Мой «Умный дом» на ПЛК и с веб-интерфейсом. Часть 1. Введение

Введение


На Хабре много статей про проекты умных домов, но почти все они были на самодельном оборудовании и китайских примочках. В своей статье я хотел рассказать о другом подходе, который показывает, насколько легче выполнять проекты, используя готовые решения мировых производителей (и выглядит солидней), а так же демонстрирует возможность использования оборудования не только в промышленных объектах, но в частной сфере. Получился симбиоз технологий и направлений автоматики. С одной стороны, используя ПЛК, который в основном разработан для нужд промышленности, позволяющий выполнять задачи любой сложности без ограничений жестких алгоритмов готовых устройств умных домов (например, по технологии KNX) с увязкой веб-технологией html/javascript дает неограниченный полет фантазий для расширения проектов.

Текущие затраты — 170 тысяч рублей (по старому курсу евро).

Начнем.

Что я задумал


Управляем освещением и электроснабжением
— В основном управление будет производиться сигналом включить/выключить, диммирование не хочу и не надо;
— Хочу управление с разных мест, например, зашел в спальню — включил люстру, лег на кровать — нажал выключить люстру. Если забыл выключить свет в зале (или в туалете …) нажал кнопку «выключить свет везде». Удобно;
— При выходе из квартиры нажимаю одну кнопку – выключается во всей квартире свет и т.д.;
— Считывать показание с электросчетчика;
— Бесперебойное питание систем управления и безопасности квартиры;
— Без исключений, все группы освещения должны управляться с ПЛК. В случае пожара розеточные группы должны отключаться с ПЛК в автомате — отключать электроснабжения в квартире в экстренных случаях;
— Каждая группа освещения должна приходить в щит и проходить через ближайший выключатель для возможности переделки управления освещения в обычную схему (если продам квартиру, буду все забирать);
— В коридоре предусмотреть датчик движения человека для управления освещением + завязывается в охранную сигнализацию;
— Теплый пол на балконе, в туалете, ванной, в прихожей — с возможностью управления в зависимости от уличной температуры, по времени.

Управляем отоплением и вентиляцией
— Управление отоплением — на каждую батарею устанавливается клапан с приводом (для регулирования температуры покомнатно, для измерения температуры комнаты, необходимо предусмотреть датчики температуры);
— Предусмотреть управление кондиционерами по ИК каналу (текущие решение задачи пока не найдено, выводим витую пару на внутренний блок кондея дальше придумаю);
— Температурные датчики уличной температуры (солнечная и не солнечная сторона);
— В зимний период достаточно часто встречаются две проблемы – это холодно и нечем дышать. Решение установить приточную систему. Далее обеспечить управление приточной системой (температура в канале, уличный датчик температуры, три ступени нагрева, вентилятор);
— Управление вытяжными вентиляторами (сан узел, ванная).

Охрана сигнализация
Сигнализация состояния входной двери (архивация состояния двери – время открытие/ закрытие);
Постановка на охрану через Web интерфейс или через выключатель управления светом.

Видеонаблюдение
Запись с камеры входной двери, уличная место парковки;
Архивация записей на удаленном сервере.

Оборудование


— Так как я привык уже к ПЛК от фирмы ABB, то в качестве мозгов для системы управления квартирой был выбран ПЛК модели AC500-eco (ЦПУ PM554-ETH с поддержкой Ethernet);
— Дальше я уже начал считать деньги и … нужно было выбрать среду отображения информации, с возможностью веб-отображения информации о доме. Существует много вариантов, но в основном все базируется на не кроссплатформенных решениях, что не подходит для меня. Все, что со словами SCADA и WEB, были с запредельным ценником. Пришлось немного попуглить, в результате решено использовать не SCADA систему, а framework с большим функционалом для HTML5. Пришел к CSWorks. Этот фримворк дает возможность бесплатно использовать с ограничением 999 переменных, 1 клиент. Что меня полностью устраивало.
— в качестве выключателей и розеток (орган управления светом) была выбрана фирма JUNG, Serie A. Из плюсов — они могут нести до 4-х кнопок на один кнопочный пост (выключатель без фиксации), так же в них присутствует светодиоды индикации с напряжением 24В (данное напряжение является стандартным промышленное напряжением питания систем автоматики). Данные функции не видел ни у одного из производителей электроустановок (не считая Китая);

Начало работ


1. Способ проводки освещения. Каждая группа приходит напрямую в шкаф электроснабжения. В шкафу стоят контакторы и реле для управления. Катушки реле и контакторов управляются от сигналов ПЛК (DC24V). Для резервирования управления использую контакторы с ручным управлением. Питающий провод сделал проходящий через стаканчик выключателя, чтобы была возможность переделки проводку на обычную схему.

Схема:



Сам контактор с ручным управлением:



Собран и смонтирован шкаф:



Схема:



Как я писал выше, выключатели выбрал без фиксаций с led индикаторами. Максимально 4 кнопки, возможно расключение этих кнопок на 8 групп (см. документацию на выключатель выключатель JUNG 4248TSM.




В следующий частях реализация проекта будет рассмотрен более подробно.

Забегаю вперед, открываю вам скриншоты веб-интерфейса:


Поделиться публикацией
Комментарии 44
    +4
    Щиток внушает, да…
      +4
      Упаси боже когда-нибудь его обслуживать.
        0
        Да что там обслуживать-то? Мелкий шкапчик.

        Хотя, мелкий шкапчик — это такой:

        image

        или такой:

        image

        и ещё:

        image

        А вот это уже крупный, но не очень:

        image

        А вот так выглядит один из экранов управления (HMI) освещением в производственном здании (3 этажа, производство, склад, офисы, вентиляция и кондиционирование).

        image

        Недавно делал проект. Цепей освещения чуть больше 100, кнопки на местах (штук 80), несколько глобальных зон (включение-выключение, например, всего склада одной кнопкой на панельке). Кнопки свободно привязываются к цепям через интерфейс — грубо говоря, есть матрица, в которой столбцы — это цепи, а строки — кнопки (или наоборот). Суть в том, что 1 на пересечении цепи и кнопки означает, что данная кнопка включает-выключает данную цепь. Всего 3, грубо говоря, сценария: управление по кнопке, по недельному таймеру и по датчику освещённости. Этот экран показывает, что сейчас горит, а что — нет, с него же можно вручную зажечь и погасить любую цепь.
        Сам цепи управляются через импульсные (бистабильные) реле. Таким образом, отключение питания (или стоп) контроллера не приводит к отключению освещения.

        Что касается шкафчика автора — монтаж неаккуратный, да. Но я так понимаю, что это фото в процессе и по окончанию работ всё будет окультурено :)
          0
          Дело не в размере, дело как раз в неаккуратном монтаже — ничего не подписано, провода тяп-ляп.
          Фотками шкафов меня не удивишь, за 5 лет работы в фирме по автоматизации я насмотрелся и не на такие.
            –1
            ты видно ни чего, не понял. Квартира моя, площадка для домашнего увлечения — хобби. Это не объект который надо быстро сделать и уйти. Шкаф такой не доделанный, потому что он в процессе доработок и улучшений. Потом он будет идеален. Кабеля не подписаны это не правда, цепи управления внутри шкафа промаркированы, внешние цепи смысла нету, смотреть по схеме и по каналу. Питающие сети — везде фазу L писать смысла нету)
              0
              У вас часть автоматов повёрнута на 90 градусов налево, часть на 90 градусов направо. Не хватает только перевёрнутых вверх ногами и стоящих по диагонали автоматов. Вы это тоже планируете исправить к концу доработок?
                0
                Это допускается. Нет конечно исправлять это не буду, надо было уместить все в шкафу и отделить силовые цепи от сигнальных, связных. И из-за этого пришлось использовать такую систему подключений.
            +2
            Я не хвастаюсь промышленными объектами, но управление освещением мы прикольней сделали
            image
              –1
              Так у вас тут скада и 2 полноценных экрана. А мне пришлось это в одну 6" панельку запихать. Попробуй сложи слово «вечность» из букв «й», «х» и «у»…
              Чертежи с планом местности у меня тоже есть, но поди ж их в такую панельку запихни.
                0
                Из каждого г***а можно сделать конфетку, вот свободно запихиваю красивые картинки в панельки) Кол-во не проблема.

                  0
                  Ну если от 2 до 5 насосов — ещё куда ни шло. А когда порядка 100 цепей освещения? разбивать на 10 экранов?

                  Кстати, где картинки берёте?
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          +1
          А) клапаны ABB AC/DC 24 V

          Отопление центральное. Это квартира двушка) Байпасом все компенсируется перед радиатором, только теплоноситель экономлю дому)
          Б) Нагрузка отключается в следующих ситуациях — Пожар, ручная команда и уехал из дома. Дальше я поделил нагрузки по группам — можно отключать когда уехал или только при пожаре. В шкафу 3 контактора которые делят нагрузки по группам потребления.
          -1 группа запитана от КМ1 — можно отключать когда уезжаю или при пожаре.
          -2 группа KM2 — розеточная сеть, которую надо отключать только при пожаре (там холодильник запитан)
          -3 Освещение + автоматика KM3 — отключаю только при пожаре, так как освещение все управляется с релюшек KL нет смысла отделять освещение и автоматику.
          В) Стоит счетчик Меркурий 206 RN у него есть интерфейс RS485 протокол их. Опрос с ПЛК. Напряжение, токи архивирую. Накопленные кВт на веб интерфейс.
          г) Буду делать подробней по каждому куску объема.

          «Упаси боже когда-нибудь его обслуживать. » — есть схема, есть программа. Программист автоматики разберется, за других не скажу))

            +2
            А не думали о безпроводных термостатах? Так-то всё хорошо, но провод всё портит.
            Ну и промышленный ПЛК имеет смысл дома использовать только если вы работаете на производстве и можете принести какой-нибудь списанный агрегат домой либо купить что-то сильно подержанное за бесценок. Покупать для дома новый ПЛК типа Сименс, АББ или там GE — это по-моему только деньги на ветер, хотя программировать их безусловно приятно (местами), это да. Всё равно что купить промышленную камеру за несколько сотен и использовать её дома для скайпа.
              0
              каждые 1-2 года менять батарейки, не хочу. В живую провод не видно и покрасить его всегда можно в белый цвет.
              Зря вы так ПЛК можно взять российский Пиксель, Овен цены адекватней. Всегда можно купить быстрей и залить старую программу, а не сидеть и спаивать или собирать, что то на коленке. Надежность это не последний фактор, то что самодельные устройства не могут дать.

              «Использовать промышленный контроллер там, где обычно применяют Ардуино и тому подобное — сурово! :-)
              Если не секрет, во сколько вылился сам ПЛК? Я сам с ABB не работал, использую по работе другие, но интересно. „
              За готовые и надежные железки стоит отдавать нормальные деньги)
                +1
                Покупать для дома новый ПЛК типа Сименс, АББ или там GE — это по-моему только деньги на ветер, хотя программировать их безусловно приятно (местами), это да. Всё равно что купить промышленную камеру за несколько сотен и использовать её дома для скайпа.

                У сименса есть относительно бюджетная 1200 серия, да и на Лого можно многое сделать.
                  0
                  Да я б не сказал что так уж бюджетно для дома, вот что нам предлагает ebay навскидку:
                  image
                  А ведь ещё модули потребуются.
                  Лого за полтинник ещё туда-сюда, но всё равно за восемь входов да четыре выхода — дороговато.
                  Конечно, надёжность и все дела, у меня самого GE Fanuc Series 90 дома стоит, но мне это практически ничего не стоило. А так выкладывать пять с лишним сотен евро только за CPU я б никогда не стал.
                    0
                    www.etm.ru/cat/products.html?val=PM554
                    Вот цены на ЦПУ
                      –1
                      Да это понятно, что можно найти относительно недорогие решения, но когда дома появляется промышленный контроллер, то обычно это происходит по причине «я тебя слепила из того, что было». Ну вот был ПЛК — его и поставим. А так если минимизировать затраты, то за те же деньги можно наваять куда как более функциональное и навороченное DIY решение. Вы ж сами понимаете, сколько ардуинок на 170 тыщ рублей-то купить можно и при этом СКАДУ вы по затратам уже не потянули )))
                      +1
                      А что же тогда по вашему стоит покупать для автоматизации дома? Чтоб качественно и надежно? Если посмотреть на решения для домашней автоматизации, то цены на контроллеры Сименс выглядят смешными рядом с ценами на те же непромышленные, родные для домашней автоматизации, контроллеры KNX.
                        0
                        Если говорить о «DIY» (в смысле сделай вообще всё сам), то ардуинки с малинками тут вполне справятся, тем более, что есть куча модулей, шилдов, беспроводные интерфейсы, открытое ПО и т.п. В смысле надёжности я проблем никаких не вижу, если делать всё аккуратно — мы же дома это делаем, а не на трубопрокатном или сталелитейном заводе. Скорости контроллеров и жёсткое реальное время нам тоже не особо нужны.
                        Либо воспользоваться готовыми решениями для домашней автоматизации (да, это будет на два порядка дороже).
                        А так — мы находимся где-то посередине — ни туда ни сюда, с одной стороны DIY (по крайней мере для тех, кто впервые с таким контроллером и железом столкнётся), а с другой стороны — вполне ощутимые вложения. Да ещё и ПО порой стоит неслабых денег. Впрочем это ведь можно и «золотой серединой» назвать, если средства позволяют, конечно.
                          0
                          В рамках квартиры я могу согласится, что в качестве центрального звена можно установить «малинки и ардуинки», однако в рамках большого дома настройка, управление и обслуживание зоопарка этих малюток превратится в кошмар.
                          Выбор в пользу ПЛК делается во-первых, тут вы отчасти правы, потому что близко и знакомо (однако для ардуино и малины писать тоже придется учиться). Но решающий фактор выбора ПЛК — это отсутствие вышеперечисленных недостатков.
                          Цена же здесь не является главным фактором, ибо стоимость ПЛК на фоне затрат на дом — это меньше 1%.
                            0
                            А ведь в случае дома возникает другая проблема с тем, что исполнительные устройства отнесены очень далеко от центрального контроллера (если только мы не говорим о доме, куда это всё закладывается сразу же при строительстве). Я так понял у автора примерно так и сделано — и в таком случае добавление нового устройства, скажем, новой розетки или выключателя может превратиться в увлекательнейший квест с протяжкой кабеля через весь дом. Мне же вот оптимальной для дома видится этакая «распределённая» архитектура, когда комнаты соединяются полевой шиной, ну а там уже разводка по потребителям. Вот примерно как и в промышленности — если у нас есть, скажем, центральный пульт и большой конвейер, то туда в шкаф ставим мы скажем сименсовский ПЛК, кнопки, лампы и всё, что там рядом, висит на модуле ввода вывода в том же шкафу, однако мы ж не тянем сигналы от каждого датчика / мотора конвейера и т.п. до шкафа — вместо этого ставим, скажем шлюз Profinet/AS-i и дальше нанизываем датчики на полевую шину. Ну вот примерно так я бы и в доме сделал, но на более доступных компонентах. Зоопарк ардуинок в особый кошмар не должен превратиться, так как программки там будут крутиться простенькие как три копейки. Ну и радиоканал, скажем тот же Xbee шилд для ардуинки опять же избавит от штробления стен.
                          0
                          (осторожно, реклама)

                          Например, наш контроллер.
                          Контроллер за $200, проводная периферия на RS-485/Modbus от $10 за канал — надёжно и дёшево.
                            0
                            Такие самоделки вызывают опасения, что в один прекрасный момент в случае выхода из строя контроллера замену ему уже не купишь.
                              0
                              Ну самоделками вы это зря всё же называете. Мы не Сименс конечно, но компания два года этим уже занимаемся, несколько сотен устройств у людей работают.
                                0
                                Ни в коем случае не хотел вас обидеть, извините. А какое максимальное количество DO/DI у вашего контроллера, в описание вижу только 9 DO+2 релейных выхода.
                                  0
                                  Кроме реле, это максимум 9 DO и 10 DI. Они мультиплексированы в группах, поэтому если использовать одновременно, то получается меньше. Вот табличка по клеммникам.

                                  Цифровые входы трёх немного разных типов: 6 для «сухого контакта», т.е. с источником напряжения, 2 без источника напряжения, т.е. <1V — это ноль, а 2-24V это единица, ещё 2 такие же, но без подтяжки.
                                  0
                                  Я буду очень рад если Ваш плк работает (или будет работать) на уровне иностранных производителей, но опыт использования оборудования российского производителя приводят меня к передергивания и дурных воспоминаний. Сэкономишь, поставишь российское, потом на пусконаладке и на гарантии больше потратишь…

                                  Ну что бы не говорить только наших производителях расскажу про других)
                                  1. Немцы умеют делать оборудование очень хорошо, но софт ужасен
                                  2. Российское железо ужасно, не надежно, софт до безобразия сложен и заморочен
                                  3. Французы — делать не железо, ни софт не умеют (особенно железо)
                                  4 Итальянцы там только дизайн, на остальное инструкций нету)
                                  5. американцы всосали все! Хорошие, плохое и от нас, через хвост конем замороченное…
                                  6 кЕтай слишком много что производит только не поймешь откуда обновление прошивок скачивать, но последние годы панели их weintek очень уж великолепны.
                                    0
                                    Овен совсем не плох из бюджетного советского.
                                      0
                                      Знакомый 100 овен с модулими мдвв использовал в умной квартире. Говорит время реакции очень уж большая. Сам с мдвв модуля встречался один раз, сгорели на одном объекте вроде косяк на плате был, что то с разводкой накосячили прошибло дорожки 230В было это с оборудованием произведенным в 2006 году. Использую только их ТРМ, датчики.Больше судьбу не испытываю.
                        0
                        Все портит сам радиатор и трубы, не спрятанные за фальшстену. А провод, это так, мелочи.
                        +1
                        Не, монтаж на самом деле жуткий. Говорю как программист автоматики)
                      +3
                      Использовать промышленный контроллер там, где обычно применяют Ардуино и тому подобное — сурово! :-)
                      Если не секрет, во сколько вылился сам ПЛК? Я сам с ABB не работал, использую по работе другие, но интересно.
                        0
                        У меня средний бюджет умного коттеджа на KNX составляет 2-3 миллиона, так что мои затраты это капля в море.
                          +1
                          Ну с бюджетом в 2 — 3 милиона, DIY не нужен. А что делать обычному любителю с зарплатой 30 тысяч рублей? Покупать контроллер за 27 000. Промышленные контроллеры дома — это для богатеньких буратино (ну или просто для москвичей). А остальному населению все таки ардуинка доступнее. При прямых руках не менее надежна.
                            0
                            рублей, надеюсь?
                              +1
                              Как обычный житель России я все таки все считаю в рублях.
                            +1
                            Ну если есть возможность то почему нет. У знакомого в качестве точки доступа дома стоит что-то от juniper за безумные деньги.
                              0
                              у меня одно время cisco pix 515 стоял в максимальной комплектации, он мне б/у обошелся какие-то копейки, но потом желание освободить место взяло верх и продал
                            –1
                            Зачем это в квартире? Имею квалификацию инженера по автоматике, могу реализовать всё. Только не могу себе ответить на вопрос — зачем?
                              +2
                              Понимание что 120 оборотов задвижки крутить в ручную не удобно наверно есть ?! Если сразу не поняли, то создайте пару умных домов, поймете как это удобно.
                                –4
                                Искренне не понимаю, про какие 120 оборотов вы говорите. Вот сейчас сижу, вроде жарковато, поджал на батарее терморегулятор, постепенно стало свежее.
                              0
                              Совсем не разбираюсь в этом, но хотелось-бы понять — для таких контролеров нормально то что на входе висят кнопки подключенные кабелями длинной в несколько десяток метров? И к вентилям на батареях тоже идут длиннющие провода прямо от выхода контролера? Это тоже штатно?

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                              Самое читаемое