Автоматизация Квартиры



Фон Давняя мечта об автоматизации квартиры начала свое воплощение в реальность с покупки квартиры в новостройке.

Уже на этапе планирования ремонта возникли основные требования к инженерным сетям:

  1. гибкое управление освещением, водоснабжением, вентиляцией, отоплением и силовыми нагрузками;
  2. возможность реализации сценариев;
  3. удаленное управление и оповещение;
  4. централизованное отключение всего освещения;
  5. централизованное отключение неприоритетных нагрузок и водоснабжения;
  6. в будущем - возможность голосового управления.



Ээлектрик

Поскольку для меня наиболее надежным вариантом управления является проводная схема, то реализацию идеи было решено начать с переделки электросистемы.

По проекту разработчика все нагрузки были разделены на 4 группы:

  • котел;
  • осветительные приборы;
  • розетки на кухне и в коридоре;
  • все остальные.

Вся модульная автоматика располагалась в напольной панели; В квартиру зашло 4 кабеля - 2 3х2,5 мм2 и 2 3х1,5 мм2, что не отвечало моим потребностям.

Было решено перетянуть кабель от панели пола и перенести распределительный щиток прямо в квартиру.

В результате в этажном распределительном щите остался счетчик и вводной автомат на 40А, затем кабель 3х6 мм2 в квартирный распределительный щит. При проектировании квартирной панели были учтены следующие требования:

  • Защита от перенапряжения;
  • приоритетная (неотключаемая) нагрузка;
  • неприоритетная (выключенная) нагрузка;
  • дифференциальная защита для «опасных» групп (всего, что используется во влажных помещениях, всего, что связано с водой и всего, до чего могут дотянуться дети).

В результате получилась следующая схема:

Автоматизация квартиры

Все нагрузки были разделены на переключаемые и непереключаемые группы.

В непереключаемую группу входят: питание холодильника, бойлера, слаботочного шкафа и контроллера.

Питание отключенной группы, в которую входят все остальные нагрузки, осуществляется через общий выключатель и контактор, который будет управляться сигналами контроллера; мы также получим сигнал состояния от контактора к контроллеру.

Для размещения всей необходимой модульной автоматики была выбрана встроенная панель на 72 модуля (как позже выяснилось, места в панели много не бывает).

Начался процесс полной переделки электросистемы внутри квартиры.

Одной из особенностей является то, что кабельные трассы от всех источников освещения и выключателей были выведены прямо в квартирный щиток.



Автоматизация

В связи с тем, что в своей практике мне приходилось иметь дело с промышленной автоматизацией, в качестве устройства управления рассматривались разные версии ПЛК и ПЛР от Siemens, ABB, Schneider-Electric, Aries и т.д. В итоге выбор пал на программируемое логическое реле ONI PLR (PLR-S-CPU-1004R-AC-BE, далее для краткости контроллер).

Почему именно это:

  • встроенная шина RS-485 с поддержкой протокола Modbus;
  • дискретные выходы реализованы в виде реле на 3 и 10 ампер;
  • питание от 220В;
  • компактные размеры;
  • форм-фактор для установки на DIN-рейку;
  • наличие экрана и органов управления непосредственно на корпусе;
  • цена.

Поскольку 10 цифровых входов и 4 релейных выходов оказалось недостаточно, помимо основного блока были выбраны два модуля расширения: 8 цифровых входов, 4 релейных выхода 3А, 4 релейных выхода 10А.

Разработка данного реле ведется с использованием языка функциональных диаграмм (FBD).



Водоснабжение

Водоснабжение квартиры застройщик реализовал таким образом, что в квартире имеется 3 стояка холодной воды.

Поскольку горячая вода готовится в газовом котле, то для полного отключения воды, например в ванной, необходимо перекрыть как стояк в ванной, так и стояк на кухне, от которого питается котел.

Исходя из этого, для управления подачей воды и в качестве системы защиты от протечек были закуплены 3 комплекта Гидрозамков (приводы с автономным питанием и датчиками), которые имеют возможность объединения в единую систему, централизованное внешнее управление, а также получить сигнал о срабатывании датчиков протечек.

К месту установки каждого привода от квартирного щитка был подключен STP-кабель.

Установленный шаровой кран с приводом:

Автоматизация квартиры



Выбор управляющего программного обеспечения

Потому что я являюсь пользователем различных гаджетов Samsung, и в качестве программной платформы для управления я решил использовать ПО SmartThings, поддерживающее интеграцию через облачный коннектор.

Чтобы подключить ONI PLR к SmartThings Cloud, вам потребуется разработать OPC-сервер и CloudConnector. В дальнейшем планируется интеграция с GSM-модемом в качестве резервного канала управления, а также для экстренного оповещения о нештатных ситуациях.

В результате получилась следующая схема взаимодействия компонентов системы:

Автоматизация квартиры



Выполнение

Самой большой проблемой на этом этапе была поставка комплектующих, потому что… начало работ совпало с началом периода самоизоляции.

А поскольку время на ремонт квартиры было очень ограничено, все наполнение для щита пришлось собирать у 5 поставщиков.

Все необходимые кабели были разложены по квартире, выведены в щиток и промаркированы соответствующим образом.

Промежуточный результат можно увидеть на фото ниже:

Автоматизация квартиры

Для реализации возможности традиционного управления освещением непосредственно из помещений были использованы стандартные одноклавишные и двухклавишные выключатели с нефиксированным положением.

Подключение выключателей и нагрузок к контроллеру осуществлялось по следующей схеме:

Автоматизация квартиры

Переключатели:

Автоматизация квартиры

В процессе ввода контроллера в эксплуатацию и отладки программного обеспечения были замечены странные задержки 0,5 - 1 секунда при включении/выключении релейных выходов, расположенных в модулях расширения.

Проблема оказалась очень тривиальной - невнимательное изучение мануалов.

Перед подключением необходимо было задать адреса модулей расширения с помощью DIP-переключателей; как только это было сделано, контроллер заработал как часы.

Собранный на данный момент щит в интерьере выглядит так:

Автоматизация квартиры

На данный момент реализованы следующие функции:

  • управление освещением от выключателей, для ряда помещений – с нескольких мест;
  • простые сценарии с автоматическим включением вентиляции в помещениях с повышенной влажностью (пока без соответствующих датчиков, только на основе типовых поведенческих сценариев, исходя из времени пребывания людей в помещениях);
  • отключение общего освещения (отдельный выключатель);
  • принудительное отключение водоснабжения;
  • отключение подачи воды при намокании датчиков.

В наши ближайшие планы входит реализация взаимодействия с экосистемой SmartThings и реализация более сложных сценариев работы.

На данный момент завершаются отделочные работы, после переезда планируется реализация программной части проекта.



UPD: 14.06.2020

Как и обещал в комментариях, выкладываю однопроводную схему электрощитка:

Автоматизация квартиры

Теги: #Интернет вещей #Инженерные системы #Умный дом #ПЛК
Вместе с данным постом часто просматривают:

Автор Статьи


Зарегистрирован: 2019-12-10 15:07:06
Баллов опыта: 0
Всего постов на сайте: 0
Всего комментарий на сайте: 0
Dima Manisha

Dima Manisha

Эксперт Wmlog. Профессиональный веб-мастер, SEO-специалист, дизайнер, маркетолог и интернет-предприниматель.