Технология KNX для управления инженерными системами автоматизации

Технология KNX для управления инженерными системами автоматизации

Технология KNX для управления инженерными системами автоматизации
Технология KNX – эффективное и популярное решение для систем автоматизации домов, офисных и коммерческих помещений, а также других проектов на базе «умный дом». Появился протокол KNX более 20 лет назад и сегодня активно поддерживается производителями электротехнического оборудования с мировым именем. На начальном этапе разработки кажется, что шинная технология более дорогостоящая в реализации в сравнении с традиционной инсталляцией, но для проектов «умный дом» более эффективна и, в конечном счете, экономична. Система обеспечивает непрерывное энергосбережение, за счет чего снижаются операционные затраты, а гибкость всех элементов позволяет постоянно модернизировать систему при появлении любых усовершенствований.
История разработки — возникновение KNX EIB
Созданием протокола занималась ассоциация EIB, основанная в 1990 году в Брюсселе по инициативе немецких компаний. В общей сложности в состав ассоциации вошло 15 крупных компаний с мировым именем, в том числе, ABB, Berker, Gira, Jung, Siemens. Производители оборудования решили инвестировать в разработку технически совершенной, при этом простой, максимально надежной и универсальной системы. Вскоре задумка была реализована, и под логотипом ассоциации появилось оборудование для управления и автоматизации инженерными системами. На тот момент оборудование заняло до 80% европейского рынка. В 1999 году несколько компаний учредили новую ассоциацию – KNX. В дальнейшем уже на базе технологии EIB разработали новый стандарт системы EIB/ KNX, который в 2003 году был признан европейским, а в 2006 принят как международный.
Как устроена и работает система автоматизации – описание KNX
Уникальность технологии KNX заключается в ее децентрализации, то есть отсутствии центрального контроллера. Это дает свои преимущества в осуществлении автоматизации инженерных систем. Особенности использования KNX:
  • Любое действие в системе EIB инициируется конечными устройствами – сенсорными панелями, датчиками, выключателями и так далее. Управлять системой можно как через датчики присутствия или выключатели, так и удаленно. 
  • Основной бонус использования системы KNX – гарантированная совместимость продуктов разных брендов, а также наличие единого программного инструмента – ETS, который необходим для разработки, планировки и конечной реализации проекта. 
  • Средой обмена информации выступает специализированная шина, которой объединены все устройства в системе. 
  • Прежде чем приступить к началу эксплуатации устройства необходимо провести программирование при помощи программного обеспечения ETS. Стандарт KNX применяет метод передачи информации CSMA/ CA с учетом приоритетов – такое решение позволяет осуществлять бесконфликтный обмен данными с любого оборудования на высокой скорости.
  • Информационные потоки в рамках системы движутся в обоих направлениях, при этом каждое из устройств имеет уникальный физический адрес. Независимо от местоположения устройства могут объединяться в группы.
  • Каждую отдельную группу устройств можно вывести на определенный уровень яркости. Сценарии коммуникационной шины включают в себя системы вентиляции, отопления, кондиционирования и другие системы умного дома. Все это легко запрограммировать под конкретные нужды заказчика. 
С технической точки зрения система позволяет реализовать любые сценарии автоматизации, включая безопасность, климат-контроль, освещение.
Система управления освещением и KNX
Управление освещением на базе KNX – часть автоматического управления инженерными сетями. Осуществлять управление можно напрямую или, используя разные системы, как DALI и DMX. В стандартное оборудование системы входят все необходимые инструменты для автоматизации освещения, также предусмотрена возможность интеграции через специальные шлюзы. Для примера: система DALI позволяет управлять освещением, создавая различные сценарии. Эту подсистему можно включить в общую систему управления без необходимости проведения дополнительной доработки.  
Рабочая среда KNX
Для передачи данных рабочей средой являются:  
Сеть Ethernet
При передаче информации через Ethernet (технология IP) система работает с использованием сети Интернет, но без необходимости постоянного подключения. Скорость составляет 10 Мбит/секунду.
Витая пара
  Чаще всего применяют связь по витой паре, для шины используют безопасное напряжение не выше 29 В. Структура системы в этом случае выглядит так:
  • Устройства в системе объединяют в самостоятельные сегменты (допускается использование до 64 устройств в одном сегменте). 
  • У каждого из сегментов – свой источник питания, длина сегмента не должна превышать 1 000 м, между отдельными устройствами допускается расстояние не более 700 м. 
  • Одна линия может содержать от 1 до 3 сегментов, каждый из которых подключен через линейный усилитель. Между источниками питания допускается расстояние в 200 м.
  • До 15 отдельных линий при помощи линейных соединителей могут подключаться к основной линии и так образовать зону. Такая структура позволяет объединить более 58 тысяч шинных устройств при скорости передачи данных 9 600 бит/секунду.
 
Силовая сеть
Если для передачи информации применяют силовую сеть, то дополнительная информационная линия не нужна, также не используют источники питания. В остальном топология технологии аналогична той, что при использовании витой шины, за исключением того, что скорость достигает 1 200 бит/секунду.
Радиоканал
Если средой обмена информации выступает радиоканал (технология ТР), система строится без строгой иерархии, а ограничением служит только дальность действия радиоканала. При таком способе передачи информации скорость достигает 16 384 бит/секунду.
Протокол KNX – описание преимуществ
Система передачи данных и обеспечения автоматизации инженерных систем на базе KNXимеет ряд конкурентных преимуществ перед аналогами:
  • простое кабельное хозяйство;
  • расширенный функционал;
  • удобное управление, в том числе, дистанционное;
  • возможность модернизации и перепрограммирования;
  • легкий поиск неполадок и их устранение;
  • независимое проектирование и монтаж линий.
Одно из основных преимуществ – энергонезависимая память, которой обладают все устройства на базе KNX. В памяти хранятся любые настройки прибора, поэтому систему достаточно запрограммировать один раз для постоянной эффективной работы. В случае временного отключения от электросети или пропадания напряжения система быстро восстанавливает функционирование по заранее установленным настройкам. На сегодняшний день более 200 крупных компаний-производителей предлагают продукцию для реализации проектов любой сложности. Для программирования датчиков предлагаются пульты дистанционного управления, благодаря которым удобно настраивать датчики удаленно с расстояния 5-6 метров. Благодаря открытому стандарту KNX разные продукты, формирующие системы управления инженерным оборудованием, начинают «говорить на одном языке» — система становится стройной, четкой и максимально понятной пользователю.