Все выпуски  

Области применения платформы KNX в автоматизации зданий


Клуб АСУЗ для начинающих - Выпуск 38
Области применения платформы KNX в автоматизации зданий

Продолжение. Часть вторая - топология и телеграммы

   В первой части были рассмотрены основные положения европейской технологии KNX. Теперь, во второй части более детально опишем топологию сетей KNX, телеграммы и вопросы инсталляции, что позволит лучше понимать области возможного использования технологии в системах автоматизации зданий.
Топология KNX-сети

Топология сети TP-1    Технология KNX предусматривает различные варианты топологии сети. Это может быть шина (линия). Могут быть любые ответвления, но необходимо помнить об ограничениях по длине. Также возможна топология "звезда" и древовидная. Считается, что последняя наилучшим образом подходит к различным зданиям и сооружениям. 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 также организуется главная линия, от которой через линейные соединители могут отходить отдельные линии. Соединители обеспечивают в сети гальваническую развязку линий и фильтрацию телеграмм, что гарантирует более надежную работу сложных сетей с развитой топологией. Таблица фильтрации создается при программировании в каждом соединителе автоматически, допустима ручная правка этой таблицы. Центральные устройства, такие как шлюзы в другие системы, панели визуализации, целесообразнее устанавливать в магистральную или главную линию области. Максимальное число линий в области - 15 (рис. 1).

   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 58000.

Сообщения в сети

Телеграммы TP-1    Сообщения в сети KNX пересылаются с помощью телеграмм. Они состоят из фиксированного набора полей, каждое из которых отвечает за определенную информацию в сообщении (рис. 2). Так первое поле - контрольное, обеспечивает передачу приоритета и метку, если телеграмма повторная. В следующем поле передается адрес отправителя, это всегда индивидуальный физический адрес устройства, т.е. 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 мсек.

   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 какое-то 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 в таком случае 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 у нас 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. 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 используются как запасные в случае выхода из строя основной пары или для подачи к устройствам дополнительного питания или передачи других низковольтных сигналов. Использование других кабелей, в том числе и Cat 5/6/7 или других, не допустимо, так как они не обеспечат гарантированные максимальные расстояния.

   При инсталляции по стандарту KNX возможна прокладка силового и шинного кабеля рядом. Но, 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 21В.

   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, однако 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 инженерное 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

   После рассмотрения основ платформы KNX можно сделать следующие выводы о применимости ее для решения задач автоматизации зданий:
1. Платформа KNX обеспечивает высокую практическую надежность. Однако она не может использоваться в промышленных применениях, которые требуют обязательного выполнения задач. Неправильно называть эту технологию промышленной, хотя она имеет широкое применение в области автоматизации зданий, особенно в Европе.

2. Технология 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.

3. В протоколе 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.

4. 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 городе Зальцбург.

5. 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 сохранение единого интерьерного решения важно.

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

7. 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.

8. 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.

В заключение хотелось бы обратить внимание всех специалистов, которые занимаются системами автоматизации зданий на возможность шире использовать в своих проектах решения на открытой и стандартной платформе автоматизации зданий KNX, разумеется, там, где это целесообразно и применимо. Более полное обучение все желающие могут пройти в Школе АСУЗ, где читается 2-х дневный курс "Уроки технологии KNX".


Эта рассылка - официальный орган Клуба АСУЗ. Клуб уже международный, в нем есть компании и специалисты из Украины и России.
Главное отличие этой рассылки от всех других СМИ - это действительно открытая и бесплатная площадка для информирования рынка о всех направлениях автоматизации зданий и смежных областях.
Поэтому специалисты и компании могут рассчитывать на опубликование их материалов, которые соответствуют нашей тематике.

Количество получателей открытой рассылки это не только забота редактора. Наша рассылка крупнейшая по количеству подписчиков в области автоматизации зданий, но в последнее время роста почти нет. За сентябрь появилась возможность для осмысления этого. Ждете перемен? Считаете ли Вы, что информацию можно улучшить? Тогда как? Предлагайте активнее свои темы и рассказы.


С уважением, Куратор международного Клуба АСУЗ,
Пасеков Владимир
eiba@inbox.ru

Рассылка 'Автоматизация зданий для Дилетантов'
Вы можете оценить наш выпуск. Внизу рассылки есть строка, откуда можно быстро и просто поставить отметку или написать свой отзыв.

Для получение новостей рынка подпишитесь на Интернет-газету "Вести автоматизации зданий"
Хочешь читать профессиональные материалы? Подписка на рассылку "Автоматизация зданий для всех"

В избранное