Управление домом при помощи KNX: освещение +14



Привет! Попробую рассказать, как можно построить систему управления домом при помощи системы KNX. Основные вопросы, которые я хочу осветить — подход к воплощению «умного дома» на KNX, ориентиры по стоимости, подводные камни. Если материал «зайдет», продолжу. Я не стремлюсь впихнуть невпихуемое: за пределами статьи останутся диммеры, управление RGB и подобное — пока что мы просто включаем и выключаем свет :)

TL;DR: это не так дорого, как может показаться на первый взгляд и достаточно надежно.

Подход


На мой (и не только) взгляд, «умный дом» — совокупность систем, которые упрощают жизнь. В идеале, функционирование большинства систем должно быть незаметно для конечного пользователя — настроил и забыл — это относится к системам управления освещением, отоплением, кондиционированием. В отличие от «классического» подхода, хочется иметь возможность тонкой настройки в процессе — далеко не все хотелки можно вообразить на этапах проектирования и пусконаладки.

KNX


Почему KNX? Пропуская маркетинг, отмечу основные преимущества системы:

  • KNX — децентрализованная система. Это значит, что при необходимости, можно заменить любой компонент, почти не оказывая влияния на остальные. В частности, нет централизованного контроллера, который бы управлял всем и вся. Разумеется, в бюджетных системах присутствуют точки отказа типа блоков питания, но с этим вполне можно мириться.
  • Система, по сути, не привязана к конкретному вендору — можно выбирать любое оборудование, исходя из потребностей, бюджета и эстетических предпочтений. Если хочется иметь выключатели одного немецкого производителя, контроллеры — другого и третьего, а термостаты — вообще итальянские — никто не препятствует. Как правило, взаимосвязи между устройствами прописываются без каких-либо проблем. Для примера, я использую оборудование MDT, но на его месте может быть все что угодно — выбор огромен.
  • Из предыдущих пунктов возникает еще один приятный момент: в любой момент систему можно расширять и улучшать. Условно, если изначально были установлены кнопочные выключатели, при возникновении потребности (и возможности) можно заменить их на сенсорные. Или вообще обвешаться многофункциональными экранами.

Надо сказать, что у системы есть один заметный нюанс — среда программирования существует всего лишь одна, со своими достоинствами и недостатками, называется ETS и стоит денег — от 200 евро за версию с ограниченным количеством устройств в проекте (до 20 — для небольшой инсталляции вполне достаточно) до 1000 евро за версию с неограниченным количеством устройств. Говорят, есть адаптированная для российского рынка версия где-то на торрентах — не встречал.

Общие принципы проектирования


KNX — в первую очередь шина. Двухпроводная, но при монтаже полагается использовать четырехпроводный кабель — рекомендуется JY(St)Y 2х2х0,8 — такой же, как в системах охранно-пожарной сигнализации. Используются две жилы — красная и черная, белая с желтой — про запас. Кабель — экранированный, наводок не боится.

Топологически, KNX — дерево, главное — не допускать колец. Терминирующих устройств не требуется.

Вся система делится на исполнительные устройства (акторы — управляемые реле разнообразного назначения), сенсоры (кнопки, выключатели, термостаты, погодные станции) и системные устройства — блоки питания, линейные соединители и прочее.

Управляем освещением


Предположим, нам нужно организовать управление освещением в небольшом доме — допустим, у нас два этажа, лесенка и несколько комнат — несколько спален, кабинет, санузлы и всякие проходные помещения типа лестничных пролетов, прихожих и тому подобного.

В простейшем случае, хочется следующего:

  1. Удобство. Например, если приходишь домой поздно, хочется сразу засветить прихожую, лестницу крыльцо и далее. Еще — включать/выключать свет в санузле по датчику присутствия.
  2. Борьба с забывчивостью. Лег спать, а из под двери пробивается свет из коридора. Ну и фиг с ним, пусть сам погаснет через, например, 10 минут.
  3. Возможность включать аварийное освещение — допустим, мы в спальне на втором этаже, а в дверь кто-то звонит — засветим сразу лестницу, коридор, крыльцо
  4. Возможность погасить весь дом при уходе

Посчитаем группы освещения, накидаем на план выключатели, прикинув их роли: от этого зависит количество клавиш. Многие производители делают аж восьмикнопочные выключатели в одноместную установочную коробку — типа такого:



Это позволяет реализовать кучу всего на одном выключателе, но не всегда удобно в плане поиска нужной кнопки.

Для любителей классической электроустановки, можно вместо нативных выключателей KNX использовать обычные, с передачей сигнала в шину посредством сухого контакта, размещаемого под выключателем в монтажной коробке (на картинке — сухарь под четырехклавишный выключатель):



Исходя из количества групп и их назначения, можно выбрать многоканальное реле (не забываем учитывать токи нагрузки). Их производят примерно все, однако распространены устройства Gira, ABB, MDT, Zennio.

Дальше — план проводки. От щита к выключателям подводится только шинный кабель, тот самый JY(St)Y 2х2х0,8. К нагрузкам (светильникам) — соответствующий электрический кабель (ВВГ, NYM — по вкусу). Количество и расположение щитов — по вкусу. В трехэтажном таунхаусе я делал три этажных щита — в каждом по многоканальному реле для управления светом на этаже, так меньше электрического кабеля разматывать.

Приятный бонус: свободные каналы реле можно использовать для управления розетками. Однако, поскольку многоканальники имеют, как правило, небольшую мощность (токи до 10А), на розетки нужно использовать промежуточные реле соответствующей мощности.

Запуск


Итак, все провода протянуты, устройства установлены, щиты скоммутированы. Можно попробовать всё это запустить — потребуется та самая ETS. Я пропущу стартовые шаги — создание топологии здания в проекте, добавление устройств и т.д. Если интересно — спрашивайте в комментариях, попробую сделать базовый tutorial.

В соответствии с хотелками и количеством групп освещения, планируем групповую адресацию.
Группа — это такая сущность в шине, которую слушают привязанные к ней акторы и в которую пишут всякие значения сенсоры. Актор (например, канал реле) можно привязать к нескольким группам, сенсор будет писать в одну группу.

Например: на первом этаже есть четырехканальное реле, с которого мы включаем/выключаем свет на крыльце, в прихожей, санузле и гостиной.



Целесообразно предложить следующие группы (используем трехуровневую структуру групповых адресов, первый этаж — 0, освещение первого этажа — 0/0):

0/0/0 — весь свет первого этажа, привязан ко всем каналам
0/0/1 — свет на крыльце, канал А
0/0/2 — свет в прихожей, канал B
0/0/3 — свет в санузле, канал C
0/0/4 — свет в гостиной, канал D

Вот как это выглядит в среде программирования:



Далее, к группам привязываем выключатели, в соответствии с их расположением. Предположим, что мы используем двухклавишные выключатели со светодиодными индикаторами состояния, вот такие:



Например, в гостиной первая кнопка включает/выключает (toggle) свет в самой гостиной, а вторая — принудительно выключает весь свет на этаже:

Привязка света в гостиной:



Выключение всего света на этаже:



Для переключений (toggle), необходимо передавать с каналов реле в шину их состояния, чтобы выключатель знал, какое значение передать в шину.

При необходимости, привязываем диоды на выключателях к состоянию соответствующих каналов реле — смысл аналогичный, картинками грузить не буду.

Загружаем конфигурацию в устройства и наслаждаемся эффектом :)

Дальше начинаем играться с проектом реле — задержки отключения, функции автоматического отключения света, настройка проходных выключателей в неограниченном количестве и так далее — до получения нужного эффекта.

Сколько это стоит?


Вопрос, на самом деле, многогранный. Можно пойти в отечественный интернет-магазин и купить все буквально втридорога. Можно заказать где-нибудь в Европе — приведу немецкие ценники (от которых с удовольствием дают очень приятную скидку) для той минимальной инсталляции, которую только что описал:

1. Блок питания 320мА: 110 евро
2. Четырехканальное реле: 145 евро
3. Четыре выключателя: 65 евро за каждый

Итого — 515 евро, 130 евро за канал освещения. Не забываем про возможные скидки и про то, что более емкие дают более низкую стоимость канала освещения.

Для желающих сэкономить — имеет смысл иногда шерстить авито — иногда там распродают сладкие остатки, главное — следить за ценой.

Что дальше?


  1. Можно выбирать платформу для управления освещением по сети (со смартфона, например).
  2. Можно внедрять в систему датчики присутствия, освещенности и так далее — в зависимости от фантазии (конечно, проводку под них надо закладывать на этапе проектирования)
  3. Можно, наконец, вспомнить про то, что KNX — это не только свет, но и климат и прочие удобства — но это уже явно за пределами вводной статьи :)

Спасибо за внимание :)

Вы можете помочь и перевести немного средств на развитие сайта



Комментарии (38):

  1. PendalFF
    /#19279625

    Вопрос надежности контроллера и резервирования хотя бы части выключателей механикой как всегда оставлен за кадром.

    • Cyrill
      /#19279681

      Надежность реле — довольно высока. Наблюдаю объект, введенный в эксплуатацию в 2003 году — пока все устройства там живы. Дублировать выключатель механикой — зачем? Он меняется за пять минут, из которых три — на программирование.

      • PendalFF
        /#19286629

        Затем, что в случае отказа
        -Замена должна быть
        -Должен быть в наличии человек, способный это сделать
        И даже при выполнении этих условий 5 минут (а реально я думаю полчаса на поиски замены если она есть, ещё минут 10 на поиски инструмента, потом программирование — итого час без света) значительно больше чем просто щелкнуть резервом и спокойно заниматься устранением проблемы.

        • Cyrill
          /#19289235

          Ну, например, многие (если не все) дин-реечные многоканальные реле имеют возможность управления каналами на уровне самих себя — открыл щит, нажал на кнопку на приборе — свет горит. Смысл дублирования выключателя в этот момент пропадает.

  2. ni-co
    /#19279765

    Цены скажем не высокие, а неприлично высокие. Это «яблоко» в «Умном доме»?

    • xe_xe
      /#19280681

      Типа того. Раньше называлось EIB — European installation bus. Штука проприетарная, придумана каким-то там европейским консорциумом, соответственно, производители основные в этом альянсе — изначально из Европы и для Европы, а отсюда и цены. Плюс сам коммуникационный чип, который стоит в каждой железке, не может производить кто попало. Он продается вендорам по лицензии за какую-то денежку (типа как HDMI), и стоит, вроде не мало.
      Сейчас уже и китайцы делают KNX девайсы, как там у них — не знаю.

      • gosha-z
        /#19285389 / +1

        Плюс сам коммуникационный чип, который стоит в каждой железке, не может производить кто попало. Он продается вендорам по лицензии за какую-то денежку (типа как HDMI), и стоит, вроде не мало.

        Это откуда такое? Вот вам, пожалуйста, трансивер от On Semiconductor, совсем свежачок от ST. Покупабельно в розницу хоть тут, хоть на Маузере.

        • xe_xe
          /#19286429

          Хм, видимо, я ошибаюсь. Не помню уже, откуда у меня эта информация в голове. Казалось, что на курсах такое говорили…

  3. lolmaus
    /#19279771 / +4

    Итого — 515 евро

    Вот по причине запредельной стоимости я и отказался от KNX.


    Компонентная база у KNX очень примитивная, наценка идет просто дикая. БП 320мА за 8000р — это как вообще? И это еще китайский, от Schneider/ABB/Siemens аналогичный БП будет стоит тысяч 20.


    И чем более высокоуровневое оборудование, тем хуже. К примеру, если вы захотите умный контроллер с возможностью управления через удобное мобильное приложение, стоимость станет совершенно неадекватной. К примеру, контроллер LogicMachine5 стоит от 2150 до 3300 долларов в зависимости от комплектации. За эти деньги можно купить машину! И у него даже нет WiFi.


    Кстати, указанная автором сумма не включает 200 евро за платный софт по настройке.

    • Cyrill
      /#19279847

      Контроллеру (реле) совершенно все равно, кто им управляет — приложение или сенсор. Есть, например, AyControl, который работает через KNX/IP интерфейс, который используется при программировании — достаточно иметь запущенное серверное приложение в той же сети. Стоимость зависит от количества управляемых объектов и не запредельна.

      • lolmaus
        /#19279919

        У ayControl лицензия на софт стоит 750 евро на 10 устройств. И это не считая стоимости железа!

        Погуглил KNX/IP шлюзы. Вот такая фигулька стоит 135 тысяч рублей:

        Schneider MTN6500-0113

        Я думаю, себестоимость компонентной базы этого устройства не превышает одну тысячу рублей.

        • Cyrill
          /#19279967

          Где вы такие цены находите?) У того же MDT KNX/IP стоит 140 евро.
          Оборудование для AyControl — любой компик, по большому счету. Нужна ли лицензия на 10 пользовательских устройство — вопрос. Предыдущая лицензия — 80 объектов за 390 евро, управляемые с 6 устройств…

          Edit. В Элевеле то же самое устройство — в два раза дешевле, что, в общем, лишь подтверждает своеобразность ценообразования на устройства KNX в России, к сожалению.

          • lolmaus
            /#19280113

            Где вы такие цены находите?)

            Загуглил knx/ip шлюз купить.


            У того же MDT KNX/IP стоит 140 евро.

            В официальном прайсе MDT два шлюза: за 200 с лишним евро и почти за 400.


            В России они не продаются.


            Короче, разговор исчерпан.

    • onegray
      /#19283535

      LogicMachine это уже «из пушки». Чтобы удаленно управлять нужен IP шлюз и Raspberry Pi (как один из вариантов).

      • remzalp
        /#19284101

        Raspberry как и многие компы в принципе — способна повиснуть без видимых причин и если не заморачиваться на watchdog, то получаем красивую и недорогую тыкву.
        Хотя даже "всего-лишь 200" евро это тоже немного за пределами добра.

        • onegray
          /#19285413

          Если повиснет Raspberry Pi, то отвалится только удаленное управление. Не так и страшно.

    • gosha-z
      /#19285425 / +1

      Компонентная база у KNX очень примитивная, наценка идет просто дикая. БП 320мА за 8000р — это как вообще? И это еще китайский, от Schneider/ABB/Siemens аналогичный БП будет стоит тысяч 20.

      MeanWell KNX-20E-640 (640mA, как следует из названия) — 5170р. со склада в Москве в наличии. MeanWell, хоть и Китай, но очень качественный Китай (не только мое личное мнение).
      Что касается цены — там проблема не в стоимости компонентов, а в стоимости вхождения на рынок для разработчиков…

  4. voted
    /#19280069

    Контролер — сложная штука, в которую вложено много R&D и цена на него в принципе может быть любой (тут уже рыночная экономика, будут брать или нет), но блок питания за 110 евро (на 320 ма) — я себе вообще представить не могу.

    • Cyrill
      /#19280195 / +2

      Ну, там не совсем просто блок питания, в него встраивается развязывающий дроссель и всякая минимальная логика — защита от перегрузок/КЗ и далее. По большому счету, стоимость сертифицированного блока питания всегда заметно меньше, чем тех самых контроллеров, которые от него питаются.
      Есть большие блоки питания (до 1280мА) для больших инсталляций — с возможностью подключения аккумуляторов, самодиагностикой и прочим — вот там цены — ого-го…

      • dion
        /#19280421 / -1

        1 ампер (ОДИН) — это большой ток??? Вот я сейчас возьму обычную зарядку для телефона/ноутбука. Там будет та же самая защита от КЗ, перегрузок.


        Хотя, конечно, крепление на DIN-рейку вместо вилки и надпись 'smart' сразу обьясняет десятикратную цену.

      • markoni
        /#19280759 / -1

        «Ну, там не совсем просто блок питания, в него встраивается развязывающий дроссель и всякая минимальная логика — защита от перегрузок/КЗ и далее.» — вы это серьезно?
        Честный китай, не подвал, с сертификатом (европейским) — 2-5$

  5. onegray
    /#19283335

    Спасибо, тема интересная!
    KNX нравится своей универсальностью и огромным разнообразием совместимых устройств. И все же есть «осадочек» — не чувствуется открытости. Аналогов для ETS нет, дешевых китайских noname устройств нет, на гитхабе не навалено «ардуино»-библиотек для DIY. Но все равно склоняюсь, что более-менее серьезную систему надо строить на KNX. С KNX проще расширять систему, например всегда можно будет добавить панель управления любой сложности.
    И есть еще одна шина, которая вызывает у меня сильный интерес — DALI. DALI на порядок проще, хотя и возможностей меньше — используется в основном только для управления освещением. На DALI качественное освещение можно сделать дешевле чем на KNX, и для DYI простор больше. Но главное, что DALI отлично сочетается с KNX!

    • Komrus
      /#19285363 / +1

      DALI и KNX как раз замечательно дополняют друг друга в реальных проектах.
      Выключатели/пульты — берутся KNX. Дабы в едином стиле с дизайнерскими электророзетками и прочими электроустановочными изделиями. Выбор пультов с DALI — существенно меньше.

      А DALI — в сторону светильников смотрит (тут наоборот: найти светильник/LED-драйвер, диммируемый по DALI гораздо проще, нежели по KNX)

      В последнее время даже производители харкорных контроллеров автоматизации (типа Sauter) стали на KNX и DALI обращать внимание и выпустили устройства с этими интерфейсами.

    • Cyrill
      /#19285681

      Тут возникли два прикольных варианта для расширения интерфейса управления — первый озвучил выше в комментах, это Loxone — у них прикольный интерфейс «из коробки», куча логики и стыки со всякими разными системами опять же «из коробки» — 1-wire, modbus, etc.

      Есть еще wirenboard, которые декларируют полноценный стык с KNX — не пробовал. Может, poglazoff расскажет поподробнее?)

  6. Zada
    /#19283489 / +1

    Ух, а я то думал Z-Wave это дорого, по 50 евро за любую мелочь.

  7. masb
    /#19285515

    в любой момент систему можно расширять

    Каким образом, если провода уже в стене?

    • Cyrill
      /#19285523

      Например, заменой устройств на более продвинутые. Провод, кстати, надо всегда класть с запасом под будущие хотелки :)

      • slg
        /#19286713

        KNX кабель заранее проложить ко всем выключателям, окнам, входной двери, местам возможного расположения датчиков (протечки, присутствия, освещения, газа, температуры).
        А ещё кондиционерам, вентилям отопления и водоснабжения.
        Все группы потребления должны быть на отдельных автоматах/кабелях.
        Тогда расширять будешь в электрощите. Так?

        • onegray
          /#19287099

          Да, для себя кабель лучше провести везде. Хотя некоторые датчики могут и не напрямую подключаться к KNX, но это уже решите позже. А вот если спросите профессиональных инсталляторов, то вам посоветуют начинать с разработки проекта, чтобы все было заранее предопределено.
          Где размещать актуаторы (автоматы) зависит от многих факторов. Шина позволяет разместить «релешку» прямо в каждой розетке, это преимущество децентрализованной системы. Но один многоканальный релейный модуль в щитке стоит дешевле.
          С другой стороны допустим вы хотите сделать подключение группы света с качественным диммированием. Светодиодный драйвер лучше располагать ближе к источнику света (в документации к драйверу обычно указана максимальная длина проводов), а не в щитке.

  8. Alex-cat
    /#19285525

    KNX покупают только, если доставлятьв систему. Новых систем еденицы!!! Люди которые считают деньги уже дааавно пользуются более доступными)))) 3-50$ за девайс.
    Любой планшет, телефон и пр… в качестве пульта!!! Да, проводов больше порой, но это в разы дешевле чем KNX кабель покупать. Опять таки много уже что можно интегрировать на базе esp32, esp8266. Ну а если вы хоть как-то знакомы с программированием, есть руки и желание, то тут вообще непаханное поле для умного дома!!!

    • Cyrill
      /#19285535

      Единичность систем — это на первый взгляд :) И покупают и делают. Про «KNX кабель», который в разы дороже чего-то там — странное утверждение, вон в тинко в лоб 35 руб./м в розницу.

  9. slg
    /#19285537 / +1

    1. На чем делать домашнюю автоматизацию, если не на KNX?
    Arduino-like не нравится большими временными затратами. Фирменные решения (типа HDL BUS или Xiaomi) не гарантируют, что поддержка сохранится в течении жизни системы.
    Сеть должна быть в основном проводная, радио-канал как-то не надежно.

    2. Допустим, решил я делать самостоятельно на KNX. Купил ETS со скидкой (уже знаю, что они бывают регулярно). Купил софт, чтобы с телефона свет в туалете выключать. Какой KNX/IP шлюз брать, чем они отличаются? Смогу я потом через него KNX-команды посылать самописным софтом?
    Как, где покупать KNX-модули? В Германских интернет магазинах? Где лучше, как скидку получить?

    • Cyrill
      /#19285627

      1. Альтернатив немного, а в части децентрализованности — так и вообще нет. С точки зрения удобства управления «из коробки» есть Loxone, со своей графической средой разработки (хотя и со своеобразными принципами), но там — один контроллер «все-в-водном», который можно обвешивать модулями расширения.
      Проводные системы — хорошо, но есть места (или моменты) когда кабеля катастрофически не положили там где надо (или технологически сложно). Имеет смысл посмотреть, например, на EnOcean в стыке с кнх.
      2. Шлюзы, вообще, изначально, есть двух типов — собственно, шлюз и шлюз с туннелированием (ip interface и ip router). Туннелирование — это процесс передачи телеграмм кнх по ip между двумя кусками шины (backbone), ибо у самой кнх скорость — 9600и не битом больше. То есть, можно смело брать дешевый интерфейс — и вперёд. В шину накидать точно получится. Самописного софта не так много — есть библиотеки для отправки телеграмм на питоне — их можно брать за отправную точку.

      Где брать — вопрос широкий) иногда, серьезно, подворачиваются чудеса на авите :) целесообразно прошерстить немцев — ждать долго, но иногда цена может быть очень вкусной. Московская розница — до 400% делает, увы.

      • slg
        /#19286627

        1. А имеет смысл делать свет на DALI, а остальное на KNX? (В квартире/частном доме)
        2. То есть, для ETS и команд из локальной сети хватит ip interface? А ip router нужен, чтобы связать две knx сети по ethernet?

        • onegray
          /#19286891

          Лично мне очень симпатизирует DALI, и я собираюсь на нем делать управление освещением (но KNX кабель все равно в каждый угол заведу). На DALI получится дешевле, но понадобится еще один шлюз KNX/DALI либо DALI/IP. А еще у DALI сейчас новый виток развития — DALI2, в скором будущем ждем разнообразие панелей управления.

        • Komrus
          /#19287259

          LED драйверы (они же — блоки питания для светодиодных светильников) димируемые по KNX — существенно более редкая/дорогая вещь, чем для DALI.

          Особенно ярко проявляется — когда как подрядчик строишь на объекте систему управления, а освещением занимается другой подрядчик.
          И вот согласовать, какие БП он должен закупать (из привычных ему производителей/каналов поставки) — реально только для DALI решений.

    • onegray
      /#19286839

      Начать поиск оборудования можно на eibmarkt.com. В идеале купить где-нибудь в Европе и еще получить возврат VAT при выезде, но у меня пока так не получалось.
      Через KNX/IP шлюз можно свои команды посылать в шину, открытые проекты MajorDoMo и openHAB это умеют. А вот еще можно вот так попробовать подключиться к шине.

  10. slg
    /#19286619

    Не туда