Единая транспортная система: роль, виды, основы развития в РФ
В статье рассказывается:
Совершенно очевидно, что на экономические показатели страны напрямую влияет транспортная обстановка. Без хорошего дорожно-географического сообщения никакая социальная, культурная, коммерческая, оборонная активность просто невозможна, так как всё начнёт тут же стагнировать и замирать. Единая транспортная система призвана обеспечить перевозку как людей, так и грузов, причем самыми разными путями и способами.
Хотите узнать, как обстоит транспортный вопрос сейчас в России? Читайте далее. Мы детально расскажем о задачах и видах данной системы, а также рассмотрим сложности её развития и управления именно в нашей стране. Будет познавательно и интересно.
Понятие единой транспортной системы
Все виды транспорта в стране взаимосвязаны и обеспечивают социально-экономическую потребность государства в пассажирских и грузовых перевозках, формируя собой единую транспортную систему. Это совокупность всех транспортных средств, перемещающихся по автомобильным и железным дорогам, водным, трубопроводным и воздушным путям общей протяженностью более 2 млн км. Наибольшая доля перевозок (75%) приходится на воздушный и автомобильный транспорт. Остальные виды представлены меньшим процентом.
Данную единую систему также формируют предприятия транспортного машиностроения и строительства, транспортно-экспедиционные компании, различные фирмы по подготовке соответствующих кадров. Доля каждого представленного в структуре транспорта зависит в первую очередь от спроса на перевозки, а также от качества, надежности и регулярности этих перевозок.
Понятие единой транспортной системы
Не существует ярко выраженной монополии на тот или иной вид транспорта, поскольку все эти виды служат общей цели, стыкуясь друг с другом для перевозки грузов или людей из начального пункта в конечный.
К примеру, грузоперевозка железной дорогой, морем или воздухом требует предварительной доставки груза автотранспортом соответственно к железнодорожной станции, порту или аэропорту и дальнейшей перегрузки.
Логистика «от двери к двери» возможна только автомобилями. Однако это наземный транспорт, эффективность которого зависит от преодолеваемого расстояния.
В процессе функционирования единой транспортной системы России различные виды транспорта комбинируются. Таким образом обеспечивается технологическое взаимодействие.
Разновидности используемого подвижного состава совместимы друг с другом техническими параметрами, размерными и весовыми характеристиками грузов, возможностью крепления и размещения этих грузов. ЕТС начала объединяться в одну целостную структуру благодаря широкому развитию контейнерных перевозок (в том числе на паромах) и выпуску универсальных судов для рек и морей.
Поскольку все виды транспорта работают в общем экономическом и правовом поле, для их функционирования требуется увязать и согласовать единую тарифную политику, а также создать соответствующую нормативно-правовую базу. Государство также должно регулировать каждый вид транспорта как на федеральном, так и на региональных уровнях.
Признаки единой транспортной системы
Любая сфера экономики страны обладает своими характерными особенностями, и ЕТС — не исключение. Перечислим специфические для данной системы признаки:
Свойства и характеристика единой транспортной системы
Данная система обладает следующими характерными свойствами:
1. Целостность
Если какой-то элемент в системе или связь между любыми элементами изменяет свое поведение, это сказывается и на всей системе.
2. Интегративность
ЕТС наделена уникальными свойствами, отсутствующими у всех ее элементов.
3. Иерархичность
Транспортная система является элементом более крупной структуры — национальной экономики. Аналогично и любой элемент самой ЕТС представляет собой систему нижнего уровня.
Означает постоянное и непрерывное развитие транспортной системы подобно любым другим системам.
5. Эмерджентность
Свойства всей системы в целом не характерны для каждого ее элемента в отдельности.
На состояние ЕТС по мнению специалистов влияют несколько факторов:
Роль и задачи единой транспортной системы
1. В экономике
Роль и задачи единой транспортной системы
2. В оборонной отрасли
От степени развития транспортной отрасли зависит в целом уровень цивилизации. Недооцененная роль транспорта в будущем негативно скажется на экономике государства. Следует помнить, что транспортный ресурс способен повысить экономический потенциал, а значит и повлиять на благосостояние граждан, улучшить их социальный статус.
Составляющие единой транспортной системы
Российская ЕТС представлена в виде сложной транспортной структуры, состоящей из следующих условных групп:
1. Магистральный транспорт общего пользования
Сюда включаются автомобили, морские суда, самолеты, железнодорожный и трубопроводный транспорт.
2. Промышленный транспорт
Предназначен для грузоперевозок между различными производственными зонами.
3. Городской транспорт
Осуществляет внутригородские пассажирские перевозки и включает в себя автобусы, троллейбусы, трамваи, метрополитен, службы такси.
Дополнительными элементами единой транспортной системы считают:
На выбор конкретных способов перевозок влияют размеры и развитость промышленности страны, а также роль грузопассажирских перевозок и их значение в экономике.
Основные виды транспорта
Наибольшая эффективность каждого рассматриваемого выше вида проявляется в конкретных областях применения.
Будучи частью единой транспортной системы страны, автотранспорт широко используется во внутригородских, межмуниципальных, межрегиональных и международных перевозках как самостоятельный вид транспорта и как сегмент для подвоза грузов к магистральным маршрутам. Большое значение автомобили имеют и в туризме как экскурсионный транспорт.
Принципы и сложности развития и управления единой транспортной системой РФ
Принципы и сложности развития и управления единой транспортной системой РФ
Развитие единой автоматизированной транспортной системы России заключается в соблюдении следующих принципов:
Требования. Какой ПК мне нужен для работы с программным пакетом ETS?
Операционные системы
Характеристики ПК
Сетевые интерфейсы KNX
Windows 2000 Professional Windows XP, 32-битная Windows Vista, 32-битная
512 МБ RAM 3 ГБ HDD 1024 x 768
RS-232 или USB или IP (встроенный сервер iETS (EIBLib/IP) или KNXNet/IP) НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ПЕРЕХОДНИКИ «USB – SERIAL» или “LAN (Ethernet) – SERIAL»!!
Нужно ли мне специальное обучение для работы с ETS?
“ETS 3 Professional” – это мощный современный программный пакет. Перед тем, как создавать проект системы автоматизации с использованием ETS, вам необходимо познакомиться с основной информацией, касающейся системы на основе шины KNX, а также изучить способы представления KNX оборудования в данном программном пакете и управления им с помощью этой программы.
Имеется несколько публикаций, в которых объясняются принципы работы KNX-систем и ETS. Вы также можете получить дополнительную информацию от производителей продуктов KNX и их дистрибьюторов. В данном Руководстве вы также найдете необходимую информацию, касающуюся того, какие комбинации KNX приборов необходимы для реализации различных функций.
Все большее число стран включают технологию автоматизации KNX в программу образования, как в университетах, так и в системе профессионально-технического образования.
Достаточное количество учебных центров предлагают специализированные обучающие курсы по KNX и ETS. Убедитесь в том, что выбранный Вами учебный центр является сертифицированным KNX Ассоциацией.
В нашем интернет-магазине можно заказать оборудование KNX / EIB (Европейская инсталляционная шина) большинства европейских производителей, в том числе не известных широкому кругу отечественных инсталляторов.
Используя в проектах Умный дом и Интеллектуальное здание оборудование KNX / EIB, представленное в нашем Магазине, Вы сможете решить нестандартные инженерные задачи и оптимизировать стоимость проекта.
Для оформления заказа и возможной инсталляторской скидки Вам необходимо пройти процедуру регистрации.
Если Вы не нашли необходимое оборудование в нашем он-лайн Каталоге, то это не значит, что мы не можем его для Вас поставить. Для выяснения возможности поставки и оформления индивидуального заказа присылайте заявку по электронной почте или связывайтесь с нами по телефону: +7 (495) 988 7593, +7 (499) 748 1173.
С правилами работы магазина EibShop можно познакомиться здесь.
Как открыть ETC файлы? 4 простых метода решения таких проблем
Когда вы сталкиваетесь с проблемой с неизвестным файлом ETC и не знаете, как открыть такой файл, первый шаг, который вы должны сделать, это определить причину данной проблемы. Мы покажем вам, как решить наиболее распространенные проблемы с файлами ETC и как их решить, в 4 простых шага.
ETC расширение файла
Как открыть файл ETC?
В некоторых случаях проблемы могут возникнуть при попытке открыть файлы ETC. Приведенные ниже шаги могут быть полезны для решения таких проблем.
Шаг 1 – Убедитесь, что файл правильно связан с выбранным программным обеспечением
Первое, что пользователь должен сделать, это связать приложение с файлами ETC. Может случиться так, что даже если в системе установлено приложение, поддерживающее файлы ETC, оно не будет правильно связано с этим форматом файла. Это можно легко исправить, связав программу с файлами ETC. Чтобы связать такие файлы с данным приложением, пользователь должен открыть меню файлов (щелкнув правой кнопкой мыши по файлу) и выбрав «Открыть с помощью». Список предлагаемых приложений будет отображаться в верхней части меню. Затем выберите приложение и подтвердите свой выбор, установив флажок «Всегда использовать выбранное приложение для открытия файлов такого типа». Подтвердите свой выбор, нажав ОК.
Чтобы открыть ETC файл, сфокусируйтесь на шагах 1 и 2
В большинстве случаев для открытия файлов с расширением ETC должно быть достаточно следующих инструкций на шаге 1 и 2. Прежде чем предпринимать следующие шаги, протестируйте все программы, перечисленные ниже.
Шаг 2 – Установите программу, которая поддерживает ETC файлы
Если случится так, что раздел с предлагаемыми программами будет пустым, наиболее вероятно, что в системе не будет установлена программа, поддерживающая файлы ETC. Выберите программу из следующего списка и установите ее:
При обсуждении тематики домашней автоматизации нельзя обойти стороной давно существующие на рынке технологии. Сегодня KNX является одним из наиболее распространенных решений для использования в средних и крупных системах автоматизации домов, офисов и коммерческих помещений. Он появился на рынке более двадцати лет назад и сегодня поддерживается многими крупными производителями электротехнического оборудования.
В ассоциацию KNX сегодня входят более 350 компаний по всему миру. Число сертифицированных продуктов — более 7000. Общее число установленных в мире устройств, отвечающих этому стандарту, составляет по некоторым оценкам более десяти миллионов. Наиболее известными производителями оборудования KNX сегодня являются ABB, Gira и Schneider Electric.
Основными ключевыми особенностями KNX является гарантированная совместимость продуктов разных производителей, единый программный инструмент (Engineering Tool Software, сокращенно — ETS) для планирования, разработки и реализации проекта, а также официальные курсы подготовки и сертификации специалистов. С технической точки зрения, решения позволяют реализовать все популярные сценарии автоматизации, включая освещение, управление климатом и безопасность.
Широко осветить данный вопрос в одном единственном материале просто невозможно и данная статья скорее может претендовать на краткое введение в технологию и обзор ее особенностей для незнакомых с ней читателей. Основная часть информации для материала была собрана из документации, источников в сети Интернет, выставок, презентаций и курсов. Однако надеемся, что статья окажется полезеной нашим читателем и позволит им оценить возможности технологии для решения собственных задач. Если данная тематика будет интересна, мы постараемся вернуться к ней уже с более подробными материалами.
По понятным причинам, полномасштабное тестирование в данном случае провести затруднительно, но без практики статья была существенно менее полезной. Познакомиться с продуктами KNX нам помог отечественный разработчик и производитель оборудования для систем автоматизации — компания Evika. Она известна своими логическими контроллерами, существенно расширяющими возможности решений не только на нашем рынке, но и далеко за его пределами, однако в этом материале мы ограничимся изучением только основных принципов построения систем на базе KNX.
Шина KNX
Подавляющее большинство проектов KNX основаны на использовании специальной выделенной проводной шины (витой пары), так что информация в данном материале будет относиться в основном именно к этому варианту. Все контроллеры, датчики и исполнительные устройства подключаются к проводной шине. На практике это означает необходимость разработки проекта и прокладку необходимых коммуникаций во время стройки или ремонта. Формально в стандарте существуют и другие среды передачи (в частности сеть электропитания и радиосвязь), однако они относительно редко встречаются в проектах. В качестве альтернативного варианта, не требующего прокладки дополнительной контрольной шины, достаточно часто используются схемы с выводом всех индивидуальных потребителей на общий щиток. Обе версии имеют свои плюсы и минусы. При этом допускается и их совмещение, если сохраняется соответствие спецификациям KNX.
Топология проводной шины может быть выбрана достаточно гибко. Допускается использование линейных шин, дерева и звезд. Терминация здесь не требуется, но рекомендуется уделить внимание защите от перенапряжения и гроз. Базовым элементом логической структуры является сегмент, который содержит до 64 узлов. До четырех сегментов могут быть объединены в линии, которые могут быть в свою очередь объединены в область (до 15 линий). На самом верхнем уровне можно объединить в систему до 15 областей. Общее число устройств в одной сети составляет около 58 тысяч.
Рекомендуется использовать для шины кабель 2×2×0,8, хотя собственно для работы KNX достаточно одной пары линий данных. Вторая пара может использоваться для подачи дополнительного питания (некоторые устройства могут питаться от самой шины KNX) или как резерв.
Для объединения сегментов и линий используется специальное соединительное оборудование, способное выполнять функции повторителей, мостов, маршрутизаторов и фильтров пакетов. Обычно все эти функции могут выполняться одним и тем же оборудованием, а действительный алгоритм его работы записывается в момент программирования. Следующий этап масштабирования системы достигается за счет использования мостов в традиционные IP-сети.
Взаимодействие устройств по шине происходит путем обмена пакетами данных. Скорость обмена составляет 9600 бит/с, а для обработки коллизий используются технология CSMA/CA. Протокол описывает все возможные форматы информационных посылок и типов данных используемых переменных. В частности, в пакете указываются адреса передатчика и приемника, сами данные и контрольная сумма. Общая длина пакета обычно не превышает 23 байт. Время передачи составляет 20-40 мс. Отзывчивость зависит от загруженности шины и числа устройств в ней. В случае простых вариантов контроля освещения, работа выключателей визуально не отличается от прямого управления. Но в крупных нагруженных сетях, в том числе и объединенных по IP, могут потребоваться дополнительные операции оптимизации в зависимости от требований заказчика.
Предусмотрена схема подтверждения доставки и повторных отправок в случае неудачи, некоторые возможности приоритезации. Интересно, что в стандарте, кроме традиционных бинарных, целых и текстовых переменных, напрямую записаны форматы для работы с яркостью, температурой, давлением, временем, мощностью и другой информацией. Наиболее популярные варианты команд и типы данных включают в себя переключение, управление приводом (включить движение, остановка, шаг), диммирование (относительное, остановка, абсолютное значение) и передачу физических величин (например, температуры).
Штатных средств для контроля состояния устройств на шине здесь нет. Некоторые производители предусматривают в своих продуктах функцию Heartbeat, но обрабатывать эти сигналы нужно будет внешним контроллером.
Устройства
Разнообразие устройств данного стандарта можно оценить по представленным на сайтах крупнейших производителей каталогам. В частности последние версии у ABB и Schneider Electric имеют примерно 200 страниц, а у Gira — около 100 (часть каталога о решениях KNX). Конечно, это достаточно грубая оценка, но она вполне дает представление об интересе производителей к данной продукции. Даже одно перечисление возможных групп товаров займет не одну строку: реле (включая управление шторами, жалюзи, воротами), диммеры, кнопки и выключатели, бинарные и аналоговые входы и выходы, датчики (движения, освещенности, температуры, энергопотребления, погоды, протечки воды, дыма, утечки газа), управление климатом (нагрев, вентиляция, кондиционирование), сенсорные панели, мосты в другие системы (IP, DALI, SMS, телефон, электронная почта, домофон, охранные системы), системные компоненты (блоки питания, мосты, интерфейсы программирования, контроллеры).
При этом модели могут быть как устанавливаемые в стандартные распределительные коробки, так и для монтажа на DIN-рейку. Во втором случае часто используются устройства на большое число каналов управления (в частности реле и диммеры). Обычно устройства подключаются только к шине KNX и непосредственно датчикам или управляемым устройствам, дополнительное питание в этом случае не требуется.
Все устройства KNX сертифицируются. Для программирования обязательно иметь соответствующий устройству файл конфигурации. Обычно он загружается с сайта производителя и интегрируется в программу ETS. В этой же программе вы можете изменить конфигурацию устройств по предусмотренной производителем схеме. В частности можно выбирать режимы работы выключателей и двоичных входов, скорости регулировки диммеров, корректировать температуру в термостатах.
В подавляющем большинстве случаев, устройства имеют в своем составе несколько объектов, которые являются минимальной единицей для участия в группах, приема и отправки сообщений, настройки параметров и других элементах проекта.
Стоит отметить, что гибкость технологии позволяет использовать одни и те же аппаратные устройства для реализации разных функций, что достигается возможностью загрузки в них разных внутренних программ. В качестве примера можно привести трансформацию блока с несколькими реле в устройство управления шторами.
Адресация и команды
Базовая конфигурация KNX-проектов может считаться децентрализованной — обмен данным между устройствами осуществляется напрямую, без непосредственного участия какого-либо отдельного специализированного контроллера. Такой подход имеет как свои плюсы, так и минусы и нужно рассматривать вопрос в применении к конкретным задачам проекта. Например, таким образом можно реализовать автономный сегмент для управления освещением в доме на базе запрограммированных сцен и алгоритмов. Однако надо отдавать себе отчет в том, что сами устройства относительно простые и при необходимости более сложных алгоритмов взаимодействия потребуется установка дополнительного контроллера. Дальнейшее описание в этом материале касается именно штатных возможностей протокола KNX.
Адресация устройств обычно использует схему «область-линия-устройство». Размер поля адреса — 16 бит. При этом собственные адреса необходимо прописывать в каждое устройство на этапе программирования системы через ETS. Заметим, что данная операция требует физического доступа (обычно — нажатия на кнопку на корпусе), а после установки адреса можно осуществлять все операции удаленно. В дальнейшем эти адреса можно изменить. В последних поколениях были добавлены индивидуальные серийные номера, что более удобно для программирования, и дополнительная защита для удаленного чтения-записи данных устройства (проверка 4-байтового кода).
Важными логическими элементами системы являются групповые адреса. Они представляют собой собранные по функциональному признаку устройства. При этом датчик/сенсор (например, кнопка) может отправлять команды только в одну группу, а исполнительные устройства (например, реле) могут принимать информацию сразу в нескольких группах. Отметим, что все устройства в группе должны иметь совпадающие типы данных. Например, нельзя связать отправку бинарного сигнала с выключателя для регулировки яркости. Однако часто бывает так, что одно и то же устройство может отправлять или получать данные разных типов, что может помочь в данной ситуации. Например, диммер может предоставлять интерфейс для нескольких групповых объектов и понимать команды включить/выключить, увеличить/уменьшить яркость и установку заданной яркости в процентах.
Использование такой схемы позволяет реализовать упрощенное управление группой устройств путем отправки одного сообщения на групповой адрес вместо индивидуальной адресации. Ограничения на максимальное число групповых адресов обычно индивидуальны и указаны в спецификациях оборудования. Для упрощения структуры можно разбивать групповые адреса по определенным категориям. Например, по схеме «этаж-комната-освещение». Размер поля группы также составляет 16 бит.
Заметим, что кроме непосредственно отправки команд исполнительным устройствам, предусмотрены и другие типы сообщений, например получение статуса. В частности, таким образом можно реализовать сохранение индивидуального управления лампой одной кнопкой (нажатие вызывает переключение) с одновременным участием этого источника света в сцене.
Здесь стоит обратить внимание на то, что в схеме не предусмотрено никаких программ, в том числе логических действий, проверки условий, задержек, циклов и других операций. Иногда встречаются устройства, внутри которых присутствуют базовые логические операции, а также модели, способные выступать в роли внешних логических блоков на несколько операций (например, сравнений).
Отдельный класс устройств представляют собой контроллеры. Они оборудованы собственным процессором, адаптером шины KNX, а также могут иметь и другие интерфейсы. Здесь никаких ограничений нет, все определяется разработчиком. Эти устройства способны выполнять множество дополнительных операций, включая работу с таймерами и временем, сценами, проверкой логических условий (например, по состоянию датчиков), взаимодействие с внешними устройствами и другими системами.
Программирование
Все программирование системы KNX осуществляется в программе ETS (Engineering Tool Software). Это обеспечивает унификацию и совместимость решений разных производителей.
Рабочим документом в ней является проект. При этом можно использовать несколько проектов в одной сети (например, в крупном здании) или несколько сетей с одним проектом (например, в однотипных номерах отеля). Непосредственная работа с проектом не требует доступа к инсталляции, однако для загрузки конфигурации и диагностики, конечно, нужно будет подключиться к сети KNX. Осуществляется эта операция или через локальные (USB или RS-232) интерфейсы или IP-мост.
Программа работает только с операционными системами Windows, интерфейс есть на нескольких европейских языках, варианта на русском нет (однако он может использоваться в файлах конфигурации устройств). Бесплатная версия позволяет тренироваться на проектах из пяти устройств, а полноценная работа требует обязательного лицензирования с использованием USB-ключа. Стоимость последней версии на момент написания статьи составляла €200 для версии Lite (до 20 устройств) и €1000 для версии Professional, в которой ограничения отсутствуют.
При создании проекта нужно обратить внимание на выбор типа шины, а также схемы организации адресов. В частности для небольших проектов можно работать с двухуровневой адресацией, а для крупных может быть более удобна реализация в виде трех уровней. При подготовке этого материала использовался второй вариант.
Как мы говорили выше, для успешного программирования устройства необходимо, что бы в каталоге присутствовало его описание в специальном формате. Эти файлы конфигурации предоставляет производитель, или же можно воспользоваться встроенным в программу ETS электронным каталогом.
В случае использования некоторых типов «сложных» устройств, логика работы с которыми не укладывается в возможности программного обеспечения ETS, производитель предлагает дополнительные утилиты для работы с ними, которые интегрируются в основную оболочку программы.
При создании структуры здания предусмотрено использование таких элементов как этажи, лестницы, комнаты, коридоры, монтажные шкафы. Далее вы используете устройства из каталога для размещения их на получившейся структуре здания. Это позволяет удобно создавать практически любые конфигурации, что способствует упрощению дальнейшей работы над проектом. Конечно, надо понимать, что в общем случае такое разделение в некотором смысле условно, поскольку физической привязки устройств к комнатам может и не быть (например, в случае централизованной схемы). Однако с точки зрения сохранения порядка в проекте, особенно если над ним работает несколько сотрудников, продумать заранее данный момент очень полезно.
При этом не нужно забывать, что с точки зрения шины KNX и непосредственных физических соединений проект имеет собственную, отличную от логической структуры здания, топологию. На верхнем уровне стоят области, в них присутствуют линии, а на линиях уже подключены устройства.
Во многих случаях, установку адресов устройств можно доверить программе. При необходимости в дальнейшем их можно будет изменить. Перед переходом к следующему шагу, необходимо проверить конфигурации всех использованных устройств, поскольку от них зависят выполняемые сценарии и доступные функции. Здесь же для удобства можно добавить комментарии.
Групповые адреса имеют собственную, отличную от здания и топологии, логическую структуру. При этом вы можете использовать, в частности, группировку по этажи или по функциональному назначению. Для трехуровневой схемы можно предусмотреть и дополнительное деление, например по комнатам.
Далее на нижнем уровне создаются уже сами групповые адреса и в них добавляются требуемые объекты устройств. Как мы писали выше, здесь важно соблюдать соответствие типов данных, а также настроить флаги.
Отметим, что до этого момента инсталлятору не требовались непосредственно сами устройства и работающая сеть KNX для работы над проектом
Для загрузки проекта в установленную систему автоматизации потребуется подключить к ней компьютер по одному из поддерживаемых интерфейсов. Непосредственно для работы этот интерфейс не требуется, но часто он остается в инсталляции для удобства внесения изменений в конфигурацию.
Загрузка конфигурации в может осуществляться в нескольких режимах, включая полный (в нем записываются и адреса, что требует нажатий на кнопку на каждом устройстве) и частичный (записываются только изменения конфигурации, поскольку адреса уже должны быть прописаны, система работает с ними и нажимать на кнопки не нужно).
Заметим, что полностью восстановить («прочитать») файл конфигурации проекта из работающей системы невозможно. Так что если вы являетесь заказчиком и не уверены в своем инсталляторе желательно предусмотреть передачу этих данных после завершения настройки.
Ну и конечно не стоит забывать, что после завершения программирования системы автоматизации желательно проверить ее работоспособность. Здесь могут быть полезны такие функции ETS как монитор шины и монитор групповых адресов. В первом случае обязательно подключение к KNX через мосты в RS-232 или USB, а контроль групповых операций возможен и через IP.
Практическое знакомство
Для тестирования нам не нужно было проводить какие-либо предварительные работы, однако в реальных проектах подготовительная часть не менее важна, чем реализация. Вам потребуется подробно описать требования заказчика, определиться с функциями системы, выбрать устройства, разработать план кабельной структуры, продумать возможные варианты резервирования и будущего расширения. В данном случае, большинство изменений, таких как «добавить лампочку» или «перенести панель управления», после прокладки кабелей достаточно трудоемки и очень желательно их избежать. С другой стороны, поменять выключатель с парой кнопок на модель на четыре кнопки несложно. А при коммутации нагрузок в общий щиток, перенести управление светом через реле на диммер также вполне возможно. В любом случае, еще раз обращаем внимание на важность этой части работы над проектом.
Информация подготовительного этапа обязательно потребуется для определения используемых в проекте устройств и их количества, создании структуры здания, топологии сети, схемы групповых адресов и непосредственно программирования логики работы системы.
При определенном опыте, грубые предварительные оценки проектов небольших масштабов можно получить достаточно быстро. Например, в виде «двенадцать каналов реле для света, три канала диммирования, десять выключателей». При использовании централизованного варианта проводки, логика для этой системы может быть реализована очень гибко.
Для практического знакомства мы собрали небольшой стенд из оборудования компании Evika: дросселя питания Choke-KNXv3, контроллера LogicMachine4, восьмиканального универсального блока UIO8-KNXv3, четырехканального LED-диммера LED4-KNX, адаптера для выключателя ABB серии Busch-Jaeger. Дополнительно использовался внешний блок питания на 24 В 0,8 А, четыре реле с блоками для установки на DIN-рейку, провода и колодки.
Расскажем немного про сами устройства, большинство из которых рассчитаны на установку на DIN-рейку. Дроссель занимает на ней три места и используется для разделения сигналов шины KNX и питания. В нем предусмотрено использование до трех источников питания 24—29 В, есть прямой выход питания 24 В для дополнительной нагрузки, разъем для подключения аккумуляторной батареи и два светодиодных индикатора. Устройство обеспечивает максимальный ток в 640 мА и имеет защиту от перегрузки.
Контроллер LogicMachine4 в данном материале использовался нами как мост IP—KNX, что составляет только одну из его многочисленных функций. Его корпус имеет формат 4 DIN, требует дополнительного внешнего питания 24 В, оборудован несколькими интерфейсами (включая 1-Wire, USB, RS-485 и DALI), имеет быстрый процессор, 128 МБ оперативной памяти и 4 ГБ энергонезависимой. Возможности устройства заслуживают отдельной статьи или даже нескольких, так что мы постараемся к нему еще вернуться.
Универсальный блок ввода-вывода формата 2 DIN позволяет реализовать на каждом из восьми своих каналов любую из пяти функций: аналоговый вход, бинарный вход, импульсный счетчик, детектор импульса (короткое или длительное нажатие), шаговый диммер и бинарный выход. Режимы и их параметры программируются через ETS. Для управления внешними реле потребуется подвести к модулю дополнительное питание. Модель может быть интересна с точки зрения сокращения используемых блоков и увеличения гибкости в инсталляциях среднего размера.
LED-диммер также имеет формат 2 DIN и предоставляет четыре канала для ШИМ-управления светодиодными лентами с напряжением питания 24 В с общим плюсом. Для него необходимо подключение внешнего источника питания исходя из параметров лент, а максимальный ток на одну линию составляет 5 А. Устройство имеет настройку частоты модуляции и возможность программирования двенадцати сцен с выбором эффекта перехода между ними.
Адаптер для выключателей позволяет превратить эти стандартные электроустановочные изделия в контроллер для шины KNX. Питание устройство получает по шине KNX. Поддерживается подключение двух кнопок выключателя и еще трех внешних через специальный кабель. Также в адаптере присутствует датчик температуры, который может использоваться для реализации функции термостата. Кнопки программируются как бинарные датчики, а также могут работать для диммирования или с определением короткого и длительного нажатий.
Даже при создании тестовой конфигурации мы очень рекомендуем для шины использовать фирменные кабели с жилами диаметром 0,8 мм, а не близкую на первый взгляд стандартную сетевую витую пару. Это сбережет вам и время и нервы, поскольку с фирменными самозажимными разъемами Wago эти провода работают идеально, а все остальное заставит вас помучаться. В каждом разъеме предусмотрено четыре места для провода, что позволяет реализовать возможности гибкой шинной архитектуры KNX. В общем случае, данные разъемы считаются одноразовыми, но при определенной сноровке вытащить провод из них можно. Конечно для стационарных инсталляций этого лучше не делать.
Собственно сборка системы не вызывает затруднений у имеющего базовые навыки электромонтажа специалиста. На используемом оборудовании дополнительно присутствуют винтовые зажимы и многоразовые зажимы с плоским пружинным контактом для кабелей питания и входов/выходов. В них можно подключать одножильные провода в широком диапазоне — от обычной витой пары до 0,75 мм² и более.
На компьютер мы установили ETS5 с лицензией Demo, которой нам будет вполне достаточно для знакомства с системой. Обратите внимание, что ETS в некоторых аспектах отличается от большинства привычных программ для работы с документами. Все рабочие данные программа хранит во внутренней базе данных на компьютере, где она установлена. Для обмена файлами между разными системами или пользователями требуются явные операции экспорта и импорта проектов. Здесь нельзя открыть одновременно несколько файлов. Все вносимые правки сразу же отражаются в проекте. Истории изменений и возможности «отката» не предусмотрено. Это, безусловно, требует повышенного внимания при работе с программой. Также очень желательно использовать монитор с разрешением не менее FullHD, поскольку для многих операций требуется иметь доступ сразу к нескольким окнам. По этой причине, приведенные далее скриншоты желательно рассматривать в полном размере.
На первом шаге создаем новый проект, выбираем название, тип шины и адресацию.
Далее скачиваем с сайта производителя устройств конфигурационные файлы и добавляем их в каталог программы. Некоторые производители, у которых большой ассортимент продукции, в каталоге используют многоуровневую группировку по типу устройств (например, Свет — Светодиоды). Заметим, что для знакомства с возможностями устройств в программе не обязательно иметь их в наличии.
Устройств у нас мало, так что делать сложную структуру здания не обязательно. Ограничимся одним этажом, одной комнатой и коридором.
Далее открываем одновременно окна топологии и каталога и добавляем три устройства на нашу единственную линию шины. Адреса устройства получают автоматически.
Теперь можно расставить устройства по комнатам, но можно отложить эту операцию и на попозже.
На следующем этапе необходимо проверить и настроить параметры всех устройств и их объектов. Для LED-диммера мы запрограммируем три внутренние сцены и параметры для их автоматического проигрывания.
Использовать выключатель в нашем случае будем для режима «ночь», так что настроим его первый вход для отправки «0» (команды выключения) при замыкании контакта.
А для UIO8 потребуется больше настроек. По умолчанию все каналы у него отключены и в дереве устройства нет никаких объектов, кроме Heartbeat. Четыре последних канала у нас будут работать как бинарные выходы для реле.
Обратите внимание, что выходы имеют множество опций, включая начальное состояние, инверсию и таймеры. Кроме того, для каждого из них можно создать парный виртуальный объект, который доступен для записи и работает с логической операцией «и»/«или».
Первые четыре канала будут использоваться как входы. На первом и втором стоят кнопки без фиксации, к третьему у нас подключен выключатель с двумя положениями, а четвертый работает в режиме аналогового входа с переменным резистором.
При выборе режимов каналов в устройстве автоматически появились соответствующие объекты со своими параметрами. В частности для выключателя настроим отправку 1 при замыкании и 0 при размыкании, для кнопок — переключение при замыкании, для аналогового входа важным является максимальное напряжение (ставим здесь 24 В), а также режим отправки телеграмм — при изменении состояния или по таймеру.
Переходим к групповым адресам. Трехуровневая структура в нашем проекте конечно избыточна, но особого неудобства это не вызывает. У нас только пять органов управления, так что достаточно будет ограничиваться пятью групповыми адресами. Заметим, что мы попробовали придумать непростые сценарии и по этой причине нам в некоторых местах не хватило кнопок.
В первом мы используем выключатель, три линии LED, первое реле (предположим, что к нему подключены светильники в доме), а второе реле у нас будет отвечать на освещение в саду, так что у соответствующего выхода в UIO8 включим инверсный режим. Отметим, что данные реле включать (выключать) нам уже нечем, так что схема интересна только для демонстрации.
Вторая будет использоваться для запуска и остановки проигрывания светодиодных сцен от переключателя на третьем канале UIO8.
Третья группа — установка яркости светодиодной ленты (всеми каналами сразу, для получения белого цвета) от аналогового регулятора на четвертом канале UIO8.
Четвертая и пятая группы совместно последними кнопками и реле будут эмулировать управление воротами. Для этого первая кнопка отправляет «1» при нажатии, вторая «0» при нажатии, второе реле инвертирует принимаемый сигнал, а также есть задержки в одну секунду на выполнение команд включения для корректной работы механизмов. В реальном проекте, скорее всего, потребуются таймеры или датчики положения, а также режим «стоп».
Теперь настало время для загрузки проекта в систему автоматизации. Для этого нужно вернуться на стартовый экран ETS и на закладке Bus настроить интерфейс, через который будет осуществляться работа с шиной. В нашем случае это мост в IP, реализованный через LogicMachine4.
Если загрузка производится в первый раз, необходимо прописывать адреса во все устройства. Для этого нужен будет физический доступ к ним для нажатия кнопки программирования. В зависимости от особенностей проекта, возможно будет удобнее осуществить эту операцию заранее, промаркировать все элементы и потом монтировать оборудование на объекте.
В дальнейшем, когда устройства уже получили адреса, изменение конфигурации можно будет проводить уже без физического доступа к ним. Заметим, что поддержка IP-интерфейса позволяет работать с системой удаленно, однако нужно обязательно позаботиться о дополнительной защите сети (например, через технологии VPN), поскольку сам мост не имеет никаких средств контроля доступа.
Встроенные средства диагностики позволяют проконтролировать работу групповых адресов, а также прямо из программы отправлять сообщения в группы.
В целом во время тестирования нам не встретились какие-либо существенные проблемы. Наиболее трудоемким моментом, на наш взгляд, является правильное составление адресных групп, но и с ним можно справиться если заранее продумать требуемые сценарии и функции системы автоматизации и подобрать наиболее эффективно подходящее под них оборудование. Также здесь будет полезно знание особенностей устройств, поскольку часто они имеют богатые возможности настройки параметров и опций работы.
Заключение
Прежде всего, напомним, что технология KNX сама по себе является только «нервной системой» для проектов автоматизации. Ее несомненными сильными сторонами являются широчайшие возможности по поддержке различных сценариев и устройств, стандартизация и сертификация оборудования, особое внимание к надежности решений и активное сообщество профессионалов.
Многие из описанных в многочисленных маркетинговых материалах ситуаций (включая удаленное управление, охрану, экономию энергии и расширенную автоматизацию) требуют выхода за пределы самой технологии — например, использования в проектах специализированных многофункциональных контроллеров, блоков сопряжения интерфейсов и другого оборудования. Однако именно KNX способна обеспечить их эффективное взаимодействие с используемыми в решении базовыми исполнительными устройствами, датчиками и органами управления.
С практической точки зрения, KNX ориентирована не на рынок «сделай сам» (DIY) — хотя, конечно, при наличии определенного опыта и финансов вы сможете ее использовать, — а для профессиональных инсталляторов, работающих на объектах среднего и крупного масштабов в частном и коммерческом секторах, когда важно обеспечить надежную и бесперебойную работу решений и минимизировать дополнительное обслуживание.
Если говорить про базу технологии, то на первый взгляд она может показаться морально устаревшей — медленная последовательная шина, необходимость программирования адресов устройств, отсутствие Plug-and-Play, базовый набор сообщений, отсутствие протоколов безопасности и непростая система программирования. С другой стороны, подобные характеристики не имеют смысла без применимости к конкретным задачам и функциям, а практика показывает, что правильно реализованные проекты на базе KNX вполне устраивают заказчиков.
Вопрос стоимости самих продуктов в данном случае не играет главной роли, поскольку оценки имеют смысл только для проектов в целом с учетом разработки, установки, настройки и эксплуатации. Но учитывая большое число участников процесса (включая саму ассоциацию, курсы сертификации, производителя оборудования, поставщика, проектировщика, дизайнера, инсталлятора, инженера и монтажника), ясно, что доступной назвать ее будет сложно. В любом случае разница со многими другими технологиями для сегмента DIY обычно будет в разы не в пользу KNX, но сравнивать решения только по этому параметру, конечно, некорректно.
Благодарим специалистов компании Evika за помощь при подготовке статьи
В статье использованы иллюстрации из документации компании ABB
