Láthatatlan épületautomatizálás
A KNX olyan átfogó épületautomatizálási rendszer, amellyel megvalósítható az épületek összes komfortfunkciójának vezérlése és szabályozása, mint például: redőny-, világításvezérlés és kazánszabályozás. A KNX világszabvány, amely garantálja, hogy a világ minden területén nagy választékban álljanak rendelkezésre kompatibilis eszközök.
A KNX-kompatibilis eszközök száma napról napra bővül, mivel nem kapcsolódik egyetlen gyártóhoz sem. A KNX-buszrendszer maximálisan 58 000 készüléket tud kezelni, ezáltal rendkívül nagy méretű épületek automatizálásra is alkalmas. A gyártók gondosan ügyelnek a kapcsolók és egyéb szenzorok esztétikus megjelenésére is, hiszen a felhasználók számára nemcsak az intelligencia, hanem a látvány is fontos szerepet kap.
A rendszer átviteli lehetőségei
A legelterjedtebb a buszkábeles átvitel (KNX TP). Ennek alapvető átviteli egysége a vonal, amelyre 64 résztvevőt lehet csatlakoztatni. Ebben a rendszerben a KNX külön kommunikációs vezetékeket használ a 230 V-os hálózat mellett. Minden vonalon lennie kell legalább egy tápegységnek, amely a buszkábeles átvitel esetén gondoskodik a 29 V-os, törpefeszültségű energiaellátásról. Az egyes vonalak topológiája lehet busz, fa vagy csillag. A topológiák kötetlensége tehát lehetőséget ad arra, hogy minimalizáljuk a szükséges kábelmennyiséget az épület alakjához és más adottságaihoz igazodva. A szabad kábelezés másik nagy előnye, hogy nem szükséges hurkokat létrehozni, mivel nem az áramkörök tényleges záródása a működés feltétele, hanem a rendszer vezérlője irányítja az egyes egységek közti kommunikációt. A tápegység és a buszkészülékek közötti távolság legfeljebb 350 m lehet, ezáltal az épületek közötti távolság is könnyedén áthidalható az egyszerűbb esetekben. Ha viszont ennél is nagyobb távolságú kapcsolatokat kell létesíteni, úgynevezett vonalerősítőket (LR – line repeater) kell telepíteni. Ezekkel a maximális távolság 1000 m-re növelhető. A KNX-rendszer ezzel oldja meg sikeresen a valóban nagy kiterjedésű komplexumok problémáját.
Az egyes vonalak egy fővonal segítségével csatlakoztathatók egymáshoz, ezáltal a rendszer maximális mérete tovább növelhető. Egy fővonalhoz legfeljebb tizenöt vonalat csatlakoztathatunk, amelyeket együttesen tartománynak nevezünk. A vonalakat a fővonalhoz csatolók kapcsolják, amelyek nemcsak a fizikai csatlakozásért felelősek, hanem egyfajta szűrőként is működnek; ezzel garantálják, hogy a lokális üzenetek csak a tartomány érintett résztvevőihez jussanak el. A fővonalak saját tápellátással rendelkeznek – ez jelentősen hozzájárul a rendszer szegmentált felépítéséhez. A tartományokat úgynevezett gerincvezetékekkel lehet összekötni. Maximálisan 15 tartomány kapcsolható egymáshoz, és ezzel adódik a korábban említett, 58 000 intelligens eszközt tartalmazó elvi felső korlát.
A rendszer szegmentáltsága számos előnnyel rendelkezik. Megnöveli a működésbiztonságot azáltal, hogy az egyes tartományok, vonalak saját tápegységgel vannak ellátva. Ezek egymástól villamosan elszigeteltek, és ha bármilyen hiba lép fel az egyes egységekben, az nem zavarja a rendszer más részeinek működését. A rendszerfelépítés lehetővé teszi, hogy könnyedén átlátható, karbantartható és fejleszthető is legyen. Az adatátviteli sebesség 9600 bit/s (baud), az átlagos üzenettovábbítás (nyugtázással együtt) 25 ms. Az üzenetek eseményvezéreltek, elkerülve a felesleges adatforgalmat. A buszhozzáférésre a CSMA/CA[1]-eljárást alkalmazzák. Az üzenet keretében prioritási információ is szerepel, amely az esetleges hibajelek elsőbbségi továbbítását teszi lehetővé.
Lehetőség van arra is, hogy a KNX-rendszer ne egy saját törpefeszültségű buszt használjon mind a kommunikációra, mind pedig az eszközök tápellátására, hanem a 230 V-os hálózatot (KNX Powerline). Ennél a rendszernél nincs szükség külön beépített tápegységre, mivel a hálózati feszültség táplálja az egyes eszközöket. A KNX ebben az esetben a fázis- és a nullavezetőt használja. Ennél a technológiánál a vonal mint topológiai „alapegység” ugyancsak kialakítható, viszont nincsenek kábelhossz-korlátozások. A tartományok létrehozásához rendszercsatolókat kell használni. Ezekbe a tartományokba ugyanúgy csatlakoztathatóak az egyes vonalak (Powerline-ok), de maximálisan 8 fővonallal. A tartományok elválasztásához sávszűrőket kell alkalmazni. Az átvitel technológiája lényegesen eltér az egyszerű KNX TP-től azáltal, hogy a buszhoz csatlakoztatott eszközök hatása a buszra ismeretlen. A KNX fél duplex (half-duplex) kommunikációt használ, tehát minden résztvevő küldhet és fogadhat is üzeneteket. A KNX jelei a 230 V / 50 Hz-es hálózati feszültségre szuperponálódnak. A jelek spektruma 95…125 kHz, a logikai „egy” szintet a 105,6 kHz, a logikai „nulla” szintet a 115,2 kHz képviseli. A jelkódolás SFSK[2], az átviteli sebesség 1200 bit/s (baud). A buszhozzáférés szintén osztott intelligenciájú (CSMA/CD[3]), az üzenetek pedig két részből állnak: a KNX TP- rendszerből már jól ismert üzenetből és egy átvitelspecifikus kiegészítésből.
A KNX-technológia lehetőséget nyújt vezeték nélküli kommunikációra is. Nincsen kitüntetett topológia, tehát minden szenzor tud kommunikálni minden aktorral. Ennek természetesen fizikai határt szab a rádiójelek terjedése: a távolságtól függő természetes csillapodást az épület falai és a berendezésék befolyásolják). A rendszer hatótávolságának növelésére jelerősítők adnak lehetőséget, amelyek a jeleket fogadás után felerősítik és továbbítják. Vegyes rendszerek kialakítása is lehetséges, ahol a KNX TP-rendszerhez csatolókon keresztül csatlakozik a rádiós rendszer.
A rendszerkonfigurálás
A rendszert három módon lehet konfigurálni. A „KNX A” egy automatikus mód; ezt olyan készülékek esetén lehet használni, ahol a felhasználás célja teljesen egyértelmű. A „KNX E” az angol easy (könnyű) szóból származik. Ebben az esetben a beépített nyomógombokkal vagy más beépített eszközzel történik a programozás.
A „KNX S” az angol System (rendszer) szóból származik; itt az üzembe helyezés számítógéppel történik. A konfigurációs lehetőségek sokasága a garancia arra, hogy a felhasználó mindig a tudása és tapasztalata szintjéhez illeszkedő megoldást választhasson.
A WAGO KNX
A KNX-rendszer gyengéje, hogy drágák a beavatkozók (aktorok), függetlenül attól, hogy csak egy egyszerű relés beavatkozóról vagy egy komplex kazánvezérlőről beszélünk. A másik hátránya, hogy Etherneten keresztül csak speciális átalakítók segítségével menedzselhető, ezáltal nem köthető közvetlenül felügyeleti rendszerbe.
Ezen kihívásokat a Wago Kontakttechnik GmbH azzal hidalta át sikeresen, hogy olyan vezérlőt alkotott, amely képes mindenféle kiegészítő nélkül a KNX-rendszert ethernetes hálózatba csatlakozatni. Ilyen a 750-849 KNX IP-vezérlő, amely a 753-646-os KNX TP1 modullal létrehozza a KNX-IP gateway-t. A WAGO moduláris vezérlőcsaládja számos bemeneti és kimeneti periférialehetőséget kínál, szükségtelenné téve a drága KNX-interfészes beavatkozókat, mint például: szelepvezérlők, relék, redőnymozgató elektronika stb. Ezeket egyszerű és jelentősen olcsóbb megoldásokra lehet cserélni. A 753-646-os KNX TP1-es modult nem kell feltétlenül KNX-vezérlőhöz csatlakozatni; ez lehetőséget nyújt arra, hogy a felhasználó maga választhassa ki, hogy milyen felügyeleti rendszerbe kívánja csatlakoztatni a KNX-rendszert. Tetszés szerint választhat BACnet, LON vagy az igényeknek megfelelő más vezérlőt.
1. kép
WAGO az intelligens otthonban
Kiss Lászó PLC-programozó egyik projektjében a megrendelőtől azt a kihívásokkal teli feladatot kapta, hogy egy minden szempontból intelligens lakóépület vezérléstechnikáját alakítsa ki. Ehhez a projekthez a WAGO 750 I/O-családját választotta, amely már számtalanszor bizonyított nemzetközi épületautomatizálási projektekben. A megvalósítandó feladatok a ház minden egységét érintették, a teljes világítást és a hozzátartozó világítási képeket, a fűtést és a hűtést is beleértve (1. kép). A fűtéshez és a hűtéshez az energiát talajszondás hőszivattyú szolgáltatja. A KNX-hálózatban 43 bementi egység van: egy, kettő és négy érintkezős kapcsolók felelősek a világításért, illetve különböző világítási képek aktiválásáért. 9 db hőfokvezérlővel állítható be az egyes helyiségek hőmérséklete. A meteorológiai állomás információt nyújt az épület energetikai rendszere számára és a felhasználóknak. A házat 106 diszkrét kimeneten keresztül a PLC-program vezérli. A rendszer három PLC-szigetből áll. Az első sziget egy WAGO 750-849-es KNX/IP- vezérlő (2. kép). Ebben a szigetben található egy 753-646-es KNX TP1-modul (3. kép), a második és harmadik sziget vezérlője WAGO 750-881-es Ethernet alapú vezérlő. A vezérlők Modbus TCP-n kommunikálnak egymással. A 16 csatornás diszkrét kimeneti modulok, a szükségletnek megfelelően, mindhárom szigeten megtalálhatók. HMI-felületként a 750-849-es vezérlő beépített webszervere szolgál, amely a megjelenítendő képeket is tartalmazza. Ezáltal a rendszer felügyeletére és megjelenítésére akár androidos eszköz (tablet, okostelefon) vagy bármilyen internetre csatlakozó számítógép használható.
2. és 3. kép
A WAGO KNX-megoldásai költséghatékonyak és megbízhatók. Lehetőséget nyújtanak olyan intelligens épületek kialakítására, amelyek a felhasználók minden igényét kielégítik anélkül, hogy az épület esztétikai megjelenésében kompromisszumot kellene kötni. A WAGO az épületek automatizálásának elkötelezett híveként annak érdekében, hogy minden felhasználó igényét kielégíthesse, mindig keresi az új és jobb megoldásokat. A KNX kiváló épületautomatizálási megoldás mindazoknak, akik nem szeretik a kompromisszumokat sem az otthoni, sem a munkahelyi életterükben.
Szerző: Maczenkó József – automatizálási mérnök – WAGO Hungária Kft.
[1]Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance: vivőjel-érzékelésen alapuló, többszörös buszhozzáférés ütközéselkerüléssel – A szerk. megj.
[2]Spread Frequency Shift Keying: szórt frekvenciaspektrumú digitális frekvenciamoduláció – A szerk. megj.
[3]Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection: vivőjel-érzékelésen alapuló, többszörös buszhozzáférés ütközésérzékeléssel – A szerk. megj.
WAGO Hungária Kft.
2040 Budaörs, Ipari Park, Gyár u. 2.
Tel.: +36 23 502 170,
Fax: +36 23 502 166
E-mail:
Még több WAGO
Címkék: KNX:
