Есть у нас с друзьями одна турбаза среди челябинских озёр, где котельная всегда была центральным полигоном инженерной мысли и не менее инженерных костылей. За годы прошли через многое.
Сначала мы поставили котёл длительного горения Stropuva S20. На тот момент, пока всё только начиналось, это было самым лучшим решением - никакой автоматики, ручная загрузка любого твёрдого топлива: дрова, пеллеты, уголь.
Единственная уязвимая часть в этой системе это то, что насос отопления должен быть включен всегда без перебоев. Иначе нужно срочно бежать тушить котёл, чтоб он не вскипел. Пока не подвели постоянное электричество, случилось несколько таких вскипаний.
Эксплуатация котла была жестокой - за все годы только один раз удалось действительно хорошо высушить дрова перед отопительным сезоном. Все остальные зимы надо было регулярно отдирать дёготь от внутренностей котла и печной трубы специальным ёршиком. Поэтому, намучавшись, в предыдущую зиму мы поставили котёл-автомат на пеллетах Biotep. И сразу же кайфанули. Не, ну вы сами сравните:
И вот на волне расслабона и пришла идея разделить управление контурами отопления и добавить мониторинг системы.
Выбор контроллера
Кто-то скажет, что для управления контурами можно было б обойтись парой термостатов и тройкой релюшек. Но простого управления нам мало. Давно хотелось сделать полноценную систему с мониторингом всех показателей котельной.
На глаза в Интернетах попался прикольный контроллер SNR-ERS2000. У него на борту не много периферии: несколько дискретных и по два аналоговых входа-выхода, плюс по RS-232/485 можно подключить внешние модули. И порт 1-Wire для климатических датчиков. Ещё есть версия с LTE-модемом, но мне это уже не надо, т.к. полевой Интернет на базе всё равно по LTE. Питание от 12В или PoE.
Но главная фича у него не периферия и не последовательные порты, которые есть в миллионе других подобных устройств. Современный удобнейший веб интерфейс, с которым может интуитивно разобраться даже не особо технически подкованный человек - вот это именно то, что меня зацепило. Ведь мне нужно настроить систему так, чтоб в случае чего объяснить удалённо, что сделать, чтоб всё заработало как надо. Примеры вебки покажу ниже.
Прикинув хотелки, понял, что это то, что мне нужно.
Система отопления
У каждого контура в нашей системе свои цели:
Горячая вода из крана
Обогрев домика
Для тепла в доме работают типичные пролетарские радиаторы. А в качестве водонагревателя стоит видавший всякое в этой жизни бойлер Dražice:
Старого приятеля мы трогать не будем. Наоборот. Снимем с него обязанность включать насос.
В основе автоматизации лежит простейшая термостатная логика: насосы управляют контурами, а датчики температуры служат триггерами для их включения. Остыла вода в бойлере - включили насос ГВС, остыл дом - включили насос отопления. Т.е. под управлением ERS схема грубо говоря такая:
Подключаем датчики через удлинители и соединители. Один простой TS пойдёт в бойлер, а датчик температуры и влажности поставим дома, да так, чтобы на него никто не дышал, и вообще не было каких-либо резких термовоздействий:
Раз уж можно подключить до десяти датчиков 1-Wire, то поставил ещё один на улицу. Чтоб он смотрелся более "sexy", надел на него специальный уличный кожух:
И подводим провода от датчиков, насосов и котла к ERS. На DIO стоят прикольные вставные коннекторы, не надо ничего крутить отвёрткой:
Главное всё просчитать заранее, иначе не очень удобно доставать провода, если контроллер уже в щите.
Заходим на веб. Для горячей воды выставим нормальную температуру (нижний предел) 50 градусов, а для дома 20:
Добавляем логические схемы автоматизации. Одна для включения котла. Если хотя бы на одном из датчиков температура ниже нормы, то включаем котёл. И включаем контуры в соответствии с показаниями датчиков:
Отдельная супер фича - можно создать панель управления и наполнить её виджетами. Графики оказались крайне полезными:
Теперь вместо термостата, который шёл в комплекте с котлом, подключаем красивую сенсорную панель. Она тоже подключается по PoE, так что никаких дополнительных проводов болтаться не будет.
Ну, красота же!
Что там в контуре
Собственно, да, как там жидкость в контуре? Нам нужно мониторить температуру, наличие потока и давление. И, если нужно, отключить котёл:
Здесь нам в помощь три датчика:
Цель | Датчик | Где взял |
Температура | Датчик температуры DS18B20 в специальном корпусе для измерения температуры жидкости | Silines |
Давление | Датчик давления 24В 4..20мА на 6 Бар | Доступная автоматика |
Поток жидкости | Самый дешёвый noname датчик потока, а навороченней и не надо | Али |
Все датчики под резьбу 1/2 дюйма. Долго искал фитинги, т.к. датчик температуры и реле потока довольно длинные. И совершенно случайно на глаза попался косой тройник. Их я и взял три штуки под каждый датчик:
Собираем тестовую схему:
Настраиваем показатели:
Безопасность
В котельной всегда что-то может:
задымиться
протечь
замёрзнуть
Пока работал старый котёл Stropuva о датчике дыма не было и речи: когда труба засоряется, дым валил из всех щелей, и вся котельная была вечно в слое сажи. Теперь всё по цивильному, котёл ведёт себя по джентельменски. Поэтому смело цепляем датчик дыма. Он питается и сбрасывается от 12В. На ERS как раз есть отключаемый выход 12В:
Датчик протечки поставим под самое уязвимое место:
А ещё будем включать греющий кабель подвода воды из скважины только когда это действительно нужно. Ведь постоянно включенный греющий кабель быстро разрушается. Датчик TS будет сигнализировать о низкой температуре. А кабель будет включаться через управляемую розетку:
Симулируем протечку!
Итого по безопасности:
Тип аварии | Оборудование |
Задымление | Извещатель пожарный ИП212-44 с МС-01 "ДИП44 с МС01" |
Течь | Датчик протечки H2О контакт исп. 2 |
Замерзание | - Датчик температуры SNR-TS |
Резервное питание
Заранее прошу прощения за фотки, где видно, что щит сделан мягко говоря не по ПУЭ. Выражаясь программистским языком, изначально не проработали архитектуру, и бытовуха взяла своё. Зато сразу видно - не ИИ-слоп.
Было время, когда на базе не было электричества от сети. Тогда мы собрали набор из аккумуляторов, инвертора и бензогенератора. Этого вполне хватало для бытовых нужд, а главное для бесперебойной работы циркуляционного насоса отопления. Всё что было нужно это раз в день заводить генератор на часа 3, чтоб он зарядил все батареи.
Инвертор DUALDSP-12-3000UPS. Было пару поломок, но в целом норм, продолжает делать своё дело. Аккумуляторная батарея литий-ионная 12В 90А*ч. Её главное преимущество - можно заряжать высоким током.
Лето в челябинской области иногда выдаётся довольно солнечным. А не повесить ли солнечную панель на крышу? Понятно, что о крышесносной экономической выгоде нет и речи. Да просто прикольно! Модель батареи уже не помню, контроллер Tracer 2215RN EP MPPT.
Кстати, видите RJ45 на борту контроллера? К нему можно подключить панель управления. В сети пишут, что на контроллере то ли Modbus, то ли какой-то свой протокол. Если раскурить, то можно подцепить на RS-232 в ERS и опрашивать через конвертер. Напишу, если получится.
Иногда в солнечные дни удавалось полностью заряжать аккумуляторы без включения бензогенератора. Но учитывая, что в летние дни свет почти не включается. Да и вообще, все могли весь день провести на озере.
Несколько лет назад к базе подвели электричество от сети, но резерв всё равно делает своё дело, спасая при внезапных отключениях. В общем схема резервного питания сейчас такая:
Хотелось бы мониторить качество электричества на обеих высоковольтных группах и уровень напряжения на низковольтной группе. Для мониторинга качества электричества будем использовать модули EM115. Они цепляются к сети по току с помощью выносной катушки и по напряжению через прямое подключение. Работают по протоколу Modbus через RS-485.
Кроме того, при перегрузке нужно видеть какой автомат отключился. Для этого подцепим к каждому автомату по дополнительному контакту.
А с контакта подключимся на модуль дискретных входов RSCounter16i. Он тоже работает по Modbus на RS-485.
Т.е. схема мониторинга такая:
Монтируем всё в щит:
Подключаем устройства по одному к RS-485 и назначаем каждому адреса Modbus по порядку начиная со второго. А первый адрес всегда оставляем на случай подключения нового девайса "на горячую".
Настраиваем устройства на вебке. Ну, красота же:
Смета
В комментах хорошо подметили, что без сметы не понятно собственно для кого это: для типичных дачников или зажиточных виллавладельцев. Карты на стол! Всё, что вспомнил:
ERS2000 21000 руб.
Датчик температуры DS18B20 погружной 2250 руб.
Датчик влажности и температуры HTS0201 5000 руб.
Датчик температуры TS0201 1300 руб. x3 = 3900 руб.
Сенсорная панель на PoE 12000 руб.
RSCounter16i 10000 руб.
Датчик давления 4..20мА 6Бар 3100 руб.
Лопастное реле потока жидкости / Датчик протока 1/2" 688 руб.
Удлинители 1-Wire 1000 руб. x3 = 3000 руб.
Геркон DS-01 150 руб.
Извещатель пожарный ИП212-44 с МС-01 "ДИП44 с МС01" 2700 руб.
Датчик протечки 2400 руб.
Розетка управляемая 1300 руб.
Вспомогательный переключающий контакт положения Legrand DX3 - 300 руб. x16 = 4800 руб. Кстати, единственный сигнальный контакт по адекватной цене. У остальных производителей цена на порядок выше, при том что конструкция проще самого автомата.
Провод коммутационный 3000 руб.
Ethernet-кабель 2000 руб.
Шина соединительная на автоматы 500 руб. х3 = 1500 руб.
Тройник косой 1"х1/2" с сальником - 1300 руб. х3 = 3900 руб.
Всякие фитинги ~5000 руб.
Перекусы в котельной 25000$
+ всё, что откопал в гараже за бесплатно
Суммировать мне страшно, поэтому давайте сами уже :) Покупал и собирал всё постепенно, поэтому в моменте по карману не било.
Планы
Из неиспользуемого на ERS остались два DAC 0..10В. Есть у ERS ПИД-регулятор. Вот думаю, а может сделать управление вентиляцией? Или подцепить привод на солнечную панель? Пока не знаю.
Есть ещё поддержка MQTT, поэтому при желании можно ещё подконнектить, например, к Home Assistant. Пока руки не дошли. Как дойдут, напишу ещё.
Итого
Итого мы забабахали автоматизацию переключения контуров, мониторинг котельной и электрического щита. И всё в таком компактном корпусе ERS.
В прошлом бывалый АСУТП-шник, скажу вам, что девайсы подобного класса обычно крайне неудобны в конфигурировании. Так случается, когда работу дизайнеров делают инженеры. А ERS оказалась просто супер user-friendly. Эргономика такая, что руки сами знают, куда зайти, чтоб что-то настроить.
