- Вы находитесь здесь:
-
- Главная >
- Instabus KNX >
- Назначение, описание
Автоматизация зданий на базе instabus
Общие положения
Высокие требования к гибкости и удобству электрического оборудования, связанные со стремлением минимизировать энергопотребление, привели к развитию системотехники оборудования зданий. В основе применяемой для этой цели шинной технологии лежит совместный европейский проект KNX. Многочисленные изготовители объединились в KNX Association.
Фирмы-члены KNX Association обеспечивают производство изделий, совместимых с шиной. Благодаря этому устройства различных изготовителей способны работать в одной установке KNX.
Стремление к большему удобству и большим техническим возможностям требует и все бoльших затрат на электрооборудование.
Обычный способ электроустановки (выполнения внутренних электропроводок) наталкивается здесь на свой предел. Шина KNX позволяет удовлетворить эти обширные требования наглядно и экономично.
Аргументы в пользу системы
В системе обычной электроустановки каждая функция требует своей собственной электропроводки, а каждая система управления - своей собственной цепи. В отличие от этого шина KNX позволяет выполнить управление, контроль и сигнализацию всех эксплуатацинно-технических функций и процедур по общему проводу. Благодаря этому подвод питания может быть проложен непосредственно к потребителям, минуя окольные пути.
Помимо экономии проводов из этого вытекают и другие достоинства:
- Электроустановка здания может быть выполнена гораздо проще, а позже без проблем расширена и модифицирована;
- При изменении назначения или перераспределении помещений быстрое и легкое согласование системы instabus осуществляется простым перераспределением (изменением параметров) абонентов шины без необходимости прокладки новых электропроводок.
Такое изменение параметров, осуществляется при помощи подключенного к системе KNX персонального компьютера и установленных для этой цели программных средств проектирования и ввода в эксплуатацию ETS (Tool Software), которые требуются уже при первом вводе в работу. Шина KNX позволяет соединиться через соответствующие интерфейсы с другими системами автоматизации зданий. При этом шина KNX в доме на одну семью может использоваться столь же экономично, как и в гостиницах, школах, банках, конторских зданиях или в комплексном гражданском строительстве.
Техника передачи
Шина KNX представляет собой децентрализованную систему событийного управления с последовательной передачей данных управления, контроля и сигнализации эксплуатационно-технических функций. Подключенные к шине абоненты могут обмениваться информацией через общий канал передачи, шину. Передача данных происходит последовательно по точно установленным правилам (протоколу шину). При этом подлежащая передаче информация упаковывается в телеграмму и транспортируется по шине от датчика (сенсора — отправителя команд) к одному или нескольким исполнительным механизмам (акторам — получателям команд).
При успешной передаче каждый приемник квитирует получение телеграммы. При отсутствии квитирования передача повторяется до трех раз.
Если и после этого квитирование телеграммы отсутствует, процесс передачи прерывается и в запоминающем устройстве отправителя отмечается отказ.
Передачи в шине KNX гальванически не разделены, поскольку питание (DC 24 В) абонентов шины подается по ней же. Телеграммы модулируются на этом напряжении постоянного тока, причем логический нуль пересылается в виде импульса.
Отсутствие импульса интерпретируется как логическая единица.
Отдельные данные телеграммы пересылаются асинхронно. Тем не менее, пересылка синхронизируется старт- и стоп-битами.
Доступ к шине, как к общему физическому средству связи для асинхронной пересылки должен быть однозначно урегулирован. В шине KNX для этого применяется метод CSMA/CA. В методе CSMA/CA речь идет о методе, гарантирующем случайный, беспроблемный доступ к шине, при этом без снижения ее пропускной способности.
Все абоненты шины слушают одновременно, но реагируют только исполнительные механизмы (акторы), вызванные своим адресом. Если абонент хочет начать пересылку, он должен прослушать шину и дождаться момента, когда не будет передачи любого другого абонента (Carrier Sense). Если шина свободна, то, в принципе, любой абонент может приступить к передаче (Multiple Access).
Если два абонента одновременно начинают передачу, то на шину без задержки выходит абонент, обладающий более высоким приоритетом (Collision Avoidance), при этом другой абонент уступает и процесс передачи повторяется в более позднее время.
Если оба абонента имеют одинаковый приоритет, то проходит тот, который обладает меньшим физическим адресом.
Адресация
Каждое письмо нуждается в адресе, чтобы почта могла его правильно доставить. Сходно осуществляется и адресация абонентов шины, только здесь неприменима почтовая форма.
Каждый абонент шины при проектировании при помощи ETS получает свой собственный физический адрес, позволяющий однозначно идентифицировать его, так же как почтовый адрес однозначно указывает получателя письма. Физический адрес, однако, должен задаваться на языке шины и ориентироваться на топологическую структуру системы KNX. Физическая адресация используется ETS только для ввода в работу отдельных абонентов или для работ по обслуживанию и диагностике. В этом случае адресация производится аналогично почтовой адресации.
В практической работе системы KNX при пересылке телеграмм используются, напротив, логические или так называемые групповые адреса. Они ориентируются не на топологию шины, а на эксплуатационно-технические функции (применения) системы KNX. В отличие от почтовой доставки, когда почта доставляет письмо по адресу получателя, в каждую телеграмму отправителем вносится запроектированный групповой адрес. Каждый абонент прослушивает эту телеграмму на шине, считывает указанный в ней групповой адрес и проверяет, адресована телеграмма ему или нет.
Во время проектирования системы KNX при помощи ETS для каждого абонента шины устанавливается групповой адрес, по которому он должен ощущать себя вызванным. Таким образом, в отличие от почтового отправления, одному абоненту шины может быть присвоено несколько групповых адресов.
Если теперь абонент шины прослушивает телеграмму, он всегда воспринимает ее, если ощущает себя вызванным по внесенному в телеграмму групповому адресу (и пересылка прошла успешно). В противном случае он пренебрегает телеграммой, поскольку она предназначена не ему.
Топология
К наименьшей единице системы KNX, линии, могут подключаться и работать до 64 совместимых с шиной устройств (абонентов). Линейными устройствами сопряжения, подключаемыми к так называемой главной линии, могут объединяться в одну зону до 12 линий.
Через зонные устройства сопряжения, подключаемые к так называемой зонной линии, 15 зон могут быть объединены в более крупный блок. К зонной линии (Gateways) подключаются интерфейсы внешних систем (SICLIMAT X, ISDN и т. п..) или других систем KNX.
Хотя в один блок может быть объединено до 12.000 абонентов, ясная логика системы сохраняется. При работе не возникает никакого информационного хаоса, поскольку телеграмма проходит через интерфейс к другим линиям и функциональным зонам только в том случае, если там под групповым адресом должен быть вызван абонент. При этом линейные и зонные устройства сопряжения выполняют необходимые функции фильтрации.
Физические адреса ориентированы на такую топологическую структуру: каждый абонент может быть однозначно идентифицирован указанием зонного, линейного и абонентского номера.
Для присвоения абоненту эксплуационно-технических функций групповые адреса разделяются на основные группы и подгруппы.
При проектировании групповые адреса различных механизмов могут быть разделены на 14 основных групп, напр., для:
- управления освещением,
- управления жалюзи,
- управления отоплением,
- вентиляцией и управления климатом помещений.
Каждая основная группа может в соответствии с точкой зрения пользователя содержать до 2048 подгрупп. Групповые адреса присваиваются абонентам независимо от их физических адресов.
Благодаря этому каждый абонент может связываться с любым другим абонентом.
Технология
Каждая линия требует свой собственный блок питания для абонентов. Этим обеспечивается работоспособность остальной системы KNX 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 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.
