KNX-SKÅP MED ETS4. Sida1

KNX-SKÅP MED ETS4 Sida1

INNEHÅLL INTRODUKTION... 3 KNX... 3 UPPBYGGNAD... 9 PROJEKTERING... 17 KNX ÖVNING 1 LÄR KÄNNA SKÅPET OCH ETS DIAGNOSTIK-FUNKTIONER MED ETT FÄRDIGT PROJEKT... 18 KNX ÖVNING 2- TILL OCH FRÅN FÖR BELYSNING... 29 EXTRAÖVNINGAR TILL ÖVNING2... 37 KNX ÖVNING 3 DIMNING... 40 EXTRAÖVNING TILL ÖVNING 3 NR 0... 43 EXTRAÖVNING TILL ÖVNING 3 NR 1... 46 EXTRAÖVNING TILL ÖVNING 3 NR 2... 51 Sida2

Introduktion Smarta hus kan ordnas på många olika sätt och systemen kan vara heltäckande eller enbart beröra något eller några av fastighetens funktioner och delsystem. Vi skall titta på några av de vanligaste lösningarna inom branschen. Inledningsvis skall vi titta på system med KNX. Därefter skall vi prova system med PLC:er. Vi skall även titta på kombinationer av de båda. KNX KNX är en fältbussteknologi för alla användningsområden inom Hem och Fastighetsautomation. Systemet installeras enklast vid nybyggnationer och renoiveringar, men kan även med tex trådlösa lösningar installeras i befintliga fastigheter. Standarden är grundad på över 15 års marknadserfarenhet från sina föregångare EIB, Batibus och EHS. Dessa systems olika funktioner har integrerats i den gemensamma KNX-tekniken. KNX är framtaget för att erhålla kostnadseffektiva och lämpliga lösningar för alla typer av fastigheter och användningsområden. Många funktioner i en fastighet kan samordnas. Man slipper därmed många olika delsystem och kan skapa bättre funktioner och en mer samordnad fastighet. KNX-systemet hanterar det mesta i din fastighet så som; belysning, värme, kyla, ventilation, solskydd, markiser, larm mm Sida3

KNX är en öppen standard för fastighetsautomation. Detta innebär att komponenter från många olika tillverkare enkelt kan samordnas. Systemet kan dessutom samordnas med andra kommunikationsprotokoll som tex Bacnet och DALI. Via ethernet kan dessutom ytterligare protokoll integreras. Genom att applicera ethernetanslutning i KNX-systemet blir dessutom systemet åtkomligt för fjärrpåverkan, visualisering, spårbarhet mm. För samordning med mer udda protokoll kan gateway mellan KNX och det aktuella protokollet användas (om sådana finns). Allt detta möjliggör samordning med GSM-modem, Internet, PLC:er/DUC:ar (dvs styrsystem) mm. Sida4

Att vi har valt att arbeta med KNX beror på att det i dagsläget är en lösning med fler leverantörer och fler tillämpningar i Sverige jämfört med konkurrerande protokoll som tex Bacnet och Lonworks. Utöver dessa fabrikatsobereonde lösningar finns även fabrikatsbundna lösningar med många smarta funktioner (olika beroende på vilken lösning det gäller). Nackdelen med dessa blir att man då endast kan använda komponenter och system från just den tillverkaren Bland fördelarna med att använda ett fabrikatsoberoende fastighetsnätverk som tex KNX märks möjligheter till: ökad säkerhet, energieffektivitet (läs gärna om energieffektiva försökshus på onetonnelife.se ), större flexibilitet, ökad konfort, framtidssäkert, stor valfrihet, många kvalificerade projektörer. energieffektivt A-hus Sida5

KNX är standardiserat enligt Europa normen EN 50090, CENELEC 13321-1 samt Världs standarden ISO/IEC 14543. Kommunikationen i KNX sker oftast med tvåtrådskommunikation TP1 (TwistedPair), men förekommer även som via 230VAC-nätet PL110, via radio RF och via ethernet KNX over IP. Deltagarna (de olika ingående komponenterna) kopplas till det valda överföringsmediet via busskopplare. På dessa sätts användarmoduler (dessa sätts ibland på först efter det att deltagaren ha fått en fysisk adress). För att systemet skall fungera måste det konfigureras. Detta görs i regel med programvaran ETS (Engineering Tool Software). Undantaget är om ett enklare system skall byggas med E-mode (Easy mode). Då krävs ingen dator utan konfuigurationen sker med tryckknappar på de ingående deltagarna. Normalfallet är S-mode (System installation techniques). Detta kräver konfiguration med ETS i dator. För att detta skall fungera måste produktdatabaser för de olika ingående deltagarna installeras. Ibland kan dessutom pluginprogram behöva installeras (för lite mer avancerade delatagre med ytterligare möjligheter än vad som normalt sett finns på förhand i ETS). Dessa databaser, pluginprogram samt dokumentation för de olika komponenterna laddas vanligen ner från de olika tillverkarnas hemsidor. Se exempel nedan: Sida6

Om man dessutom strukturerar i olika områden kan 15 områden kopplas till områdeslinjen. Detta ger då ett maxantal på 58000 deltagare i arean. Varje deltagare måste ha en fysisk adress. Denna beskriver deltagarens plast i systemet (i topologin). Adressen anges som O.L.D där O (1-15, O=0 deltagare på områdeslinjen) står för Områdesnummer, L står för Linjenummer (1-15, L=0 deltagare på huvudlinjen) och D för Deltagarnummer (1-255, D=0 adress för linjekopplaren). Linjekopplarna har en filtertabell som gör att telegram som endast berör de aktuella linjen inte går vidare utanför den aktuella linjen (för att minska trafiken i systemet). Om systemet behöver fjärrstyras, visualiseras (tex med touchpanel eller smartphone) samordnas med andra system, kopplas mot internet mm kan en IP-router installeras. Det IP-nätverk som då skapas ersätter då antingen områdeslinjen eller huvudlinjen. Kommunikationen till/från systemet blir då dessutom snabbare eftersom ethernet är mellan 1000 och 10000 gånger snabbare är de 9600 bit/s som gäller i den normala bussen. IP-routern kan antingen användas för IP-tunneling (för åtkomst till en enstaka IProuter för programmering, visualisering etc) eller för IP-routing. IP-routing kräver att en multicastadress används. Denna kan ändras men är förprogrammerad i routrarnas mjukvara till 224.0.23.12 (denna adress kan inte användas över internet om det inte sker via VPN). De ingående switcharna och routrarna i nätverket måste då anpassas för hantering av multicasttelegram. Sida10

Om ett tecken (11 bitar+ en paus om 2 bitar=13 bitar) skickas på den normala bussen tar det runt 1.35 ms att överföra dess telegram (med hastigheten 9600 bit/s) (1 bit tar 0,1 ms att överföra). Ett telegram kan innehålla olika antal tecken i sin nyttoinformation och innehåller dessutom kvitteringsinformation, källadress, måladress, kontrollfält mm. Detta gör att den totala överföringstiden för ett komplett telegram brukar bli mellan 20 och 40 ms (detta är en normal hastighet även i andra busssystem). Enklast möjliga nyttoinformation är ett till/från-telegram (1 bit nyttoinformation) medan text kan ta 14 byte. Då en bit sänds har den ingen spänning vid värdet1 och spänning vid värdet 0. Signalerna skickas på båda ledarna (både den röda plus och den svarta minus). Signalerna skickas som en överlagrad AC-spänning på DC-spänningen. Drosseln har hög resistans för AC-spänning och låg för DC-spänning. Därmed minimeras spänningsförsörjningens inverkan på överföringen. Drosseln förebygger att telegram kortsluts. Sändningen sker från busskopplarens primärsida där en kondensator ger låg resistans för AC-spänningen som därmed sluter kretsen till sekundärsidan på mottagarens busskopplare där den mottagna AC-spänningen separeras från DCspänningen. Kvitteringen från mottagaren av telegrammet blir ACK för godkänt mottagande, NACK för icke godkänt mottagande samt BUSY för upptagen mottagare (sändaren väntar då en tid och sänder sedan på nytt, max 3 försök). Vid behov kan överföringsprioriteten för ett kritiskt telegram ökas. Telegrammet kommer då tillåtas gå före andra telegram med lägre prioritet. Sida11

Då deltagare samordnas med olika telegram måste de vara mottagliga för rätt dataformat. Dessa kan åskådliggöras med olika talsystem, där systemet vi är vana vid kallas det decimala talsystemet (0-9 = 10 alternativ). Det binära har två som bas (0 eller 1 = två alternativ) och det hexadecimala 16 som bas (0-9 och därefter A-F = 16 alternativ). Nedan ges exempel på dataformat: datastorlek antal värden benämning Exempel på användning inom KNX 1 2 Bit Till/från 2 4 Tvingat till/från 4 16 Tetraed Dimning 8 256 Byte Värden 16 65.536 Ord Flyttal 32 4.294.967.296 Dubbelord Räknare Exempel 0A9 HEX =169 DEC =10101001 BIN Detta har sin matematiska förklaring, men i många sammanhang kan omvandling göras av verktygen. Går inte detta kan datorns miniräknare användas (i avancerat läge om XP eller Vista används eller programmerarläge om windows 7 används)(se nästa sida). Sida12

Se nedan: Binärt Hexadecimalt Decimalt Sida13

Ett system måste innehålla minst en strömförsörjning (29 VDC), drossel (ofta inbyggd i strömförsörjningen), sensorer (tex tryckknappar), aktorer (tex en brytaktor som gör att en lampa tänds) samt busskabel (rödsvarta paret används). Innan deltagarna programmeras måste de först tilldelas en fysisk adress (görs med en programmeringsknapp vilket indikeras med en lysdiod under adresseringens gång). Därefter parametriseras deltagarna i ETS och gruppadresser tilldelas dem (en virtuell sammankoppling av dem). Den fysiska adressen används vid diagnostik, felsökning och omprogrammering. Kommunikationen mellan deltagarna sker via telegram enligt i ETS konfigurerade gruppadresser. Dessa kan byggas i två eller tre nivåer (två nivåer med huvudgrupp och undergrupp, tre nivåer med H/M/U huvud-, mellan- och undergrupp). Vid tre nivåer är H 4 bitar vilket ger max 15, M 3 bitar vilket ger max 7 och U 8 bitar vilket ger max 255. En bra struktur kan vara H för våningsplan, M för funktionstyp och U för aktuell funktion. Gruppadressen 0/0/0 är reserverad för broadcastmeddelanden. Sensorer kan bara sända en gruppadress per telegram. Flera aktorer kan lyssna på samma gruppadress (detta möjliggör tex central styrning av all belysning i ett plan med en enda knapp). Sensorn kan dock ha flera gruppadresser knutna till sig. Hur många möjligheter de olika sensorerna har beror på dess typ och minnesstorlek. En bussdeltagare består av busskopplare, applikationsmodul samt applikationsprogram. Busskopplaren består av en controller och en överföringsmodul. Controllern innehåller mikroprocessor och minnen. I minnena finns ROM-minne eller flashminne för deltagarens systemmjukvara (kan i regel ej skrivas över) och EEPROM eller flashminne för applikationsprogram och nuvarande värden (kan skrivas över). Sida14

Denna databas bör innehålla de olika produktdatabaserna för de olika deltagarna i skåpet (samt en del till). Om du just har installerat ETS4 kan du behöva skapa en ny egen databas. Det är då nödvändigt att du gör detta där du har rättigheter att skriva i dnin dator. Öppna projektet KNX-skåp1 genom att importera det (Tryck på ETS längst upp till vänster i ETS Importera projekt från Snabbåtkomstfältet). Sökvägen till projektet får du av din lärare. Om de ingående deltagarnas produktdatabaser saknas i din dator fråga läraren om dem (eller ladda hem dem från tillverkarens hemsida produktdatabaserna har extension; knxprod om de är gjorda för ets4, vd5, vd4 eller vd3 om de är gjorda för ETS3 vd1 eller vd2 om de är gjorda för ETS2 De importeras också men med Importera produkter. Om inte databasen är jättestor brukar det bästa vara att importera alla de ingående produkterna (de hamnar då i ETS katalog och blir tillgängliga då en ny deltagare skall läggas in i ett projekt). Sida20

Innehållet i projektet är enligt nedan, men utseendet i din dator kan se annorlunda ut beroende på vilka inställningar som har gjorts samt hur de olika fönstren har placerats etc. Om du behöver göra ändringar av inställningar hittar du de flesta under ETS- Inställningar: Sida21

Kontrollera att kommunikationen till centralen sker via USB eller IP beroende på vilken typ du har i skåpet (i fliken kommunikation i Inställningar-fliken). Du kan testa om gränssnittet fungerar som det skall. Första gången skåpet används måste IPgränssnittets fysiska ETS-adress anges. Detta görs med knappen Lokala inställningar. Sida22

Om ni skall ansluta IP-gränssnittet direkt till datorn med en nätverkskabel får ni använda IP routing. Era inställningar bör då vara som nedan (detta passar dock ej vid programmering av skåpet endast för felsökning och liknande): Vid programering skall ni använda tunnelanslutning om ni använder IP-routern (vilken IP-adress tunneln får beror på om KNX IP-routern är inställd på dynamsik tilldeklning av IP-adresser samt på vad den trådlösa routern ni har anslutit till har konfigurerats för): Om ni ansluter er smartphone till sammma trådlösa router kan ni scanna efter skåpet med tex en networkscanner app (för iphone tex appen Inet). Sida23

I projektet framgår alla deltagare i projektet. Dessutom är några gruppadresser ( programmeringar ) för belysning gjorda. Deltagarna är: De redan programmerade gruppadresserna ( programmeringarna ) är: Koppla upp din dator online mot gränssnittet genom att välja metod längst ner till vänster (eller enligt föregående sida). Om det fungerar kommer en online indikering med gränssnittets fysiska adress att visas (USB, IP-adress för tunnel eller för routning 1.1.245 för USB eller 15.15.1 för IP routing). Sida24

För att kontrollera om datorn når routern respektive IP-gränssnittet kan du pinga. Detta gör du genom att skriva ping 192.168.0.102 i kommandotolken (denna når du med Kör och CMD). Se nedan: Vill du ta reda på datorns IP-nummer kan du skriva IPCONFIG eller IPCONFIG /ALL i kommandotolken. Du kan även kontrollera vilka enheter din dator når genom att skriva ARP A i kommandotolken. Kontrollera om de gröna LED för KNX respektive IP lyser på gränssnittet (det skall de om kopplingarna är rätt utförda den matas med 24 VDC till skillnad från övriga enheter som matas med KNX-systemets buss med 29 V respektive med enfas AC). Testa om gränssnittet fungerar med test-knappen. Sida48

Tryck på Lokala inställningar och ange den fysiska adressen till 1.1.240. Nu skall du kunna gå online, programmera, diagnostisera via IP istället för USB. Om du ligger online och hur visas på nedersta raden i ETS. Se nedan. Om ni vill skulle ni nu kunna prova att koppla något fysiskt. Brytaktorna kanaler kan inte bara hantera enfas AC. Den kan även ge tex 24VDC-signaler. Prova att koppla bort en av lamporna och istöället mata L-anslutningen för den kanalen med 24VDC. Koppla sedan in en 24VDC aktor. Detta kan vara en 24VDC-lampa, en magnetventil, en elmotor eller en signal till en ingång på ett PLC-system, som kanske börjar arbeta med en maskin av något slag då denna signal kommer. Fråga din lärare om vad som är mest lämpligt just i ert lab. Sida49

Om flera enheter ingår i samma nätverk kan ni råka ut för att två eller flera enheter använder samma IP-adress. Detta fungerar inte. I så fall byter de, som ansluter efter den första som hade den aktuella adressen, till en annan adress och anger den från början önskade adressen som en dubblett. Se exempel nedan (efter ipconfig /all). Sida50

Extraövning till övning 3 nr 2 Nu när vi har fått igång IP-routern skulle det vara intressant att använda den till något annat än enbart programmering. Vi vill kunna påverka väsnak med en smartphone. För Iphone fungerar appen Aycontrol bra. Har du en annan typ av smartphone finns bra appar även för detta. Det brukar räcka att söka på KNX i appstore och motsvarande för de andra operativen. Aycontrol bygger på att en konfiguration görs med Iseo2 designer (båda är fria programvaror utan kostnad då får dock högst 8 kontroller vara med). Denna förs sedan över till iphonen (både ip-routern, datorn och iphonen måste då vara kopplade till samma trådlösa router). Starta ett nytt projekt i iseo2. Döp det gärna till samma namn som det ETS-projekt som är aktivt i skåpet (så att man vet att de hör ihop). Använd gärna wizarden du du skapar projektets grundstenar. Först väljs vad som skall vara HMI-enhet (i detta fall en Iphone). Sida51

Välj därefter vad HMI-enheten skall anslutas via. I vårt fall till KNX via en gateway (vår router sum 3). Denna ansluts via routeradressen enligt nedan (ange rätt portnummer också behöver ni ändra portnummer för IP-routerna väljer ni redigera längst ner i kommunikationsinställningarna för aktuell anslutning): Skapa ett våningsplan (floor) och minst ett rum (room). Lägg in några enheter (device). Det kanske räcker med några on/off-switchar för att aktivera belysningar, uttag och dimmers på samma sätt som med tryckknapparna på väskan. Exempel visas nedan (tänk på att rätt gruppadress behövs för varje enhet samt att enheterna bör döpas efter vad de aktiverar). Nedan kopplar vi en knapp som skall kunna användas för sama funktion som tryckknapp1 i skåpet (enligt gruppadress 1/1/1 tänder denna lampa 2-4). För att underlätta programmeringen av de olika objekten med olika gruppadresser kan ni exportera gruppadresserna i ert ets-projekt (välj då csv-format). Ni kan sedan importera detta via KNX/EIB-gatewayens egenskaper. Sida52

Om du vill kan du redan nu testa om det fungerar och därefter fylla på med fler objekt successivt. Sida53

Starta funktionen för överföring till iphone. Innan dess behöver ni välja Profil och Ansluter till iseo design i Aycontrol-appen i iphonen. Ni kan även behöva aktivera routing, tunneling mm i inställningarna för appen (under inställningar för iphonen). Iphonen hittas i controlserver-fliken i Device manager om du har angivit datorns ipnummer i profilen i appen i iphonen. Markera din iphone då den kopplats upp mot datorn. Tryck sedan Administrate device och Transfer current project. Om allt fungerat kommer Iphonen att meddela det och du kan nu prova att styra väskan med iphonen. Sida54

I detta exemplet lade vi knappar för att slå av och på lampa2-4 (gruppadress 1/1/1) i rum1 samt central till/från (gruppadress 1/1/21) i rum2. Sida55