Опрос
Описания каких систем управления умным домом Вы бы хотели увидеть на нашем сайте?
 

Платформа KNX станет основой автоматизации зданий

12.10.10 Автор: Владимир Пасеков  Источник: CNews

Специалисты, которые занимаются системами автоматизации зданий, все шире используют в своих проектах решения на открытой и стандартной платформе KNX, разумеется, там, где это целесообразно и применимо.

Технология KNX предусматривает различные варианты топологии сети - шина (линия), любые ответвления (необходимо помнить об ограничениях по длине), "звезда" или древовидная. Считается, что последняя наилучшим образом подходит для зданий и сооружений.


Топология сети

Для очень крупных проектов предлагается использовать топологию с магистральной линией и дополнительными областями. Между магистральной линией и каждой областью обязательно устанавливается магистральный соединитель. Таких областей может быть от 1 до 15.

В каждой области организуется главная линия, от которой через линейные соединители могут отходить отдельные линии. Соединители обеспечивают гальваническую развязку сети и фильтрацию телеграмм, что гарантирует ее более надежную работу. Таблица фильтрации создается при программировании в каждом соединителе автоматически, однако допустима и ручная правка. Центральные устройства, такие как шлюзы в другие системы, панели визуализации, целесообразнее устанавливать в магистральную или главную линию области. Максимальное число линий в области – 15.


Топология с магистральной линией и дополнительными областями



Линия с помощью повторителей может иметь до 4 сегментов. В одном сегменте линии может быть установлено до 64 устройств, хотя на практике используют ограничение в 50 устройств для сохранения возможности доустановки их в будущем без изменения топологии сети. С учетом всех возможностей общее число устройств в системе TP-1 может быть более 58 тыс.


Сообщения в сети

Сообщения в сети KNX пересылаются с помощью телеграмм. Они состоят из фиксированного набора полей, каждое из которых отвечает за определенную информацию в сообщении. Так первое поле (контрольное) обеспечивает передачу приоритета и метку, если телеграмма повторная. В следующем поле передается адрес отправителя - это всегда индивидуальный физический адрес устройства, по которому легко можно установить, какое устройство посылает сообщения. Третье поле занимает информация об адресе назначения телеграммы. В большинстве случаев адресом назначения является групповой адрес, но также предусмотрена возможность использовать индивидуальные физические адреса. Четвертое поле – специальный счетчик переходов, который ограничивает прохождение телеграмм через соединители (маршрутизаторы) по сети и исключает появление блуждающих сообщений при любой ее конфигурации. В пятом поле задается длина полезных данных, которые описывают произошедшее событие и расположены в шестом поле. Отметим, что длина полезных данных может быть от 2 до 16 байт. Последнее поле телеграммы - контрольный байт.

Все телеграммы TP-1 передаются пакетами, побайтно со служебными битами, причем в каждом таком пакете есть бит контроля четности. Длина телеграммы может изменяться от 9 дo 23 пакетов в зависимости от типа передаваемых данных. В телеграмме подтверждения использует только один пакет. С учетом времени пауз в сети перед началом передачи и перед подтверждением, общее время прохождения сообщения лежит в диапазоне от 20 до 40 мс.

В контрольном байте контролируется нечетность всех битов во всех посланных пакетах. Таким образом, в технологии KNX осуществляется перекрестная проверка, которая позволяет выявлять как ошибки в отдельных битах, так и ошибки при перестановке битов.

Если хотя бы одно устройство приняло адресованную ему телеграмму с ошибкой, то оно посылает об этом информацию в телеграмме подтверждения устройству-передатчику. Причем, такая телеграмма будет иметь приоритет над сообщениями правильного приема. Устройство-передатчик повторит исходную телеграмму, пометив ее как повторную. Все устройства, которые приняли телеграмму правильно и выполнили ее, проигнорируют повторную. Протоколом TP-1 предусмотрено три последовательных повтора. Если телеграмма по-прежнему принимается с ошибкой, то дальнейшая передача прекращается.

Также протоколом предусмотрены три приоритета, которые могут быть установлены программно с помощью ПО ETS для отправляемых телеграмм. По умолчанию все телеграммы имеют низкий (авто) приоритет. Телеграммы с высоким приоритетом всегда будут переданы раньше таких телеграмм. Кроме того, сообщениям может быть установлен приоритет "тревога", тогда они всегда будут всегда передаваться первыми.


Инсталляция и устройства


Для соединения устройств в сети TP-1 используется специальный кабель. Он может быть нескольких типов, но чаще применяют кабель JY(St) Y 2х2х0.8, который соответствует немецкому стандарту VDE 0815. Его используют для прокладки в сухих и влажных внутренних помещениях, скрытой и внешней проводки в трубе. Кабель имеет пластиковую оболочку, часто зеленого цвета, металлизированную оболочку - экран для двух витых пар. Для протяжки имеется трассер.


Поля телеграмм в сети KNX



Основная витая пара – красный и черный проводники, которые подключаются к устройствам с соблюдением полярности - красный к плюсу, а черный к минусу. Если полярность подключения устройства будет нарушена, то это не приведет к выходу из строя сегмента сети, хотя такое устройство и не будет функционировать. Дополнительная пара – желтый и белый провода - используется как запасная в случае выхода из строя основной пары, для подачи к устройствам дополнительного питания или передачи других низковольтных сигналов. Использование других кабелей, в том числе Cat 5/6/7, недопустимо, так как они не обеспечат гарантированные максимальные расстояния.

При инсталляции по стандарту KNX возможна прокладка силового и шинного кабеля рядом. Между жилами силового и шинного кабеля при монтаже необходимо обеспечивать воздушный промежуток не менее 4 мм или дополнительную защитную изоляцию. При вводе кабеля в здание необходимо выполнять требования по молниезащите. Также для защиты сети и устройств рекомендуется использовать ограничители напряжения, которые должны быть установлены на магистральных и линейных соединителях, на устройствах, имеющих связь с заземленными конструкциями (трубопроводы, металлическая арматура и т.д.), на вводах в здание и на концах кабеля. После окончания инсталляции кроме стандартных проверок необходимо измерить сопротивление изоляции кабелей и напряжение питания, которое на концах шины не должно быть ниже 21 В.

Для автоматизации зданий KNX - производители выпускают большое количество устройств. В случаях возникновения необходимости интеграции с другими устройствами и системами, можно использовать универсальный интерфейс "сухие" контакты – это достаточно экономичный способ решения многих инженерных задач. В более сложных случаях рекомендуется применять шлюзы.

Заметим, что стандартные средства технологии не всегда позволяют контролировать работоспособность любых устройств KNX-сети, а также их подключение и нормальное функционирование в сети. Новые устройства, как правило, имеют средства для получения такой информации.

Следует заметить также, что большинство оборудования производится на европейских заводах с соответствующим контролем качества и имеет высокую надежность, что позволяет ему бесперебойно работать в течение многих лет. Кроме того, международная ассоциация KNX старается тщательно контролировать совместимость старого и нового оборудования, а также возможность использования инженерного ПО новых версий для работы с любым оборудованием, в том числе и со старым. Отметим также, что температурный диапазон работы стандартного оборудования, как правило, от 0 до + 45 °C.

Применимость технологии KNX

Описанные выше особенности платформы KNX позволяют утверждать, что она обеспечивает высокую практическую надежность, однако не может считаться промышленной несмотря на широкое применение в области автоматизации зданий, особенно в Европе.

Технология KNX также не должна применяться в областях, где неправильное выполнение команд может быть опасно для людей, например при управлении лифтами. Но даже в таких системах можно использовать KNX для визуализации положения лифтовой кабины, организации кнопки вызова из квартиры и т.п.

В протоколе платформы отсутствует стандартная возможность аутентификации и шифрования сообщений. Поэтому системы безопасности ответственных объектов не выполняются с использованием KNX TP-1. Стоит иметь в виду ограниченное количество повторений телеграмм, а также возможность использования всего трех уровней приоритетов. Стандартный набор возможных топологий KNX TP-1 исключает топологию "кольцо", а именно с использованием "колец" выполняются системы объектов с резервированием. Однако при переходе к KNX-IP или использовании соответствующих инженерных решений можно создавать системы управления с резервированием. Так, например, с применением KNX экономично реализовано управление городским освещением в австрийском Зальцбурге.

При создании систем для частного заказчика, которые не требуют обязательной государственной экспертизы, можно использовать KNX устройства ОПС и СКУД. Они выполняются основными европейскими производителями в едином дизайне с обычными элементами электроустановки: выключателями, розетками, панелями и т.п., что может быть очень важно для помещений, в которых важно сохранение единого интерьерного решения.

Отличительной чертой платформы следует признать большое число сертифицированного оборудования в различных вариантах дизайна. Такое разнообразие позволяет создавать сложные интероперабельные системы, например, коттеджных поселков, офисов и многофункциональных комплексов и т.п.

Широкое использование в автоматизации зданий различных KNX-датчиков, таких как датчики движения, присутствия, протечек, температуры, влажности и т.п. позволяет применять в комплексных системах обобщенную информацию собираемую KNX-сетью. Также через KNX-сеть можно собирать информацию с различных исполнительных устройств, контролируя, например положения автоматов, заслонок и т.п.

Использование исполнительных релейных KNX-модулей, в том числе с контролем тока, позволяет подключать различные устройства: светильники, вентиляторы, насосы и т.п., обеспечивая экономичные и современные решения.