Европейская платформа автоматизации зданий KNX: плюсы и минусы технологии PDF Печать
26.10.2010 00:20

Немного истории

В 2010 году исполняется 20 лет стандартной технологии KNX/EIB, предназначенной для автоматизации домов и зданий. Все это время активным продвижением технологии на мировой рынок занималась международная ассоциация KNX, в которую официально входят 189 производителей оборудования из 28 стран.
А начиналось все в феврале 1990 года с технологии и ассоциации EIB (European Installation Bus) - Европейская Инсталляционная Шина. Основателями ассоциации можно считать такие компании как: Siemens, ABB, Berker, Gira, Jung и др. Всего 15 компаний. Нетрудно догадаться, что это был "ответ" европейских компаний на экспансию на рынок американских технологий автоматизации. Требовалось достаточно быстро предложить открытую, простую, надежную и технически совершенную систему, которая смогла бы противостоять различным проприетарным протоколам американских компаний. И такое решение было найдено и предложено. Многие специалисты считают, что инженеры Siemens, сделавшие несомненно большой вклад в стандарт, позаимствовали многие идеи у небольшой датской фирмы. Как бы то ни было, можно смело считать, что основные корни технологии сложились именно как европейский подход к автоматизации зданий. Решение оказалось практически удачным, через несколько лет уже около 100 европейских и мировых компаний предлагали сертифицированное оборудование под логотипом хорошо известным как EIB. Продукция EIB распространялась также под несколькими торговыми марками. Наиболее известны Instabus®, ABB i-Bus®, Tebis®.
Участники ассоциации контролировали до 80% европейского рынка инсталляционных устройств. К середине 2000 года в мире было установлено более 10 миллионов устройств EIB. В мае 1999 началось объединение трех европейских ассоциаций в одну, которая со временем получила окончательное название ассоциация KNX. Произошло и слияние трех технологий: EIB, EHS (European Home System) и Batibus. По мнению различных экспертов в стандарте KNX до 80-90% составляет технология EIB. Именно поэтому многие специалисты до сих пор предпочитают говорить о EIB/ KNX. В конце 2003 года технология была утверждена как европейский стандарт EN50090, а в 2006 году как международный стандарт ISO/IEC 14543.

Основные положения

Технология KNX является открытой стандартной одноранговой распределенной системой с коммутацией пакетов. Если протокол рассматривать в соответствие с моделью взаимодействия открытых систем ISO/OSI, то в технологии определены и реализуются уровни 1-4 и 7. Не используется сессионный уровень и уровень представления. Для передачи информации могут применяться различные среды передачи: витая пара TP-0 и TP-1, силовая сеть PL-110 и PL-132, ИК-канал, радиоканал 868 МГц и сеть Ethernet . Наиболее часто применяется витая пара TP-1. Поэтому в дальнейшем рассмотрим технические особенности этой технологии.
Минимальная инсталляция KNX TP-1 должна иметь следующие компоненты: источник питания с дросселем, датчики (сенсоры), исполнительные устройства (актуаторы) и шинный кабель. В качестве примера рассмотрим простейшую схему: в качестве датчика может быть однокнопочный выключатель, а в качестве исполнительного устройства - одноканальное реле. Для того, чтобы система зафункционировала необходимо не только установить устройства и соединить их необходимыми кабелями между собой и с силовой сетью, но и запрограммировать устройства с помощью инженерного ПО 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.
Функционировать такая система будет достаточно просто. Когда выключатель переводится в положение "включено", в сеть отправляется телеграмма с нужным групповым адресом, например 2/1/3, с полезными данными "1" и некоторой служебной информацией. Телеграмма получается и обрабатывается всеми устройствами в сети, но только прибор с таким же групповым адресом 2/1/3 отправляет телеграмму подтверждения, считывает значение "1" и обрабатывает телеграмму соответствующим образом. В данном случае замыкается контакт исполнительного устройства - реле.

001В пределах одной сети каждое устройство должно иметь физический (индивидуальный) адрес. Назначение адресов производится с помощью ПО ETS. Перед назначением устройству адреса оно переводится в режим программирования, как правило, путем нажатия на специальную кнопку на лицевой части корпуса, при этом для подтверждения загорается светодиод (красный). Групповые адреса могут быть назначены активным устройствам системы вне зависимости от их расположения и значений физических адресов. Исполнительным устройствам (получателям телеграмм) может быть назначено несколько групповых адресов, но сенсоры (датчики) могут отправлять телеграмму только по одному адресу. В сложных системах, как правило, используют трехуровневую систему групповой адресации (главная группа/средняя группа/подгруппа).
Объекты связи устройства, между которыми устанавливается коммутация, могут иметь размер от 1 до 14 байт в зависимости от функции, выполняемой этим объектом. У устройств KNX количество объектов связи может быть разным. Например, у двухклавишного выключателя их будет минимум два с размерами в один бит. Каждый объект связи может иметь 5 флагов для задания поведения в системе. Полезные данные передаются в теле самой телеграммы и могут иметь длину от 2 до 16 байт в зависимости от исполняемой функции. Новая спецификация позволяет расширить длину данных до 256 байт.
Различные типы точек данных были стандартизованы международной ассоциацией KNX, чтобы гарантировать совместимость одинаковых приборов от разных производителей (например, диммеров, таймеров и т.д.). Такие данные описаны как Стандартизованные типы данных (DPT).

Сигналы по шине (сети) передаются по битно, причём логический нуль пересылается в виде импульса. Отсутствие импульса интерпретируется как логическая единица. Если несколько устройств захотят передавать сигнал одновременно, то будет преобладать состояние 0, которое и передастся в результате. Для разрешения коллизий (столкновений) телеграмм применяется метод CSMA/CA (Carrier Sensible Multiple Access with Collision Avoidance). 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.
Передача сигнала осуществляется симметрично (парафазно) по паре жил, поэтому жилы кабеля не должны заземляться. Прием сигнала осуществляется устройством в виде дифференциального сигнала (разности напряжений) между двумя жилами, при этом помехи наименьшим образом влияют на него.

В пределах одной линии шины существуют следующие ограничения на длины кабелей:
Источник питания - устройство максимум 350 м
Передающее устройство - принимающее устройство максимум 700 м
Общая суммарная длина линии максимум 1000 м

 

Топология KNX-сети


002

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 соединителеавтоматически, 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.

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

003

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.

Источник

Комментарии (1908)
  • kids shoes sale online  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    shoes online shopping

  • shop cheap clothes online  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    cheap shoes online free shipping

  • heel sandals online shopping  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    sexy ladies shoes

  • silicon cell phone cases  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    phone cases online shopping

  • fashion cell phones  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    selfie stick case iphone 7 plus

  • women's sandals big w  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    women's qupid sandals

  • buy cheap high heels  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    josef seibel womens sandals

  • cheap womens fashion shoes  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    best cheap heels online

  • silicon mobile phone  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    samsung mobile case

  • Sam Cheng  - Р•РІСЂРѕРїРµР№СЃРєР°СЏ платформа авто

    Hi, just required you to know I he added your site to my Google bookmarks due to your layout. But seriously, I believe your internet site has 1 in the freshest theme I??ve came across. It extremely helps make reading your blog significantly easier.

  • woods womens sandals  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    shoes online

  • cute dresses  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    yellow box women's sandals

  • cheap online shoe shops  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    glass shoes for women

  • oppo mobile case  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    selfie stick samsung s7 edge

  • shopping sites for women  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    oppo mobile case

  • cheap online shopping websites  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    selfiestickonline

  • best shoe websites for women  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    ladies xti sandals

  • shop cheap shoes online  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    cheap high heels online free shipping

  • buymobilephone  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    selfie stick cell phone case

  • cheap shoes for men  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    womens high heel pumps

  • samsung mobile case  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    latest moblie phones

  • Garret Karth  - Р•РІСЂРѕРїРµР№СЃРєР°СЏ платформа авто

    he blog was how do i say it... relevant, finally something that helped me. Thanks:)

  • Jesusa Easdon  - Р•РІСЂРѕРїРµР№СЃРєР°СЏ платформа авто

    Hello! I could have sworn I've been to this blog before but after browsing through some of the post I realized it's new to me. Anyways, I'm definitely happy I found it and I'll be book-marking and checking back frequently!

  • samsung phone covers online  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    selfie stick samsung s7 edge

  • merrell womens sandals discont  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    cheap shoes womens online

  • wine delivery  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    I'd like to encourage you to definitely keep up with your great work because you are very gifted. Thank you for the epic write up. You need to write a lot more thank this, that's all I need to say. You has some interesting and solid content. My professor would like to be a master in this subject. I'm so happy I discovered your site.

  • designer shoes  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    size 12 women shoes

  • cheap places to buy heels  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    sexy clear shoes

  • womens sexy heels  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    online shopping sites for women

  • cheap chunky shoes  - Ð•Ð²Ñ€Ð¾Ð¿ÐµÐ¹ÑÐºÐ°Ñ платформа авто

    shoes websites cheap

Оставить комментарий
Your Contact Details:
Комментарий:
[b] [i] [u] [url] [quote] [code] [img]   
:angry::0:confused::cheer:B):evil::silly::dry::lol::kiss::D:pinch:
:(:shock::X:side::):P:unsure::woohoo::huh::whistle:;):S
:!::?::idea::arrow:
Security
Пожалуйста, введите проверочный код, который Вы видите на картинке.