку питания - 350 м; максимальное расстояние между двумя устройствами - 700 м; минимальное напряжение на устройствах 21 В.

Для объединения сегментов и линий используется специальное оборудование, которое выполняет функции повторителей, мостов, маршрутизаторов и фильтров пакетов. Обычно все эти функции могут выполняться одним и тем же оборудованием, а алгоритм его работы записывается в момент программирования. Следующий этап масштабирования системы достигается за счет использования мостов в IP-сети.
Взаимодействие устройств в шине происходит путем обмена пакетными данными (скорость обмена 9600 бит / с), а для обработки коллизий используют технологию CSMA / CA. Протокол описывает все возможные варианты информационных передач и типов данных, которые используют переменные. В пакете данных указывают адреса отправителя и получателя, сами данные и контрольная сумма. Общая длина пакета обычно не превышает 23 байт, а время передачи в среднем 20-30 с. Отзыв зависит от нагрузки на шину и числа устройств, в ней находятся. В случае простых вариантов контроля освещения, работа выключателей визуально не отличается от прямого управления. Но в сильно загруженных сетях, в том числе и объединенных по ИР, могут потребоваться дополнительные операции оптимизации в зависимости от потребностей заказчика.
В системе предусмотрена схема подтверждения доставки и повторных отправлений, в случае сбоя и некоторые возможности приоритизации. В стандарте, помимо традиционных бинарных, целых и текстовых переменных направления записаны форматы для работы с яркостью, температурой, давлением, тем, мощностью и другими параметрами. Наиболее популярные варианты команд и типы данных включают в себя переключение, управление приводом (включить движение, остановка, шаг), химерування (относительное, остановка, абсолютное значение) и передачу физических величин (температура, давление, влажность). Штатных средств для контроля состояния устройств на шине здесь нет.
Стандартом KNX пользуются множество компаний по всему миру, с огромным диапазоном товаров и услуг. К KNX устройств входит три типа оборудования. Первый тип это сенсоры (датчики) - сенсорные настенные панели и выключатели; датчики физических величин - температуры, влажности, датчики движения, таймеры и др. Они отвечают за фиксирование (регистрацию) тех или иных внешних событий, которые должны вызвать определенную реакцию со стороны системы. После того как такое событие произошло, сенсор посылает по сети управляющую команду соответствующему исполняющему устройства. Второй тип - исполняющие устройства (актуаторы, преобразователи, смежные модульные системы) - регуляторы освещения (диммеры), релейные модули, модули управления жалюзи и др. Они меняют свое состояние (включен / выключен, открыто / закрыто) в зависимости от команд, поступающих от сенсоров и таким образом управляют различным оборудованием. Третий тип - системные устройства, такие как блоки питания, интерфейсные модули, шинные соединители, повторители и др., Включая панелями и логическими модулями. Системные устройства обеспечивают работоспособность и возможность настройки сети KNX.
При этом модели можно как устанавливать в стандартные распределяющие коробки да и монтировать на DIN-рейку. Во втором случае часто используются устройства на много каналов управления (в частности реле и диммеры). Обычно устройства подключаются только к шине KNX и непосредственно датчиков и устройств, которыми управляют, дополнительное питание в таком случае не надо.
Все устройства KNX сертифицируются. Для программирования обязательно иметь соответствующий устройства файл конфигурации. Обычно он загружается с сайта производителя и интегрируется в программу ETS. В этой программе вы можете изменять конфигурацию устройств по предусмотренной производителем схеме. В частности, можно выбирать режимы работы выключателей и двойных входов, скорости регулирования димеров, корректировать температуру в термостатах.
В большинстве случаев устройства имеют в своем составе несколько объектов, которые являются минимальной единицей для участия в группах, приема и отправки сообщений, настройки параметров и других элементов проекта. Стоит отметить, что гибкость технологии позволяет использовать одни и те же аппаратные устройства для реализации различных функций, достигается возможностью загрузки в них различных внутренних программ (трансформация блока с несколькими реле в устройство управления шторами).
Базовую конфигурацию KNX-проектов можно считать децентрализованной - обмен данными между устройствами осуществляется напрямую, без непосредственного участия любого отдельного контроллера. В таком подходе есть свои плюсы и минусы и нужно рассматривать вопрос относительно конкретных примеров проекта. Например, таким образом можно реализовать автономный сегмент для управления освещением в доме на базе запрограммированных сцен и алгоритмов. Однако надо понимать, что сами устройства относительно простые и при необходимости более сложных алгоритмов взаимодействия требуется установка дополнительного контроллера.
Адресация устройств, обычно использует схему «область-линия устройство». Размер поля адреса - 16 бит. Кроме непосредственной отправки команд исполняющим устройствам, предусмотрены и другие типы сообщений, например получение статуса. Таким образом можно реализовать хранения индивидуального управления лампой одной кнопкой (нажатие вызывает переключение) с одновременным участием этого источника света в сцене. Стоит обратить внимание на то, что в схеме не предусмотрено никаких программ, в том числе логических действий, проверки условий, задержек, циклов и других операций. Иногда встречаются устройства внутри которых имеются базовые логические операции, а также модели, которые могут выступать в роли внешних логических блоков на несколько операций.
Отдельный класс устройств являются контролерами. Они оборудованы собственным процессором, адаптером шины KNX, а также могут иметь и другие интерфейсы. Эти устройства могут выполнять множество дополнительных задач, работа со сценами, проверкой логических условий, таймерами и другими системами.
Итак система KNX - это уникальная платформа взаимодействия устройств разных производителей, которая поможет Вам автоматизировать и сделать разумным Ваше жилье, офис или предприятие и при этом не зависеть от устройств одной марки, а выбирать такие, которые подходят по цене и функционалу.

К списку статей
Получите бесплатную консультацию

Команда U-Smart может разработать ряд функций, которые будут отвечать Вашим личным потребностям, и особенностям именно Вашего помещения.

Единственное ограничение, которое существует для нас - это Ваше желание.

Политика конфиденциальности

Контакты
Свяжитесь с нами
0 800 33 29 26

Бесплатно со стационарных и мобильных номеров по Украине

Украина, Киев, ул. Анри Барбюса 53, офис 79