Новости звезд
Схемы подключения квартир по knx eib. Протокол KNX для управления инженерными системами. Аргументы в пользу системы
Протокол KNX появился благодаря ассоциации EIB (Европейской Инсталляционной Шины). В 1990 году в Брюсселе ее основали немецкие компании: ABB, Berker, Gira, Jung, Siemens и др.
Всего в Ассоциацию вошли 15 компаний. Именно они приняли решение разработать надежную, технически совершенную и простую систему.
Задача была выполнена, и вскоре под логотипом EIB начали производить оборудование для управления инженерными системами зданий. Оно на 80% заполнило рынок электротехнических изделий Европы. В число самых известных производителей вошли ABB i-Bus, Instabus и Tebis.
В 1999 году после объединения EIB, EHS (European Home System) и Batibus возникла ассоциация KNX. Затем на базе технологии EIB создали стандарт EIB/ KNX. В 2003 году он стал европейским,
а в 2006 году - международным стандартом ISO/IEC 14543.
Функционирование системы KNX
Система KNX децентрализована, т. е. она не имеет центрального контроллера.
Рассмотрим работу системы, где среда обмена информацией - специализированная шина или витая пара. Все устройства системы объединяются одной шиной. Информационные потоки в ней передаются в оба направления. Каждое устройство имеет уникальный физические адрес. Они могут объединяться в группы независимо от места расположения.
Перед началом работы устройства системы программируются с помощью программного обеспечения ETS. Любой прибор может инициировать обмен информацией. Протокол KNX использует метод передачи данных (CSMA/ CA) с учетом приоритетов. Это гарантирует бесконфликтный обмен данными с любым оборудованием KNX без потери скорости передачи.
Каждое действие в системе начинается по инициативе оконечных устройств: выключателей, сенсорных панелей, датчиков присутствия, движения, температуры, освещенности и многих других.
С их помощью управлять системой можно в любых режимах, например, через датчики присутствия, ручные выключатели, сенсорные панели, или удаленно. Например, датчик присутствия обнаружил в помещении человека.
Он передает в шину телеграмму исполнительному устройству или нескольким устройствам одновременно для включения определенного сценария. Устройства отрабатывают эту телеграмму и включают, например, один светильник или несколько групп освещения.
При этом возможно каждую группу вывести на заданный уровень яркости. Сценарии работы KNX включают в себя и системы кондиционирования, вентиляции, отопления, мультирум и многие другие. Все это специально программируется под нужды клиента.
Система управления освещением и протокол KNX
Управление освещением по протоколу KNX рассматривается как часть автоматического управления инженерными коммуникациями здания. Освещение может управляться как напрямую с устройств KNX, так и с помощью различных систем с протоколами управления DALI, DMX и т.д.
В оборудование системы KNX входят все приборы для автоматизации освещения. Кроме того, есть возможность интеграции через специальные шлюзы и различные протоколы управления.
Например, системы DALI позволяют полноценно управлять освещением и создавать различные сценарии работы. Существующие системы DALI можно включить в общую систему управления зданием без особой доработки.
Рабочая среда KNX
Рабочая среда для передачи данных:
- витая пара;
- силовая сеть;
- радиоканал;
- сеть Ethernet;
Наибольшее распространение получила связь по витой паре KNX ТР. Для этой шины используют безопасное напряжение до 29 В. Устройства объединяют в сегменты линии, до 64 устройств
в сегменте.
У каждого сегмента есть свой источник питания. Длина сегмента не превышает 1 000 метров. Расстояние между устройствами – не более 700 метров. Линия содержит от одного до четырех сегментов, каждый из них подключается через линейный усилитель. Допустимое расстояние между двумя источниками питания – 200 метров.
С помощью линейных соединителей до 15 линий подключаются к одной главной линии и образуют зону. Следующая ступень сети – зонная линия. Через зонный соединитель она объединяет до 15 зон. Это позволяет объединить более 58 тысяч шинных устройств. Скорость передачи информации в такой системе составит 9 600 бит/с.
Для передачи информации по технологии KNX PL используют силовую сеть. В этом случае, дополнительная информационная линия не нужна. Кроме того, отпадает потребность и в источниках питания. Топология этой технологии подобна структуре рассмотренной выше. Скорость обмена информацией достигает 1 200 бит/с.
В системе KNX ТР средой обмена информацией служит радиоканал. В такой системе нет необходимости в строгой иерархии. Обмен информацией ограничивает только дальностью действия радиоканала. При KNX ТР скорость передачи информации – 16 384 бит/с.
Для технологии KNXnet/IP средой передачи информации является Ethernet. Это позволяет системе KNX функционировать с использованием сети Интернет, но без постоянного подключения к ней. Скорость обмена достигает 10 МБит/с.
Достоинства протокола KNX
Достоинства системы KNX:
- богатый функционал и удобное управление;
- простая модернизация и перепрограммирование;
- легкий поиск и устранение неисправностей;
- простое кабельное хозяйство;
- независимое проектирование и монтаж силовых и сигнальных линий;
Все KNX-устройства обладают энергонезависимой памятью. В ней хранятся настройки прибора. Это позволяет программировать систему только один раз. При временном пропадании сетевого напряжения, система быстро восстанавливает работоспособность.
Предложения B.E.G. для проектов KNX
Протокол KNX открытый. Свыше 200 фирм предлагают свою продукцию для реализации проектов, использующих этот протокол. Компания B.E.G. производит следующие датчики присутствия
и движения:
Для программирования датчиков и управления ими B.E.G. предлагает удобный пульт дистанционного управления . Он дает возможность оператору настраивать датчик без использования стремянки. Дальность его действия пять-шесть метров. А при воздействии прямых солнечных лучей два-три метра.
Кроме того, компания изготавливает оборудование для систем управления, поддерживающих протокол KNX: источники питания, диммеры, IP-интерфейсы, шлюзы KNX/DALI и другие.
Продукция компании B.E.G. позволяет реализовать проекты автоматизации освещения
и управления оборудованием самой разной сложности.
Если у вас есть потребность в автоматизации процессов в здании, в компанию B.E.G. Наши специалисты дадут бесплатную консультацию по всем вопросам. Мы разработаем проект, выполним монтажные и пусконаладочные работы. Все реализованные проекты уже дают заказчикам ощутимый экономический эффект.
На наш блог, чтобы не пропускать полезные материалы о работе датчиков движения и присутствия.
При обсуждении тематики домашней автоматизации нельзя обойти стороной давно существующие на рынке технологии. Сегодня KNX является одним из наиболее распространенных решений для использования в средних и крупных системах автоматизации домов, офисов и коммерческих помещений. Он появился на рынке более двадцати лет назад и сегодня поддерживается многими крупными производителями электротехнического оборудования.
В сегодня входят более 350 компаний по всему миру. Число сертифицированных продуктов - более 7000. Общее число установленных в мире устройств, отвечающих этому стандарту, составляет по некоторым оценкам более десяти миллионов. Наиболее известными производителями оборудования KNX сегодня являются ABB, Gira и Schneider Electric.
Основными ключевыми особенностями KNX является гарантированная совместимость продуктов разных производителей, единый 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, решения позволяют реализовать все популярные сценарии автоматизации, включая освещение, управление климатом и безопасность.
Широко осветить данный вопрос в одном единственном материале просто невозможно и данная статья скорее может претендовать на краткое введение в технологию и обзор ее особенностей для незнакомых с ней читателей. Основная часть информации для материала была собрана из документации, источников в сети Интернет, выставок, презентаций и курсов. Однако надеемся, что статья окажется полезеной нашим читателем и позволит им оценить возможности технологии для решения собственных задач. Если данная тематика будет интересна, мы постараемся вернуться к ней уже с более подробными материалами.
По понятным причинам, полномасштабное тестирование в данном случае провести затруднительно, но без практики статья была существенно менее полезной. Познакомиться с продуктами KNX нам помог отечественный разработчик и производитель оборудования для систем автоматизации - компания Evika. Она известна своими логическими контроллерами, существенно расширяющими возможности решений не только на нашем рынке, но и далеко за его пределами, однако в этом материале мы ограничимся изучением только основных принципов построения систем на базе KNX.
Шина KNX
Подавляющее большинство проектов KNX основаны на использовании специальной выделенной проводной шины (витой пары), так что информация в данном материале будет относиться в основном именно к этому варианту. Все контроллеры, датчики и исполнительные устройства подключаются к проводной шине. На практике это означает необходимость разработки проекта и прокладку необходимых коммуникаций во время стройки или ремонта. Формально в стандарте существуют и другие среды передачи (в частности сеть электропитания и радиосвязь), однако они относительно редко встречаются в проектах. В качестве альтернативного варианта, не требующего прокладки дополнительной контрольной шины, достаточно часто используются схемы с выводом всех индивидуальных потребителей на общий щиток. Обе версии имеют свои плюсы и минусы. При этом допускается и их совмещение, если сохраняется соответствие спецификациям KNX.
Топология проводной шины может быть выбрана достаточно гибко. Допускается использование линейных шин, дерева и звезд. Терминация здесь не требуется, но рекомендуется уделить внимание защите от перенапряжения и гроз. Базовым элементом логической структуры является сегмент, который содержит до 64 узлов. До четырех сегментов могут быть объединены в линии, которые могут быть в свою очередь объединены в область (до 15 линий). На самом верхнем уровне можно объединить в систему до 15 областей. Общее число устройств в одной сети составляет около 58 тысяч.
Рекомендуется использовать для шины кабель 2×2×0,8, хотя собственно для работы KNX достаточно одной пары линий данных. Вторая пара может использоваться для подачи дополнительного питания (некоторые устройства могут питаться от самой шины KNX) или как резерв.
При необходимости, можно использовать на сегменте несколько блоков питания. Интересно, что блок питания должен выдерживать пропадание питания до 100 мс, что повышает надежность работы системы. При создании проекта у вас есть возможность проконтролировать потребление всех устройств на линии на основании их характеристик, предоставленных производителем. Общие характеристики шины следующие:
- максимальная длина кабелей в сегменте - 1000 м;
- максимальное расстояние от устройства до блока питания - 350 м;
- максимальное расстояние между двумя устройствами - 700 м;
- минимальное напряжение на устройствах - 21 В.
Для объединения сегментов и линий используется специальное соединительное оборудование, способное выполнять функции повторителей, мостов, маршрутизаторов и фильтров пакетов. Обычно все эти функции могут выполняться одним и тем же оборудованием, а действительный алгоритм его работы записывается в момент программирования. Следующий этап масштабирования системы достигается за счет использования мостов в традиционные IP-сети.
Взаимодействие устройств по шине происходит путем обмена пакетами данных. Скорость обмена составляет 9600 бит/с, а для обработки коллизий используются технология CSMA/CA. Протокол описывает все возможные форматы информационных посылок и типов данных используемых переменных. В частности, в пакете указываются адреса передатчика и приемника, сами данные и контрольная сумма. Общая длина пакета обычно не превышает 23 байт. Время передачи составляет 20-40 мс. Отзывчивость зависит от загруженности шины и числа устройств в ней. В случае простых вариантов контроля освещения, работа выключателей визуально не отличается от прямого управления. Но в крупных нагруженных сетях, в том числе и объединенных по IP, могут потребоваться дополнительные операции оптимизации в зависимости от требований заказчика.
Предусмотрена схема подтверждения доставки и повторных отправок в случае неудачи, некоторые возможности приоритезации. Интересно, что в стандарте, кроме традиционных бинарных, целых и текстовых переменных, напрямую записаны форматы для работы с яркостью, температурой, давлением, временем, мощностью и другой информацией. Наиболее популярные варианты команд и типы данных включают в себя переключение, управление приводом (включить движение, остановка, шаг), диммирование (относительное, остановка, абсолютное значение) и передачу физических величин (например, температуры).
Штатных средств для контроля состояния устройств на шине здесь нет. Некоторые производители предусматривают в своих продуктах функцию Heartbeat, но обрабатывать эти сигналы нужно будет внешним контроллером.
Устройства
Разнообразие устройств данного стандарта можно оценить по представленным на сайтах крупнейших производителей каталогам. В частности последние версии у ABB и Schneider Electric имеют примерно 200 страниц, а у Gira - около 100 (часть каталога о решениях KNX). Конечно, это достаточно грубая оценка, но она вполне дает представление об интересе производителей к данной продукции. Даже одно перечисление возможных групп товаров займет не одну строку: реле (включая управление шторами, жалюзи, воротами), диммеры, кнопки и выключатели, бинарные и аналоговые входы и выходы, датчики (движения, освещенности, температуры, энергопотребления, погоды, протечки воды, дыма, утечки газа), управление климатом (нагрев, вентиляция, кондиционирование), сенсорные панели, мосты в другие системы (IP, DALI, SMS, телефон, электронная почта, домофон, охранные системы), системные компоненты (блоки питания, мосты, интерфейсы программирования, контроллеры).
При этом модели могут быть как устанавливаемые в стандартные распределительные коробки, так и для монтажа на DIN-рейку. Во втором случае часто используются устройства на большое число каналов управления (в частности реле и диммеры). Обычно устройства подключаются только к шине KNX и непосредственно датчикам или управляемым устройствам, дополнительное питание в этом случае не требуется.
Все устройства KNX сертифицируются. Для программирования обязательно иметь соответствующий устройству файл конфигурации. Обычно он загружается с сайта производителя и интегрируется в программу ETS. В этой же программе вы можете изменить конфигурацию устройств по предусмотренной производителем схеме. В частности можно выбирать режимы работы выключателей и двоичных входов, скорости регулировки диммеров, корректировать температуру в термостатах.
В подавляющем 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 элементах проекта.
Стоит отметить, что гибкость технологии позволяет использовать одни и те же аппаратные устройства для реализации разных функций, что достигается возможностью загрузки в них разных внутренних программ. В качестве примера можно привести трансформацию блока с несколькими реле в устройство управления шторами.
Адресация и команды
Базовая конфигурация KNX-проектов может считаться децентрализованной - обмен данным между устройствами осуществляется напрямую, без непосредственного участия какого-либо отдельного специализированного контроллера. Такой подход имеет как свои плюсы, так и минусы и нужно рассматривать вопрос в применении к конкретным задачам проекта. Например, таким образом можно реализовать автономный сегмент для управления освещением в доме на базе запрограммированных сцен и алгоритмов. Однако надо отдавать себе отчет в том, что сами устройства относительно простые и при необходимости более сложных алгоритмов взаимодействия потребуется установка дополнительного контроллера. Дальнейшее описание в этом материале касается именно штатных возможностей протокола KNX.
Адресация устройств обычно использует схему «область-линия-устройство». Размер поля адреса - 16 бит. При этом собственные адреса необходимо прописывать в каждое устройство на этапе программирования системы через ETS. Заметим, что данная операция требует физического доступа (обычно - нажатия на кнопку на корпусе), а после установки адреса можно осуществлять все операции удаленно. В дальнейшем эти адреса можно изменить. В последних поколениях были добавлены индивидуальные серийные номера, что более удобно для программирования, и дополнительная защита для удаленного чтения-записи данных устройства (проверка 4-байтового кода).
Важными логическими элементами системы являются групповые адреса. Они представляют собой собранные по функциональному признаку устройства. При этом датчик/сенсор (например, кнопка) может отправлять команды только в одну группу, а исполнительные устройства (например, реле) могут принимать информацию сразу в нескольких группах. Отметим, что все устройства в группе должны иметь совпадающие типы данных. Например, нельзя связать отправку бинарного сигнала с выключателя для регулировки яркости. Однако часто бывает так, что одно и то же устройство может отправлять или получать данные разных типов, что может помочь в данной ситуации. Например, диммер может предоставлять интерфейс для нескольких групповых объектов и понимать команды включить/выключить, увеличить/уменьшить яркость и установку заданной яркости в процентах.
Использование такой схемы позволяет реализовать упрощенное управление группой устройств путем отправки одного сообщения на групповой адрес вместо индивидуальной адресации. Ограничения на максимальное число групповых адресов обычно индивидуальны и указаны в спецификациях оборудования. Для упрощения структуры можно разбивать групповые адреса по определенным категориям. Например, по схеме «этаж-комната-освещение». Размер поля группы также составляет 16 бит.
Заметим, что кроме непосредственно отправки команд исполнительным устройствам, предусмотрены и другие типы сообщений, например получение статуса. В частности, таким образом можно реализовать сохранение индивидуального управления лампой одной кнопкой (нажатие вызывает переключение) с одновременным участием этого источника света в сцене.
Здесь 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 присутствуют базовые логические операции, а также модели, способные выступать в роли внешних логических блоков на несколько операций (например, сравнений).
Отдельный класс устройств представляют собой контроллеры. Они оборудованы собственным процессором, адаптером шины KNX, а также могут иметь и другие интерфейсы. Здесь никаких ограничений нет, все определяется разработчиком. Эти устройства способны выполнять множество дополнительных операций, включая работу с таймерами и временем, сценами, проверкой логических условий (например, по состоянию датчиков), взаимодействие с внешними устройствами и другими системами.
Программирование
Все программирование системы KNX осуществляется в программе ETS (Engineering Tool Software). Это обеспечивает унификацию и совместимость решений разных производителей.
Рабочим документом в ней является проект. При этом можно использовать несколько проектов в одной сети (например, в крупном здании) или несколько сетей с одним проектом (например, в однотипных номерах отеля). Непосредственная работа с проектом не требует доступа к инсталляции, однако для загрузки конфигурации и диагностики, конечно, нужно будет подключиться к сети KNX. Осуществляется эта операция или через локальные (USB или RS-232) интерфейсы или IP-мост.
Программа работает только с операционными системами Windows, интерфейс есть на нескольких европейских языках, варианта на русском нет (однако он может использоваться в файлах конфигурации устройств). Бесплатная версия позволяет тренироваться на проектах из пяти устройств, а полноценная работа требует обязательного лицензирования с использованием USB-ключа. Стоимость последней версии на момент написания статьи составляла €200 для версии Lite (до 20 устройств) и €1000 для версии Professional, в которой ограничения отсутствуют.
В общем случае процесс программирования системы автоматизации состоит из нескольких шагов:
- Создание файла проекта;
- Импортирование информации об используемых устройствах в каталог программы;
- Создание структуры здания;
- Добавление устройств из каталога в проект;
- Выбор адресов, настройка параметров, добавление комментариев для устройств;
- Создание структуры групповых адресов;
- Распределение устройств по групповым адресам;
- Загрузка проекта в систему автоматизации;
- Проверка работоспособности, диагностика.
При создании проекта нужно обратить внимание на выбор типа шины, а также схемы организации адресов. В частности для небольших проектов можно работать с двухуровневой адресацией, а для крупных может быть более удобна реализация в виде трех уровней. При подготовке этого материала использовался второй вариант.
Как мы говорили выше, для успешного программирования устройства необходимо, что бы в каталоге присутствовало его описание в специальном формате. Эти файлы конфигурации предоставляет производитель, или же можно воспользоваться встроенным в программу ETS электронным каталогом.
В случае использования некоторых типов «сложных» устройств, логика работы с которыми не укладывается в возможности программного обеспечения ETS, производитель предлагает дополнительные утилиты для работы с ними, которые интегрируются в основную оболочку программы.
При создании структуры здания предусмотрено использование таких элементов как этажи, лестницы, комнаты, коридоры, монтажные шкафы. Далее вы используете устройства из каталога для размещения их на получившейся структуре здания. Это позволяет удобно создавать практически любые конфигурации, что способствует упрощению дальнейшей работы над проектом. Конечно, надо понимать, что в общем случае такое разделение в некотором смысле условно, поскольку физической привязки устройств к комнатам может и не быть (например, в случае централизованной схемы). Однако с точки зрения сохранения порядка в проекте, особенно если над ним работает несколько сотрудников, продумать заранее данный момент очень полезно.
При этом не нужно забывать, что с точки зрения шины KNX и непосредственных физических соединений проект имеет собственную, отличную от логической структуры здания, топологию. На верхнем уровне стоят области, в них присутствуют линии, а на линиях уже подключены устройства.
Во многих случаях, установку адресов устройств можно доверить программе. При необходимости в дальнейшем их можно будет изменить. Перед переходом к следующему шагу, необходимо проверить конфигурации всех использованных устройств, поскольку от них зависят выполняемые сценарии и доступные функции. Здесь же для удобства можно добавить комментарии.
Групповые адреса имеют собственную, отличную от здания и топологии, логическую структуру. При этом вы можете использовать, в частности, группировку по этажи или по функциональному назначению. Для трехуровневой схемы можно предусмотреть и дополнительное деление, например по комнатам.
Отметим, что до этого момента инсталлятору не требовались непосредственно сами устройства и работающая сеть KNX для работы над проектом
Для загрузки проекта в установленную систему автоматизации потребуется подключить к ней компьютер по одному из поддерживаемых интерфейсов. Непосредственно для работы этот интерфейс не требуется, но часто он остается в инсталляции для удобства внесения изменений в конфигурацию.
Загрузка конфигурации в может осуществляться в нескольких режимах, включая полный (в нем записываются и адреса, что требует нажатий на кнопку на каждом устройстве) и частичный (записываются только изменения конфигурации, поскольку адреса уже должны быть прописаны, система работает с ними и нажимать на кнопки не нужно).
Заметим, что полностью восстановить («прочитать») файл конфигурации проекта из работающей системы невозможно. Так что если вы являетесь заказчиком и не уверены в своем инсталляторе желательно предусмотреть передачу этих данных после завершения настройки.
Ну и конечно не стоит забывать, что после завершения программирования системы автоматизации желательно проверить ее работоспособность. Здесь могут быть полезны такие функции ETS как монитор шины и монитор групповых адресов. В первом случае обязательно подключение к KNX через мосты в RS-232 или USB, а контроль групповых операций возможен и через IP.
Практическое знакомство
Для тестирования нам не нужно было проводить какие-либо предварительные работы, однако в реальных проектах подготовительная часть не менее важна, чем реализация. Вам потребуется подробно описать требования заказчика, определиться с функциями системы, выбрать устройства, разработать план кабельной структуры, продумать возможные варианты резервирования и будущего расширения. В данном случае, большинство изменений, таких как «добавить лампочку» или «перенести панель управления», после прокладки кабелей достаточно трудоемки и очень желательно их избежать. С другой стороны, поменять выключатель с парой кнопок на модель на четыре кнопки несложно. А при коммутации нагрузок в общий щиток, перенести управление светом через реле на диммер также вполне возможно. В любом случае, еще раз обращаем внимание на важность этой части работы над проектом.
Информация подготовительного этапа обязательно потребуется для определения используемых в проекте устройств и их количества, создании структуры здания, топологии сети, схемы групповых адресов и непосредственно программирования логики работы системы.
При определенном опыте, грубые предварительные оценки проектов небольших масштабов можно получить достаточно быстро. Например, в виде «двенадцать каналов реле для света, три канала диммирования, десять выключателей». При использовании централизованного варианта проводки, логика для этой системы может быть реализована очень гибко.
Для практического знакомства мы собрали небольшой стенд из оборудования компании Evika: дросселя питания Choke-KNXv3, контроллера LogicMachine4, восьмиканального универсального блока UIO8-KNXv3, четырехканального LED-диммера LED4-KNX, адаптера для выключателя ABB серии Busch-Jaeger. Дополнительно использовался внешний блок питания на 24 В 0,8 А, четыре реле с блоками для установки на DIN-рейку, провода и колодки.
Расскажем немного про сами устройства, большинство из которых рассчитаны на установку на DIN-рейку. Дроссель занимает на ней три места и используется для разделения сигналов шины KNX и питания. В нем предусмотрено использование до трех источников питания 24-29 В, есть прямой выход питания 24 В для дополнительной нагрузки, разъем для подключения аккумуляторной батареи и два светодиодных индикатора. Устройство обеспечивает максимальный ток в 640 мА и имеет защиту от перегрузки.
Контроллер LogicMachine4 в данном материале использовался нами как мост IP-KNX, что составляет только одну из его многочисленных функций. Его корпус имеет формат 4 DIN, требует дополнительного внешнего питания 24 В, оборудован несколькими интерфейсами (включая 1-Wire, USB, RS-485 и DALI), имеет быстрый процессор, 128 МБ оперативной памяти и 4 ГБ энергонезависимой. Возможности устройства заслуживают отдельной статьи или даже нескольких, так что мы постараемся к нему еще вернуться.
Универсальный блок ввода-вывода формата 2 DIN позволяет реализовать на каждом из восьми своих каналов любую из пяти функций: аналоговый вход, бинарный вход, импульсный счетчик, детектор импульса (короткое или длительное нажатие), шаговый диммер и бинарный выход. Режимы и их параметры программируются через ETS. Для управления внешними реле потребуется подвести к модулю дополнительное питание. Модель может быть интересна с точки зрения сокращения используемых блоков и увеличения гибкости в инсталляциях среднего размера.
LED-диммер также имеет формат 2 DIN и предоставляет четыре канала для ШИМ-управления светодиодными лентами с напряжением питания 24 В с общим плюсом. Для него необходимо подключение внешнего источника питания исходя из параметров лент, а максимальный ток на одну линию составляет 5 А. Устройство имеет настройку частоты модуляции и возможность программирования двенадцати сцен с выбором эффекта перехода между ними.
Адаптер для выключателей позволяет превратить эти стандартные электроустановочные изделия в контроллер для шины KNX. Питание устройство получает по шине KNX. Поддерживается подключение двух кнопок выключателя и еще трех внешних через специальный кабель. Также в адаптере присутствует датчик температуры, который может использоваться для реализации функции термостата. Кнопки программируются как бинарные датчики, а также могут работать для диммирования или с определением короткого и длительного нажатий.
Даже при создании тестовой конфигурации мы очень рекомендуем для шины использовать фирменные кабели с жилами диаметром 0,8 мм, а не близкую на первый взгляд стандартную сетевую витую пару. Это сбережет вам и время и нервы, поскольку с фирменными самозажимными разъемами Wago эти провода работают идеально, а все остальное заставит вас помучаться. В каждом разъеме предусмотрено четыре места для провода, что позволяет реализовать возможности гибкой шинной архитектуры KNX. В общем случае, данные разъемы считаются одноразовыми, но при определенной сноровке вытащить провод из них можно. Конечно для стационарных инсталляций этого лучше не делать.
Собственно сборка системы не вызывает затруднений у имеющего базовые навыки электромонтажа специалиста. На используемом оборудовании дополнительно присутствуют винтовые зажимы и многоразовые зажимы с плоским пружинным контактом для кабелей питания и входов/выходов. В них можно подключать одножильные провода в широком диапазоне - от обычной витой пары до 0,75 мм² и более.
На компьютер мы установили ETS5 с лицензией Demo, которой нам будет вполне достаточно для знакомства с системой. Обратите внимание, что ETS в некоторых аспектах отличается от большинства привычных программ для работы с документами. Все рабочие данные программа хранит во внутренней базе данных на компьютере, где она установлена. Для обмена файлами между разными системами или пользователями требуются явные операции экспорта и импорта проектов. Здесь нельзя открыть одновременно несколько файлов. Все вносимые правки сразу же отражаются в проекте. Истории изменений и возможности «отката» не предусмотрено. Это, безусловно, требует повышенного внимания при работе с программой. Также очень желательно использовать монитор с разрешением не менее FullHD, поскольку для многих операций требуется иметь доступ сразу к нескольким окнам. По этой причине, приведенные далее скриншоты желательно рассматривать в полном размере.
На первом шаге создаем новый проект, выбираем название, тип шины и адресацию.
Далее скачиваем с сайта производителя устройств конфигурационные файлы и добавляем их в каталог программы. Некоторые производители, у которых большой ассортимент продукции, в каталоге используют многоуровневую группировку по типу устройств (например, Свет - Светодиоды). Заметим, что для знакомства с возможностями устройств в программе не обязательно иметь их в наличии.
Устройств у нас мало, так что делать сложную структуру здания не обязательно. Ограничимся одним этажом, одной комнатой и коридором.
Теперь можно расставить устройства по комнатам, но можно отложить эту операцию и на попозже.
На следующем этапе необходимо проверить и настроить параметры всех устройств и их объектов. Для LED-диммера мы запрограммируем три внутренние сцены и параметры для их автоматического проигрывания.
Использовать выключатель в нашем случае будем для режима «ночь», так что настроим его первый вход для отправки «0» (команды выключения) при замыкании контакта.
А для UIO8 потребуется больше настроек. По умолчанию все каналы у него отключены и в дереве устройства нет никаких объектов, кроме Heartbeat. Четыре последних канала у нас будут работать как бинарные выходы для реле.
Обратите внимание, что выходы имеют множество опций, включая начальное состояние, инверсию и таймеры. Кроме того, для каждого из них можно создать парный виртуальный объект, который доступен для записи и работает с логической операцией «и»/«или».
Первые четыре канала будут использоваться как входы. На первом и втором стоят кнопки без фиксации, к третьему у нас подключен выключатель с двумя положениями, а четвертый работает в режиме аналогового входа с переменным резистором.
При выборе режимов каналов в устройстве автоматически появились соответствующие объекты со своими параметрами. В частности для выключателя настроим отправку 1 при замыкании и 0 при размыкании, для кнопок - переключение при замыкании, для аналогового входа важным является максимальное напряжение (ставим здесь 24 В), а также режим отправки телеграмм - при изменении состояния или по таймеру.
Переходим к групповым адресам. Трехуровневая структура в нашем проекте конечно избыточна, но особого неудобства это не вызывает. У нас только пять органов управления, так что достаточно будет ограничиваться пятью групповыми адресами. Заметим, что мы попробовали придумать непростые сценарии и по этой причине нам в некоторых местах не хватило кнопок.
В первом мы используем выключатель, три линии LED, первое реле (предположим, что к нему подключены светильники в доме), а второе реле у нас будет отвечать на освещение в саду, так что у соответствующего выхода в UIO8 включим инверсный режим. Отметим, что данные реле включать (выключать) нам уже нечем, так что схема интересна только для демонстрации.
Вторая будет использоваться для запуска и остановки проигрывания светодиодных сцен от переключателя на третьем канале UIO8.
Третья группа - установка яркости светодиодной ленты (всеми каналами сразу, для получения белого цвета) от аналогового регулятора на четвертом канале UIO8.
Четвертая и пятая группы совместно последними кнопками и реле будут эмулировать управление воротами. Для этого первая кнопка отправляет «1» при нажатии, вторая «0» при нажатии, второе реле инвертирует принимаемый сигнал, а также есть задержки в одну секунду на выполнение команд включения для корректной работы механизмов. В реальном проекте, скорее всего, потребуются таймеры или датчики положения, а также режим «стоп».
Теперь настало время для загрузки проекта в систему автоматизации. Для этого нужно вернуться на стартовый экран ETS и на закладке Bus настроить интерфейс, через который будет осуществляться работа с шиной. В нашем случае это мост в IP, реализованный через LogicMachine4.
Если загрузка производится в первый раз, необходимо прописывать адреса во все устройства. Для этого нужен будет физический доступ к ним для нажатия кнопки программирования. В зависимости от особенностей проекта, возможно будет удобнее осуществить эту операцию заранее, промаркировать все элементы и потом монтировать оборудование на объекте.
В дальнейшем, когда устройства уже получили адреса, изменение конфигурации можно будет проводить уже без физического доступа к ним. Заметим, что поддержка IP-интерфейса позволяет работать с системой удаленно, однако нужно обязательно позаботиться о дополнительной защите сети (например, через технологии VPN), поскольку сам мост не имеет никаких средств контроля доступа.
Встроенные средства диагностики позволяют проконтролировать работу групповых адресов, а также прямо из программы отправлять сообщения в группы.
В целом во время тестирования нам не встретились какие-либо существенные проблемы. Наиболее трудоемким моментом, на наш взгляд, является правильное составление адресных групп, но и с ним можно справиться если заранее продумать требуемые сценарии и функции системы автоматизации и подобрать наиболее эффективно подходящее под них оборудование. Также здесь будет полезно знание особенностей устройств, поскольку часто они имеют богатые возможности настройки параметров и опций работы.
Заключение
Прежде всего, напомним, что технология KNX сама по себе является только «нервной системой» для проектов автоматизации. Ее несомненными сильными сторонами являются широчайшие возможности по поддержке различных сценариев и устройств, стандартизация и сертификация оборудования, особое внимание к надежности решений и активное сообщество профессионалов.
Многие из описанных в многочисленных маркетинговых материалах ситуаций (включая удаленное управление, охрану, экономию энергии и расширенную автоматизацию) требуют выхода за пределы самой технологии - например, использования в проектах специализированных многофункциональных контроллеров, блоков сопряжения интерфейсов и другого оборудования. Однако именно KNX способна обеспечить их эффективное взаимодействие с используемыми в решении базовыми исполнительными устройствами, датчиками и органами управления.
С практической точки зрения, KNX ориентирована не на рынок «сделай сам» (DIY) - хотя, конечно, при наличии определенного опыта и финансов вы сможете ее использовать, - а для профессиональных инсталляторов, работающих на объектах среднего и крупного масштабов в частном и коммерческом секторах, когда важно обеспечить надежную и бесперебойную работу решений и минимизировать дополнительное обслуживание.
Если говорить про базу технологии, то на первый взгляд она может показаться морально устаревшей - медленная последовательная шина, необходимость программирования адресов устройств, отсутствие Plug-and-Play, базовый набор сообщений, отсутствие протоколов безопасности и непростая система программирования. С другой стороны, подобные характеристики не имеют смысла без применимости к конкретным задачам и функциям, а практика показывает, что правильно реализованные проекты на базе KNX вполне устраивают заказчиков.
Вопрос стоимости самих продуктов в данном случае не играет главной роли, поскольку оценки имеют смысл только для проектов в целом с учетом разработки, установки, настройки и эксплуатации. Но учитывая большое число участников процесса (включая саму ассоциацию, курсы сертификации, производителя оборудования, поставщика, проектировщика, дизайнера, инсталлятора, инженера и монтажника), ясно, что доступной назвать ее будет сложно. В любом случае разница со многими другими технологиями для сегмента DIY обычно будет в разы не в пользу KNX, но сравнивать решения только по этому параметру, конечно, некорректно.
Одно из основных требований, которые предъявляют к умному дому, это значительное снижение расходов на электроэнергию. Ведь сама концепция умного дома предполагает управление потреблением электроэнергии, чтобы снизить его расход в тех комнатах и ситуациях, в которых можно обойтись естественным освещением. Поэтому умный дом контролирует не только освещение, но и отопление, а также другие функции. Еще одно требование к умному дому – возможность без серьезной доработки применять оборудование от различных производителей. Именно для этой цели и был разработан стандарт KNX.
Каждый владелец умного дома желает подстроить его под какие-то свои требования и пожелания. Разработка системы управления таким домом с нуля обойдется очень дорого, поэтому гораздо проще взять максимально гибкую систему и выстроить ее архитектуру в соответствии со своими пожеланиями. Стандарт KNX – общая системная платформа, позволяющая использовать аппаратуру любого производителя, придерживающегося этого стандарта.
Кроме того, KNX – это набор протоколов для обмена данными между всеми участниками системы. Поэтому установка нового оборудования требует лишь минимального вмешательства в систему, ведь все элементы умного дома работают по одному стандарту и обмениваются данными по одним протоколам.
KNX – это шина, которая объединяет все элементы умного дома в единое целое. Основное преимущество KNX в невероятной гибкости, ведь для изменения конфигурации всей системы достаточно удалить ненужные элементы и установить вместо них более подходящие или необходимые. При этом не придется менять управляющую систему, перепрограммировать ее и мучительно согласовывать ее элементы между собой. Ведь недавно именно это и было главной проблемой, над которой бились монтажники управляющих систем умных домов – каждый производитель придерживался собственных стандартов, поэтому приходилось придумывать способы согласования деталей между собой.
Возможности шины KNX
На самом деле вопрос не в том, что может KNX, а в том, чего хочет владелец умного дома. Шинная система управляет любым оборудованием по заданному ей алгоритму, поэтому в рамках этой задачи KNX может все. Система, работающая на этом стандарте управляет всеми потребителями электричества в умном доме, поэтому KNX может обеспечить их работу в любых допустимых режимах, в зависимости от настроек и пожеланий владельца дома. Поэтому возможности систем стандарта KNX напрямую зависят от того оборудования, которое к ним подключено.
Использование шины KNX позволяет создавать различные системы управления умным домом. К примеру, система free@home от концерна ABB позволяет создать универсальную и простую в настройке и использовании систему, в которой управление домом может осуществляться в трех режимах:
- автоматическом;
- через команды с сенсорного пульта управления;
- с помощью мобильного приложения для смартфона или планшета.
Все три режима обеспечивают полный контроль над энергопотреблением умного дома. Поэтому даже находясь далеко от дома, вы сможете контролировать безопасность своего жилища, наблюдать за детьми, включать и выключать различные электрические приборы.
Как это работает
Каждое устройство, подключенное к шине KNX имеет свой уникальный ip-адрес, а также список устройств, с которыми оно взаимодействует. Датчики и иные устройства, отслеживающие изменение обстановки, запрограммированы таким образом, чтобы при наступлении определенного события посылать связанным с ним устройствам сигнал.
В зависимости от настроек системы конечные устройства, которые и управляют подачей электроэнергии на различные приборы, могут реагировать как на определенные ситуации, так и на целый перечень различных событий. Поскольку к одной линии нельзя подключить больше 64 любых устройств, используют различные способы соединения нескольких шин в одну систему. В таких объединенных системах все происходит по стандарту KNX, поэтому никаких серьезных сложностей с настройкой не возникает.
Для связи между устройствами вне шины используют три вида каналов:
- проводные;
- оптические;
- радиочастотные.
Проводные каналы наиболее востребованы, ведь для подключения к ним конечного устройства не требуется никаких дополнительных манипуляций. Оптическими и радиочастотными каналами пользуются лишь в том случае, если все, связанные этими каналами устройства, оснащены соответствующими приемо-передатчиками. В частности, эти каналы используют для подключения выносных видеокамер там, куда по каким-то причинам невозможно проложить проводной канал шины. По всем каналам связь между устройствами происходит по одним и тем же протоколам стандарта KNX.
Что такое ABB
Концерн ABB (в русской транскрипции АББ) занимается разработкой и производством оборудования для автоматизации различных процессов, в том числе для управляющих систем умных домов. Концерн был образован в 1988 году после слияния шведской компании Asea и швейцарской компании ВВС (Brown, Boveri & Cie). К этому времени обе компании обладали колоссальным опытом в сфере информационных технологий и автоматизации, поэтому АББ была одним из создателей стандарта KNX.
Концерн предлагает огромный перечень устройств, необходимых для создания полноценной сети, которая будет эффективно управлять умным домом. Несмотря на немалую стоимость, продукция концерна пользуется устойчивым спросом, потому что отличается великолепными характеристиками и полным соответствием стандарту KNX. К примеру, 12-канальный активатор отопления HA-M-0.12.1, который может одновременно управлять работой 12 клапанов системы отопления, обойдется в 23 тысячи рублей. Это заметно дороже китайских аналогов, но и гораздо надежней. Еще один пример – дисплей с поворотным управляющим элементом от ABB обойдется в 70–100 тысяч рублей , тогда как малонадежный китайский аналог можно купить за 20–40 тысяч . Но велика вероятность, что китайский элемент не прослужит и 2 лет.
У KNX богатое прошлое. Начнем с того, что в основе стандарта лежит шина EIB (European Installation Bus), которая появилась еще в начале 90-х годов. Основные принципы, используемые в работе KNX, были сформированы уже тогда. К концу века EIB являлась явным лидером в своей области, однако у нее имелись достойные конкуренты. Речь идет о шине Batibus, получившей распространение на юге Европы, а также о стандарте EHS (European Home System), приглянувшемся производителям бытовой техники. Три консорциума, ответственных за продвижение EIB, Batibus и EHS, решили объединить усилия для разработки нового, более совершенного решения. В результате в 1999 году на свет появилась «Ассоциация KNX».
Сам стандарт KNX был представлен весной 2002 года. Как оказалось, около 80 процентов разработок, лежащих в основе новинки, было позаимствовано у EIB. От двух других «доноров» дебютанту достались механизмы задания настроек и новые способы передачи сигналов. По этой причине, EIB и KNX часто приравнивают, нередко шину называют «EIB/KNX». В конце 2003 года разработка была оформлена в качестве европейского стандарта EN 50090, а еще через три года она приобрела статус международного стандарта ISO/IEC 14543. Другими словами, KNX успешно применяется и за пределами Европы.
В чем преимущества стандарта? В первую очередь, он славится своей надежностью: несмотря на наличие сразу нескольких сред передачи данных, основные компоненты KNX-систем обычно объединяются воедино с помощью специальных кабелей, причем в системе предусмотрен механизм подтверждения получения пакетов, то есть если команда не дошла до цели, то она отправляется повторно (не более двух раз). Конкуренты в лице Z-Wave и ZigBee, использующие радиоканал, считаются менее надежным вариантом, ну а про Х10 даже говорить неудобно - здесь все печально. Другой очевидный плюс проводного соединения - возможность размещения оборудования на значительном расстоянии друг от друга. Также следует отметить, что KNX-устройства не испытывают проблем с совместимостью, чего нельзя сказать, например, о продукции с шилдиком ZigBee. Еще один довод в пользу KNX - гибкая масштабируемость. Стандарт можно одинаково успешно использовать как в частных домах, так и больницах или аэропортах. Кроме того, в отличие от Z-Wave или Insteon, у этого решения нет жесткой привязки к аппаратной платформе - физическая реализация связи с передающей средой целиком лежит на плечах производителей оборудования.
Недостатки у KNX тоже имеются: данный продукт ориентирован на профессиональные системы автоматизации, проектировкой и установкой которых занимаются компании-интеграторы. Самостоятельный монтаж KNX-сети является весьма сложной задачей, и потому использование Insteon или Z-Wave, как правило, более оправдано. С точки зрения объема затрат, в основном.
Аппаратная часть
Компоненты KNX-сети можно разделить на три основных группы. Первая из них состоит из устройств, генерирующих управляющие команды. Это могут быть выключатели, контрольные панели, различные сенсоры и таймеры, а также датчики измерения физических величин. Вторая категория - это актуаторы, то есть исполнительные устройства. В их число входят релейные модули и различные регуляторы - например, диммеры. Третью группу образуют вспомогательные системные устройства, такие как блоки питания, повторители, логические модули и интерфейсы, обеспечивающие связь с внешним миром. Следует отметить, что сеть KNX является децентрализованной: сенсоры и актуаторы могут обмениваться данными напрямую, без участия дополнительного контроллера. В этом плане стандарт схож с Insteon.
Стандарт KNX предусматривает сразу четыре среды передачи данных: отдельная шина (витая пара), электропроводка, радиоканал и IP-сеть. Нельзя сказать, что они равноправны: как правило, витая пара стоит во главе, а остальные варианты являются вспомогательными либо отсутствуют вовсе. Шинное соединение позволяет использовать различные варианты топологии сети и объединять большое количество устройств, находящихся на значительном расстоянии друг от друга.
В самом простом варианте проводная сеть KNX представляет собой сегмент с топологией «линия». Он может включать в себя до 64 шинных устройств. Максимальная длина одной линии составляет километр, но с помощью специальных усилителей это значение (а также предельное число устройств) можно увеличить в четыре раза. Каждый сегмент обязан иметь собственный блок питания. До 15 линии могут быть подключены к так называемой главной линии и объединены тем самым в «зону». В свою очередь, зоны (до 15 штук) умеют общаться между собой посредством магистральной линии. В итоге, одна KNX-сеть, теоретически, может содержать около 58 000 шинных устройств.
Скорость передачи данных внутри проводной KNX-сети составляет около 9600 бит/с - скромно, но за счет малого объема транслируемых сообщений (несколько байт) этого хватает для обеспечения хорошей отзывчивости: среднее время отклика на команду составляет всего 25 мс. Для передаваемых пакетов задается приоритет, что помогает решить проблему возникновения коллизий. Следует отметить, что в такой сети используется сразу два вида адресов - физические и групповые. Последний вариант используется в тех случаях, когда одну команду необходимо отослать сразу нескольких устройствам - он определяет принадлежность гаджета к той или иной условной группе. Физический адрес у элемента сети всегда один, а вот групповых может быть несколько.
Беспроводная версия KNX использует частоту 868 МГц, при этом на передачу сигнала от отдельных устройств тратится не более одного процента эфирного времени, что позволяет избежать длительных помех, блокирующих радиоканал. Максимальная скорость передачи данных - примерно 16 400 бит/с. Гаджеты с однонаправленной связью отсылают пакеты незамедлительно, двунаправленные варианты предварительно проверяют, свободен ли радиоканал. Сообщения, передаваемые «по воздуху», помимо всего прочего, содержат такие данные, как уровень заряда батареи и серийный номер устройства. Последний позволяет избежать проблем при использовании нескольких радиосетей на одной территории. По радиусу покрытия KNX сопоставим со своими прямыми конкурентами, при этом дальнобойность на отдельных участках может быть увеличена с помощью специальных повторителей.
Возможность использования электропроводки в качестве передающей среды предусмотрена для тех случаев, когда прокладка нового кабеля затруднена, а радиосигнал не распространяется на достаточное расстояние. Технология позволяет добиться скоростей порядка 1200 бит/с. Следует отметить, что этот вариант не пользуется популярностью, и в практических реализациях он встречается редко. Что касается такой среды, как IP-сеть, то она применяется для туннелирования и маршрутизации KNX-команд путем их преобразования в IP-пакеты. Данная возможность особенно полезна в тех случаях, когда взаимодействующие устройства располагаются на значительном расстоянии друг от друга.
Режим E-mode - вариант, ориентированный на небольшие системы автоматизации. При его использовании настройка компонентов осуществляется с помощью кнопок, расположенных на самих гаджетах, либо посредством центрального контроллера, причем последний, как правило, может быть удален из системы после завершения конфигурации. В целом, возможности E-mode ограничены, но их, нередко, оказывается достаточно для завершения пусконаладочных работ.
Системный режим открывает доступ к настройкам всех параметров устройств, вот только для использования S-mode требуется специальное программное обеспечение - ETS (Engineering Tool Software). Данный продукт является универсальным, и, теоретически, он совместим со всеми высокотехнологичными KNX-гаджетами. Программа позволяет подключаться к внешним интерфейсам сети автоматизации посредством компьютера, используя RS-232 (COM-порт), USB или LAN. Если KNX-система имеет доступ в интернет, то контроль над ее работой может осуществляться удаленно. Следует отметить, что ETS активно используется не только для настройки, но и для проектирования сети.
Я осветил само понятие умного дома, теперь же поговорим о его реализации. Для удобства рассмотрим две возможности: создание умного дома уже после ремонта, и интеграция умного дома в квартиру во время ремонта.
Создание умного дома в готовой квартире
И так, ремонт уже сделан, и вам хочется сделать свой дом чуточку умнее. Увы, многое реализовать уже не получится - централизованной системы управления не будет, все умные приборы будут работать отдельно.
Начать можно с умных розеток:
Что же они из себя представляют? Это устройства, которые вставляются в обычную розетку и умеют контролировать ток и напряжение на выходе. С их помощью можно, например, включить настольную лампу, обогреватель, кондиционер, чайник и т.д. Такие розетки имеют в себе GSM-передатчик, поэтому управлять ими можно и вне квартиры, прямо с телефона.
Второе, что можно сделать - это купить умный электроприбор, умеющий работать через приложение для мобильного телефона или с пульта. К примеру, чайник от Xiaomi:
Или умная лампа:
Все подобные устройства управляются дистанционно, но, увы, не централизовано - для каждого устройства потребуется отдельный пульт или приложение, что не очень удобно.
Ну и третье: если вы разбираетесь в электрике, то можно сделать систему дистанционного управления светом по радио. Для этого вам потребуется электронный коммутатор и пульт для удаленного управления. Для установки коммутатора придется разобрать нужный выключатель и впаять его в цепь, после чего собрать выключатель обратно (сам коммутатор маленький и в выемке для выключателя без проблем поместится) и подружить с пультом для удаленного управления. Возможностей применения - масса: в семье маленький ребенок, который не дотягивается до выключателя, или же не хочется шарить в темной комнате по стене, чтобы нащупать выключатель. Так же есть более продвинутые коммутаторы, позволяющие управлять не только включением и выключением света, но и яркостью свечения ламп.
Создание умного дома на стадии ремонта - теория и реализация
Итак, вы делаете ремонт в квартире и хотите интегрировать в нее умный дом. Первое, с чем нужно определиться - это с коммуникационной шиной, иными словами - как будут связываться между собой устройства. Стоит учитывать то, что при выборе одной шины придется в дальнейшем покупать устройства, которые совместимы именно с ней. Если устройство рассчитано для работы с другой шиной - оно у вас не заработает.
Одной из самых популярных шин является шина KNX, который выросла из гораздо более древней EIB. Поддерживает достаточно много возможностей передачи данных:
- Витая пара - специальный кабель с фиксированной скоростью передачи 9600 бит/с.
- Силовая линия, скорость передачи 1200 бит/с, первоначально только поверх 230 В, 50 Гц.
- IP-сеть (EIB.net) - например, Ethernet
- Радиоканал - для обмена используются два частотных окна 868 и 433 МГц.
Для разрешения столкновений телеграмм в сети применяется метод CSMA/CA. Этот метод гарантирует случайный, беспроблемный доступ устройств к шине, при этом без существенного снижения её максимальной пропускной способности. При этом гарантируется, что первоначально будут переданы сообщения с наивысшим приоритетом.
Для того, чтобы система заработала, необходимо не только установить устройства и соединить их необходимыми кабелями между собой и с силовой сетью, но и запрограммировать устройства с помощью программного обеспечения ETS. До загрузки необходимо провести следующие операции: назначить устройствам индивидуальные физические адреса, выбрать и настроить (параметризировать) прикладные программы устройств, создать структуру групповых адресов и объединить на них объекты связи, взяв один объект в датчике и другой в исполнительном устройстве.
Устройства, находящиеся в сети KNX, подразделяются на 3 категории:- Датчики - устройства, которые генерируют управляющие команды (выключатели, сенсоры освещенности, влажности, температуры, таймеры и т.д). Эти устройства фиксируют происходящие внешние события, и в зависимости от типа событий посылают команды на те или иные исполнительные устройства (например, температура в комнате опустилась ниже заданных 20 градусов - датчик температуры отправляет сигнал на включение отопления).
- Исполнительные устройства - устройства, которые исполняют команды датчиков: различные регуляторы и релейные модули. Они меняют своё состояние (включено-выключено, открыто-закрыто и т.п.) в соответствии с командами, поступающими от сенсоров, тем самым управляя различным электрооборудованием.
- Системные устройства - блоки питания, интерфейсные модули, шинные соединители, повторители и другие, включая панели и логические модули. Системные устройства обеспечивают работоспособность и возможность настройки сети KNX.
Топология сети
Термин топология сети означает способ соединения устройств в сеть. Шина KNX поддерживает 3 основных топологии:
- Для простых систем используется топология Линия (или шина). Она предполагает соединение устройств последовательно. Также есть возможность создания ответвлений и соединений в одной точке - такая топология называется Звезда. В сегмент линии можно установить не более 64 устройств. В одной линии может быть до 4-х сегментов. Из минусов - при обрыве линии перестает работать вся сеть.
- Если устройств больше, то рекомендуется топология Область (Area). При такой топологии линия с номером 0 становится главной линией области, и к ней можно присоединить до 15 дополнительных линий.
- Самая сложная "древовидная" топология реализуется при объединении областей с помощью магистральной линии. Таких областей может быть до 15. Таким образом, максимальное число устройств в сети может достигать 58000.
