Система “умный дом”

Конфигурация сети (Программирование)

Проектирование системы на базе EIB осуществлялось с помощью специализированного инженерного программного обеспечения ETS, причём конфигурирование сети могло быть произведено в трёх режимах:

  • S-Mode (System mode) — полный доступ к конфигурированию всех параметров устройств, включая проектирование, формирование групповых адресов и программирование (загрузка) устройств при помощи ETS. Используется для создания систем квалифицированными специалистами.
  • E-mode (Easy mode) — Упрощенный режим конфигурирования. Большинство настроек выставлено по умолчанию, некоторые можно изменить при помощи управления (клавиш) на контроллере.

Умный дом на шине KNX

Изначально разработанная для промышленных и офисных зданий технология KNXнашла широкое применение в квартирах и жилых домах, благодаря следующим преимуществам:


  • Небольшие расходы на установку и эксплуатацию
  • Наглядность управления
  • Возможность неограниченного расширения и модификации
  • Изменение настроек и параметров в процессе работы

В подсистемах Умного дома, устройства, организованные в KNXсеть, могут выполнять следующие функции:

  • Управление освещением
  • Поддержание в помещениях оптимальной или заданной температуры
  • Управление бытовой техникой по заданной программе
  • Мониторинг датчиков охранной и пожарной сигнализации

Этот список, в зависимости от требований, может быть значительно расширен. Для управления осветительными приборами используется цифровой интерфейс с индивидуальной адресацией, с помощью которого можно поддерживать постоянный уровень освещённости или выбирать любой необходимый режим. Системы отопления, кондиционирования и вентиляции объединены в одну подсистему, в которую интегрированы внешние и внутренние датчики температуры и влажности. Вся информация, полученная с датчиков, обрабатывается контроллером, который управляет исполнительными устройствами, что позволяет поддерживать в помещении максимально комфортный режим.

Бытовые приборы могут управляться по заданной программе, в которую можно вносить коррективы с помощью дистанционного управления по радиоканалу.

Одной из наиболее важных функций системы «Умный дом» на шине KNX — это обеспечение безопасности жилища. Эта функция реализуется с помощью датчиков различного назначения, которые в режиме реального времени передают информацию о состоянии окружающей среды на контроллер системы. Датчики могут зафиксировать несанкционированное открытие окон и дверей, присутствие постороннего в помещении, наличие дыма, утечку газа или протекание системы водоснабжения.

Управление групповыми адресами KNX в проекте iRidium

KNX IP роутер в проекте iRidium состоит из 3х частей:

  • Driver Tokens — список переменных, которые хранят информацию о подключении к роутеру.
  • Commands — список групповых адресов, доступных на запись.
  • Feedbacks — список групповых адресов, доступных на чтение.

Они имеют следующие параметры и назначение:

Driver Tokens

— переменные, в которых хранится статус подключения к управляемому KNX IP роутеру. Эти параметры можно только прочитать. Для использования переменной драйвера, перетащите ее на графический элемент (значение можно вывести в текстовое поле элемента или повлиять им на состояние элемента)

Online состояние подключения к управляемой системе (Online/Offline = 1/0)
Status статус подключения к системе (Offline/Connect/Online/Disconnect = 0…3)
Host доменное имя удаленной системы
HostPort порт на удаленной системе, к которому подключается iRidium App
IP IP-адрес управляющей панели
HostIP IP-адрес удаленной системы, к которой подключено iRidium App
Port локальный порт клиента, через который осуществляется связь с удаленным устройством

Commands

— список групповых адресов, доступных на запись.

Команды предназначены для отправки чисел или строк в шину. Команда привязывается к графическому элементу, который с помощью нее может записать данные в соответствующий адрес.

Команда адресу (Commands)
Name Имя команды, произвольно
Type Тип данных
SubType Подтип данных (единицы измерения, пределы регулирования)
Address Групповой адрес

Чтобы привязать команду для группового адреса KNX к графическому элементу, перетащите ее на графический элемент и выберите параметры привязки команды, руководствуясь типом группового адреса, типом графического элемента и желаемым способом управления:

Feedbacks

— список групповых адресов, доступных на чтение.

Канал обратной связи принимает значение от определенного адреса в шине KNX, полученное значение можно вывести на графический элемент. Не оставляйте во вкладке Feedbacks каналы, от которых не нужно получать обратную связь — это снизит нагрузку на шину при запуске проекта

Канал получения обратной связи от адреса (Feedbacks)
Name Имя команды, произвольно
Type Тип данных
SubType Подтип данных (единицы измерения, пределы регулирования)
Address Групповой адрес

Чтобы привязать канал статуса KNX к графическому элементу, перетащите его на графический элемент и выберите параметры привязки канала, руководствуясь типом группового адреса, типом графического элемента и желаемым способом реакции элемента:

Пример системы

Рассмотрим небольшой пример реализации управления освещением дома. Предположим, необходимо:

  • включать свет в коридоре, лестнице, на крыльце;
  • по датчику присутствия делать это в санузле;
  • реализовать автоотключение через 10 минут;
  • сделать аварийное включение света, например, в прихожей при звонке в дверь;
  • отключение света при уходе из дома.

Нужно подсчитать группы освещения, продумать на плане количество и положение выключателей. В качестве последних можно использовать и «родные» KNX-совместимые, и обычные, пакет в шину с последних будет передаваться сухим контактом наподобие такого:

Определившись с группами и функциями, можно подобрать подходящее реле одного из производителей (Gira, Zennio и прочее).

Следующий ответственный момент — планирование проводки и принципиальная схема будущей сети. В рассматриваемом случае на выключатели от щитка идет только кабель шины, а на светильники (нагрузку) — непосредственно электропитание.

Когда все разведено, установлено и скоммутировано, начинается процесс настройки через ПК с установленной ETS: создание нового проекта, заведение топологии, добавление устройств. После этого нужно создать группы: в них будут писать данные сенсоры, а актуаторы станут срабатывать по этим данным. Актуатор допускается приписывать к нескольким группам.

Например, есть четырехканальное реле.

Распределим группы. Групповые адреса первого этажа имеют обозначение 0, освещение на первом этаже 0/0.

  • 0/0/0 — свет на этаже целиком;
  • 0/0/1 — крыльцо, (канал А);
  • 0/0/2 — канал В, прихожая;
  • 0/0/3 — санузел, канал C;
  • 0/0/4 — гостиная, канал D.

В интерфейсе ETS это будет выглядеть примерно следующим образом:

К группам присоединяются выключатели — например, двухклавишные. Предположим, что первая клавиша выключателя в гостиной должна включать-выключать лампы непосредственной в ней, а вторая гасить его на этаже.

Привязка в программе:

Выключение везде:

Остается лишь загрузить программу в оборудование, и можно проверять.

Книги и статьи

  • Dietrich, EIB: Gebludebussystem. Huthig 2000, ISBN 3-7785-2795-9
  • Д. Дитрих, В. Кастнер, Т. Саутер, О. Низамутдинов «EIB — Система автоматизации зданий», пер. с нем. под ред. О. Б. Низамутдинова, М. В. Гордеева, ПермГТУ, г. Пермь, 2001 год. — 378 стр
  • Пасеков В. Описание платформы автоматизации зданий KNX//БДИ: безопасность, достоверность, информация. 2010. №3. С. 50-51.
  • Пасеков В. Возможности использования платформы KNX в системах безопасности// БДИ: безопасность, достоверность, информация. 2010. №4. С. 42-44.
  • Пасеков В. Дорогу автоматизации осилит идущий: Интервью с Андреем Шмаковым, директором компании Embedded Systems//Автоматизация зданий: информационный бюллетень. 2011. №10 (51) декабрь. С.14.
  • Пасеков В. Европейская платформа автоматизации зданий KNX: плюсы и минусы технологии//Автоматизация зданий: информационный бюллетень. 2011. №10 (51) декабрь. С.17.
  • Пасеков В. Платформа KNX: топология и телеграммы//Автоматизация зданий: информационный бюллетень. 2012. №1(52) февраль. С.40.

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.

История

В феврале 1990 года была организована ассоциация EIBA со штаб-квартирой в г. Брюссель (Бельгия). Основателями ассоциации были компании Siemens, Gira, ABB, Berker, Jung и другие — всего 15 компаний. Задачи ассоциации: продвигать на рынке саму технологию, следить за качеством и совместимостью оборудования, производимого её членами, и подготавливать программы обучения специалистов. Через несколько лет уже около 100 европейских и мировых компаний предлагали сертифицированное оборудование под логотипом EIB. 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 произошло объединение трех европейских ассоциаций автоматизации зданий 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. Это объединение — результат общей интеграции в Европе. Главенство EIBА не скрывалось всеми участниками, именно поэтому многие специалисты до сих пор предпочитают говорить о EIB/KNX. В конце 2003 года технология была утверждена как европейский стандарт EN 50090, а в 2006 году — как международный стандарт ISO/IEC 14543.

Продукция ABB

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.

Устройства

В состав оборудования KNX входили следующие типы устройств:

  • Сенсоры (датчики) — сенсорные настенные панели и выключатели; датчики физических величин — температуры, влажности и т. д.; датчики движения, таймеры и другие. Они отвечают за фиксирование (регистрацию) тех или иных внешних событий, наступление которых должно вызвать определённую ответную реакцию системы. После наступления такого события (нажатие кнопки, превышение температурой порогового значения и т. п.) сенсор посылает по сети управляющую команду соответствующему исполнительному устройству.
  • Исполнительные устройства (актуаторы, преобразователи, смежные модульные системы) — световые регуляторы (диммеры), релейные модули; модули управления жалюзи, и другие. 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.

KNX «для чайников»

Описанное выше может показаться излишне сложным. При многих достоинствах стандарт и решения на его основе обладают, на первый взгляд, высоким порогом входа. Причина тому — необходимость порой непростого программирования устройств и тщательного продумывания логики будущего проекта, особенно в сложных сетях. Но на практике построение «умного дома на KNX не составит проблем, если понять базовые принципы.

Итак, основной элемент — проводная шина KNX, посредством которой «общаются» все устройства, обращаясь друг к другу по известному адресу. В качестве дополнительных служат среды передачи «по воздуху» через радиосвязь, по сети tcp/ip или электропроводке.

Схема одного из вариантов сети для дома:

Реакция оборудования на изменение внешних условий или воздействие определяется его параметрами. Они прописаны в хранящемся на каждом устройстве «приложении», которым можно управлять и менять настройки через ПО ETS. Само ПО устанавливается на подключенном к KNX-шине через шлюз компьютере.

В терминологии KNX существуют следующие понятия:

  • физический адрес — он назначается каждому компоненту через ПО ETS и служит для непосредственной идентификации оборудования;
  • Group Address, групповой адрес — программная сущность, куда помещаются объекты взаимодействующего оборудования (Objects). Например, если нужно создать сенсор включения света, следует создать групповой адрес «свет вкл.» (или другой по желанию), в который помещаются объекты Input 1 актуатора и Output 1 сенсора. Проще говоря, связывается объект датчика и исполнительного устройства.

Формат адресов может быть различным (один бит, байт, два байта и тому подобное). Выключателю достаточно одного байта со значением 1 и 0 (свет вкл./свет выкл.).

Когда групповой адрес создан, он через ПО прописывается в Приложение целевого устройства. Последнее «узнает» адреса всех связанных с ним элементов сети и будет готово к работе.

В качестве тренировочной «песочницы» можно использовать программу KNX Virtual.

Она позволяет экспериментировать с виртуальной сетью без приобретения и монтажа реальных устройств.

Эмуляция работы проекта

Эмулятор (Emulator)

— это приложение iRidium для Windows, которое можно запустить из редактора GUI Editor для проверки своего проекта. Эмулятор может работать с лицензией (с подключением к оборудованию) и без лицензии, когда активна только графическая часть проекта.

Режимы работы Эмулятора (см. GUI Editor > Tools > Options > Emulator):

Без лицензии (Demo Mode: on) – подключение к оборудованию не будет работать
С лицензией (License Path: ) – когда файл лицензии выбран, Эмулятор работает в режиме полной функциональности, с возможностью подключения к оборудованию.

Укажите путь к файлу лицензии для Эмулятора (GUI Editor > Tools > Options > Emulator):

* При активной опции Demo Mode, GUI Editor не будет показывать предупреждение о том, что проект запускается без подключения к оборудованию (без лицензии). Проверьте наличие лицензии, когда настраиваете свой проект.

Горячие клавиши и настройки Эмулятора

Нажмите F5, чтобы запустить Эмулятор.
Нажимте F8, чтобы открыть (пароль: 2007)
Нажмите F4, чтобы открыть лог Эмулятора.
Для работы iRidium на ПК в режиме полной функциональности, необходимо приобрести лицензию iRidium и ее для вашего ПК.

При активации лицензии для iPad/iPhone/Android/Mac, вы не получаете лицензии для ПК, где установлена среда разработки iRidium Mobile. Лицензия для ПК нужна, чтобы клиент iRidium на ПК (в том числе, клиент-Эмулятор) работал в режиме полной функциональности. Ее нужно приобрести отдельно (или использовать бесплатный Trial)

Логирование на Windows

iRidium Log — окно, куда в текстовом виде выводится информация о работе iRidium, уведомления, сообщения об ошибках и логи iRidium Script (IR.Log).

Нажмите F4, чтобы запустить лог iRidium на Windows

Оборудование KNX

В экосистеме KNX умный дом присутствует набор объединенных общей шиной устройств. В качестве последней можно использовать двухпроводную витую пару, но на практике нередко прибегают к четырехпроводному кабелю 2×2×0.8 — такой используют, например, в пожарных сигнализациях. Изначально задействуются две жилы, а остальные остаются про запас для дальнейшего расширения. Дополнительное преимущество такого провода состоит в экранировании каждой жилы, а значит, за наводки можно не переживать.

Проводная шина является основной средой передачи данных, прочие (электросеть, Ethernet и радиоканал) относятся к дополнительным. Шинный принцип дает возможность реализовывать почти любые топологии сети.


В простых случаях используется линейная топология с последовательным соединением устройств (до 64 на сегмент линии, до 4 сегментов). Пример:

Можно прибегнуть к «звезде» — тогда все «ветви» будут сходиться в одной точке.

При большом количестве оборудования рекомендуется топология «общая шина»: линия 0 выступит главной, а к ней присоединяются до 15 дополнительных. А в самых сложных ситуациях — древовидная, объединяющая несколько областей на магистральной линии (всего до 15).

Таким образом, максимальное число устройств KNX-сети составляет 58 тысяч.

Конструктивно любая KNX-система состоит из:

  • исполнительных устройств, управляющих связанными с ними системами. Они меняют состояние по сигналам от сенсоров, контролируя подключенное к ним оборудование;
  • системных устройств — источников питания, соединителей и прочего. Это могут быть репитеры, шинные соединители, логические модули;
  • сенсоров, датчиков и прочего. Они фиксируют внешние события и отправляют заданные команды на оборудование (например, при обнаружении падения температуры в помещении ниже 20 градусов автоматически включается отопление).

Каждый компонент должен быть присоединен к шине и запрограммирован (параметризован) соответственно требуемым функциям с помощью ПО ETS. Монтаж многих устройств (блоков питания, актуаторов и прочего.) проводится на стандартную DIN рейку.

В систему также может быть установлено устройство, условно называемое контроллером. Это средство визуализации компонентов сети KNX, контроля и организации удаленного доступа. К таким можно отнести, например, логический контроллер с функциями IP шлюза, ETS-KNX шлюза, и прочими возможностями.

Схема «умного дома» на KNX:

Пример стенда с популярным для реализации KNX-проектов в Москве контроллером LogicMachine:

Обязательных «контроллеров» в классическом понимании технология, как уже говорилось, не предусматривает, все элементы равнозначны и могут работать напрямую.

Технология

Каждая линия требует свой собственный блок питания для абонентов. Этим обеспечивается работоспособность остальной системы KNX/EIB даже при выходе из строя одной линии.

Блок питания снабжает отдельных абонентов линии напряжением SELV (безопасным сверхнизким напряжением) DC 24 В и способен в зависимости от исполнения нести нагрузку 320 мА или 640 мА. Он имеет ограничение, как по напряжению, так и по току и поэтому устойчив при коротком замыкании. Кратковременные перерывы напряжения сети перекрываются на время до 100 мс.

Нагрузка шины зависит от характера подключенных к ней абонентов. Абоненты сохраняют работоспособность при минимальном напряжении DC 21 В и обычно потребляют от шины 150 мВт, при дополнительном потреблении конечными устройствами (напр., светодиодами) — до 200 мВт. Если более 30 абонентов установлены на кротком участке линии, блок питания должен размещаться вблизи от них.

Для одной линии допустимо макс. 2 блока питания. Между обоими блоками питания должно соблюдаться минимальное расстояние 200 м (длина линии).

При повышенном потреблении к шине KNX/EIB может подключаться параллельно и 2 блока через общий дроссель. Допустимая токовая нагрузка линии повышается при этом на 500 мА.

Длина проводов одной линии вместе с ответвлениями не должна превышать 1000 м. Расстояние между блоком питания и абонентом не должно быть более 350 м.

Для однозначного предотвращения коллизий телеграмм расстояние до второго абонента ограничено макс., 700 м. Провод шины может быть проложен параллельно сетевому проводу. Он может иметь петли и ответвления. Оконечное линейное сопротивление при этом не требуется.

Абоненты соединяются с шиной либо прижимным контактом, либо шинным зажимом. Соединение прижимным контактом осуществляется при защелкивании абонента распредустройства на монтажной рейке DIN EN 50 022–35 x 7,5 с наклеенной информационной шиной. Переход от информационной шины к шинному проводу осуществляется соединительным устройством. Подключение шинного провода к абонентам открытой и скрытой проводки, настенного и потолочного монтажа и встроенным устройствам осуществляется путем надевания шинного зажима.

  • Брошюра «Gira G1»
  • Брошюра Gira X1/L1

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.

Описание системы

Драйвера
email для отправки сообщений по электронной почте
pushover для отправки сообщений на мобильные клиенты (http://pushover.net)
mysql запись событий в базу данных
graphite пересылка событий в graphite (http://graphite.wikidot.com/screen-shots). Группировка данных в мыслимых и немыслимых формах и их отображение в виде графиков.
ical Google и Apple iCloud календари
geofency поддержка Apple системы геолокации geofency
growl сообщения на Apple Growl App
currency курсы валют с европейского центрального банка. (Есть EUR-RUB и USD-RUB)
telnet управление приборами по telnet протоколу
ping пингует IP устройства в сети
lirc для управления приборами и принятия команд по инфракрасному порту (требуется дополнительное железо)
irtrans поддержка IRTrans инфракрасной системы (http://www.irtrans.de/en/)
hue управление PhilipsHUE лампами
lgtv управление LG телевизорами по сети
denon управление DENON ресиверами
onkyo управление ONKYO ресиверами
yamaha управление YAMAHA ресиверами
sonos управление SONOS системой звука
dream управление DreamBOX спутниковыми ресиверами (http://ru.wikipedia.org/wiki/Dreambox)
owfs One Wire File System (http://owfs.org/) — сбор данных с датчиков Dallas/Maxim по 1-Wire
B-control Energy Manager мониториг расхода электроэнергии www.b-control.com/energiemanagement.html (нет описания на английском)
all3418v2 — ALLNET ALL3418v2 / IP Thermometer LAN / WLAN беспроводной термометр — www.allnet.de/en/allnet-brand/pr… r-lanwlan/
homepilot управление системой автоматизации Rademacher.
homematic управление системой автоматизации HomeMatic (встроено в CCU.IO).
rego мониторинг котлов Junkers TM75, IVT Rego 634
megaD поддержка MegaD-328.
rpi мониторинг основных параметров (CPU, Mem, Temperature) RaspberryPI. Поддержка 1-Wire интерфейса и PiFace.
cubie мониторинг основных параметров (CPU, Mem, Temperature, Battery) Cubietruck.
sayit голосовые сообщения (text2speech или wav) на системе(Linux, Windows, OsX) или android планшете (через Home24 Mediaplayer — play.google.com/store/apps/deta… ayer&hl=ru).
textCommands интерфейс для команд, заданных обычным текстом (Пример: Какая температура дома?)
owm OpenWeatherMap (http://openweathermap.org/) — погода по всему миру
yr погода с норвежского сервера www.yr.no
dwd официальные предупреждения о штормах в Германии
fritzBox отображение списка звонивших для fritzBox
speedport отображение списка звонивших для speedport
sun_and_time время захода и восхода солнца, а также праздничные дни для Германии
muell_stuttgart время вывоза мусора в Штутгарте

демо драйвер

Dash UI

DashUI.ccu.io

www.youtube.com/watch?v=viE5y8YmZo0&list=PLsNM5ZcvEidgGDCFnm23bub3Mj-ZU4Cp4www.youtube.com/watch?v=gS-O5OKjQhk

github.com/hobbyquaker/DashUI

Graphite

graphite.wikidot.com/screen-shotsgithub.com/graphite-project/graphite-web

Реальное применение

Dash UIHighchartEventlistScript-EngineHomeListener Apppingжены pushoverccuicalsonosfritzboxyahooWeatherlgtvsayitrpitextCommands

Итог

https://youtube.com/watch?v=UGvKVL_Pqgo

Ссылки
  • ccu.io — http://ccu.io/ru (Ещё не до конца переверден)
  • ccu.io форум — http://forum.iobroker.com

P.S.Node-REDSmartVISUMajorDoMoOpenHABOpenRemoteFreedomoticAgocontrolNinja BlocksDomoticzThe Thing System

Что такое технология KNX

Система автоматического управления инженерными коммуникациями жилища состоит из многих компонентов. Это управляющие блоки, сенсоры различного типа и исполнительные устройства. Все они должны взаимодействовать между собой. До определённого времени электронные компоненты от разных компаний могли отличаться напряжением питания, рабочими частотами радиоканального управления, протоколами приёма и передачи данных. Это не позволяло использовать в системах управления, комплектующие от разных производителей. В 1990 году произошло объединение нескольких крупных компаний, занимавшихся автоматизацией зданий.

В результате появилась Ассоциация KNX, куда входили известные производители электронных устройств. Была разработана и принята технология KNX (коммуникационная шина) которая, в настоящее время имеет статус мирового стандарта. За основу технологии была принята ранее разработанная в Европе система EIB.

Общие сведения

Подключенные к шине (сети) абоненты (устройства) могут обмениваться информацией через общий канал передачи, шину. При этом подлежащая передаче информация упаковывается в телеграмму и передается по кабелю от датчика (сенсора — отправителя команд) к одному или нескольким исполнительным механизмам. При успешной передаче и приеме каждое устройство-приёмник квитирует (подтверждает) получение телеграммы. При отсутствии подтверждения передача повторяется еще три раза. Если и после этого квитирование отсутствует, то процесс передачи заканчивается. Именно поэтому протокол EIB не является «промышленным», то есть его нельзя применять в приложениях, связанных с опасностью для людей.

Передача производится модулированием напряжения в сети, причём логический нуль пересылается в виде импульса, с амплитудой примерно ±6 В. Отсутствие импульса интерпретируется как логическая единица. Телеграммы пересылаются пакетами по 8 информационных байт. Пересылка синхронизируется старт- и стоп-битами. Есть бит контроля чётности.

Для разрешения коллизий (столкновений) телеграмм в сети TP1 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.

В пределах одной сети каждое устройство должно иметь уникальный индивидуальный физический адрес. Назначение адресов производится с помощью ETS. Перед назначением устройству адреса оно переводится в режим программирования, как правило, путём нажатия на специальную кнопку на лицевой части корпуса, при этом для подтверждения загорается красный светодиод. 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, между которыми устанавливается коммутация, могут иметь размер от 1 бита до 14 байт в зависимости от функции, выполняемой этим объектом. У устройств количество объектов связи может быть разным. Например, у двухклавишного выключателя их будет минимум два с размерами в один бит. Каждый объект связи может иметь 6 флагов для задания поведения в системе.

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.

Итого: как всё это используется на практике в АСУ ТП

Естественно, видовое разнообразие современных промышленных протоколов передачи данных намного больше, чем мы описали в этой статье. Некоторые привязаны к конкретному производителю, некоторые, напротив, универсальны. При разработке автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) инженер выбирает оптимальные протоколы, с учетом конкретных задач и ограничений (технических и по бюджету).

Если говорить о распространенности того или иного протокола обмена, то можно привести диаграмму компании HMS Networks AB, которая иллюстрирует доли рынка различных технологий обмена в промышленных сетях.

Как видно на диаграмме, PRONET и PROFIBUS от Siemens занимают лидирующие позиции.

60% рынка занимали протоколы PROFINET и Ethernet/IP

В таблице ниже собраны сводные данные по описанным протоколам обмена. Некоторые параметры, например, производительность выражены абстрактными терминами: высокая /низкая. Числовые эквиваленты можно отыскать в статьях по анализу производительности. 

EtherCAT

POWERLINK

PROFINET

EtherNet/IP

ModbusTCP

Физический уровень

100/1000 BASE-TX

100/1000 BASE-TX

100/1000 BASE-TX

100/1000 BASE-TX

100/1000 BASE-TX

Уровень передачи данных

Канальный (Ethernet-фреймы)

Канальный (Ethernet-фреймы)

Канальный (Ethernet-фреймы), Сетевой/транспортный(TCP/IP)

Сетевой/транспортный(TCP/IP)

Сетевой/транспортный(TCP/IP)

Поддержка реального времени

Да

Да

Да

Да

Нет

Производительность

Высокая

Высокая

IRT – высокая, RT – средняя

Средняя


Низкая

Длина кабеля между узлами

100м

100м/2км

100м

100м

100м

Фазы передачи

Нет

Изохронная + асинхронная

IRT – изохронная + асинхронная, RT – асинхронная

Нет

Нет

Количество узлов

65535

240

Ограничение сети TCP/IP

Ограничение сети TCP/IP

Ограничение сети TCP/IP

Разрешение коллизий

Кольцевая топология

Тактовая синхронизация, фазы передачи

Кольцевая топология, фазы передачи

Коммутаторы, топология “звезда”

Коммутаторы, топология “звезда”

Горячая замена

Нет

Да

Да

Да

В зависимости от реализации

Стоимость оборудования

Низкая

Низкая

Высокая

Средняя

Низкая

Области применения описанных протоколов обмена, полевых шин и промышленных сетей очень разнообразны. Начиная от химической и автомобильной промышленности и заканчивая аэрокосмическими технологиями и производством электроники. Быстродействующие протоколы обмена востребованы в системах real-time позиционирования различных устройств и в робототехнике.


С этим читают