EIB — стандарт для домашних сетей и управления зданиями
В концепции и технической реализации концепции «Интеллектуальное здание» важное
значение имеет то, каким образом устройства, управляющие различными инженерными
системами здания передают информацию о состоянии этих систем и получают
управляющие команды. Для этих целей используется среда передачи информации —
полевая шина (fieldbus). Все полевые шины характеризуются распределённой
архитектурой. Топология, протоколы передачи данных, физическая среда передачи
информации отличаются в реализациях разных производителей. Как правило, эти
технические принципы закладываются на этапе разработки интерфейса в зависимости
от задач, для которых создаётся система. В ходе создания международных
стандартов для «Интеллектуального здания» (ISO 16484) в качестве полевой шины
были рекомендованы два стандарта — EIB и LON. В рамках этой статьи мы рассмотрим
стандарт EIB и его место в общей идеологии построения современного здания.
European Installation Bus (Европейская инсталляционная шина)
Как уже следует из самого названия, EIB была создана усилиями ряда европейских
компаний. Произошло это сравнительно недавно — в 1990 году. Тогда ведущие
электротехнические фирмы решили объединиться для создания протокола, призванного
обеспечить энергосберегающие, безопасные и надёжные алгоритмы управления
инженерным оборудованием здания. Сеть EIB отличается простой, наглядной
иерархической структурой, созданной специально для схемотехники зданий. Узлы
сети объединяются в линии, зоны и области. Линии отделяются друг от друга с
помощью коммутационного устройства. Каждая из 15 возможных областей в свою
очередь разветвляется на выходе на 15 линий. Каждая линия может содержать 256
устройств. То есть максимально возможное количество устройств, подключённых в
одном проекте, составляет 57 600. Классическое соединение устройств происходит
посредством двухпроводной линии. Скорость обмена информацией — 9 600 бит/сек,
максимальная длина кабеля (без регенерации сигнала) не должна превышать 1 000
метров, причём максимальное расстояние между двумя узлами должно быть не больше
700 метров. Основной тип кабеля имеет марку J-Y (ST) 2?2?0,8 и соответствует DIN
VDE 0815. Доступ к среде передачи обеспечивается по протоколу CSMA/CA
(множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий). Другие
физические среды для объединения устройств будут рассмотрены ниже.
Обмен информацией происходит с помощью информационных кадров (телеграмм). Один
информационный кадр содержит контрольное поле, поле адреса, 1—16 байтов данных,
а также один байт защиты информации. В сети EIB адресатами могут быть отдельные
устройства, группы устройств или все устройства одновременно. Следует различать
физическую и групповую адресацию. Физическая адресация однозначно идентифицирует
устройство EIB в системе. Чтобы обеспечить работу устройства EIB в системе,
необходимо запрограммировать его физический адрес. Как только адрес прописан
(это может делаться предварительно до монтажа на объекте), устройство можно
однозначно идентифицировать, обратиться к нему и получить конфигурационные
данные (параметры, групповой адрес).
Дальше начинается взаимодействие устройств на шине. Например, считывая положение
выключателя, можно управлять освещением или температурой в помещении. Таким
образом, например, уходя из дома можно выключить источники света во всех
комнатах и перевести отопление в дежурный энергосберегающий режим, то есть
создавать и обеспечивать различные сценарии проживания в доме.
Идея создания EIB исходила от электротехнических компаний. Поэтому в первую
очередь новые устройства легко встраивались в электропроекты (управление светом,
жалюзи). И, хотя сегодня номенклатура выпускаемых изделий покрывает все
возможные применения для различных инженерных систем, по-прежнему (по крайней
мере, на российском рынке) есть заблуждение о том, что EIB не приспособлена для
решения задач управления климатом. Это совсем не так. С одной стороны пионеры
EIB (ABB, GIRA, SIEMENS) выпускают управляемые термоголовки, комнатные
термостаты, погодные станции, датчики протечек, влажности и пр. С другой
стороны, производители различного инженерного оборудования включают в
номенклатуру своих изделий управляющие модули EIB для подключения в единую
интеграционную сеть здания. Например, компания BUDERUS в составе управляющей
системы для котлов Logomatic разработала специальный узел FM446, подключаемый
непосредственно на шину EIB. Уже на выставке во Франфуркте ISH-2003 практически
все ведущие компании демонстрировали подобные решения. Особой популярностью
также пользовались системы управления климатом с мобильного телефона (опять же
зачастую с использованием EIB).
ETS
Одна из причин успеха EIB кроется в концепции инструментального программного
обеспечения ETS (EIB Tool Software). С самого начала было принято жёсткое
условие, что разработкой программного обеспечения должна заниматься одна
организация. Иначе каждая компания начнёт производить свои программы для своих
устройств, которые в итоге окажутся несовместимыми и конечный инсталлятор не
сможет объединить в одном проекте устройства разных производителей. Либо ему
потребуется навык работы со всеми этими программами. Некоммерческая
штаб-квартира ассоциации EIB в Брюсселе занимается разработкой и обслуживанием
ETS. Разумеется, что при этом фирмы-ассоциации EIBA могут участвовать в
обсуждении спецификации, особенно те, которые занимаются новыми разработками
(вносящими изменения в ETS). Официальное приобретение программы ETS — одно из
условий получения статуса EIB Partner для фирмы, использующей EIB в своих
проектах. Другим условием является сертификат обучения в специализированном
центре EIB для одного или нескольких сотрудников фирмы.
Визуализация
Собранный проект EIB не требует внешнего вмешательства и контроля и может
работать без средств визуализации (компьютер диспетчера) вообще. На самом деле
такие программы есть, и некоторые из них даже рекомендованы EIBA (например, Win
Switch компании ASTON GmbH). Но, честно говоря, возможности этих программ весьма
ограничены. Это вполне естественно. Ведь EIB — это полевая шина и она должна
интегрироваться в систему более высокого порядка. Именно такая интеграция
предусматривается стандартом ISO. На верхнем уровне есть BACNet, есть общая
система SCADA, контролирующая и управляющая всеми устройствами в здании. Система
диспетчеризации здания может быть построена и только на устройствах EIB.
Но всё же тенденция такова, что интеграционным протоколом является BACNet. Все
примеры проектов, любезно предоставленные нам брюссельскими коллегами строятся
именно таким образом. В небольшом трёхуровневом офисном здание в Мюнхене
установлено более 2 500 устройств EIB (около 6 000 групповых адресов), а
центральная диспетчерская станция построена на BACNet. Кроме всего прочего, это
позволяет в дальнейшем гибко развивать и совершенствовать систему управления
зданием.
Ассоциация KONNEX
Популярность и успешность протокола EIB привела к тому, что в мае 1999 года
именно на базе ассоциации EIB произошло объединение трёх систем —
BatiBus Club International (BCI);
European Installation Bus Association (EIBA);
European Home Systems Association (EHSA).
Причём от двух последних в общие спецификации вошли только физические среды для
передачи информации. Это объединение — скорее результат общей интеграции в
Европе, чем каких-то технических проблем. Главенство EIB не скрывается всеми
участниками. Штаб-квартира ассоциации в Брюсселе просто сменила вывеску на
входе. По поводу существующих реализаций BatiBUS и EHS скромно оговаривается,
что будут разрабатываться адаптеры и шлюзы для совместной работы устройств.
Заявленная цель новой ассоциации — продвижение (под именем KNX) «единого
стандарта» применения полевой шины управления для инсталляций, как домашних, так
и административных объектов.
Спецификации KONNEX более масштабно прописали применение KNX (читай EIB) в
различных ситуациях. В этих спецификациях оговаривается 3 различных режима
конфигурирования и 4 возможных среды передачи информации.
Режимы конфигурирования KNX
Системный режим — S-mode (system mode)
Этот способ конфигурации предназначен для создания системы управления любой
сложности профессионально обученными инсталляторами. Все компоненты системы
S-mode соединяются в сеть и адресуются с помощью ETS для планирования
(проектирования), конфигурирования и обмена данными внутри системы. С помощью
ETS каждый компонент может быть запрограммирован в соответствии с определёнными
требованиями. Метод S-mode обладает высокой степенью гибкости системы и видов
связи.
Простой режим — E-mode (easy mode)
Данный способ конфигурирования предназначен для инсталляторов, прошедших
предварительное базовое обучение, для создания решения с ограниченным набором
функций (по сравнению с S-mode). Компоненты системы Е-mode предварительно
запрограммированы, параметры устройств выставлены по умолчанию. С помощью
простейшего конфигуратора каждый компонент может быть перепрограммирован.
Вышесказанное в большой степени относится к установке параметров устройств и
программирования каналов связи. Существует возможность сочетать в сети KNX
компоненты систем Е-mode и S-mode. Общее программное средство ETS позволяет
соединять эти компоненты в единое целое и даже иногда произвести изменение
первоначальных настроек.
Автоматический режим — А-mode (automatic mode)
Данный режим разработан специально для бытового применения (для домохозяек).
Например, домашняя инсталляция в случае приобретения готового комплекта системы
управления.
Компоненты системы, А-mode автоматически сконфигурированы таким образом, чтобы
адаптировать отдельные устройства (это могут быть любые бытовые приборы и
домашняя электроника) для связи друг с другом в единой сети. Каждый компонент
состоит из фиксированного набора параметров и библиотеки инструкций о том, как
обмениваться информацией с другими компонентами системы, А-mode.
Эти устройства также могут быть интегрированы в единую сеть KNX. Общее
программное средство ETS может объединить, А-mode с компонентами систем Е-mode и
S-mode с целью построения общей системы управления.
Среда передачи информации
Кроме трёх методов конфигурации стандарт KNX описывает несколько видов
коммуникационных сред. Каждая информационная среда может использоваться в
сочетании с одним или несколькими методами построения конфигураций, что
позволяет каждому производителю выбирать оптимальное сочетание в зависимости от
сегмента рынка и среды применения.
Витая пара ТР-0 (twisted pair, type 0)
Коммуникационная среда, витая пара, скорость передачи 4 800 бит/сек, была взята
из технологии BatiBus. Сертифицированная продукция KNX, разработана для среды,
которая функционирует на той же шине, что и сертифицированные устройства
технологии BatiBus, однако эти устройства не могут обмениваться информацией друг
с другом.
Витая пара ТР-1 (twisted pair, type 1)
Коммуникационная среда, витая пара, скорость передачи 9 600 бит/сек, была взята
из технологии ЕIВ. Сертифицированные устройства ЕIВ. и продукция,
сертифицированная в рамках стандарта KNX, разработанные для этого типа среды,
могут обмениваться информацией и функционировать на одной и той же шине.
Шина питания РL-110 (power line, 110 kHz)
Данная коммуникационная среда, силовая линия (шина питания), скорость передачи 1
200 бит/сек, была также взята из технологии ЕI В. Сертифицированные устройства
ЕI В./РL-110 и продукция, сертифицированная в рамках стандарта KNX,
разработанная для этого вида среды, может обмениваться информацией друг с
другом, располагаясь в единой электрической распределительной сети.
Шина питания РL-132 (power line, 110 kHz)
Этот тип коммуникационной среды, силовая линия (шина питания), скорость передачи
2 400 бит/сек, используется в технологии EHS. Поэтому она была принята для
использования в стандарте KNX. Устройства, сертифицированные в KNX для данной
среды, и сертифицированные компоненты EHS 1.3а могут работать вместе, но не
могут обмениваться информацией без преобразователя протокола, который сейчас
находится в стадии разработки и согласования.
Радиочастота RF (Radio frequency on 868 MHz)
Данная коммуникационная среда, радиочастотный канал, скорость передачи 38,4
Кбит/сек, была разработана в рамках работы над стандартом KNX.
EIB и общая стандартизация
С 1986 года в рамках CENELEC (Европейский комитет по нормам в электротехнике)
работает 205-й Комитет, в задачу которого входит разработка норм для обеспечения
интеграции систем обработки информации, контроля, управления и обмена данными в
зданиях. Этот Комитет также известен как HBES (Электронные системы жилых и
общественных зданий).
В июне 2000 года было подписано соглашение о сотрудничестве между Ассоциацией
KONNEX и CENELEC. Согласно этому соглашению, Ассоциация KONNEX получила особые
полномочия в подготовке материалов для европейских стандартов в области
управления зданиями. Готовящиеся спецификации лягут в основу работы 205-го
комитета CENELEC, который в свою очередь передаст материалы в общеевропейский
документ CEN TC247 («Техническое оснащение зданий»), который занимается
подготовкой стандарта ISO 16484. Т.е. в этом стандарте в качестве протокола
нижнего уровня будет прописан протокол EIB (наравне с LON). Трудно переоценить
значение этих решений. Практически EIB де-факто становится стандартом для
автоматизации зданий.
Рынок EIB в России
В России рынок EIB находится в стадии развития и формирования. Уже многие
компании используют шину EIB в своих интеграционных проектах. Но пока ещё не так
много западных производителей представлено здесь. По существу, приходится
выбирать между ABB, GIRA, SIEMENS или MERTEN. Стоимость устройств остаётся
достаточно высокой, и практически все устройства привозятся «под заказ» со
сроком поставки 6—8 недель. Это значительно затрудняет развитие проектов.
Надеемся, что в самое ближайшее время ситуация будет меняться в пользу
потребителя, когда и в проектах среднего бюджета можно будет применить
управление на базе шины EIB. Должна расшириться и сфера применения EIB. Пока ещё
у многих потребителей существует стойкое убеждение, что EIB — система для
частного строительства (квартиры и коттеджи). Хотя опыт ведущих российских
компаний свидетельствует об успешном применении в проектах различного масштаба.
Популяризация этой информации — одна из важных задач настоящего времени.
Хорошей новостью стало юридическое оформление национальной ассоциации
производителей EIB в России, которое произошло в конце мая 2003 года. Теперь эта
организация будет вести активную работу по продвижению стандарта EIB и
пропаганду технических достоинств системы, проводить регулярное обучение по
инсталляции. Надеемся, что и в рамках Комитета АВОК эта ассоциация примет
активное участие в подготовке стандартов по «Интеллектуальному зданию».
Ассоциация уже решила одну из важнейших задач — открытие учебного центра EIB для
подготовки сертифицированных специалистов. До этого же российским инженерам
приходится обращаться в польские или немецкие центры обучения.
Олег Павлов, член Комитета АВОК «Интеллектуальное здание и
информационно-управляющие системы»
При подготовке статьи использованы материалы книги «EIB. Система автоматизации
зданий», изд. Перм. гос. техн. ун-т, Пермь, 2001.
Источник: http://www.eiba.com.ru
|
