Умный дом на базе промышленного контроллера S7-1200 Siemens

[kao]

Есть задача по "умному дому", планируем реализовать на базе промышленного контроллера, например S7-1200 Siemens.
Вот основа:


На данный момент планирую реализовать следующий функционал:
1. Все элементы освещения (без фанатизма), выключатели и розетки запитываются отдельным кабелем из общего щита управления. Цель - возможность гибкого программирования функций выключателей освещения и управления разными группами. По розеткам - возможность отключения всех розеток при уходе из квартиры чтобы не забыть "включенный утюг" и для "ночного режима" с целью минимизации эм-помех и вредного воздействия полей разного рода на людей в квартире,
2. Датчик движения в прихожей, управление светом и СМС-оповещение в случае если система в режиме "охрана";
3. Автоматическое включение/выключение света в прихожей, туалете, ванной (датчик двери +датчик движения). Цель - минимизация потребления эл. энергии и удобство;
4. Контроль протечек и управление клапанами на воде и СМС-оповещение;
5. Контроль температуры воды в аквариуме. СМС-оповещение. Аквариумное оборудование китайское, у народа были прецеденты гибели рыбок из-за неисправного нагревателя. Управление освещением. Также, может быть, автоматический корм рыбок и контроль дополнительных параметров воды;
6. Управление кондиционером. Либо через Интернет, либо по времени. То есть в 18.00 выхожу с работы, кондиционер включается с определенной температурой, прихожу домой а уже комфортная температура. С этим пока проблема - шлюзы неразумно дороги;
7. Контроль потребления эл. энергии и качества эл. энергии. Для статистики и для СМС-оповещения. Необходимо, например, для аквариума (без работающего фильтра нитрифицирующие бактерии умрут через несколько часов).
8. Датчик дыма в кухне и щитовой. СМС-оповещение;
9. Датчик качества воздуха VOC+CO2;
10. Доступ к системе через Интернет;
11. Панель оператора на выходе из квартиры и, возможно, мелкие панельки в комнатах;
12. Видеонаблюдение и т. п. само собой;

Прошу дополнить список полезными фишками. Спасибо!

Из нерешенных вопросов - коммуникации с ПВУ и кондиционером. Крайне не хочется покупать шлюзы, которые стоят как сами ПВУ и кондиционер.

[uni]

Очень, очень не плохо для квартиры. Сам такое себе хочу тоже в двушке. Сименс тяжеловат мне для дома, давно не практиковался, да и недешев он, поэтому на китайских клонах Mitsubishi FX2N решил делать.

Вы только не пропадайте, мне будет очень интересно. Многие вопросы ещё имею:

1. Выключатели в виде кнопок? ПЛК параллелен электрике по управлению или если он каюкнется, то всё встанет?
2. Импульсные реле и диммеры будут для каждой группы розеток/освещения? Или специализированные модули какие-то будут использоваться? Вижу большой шкаф, модулей 150 наверное?
3. Как правильно располагать приточную и вытяжную части вентиляции? Откуда воздух должен забираться и куда подаваться? Есть общие рекомендации?
4. Хотелось бы подробнее узнать об идеологии использования ПЛК и квартиры. Датчики как будут подключаться, если не сухой контакт? Обратная связь от потребителей как организована (состояние)?
5. На чём писать ПО будете для ПЛК? Голосую за ST. А верхний уровень?
6. Перекрытие воды каким образом осуществляется: клапан или сервопривод к крану? Почему?
7. Логи сигналов как писать будете и будете ли вообще? База на верхнем уровне или спец софт (iba pda)?
8. ПВУ и кондиционер только пультами управляются?

Вопросы ещё будут.

[kao]

Сообщение от uni

Очень, очень не плохо для квартиры. Сам такое себе хочу тоже в двушке. Сименс тяжеловат мне для дома, давно не практиковался, да и недешев он, поэтому на китайских клонах Mitsubishi FX2N решил делать.

Вы только не пропадайте, мне будет очень интересно. Многие вопросы ещё имею:

1. Выключатели в виде кнопок? ПЛК параллелен электрике по управлению или если он каюкнется, то всё встанет?
2. Импульсные реле и диммеры будут для каждой группы розеток/освещения? Или специализированные модули какие-то будут использоваться? Вижу большой шкаф, модулей 150 наверное?
3. Как правильно располагать приточную и вытяжную части вентиляции? Откуда воздух должен забираться и куда подаваться? Есть общие рекомендации?
4. Хотелось бы подробнее узнать об идеологии использования ПЛК и квартиры. Датчики как будут подключаться, если не сухой контакт? Обратная связь от потребителей как организована (состояние)?
5. На чём писать ПО будете для ПЛК? Голосую за ST. А верхний уровень?
6. Перекрытие воды каким образом осуществляется: клапан или сервопривод к крану? Почему?
7. Логи сигналов как писать будете и будете ли вообще? База на верхнем уровне или спец софт (iba pda)?
8. ПВУ и кондиционер только пультами управляются?

Вопросы ещё будут.

По пунктам, как сейчас видится процесс:
1. Дублировать смысла не вижу. Если контроллер сдохнет - света не будет. На крайний случай, есть ручные дублеры на миниконтакторах, которые включают свет и розетки. Вероятность данного события мала - Сиеменс в каком-то документе давал 0.5% вероятности выходя из строя элемента оборудования;
2. Выбрал миниконтакторы Finder http://www.finder-relay.ru/katalog/p...ija-kontaktory. У них есть варианты с дублерами Авто/Выкл/Вкл. Импульсные реле сомнительны и много негативных отзывов. Бистабильных реле (для экономии э/э) с сильноточными контактами не нашел. Модульных реле штук 40-45. Шкаф в ролике в натуральную величину 1200х1000х300
3. Вентиляция пока не изучалась. Но предварительно, свежий воздух будет подаваться в комнату №1, проходить через зал с комнатой №2, потом на лоджию, где будет забираться ПВУ с рекуператором. Выход отработанного воздуха на кухне в вент канал. Забор воздуха с уличной части лоджии
4. На выключатели будет подаваться 24VDC и с них на входы контроллера напрямую. На выключатели прокладываю кабель 3х1,5мм2 "на черный день", если вдруг придеться всю эту автоматику демонтировать - будет смонтирована стандартная электрика, без замены кабелей. Прочие датчики - будут подключаться как им положено, без лишних развязок
5. Программа пока под вопросом, но действительно хотелось бы сделать универсальную систему с возможностью несложного переноса на другие контроллеры. Но чтобы это сделать необходимо писать на LAD или FBD.
Верхний уровень пока это панель Weintek типа eMt3107 или MT8100i. СКАДу также наверное буду пытаться приделать, если наберется достаточное количество идей и хотелок.

[kao]

6. Под систему защиты от протечек закуплены шаровые клапана с приводом на 12V
http://www.neptun-mcs.ru/catalog/par...gatti_pro_12v/
Плюс закуплены реле уровня Finder. Т.е. защиту от протечек будет осуществлять сам контроллер а не отдельный прибор (экономия + универсализация + полный контроль процесса). А почему - какие-то другие варианты есть?
7. Логи на панели оператора пишутс замечательно. Если СКАДу понадобиться ставить - то писаться будут на СКАДе. Отмечу, что у панели есть VNC-сервер и можно с планшета к ней будет цепляться и видеть визуализацию "как есть" на панели.
8. С ПВУ и кондиционером пока вопрос открыт - крайне нехочется покупать дорогие отдельные шлюзы для управления ими через Modbus. С ПВУ попроще - для той же вентиляции туалета, когда приток от ПВУ должен быть существенно больше вытяжки, на Daikin есть для этого спец.дискретных вход. Как бюджетно управлять кондиционером пока не знаю.

[kao]

Про Mitsubishi FX2N - была у нас задача с вибропрессом, так вот мне показалось, что FX2N совсем простоват.
Если умный дом будет простым, без GSM, свободнопрограммируе мых коммуникаций (например, я планирую поставить в шкаф счетчик эл.энергии Меркурий, на нем есть только RS-485/"типа Modbus, но не совсем"), то FX2N запросто пойдет, а если нужно что-то объемное, сложное в алгоритмическом плане...

Кстати. У S7-1214/DC/DC/DC есть "на борту" 4-ре ШИМ-выхода, которые нужны для управления яркостью диммируемых ламп. С одним выходом проэспериментировали - https://www.youtube.com/watch?v=jYRU5pAHcHc

[uni]

Спасибо за ответы.

По ПЛК это кто к чему привык видимо, хотя я обслуживал прокатный стан на нескольких ПЛК S-400, он мне наоборот кажется слишком крутым для управления квартирой одно дело цех со стадион...

Я вот себе хочу именно параллельно электрике делать. Это на случай продажи. У меня будет так - перевёл ПЛК в стоп и квартира стала обычной по управлению. Т.е. если буду продавать, то ничего делать не надо, просто выключить автоматику.

Ещё я не собираюсь вешать на ПЛК все алгоритмы управления. ПЛК будет несколько, один чисто управляет освещением, второй рулит дискретными вх/выходами. В поле либо сеть RS-485, либо всё через Ethernet. Это я ещё не решил, но все датчики или управляющие элементы без исключения будут управляться через Modbus rtu или TCP соответственно.
Верхний уровень будет рулить сценариями и отдавать приказы ПЛК или чему-то еще по этой сети. Схему я ещё продумываю, так как есть некоторые ограничения по комплектующим.
Я сам радиоинженер, поэтому для меня нет проблемы сделать любой датчик интеллектуальным, то есть с modbus'ом внутри.
Да, я тоже хочу Меркурий поставить.

Я Weintek'и программирую, ну и на чистоту если, то среда там отстой, если вкратце. Но зато дёшево и сердито. Сигналы оттуда либо по ftp забирать, а потом как-то где-то смотреть, либо ваять прямо на панели архив. Это муторное дело.

Поэтому для себя я буду пользоваться либо iba pda, который кстати протокол Симменса понимает, либо что-то на верхнем уровне (база+ веб интерфейс).

[kao]

Сообщение от uni

Спасибо за ответы.

По ПЛК это кто к чему привык видимо, хотя я обслуживал прокатный стан на нескольких ПЛК S-400, он мне наоборот кажется слишком крутым для управления квартирой одно дело цех со стадион...

Я вот себе хочу именно параллельно электрике делать. Это на случай продажи. У меня будет так - перевёл ПЛК в стоп и квартира стала обычной по управлению. Т.е. если буду продавать, то ничего делать не надо, просто выключить автоматику.

Ещё я не собираюсь вешать на ПЛК все алгоритмы управления. ПЛК будет несколько, один чисто управляет освещением, второй рулит дискретными вх/выходами. В поле либо сеть RS-485, либо всё через Ethernet. Это я ещё не решил, но все датчики или управляющие элементы без исключения будут управляться через Modbus rtu или TCP соответственно.
Верхний уровень будет рулить сценариями и отдавать приказы ПЛК или чему-то еще по этой сети. Схему я ещё продумываю, так как есть некоторые ограничения по комплектующим.
Я сам радиоинженер, поэтому для меня нет проблемы сделать любой датчик интеллектуальным, то есть с modbus'ом внутри.
Да, я тоже хочу Меркурий поставить.

Я Weintek'и программирую, ну и на чистоту если, то среда там отстой, если вкратце. Но зато дёшево и сердито. Сигналы оттуда либо по ftp забирать, а потом как-то где-то смотреть, либо ваять прямо на панели архив. Это муторное дело.

Поэтому для себя я буду пользоваться либо iba pda, который кстати протокол Симменса понимает, либо что-то на верхнем уровне (база+ веб интерфейс).

S7-1200 это контроллеры "малого" уровня, примерно такие же как и FX2N, только посовременнее http://dfpd.siemens.ru/assets/files/..._S7-1200_r.pdf
Кстати, также выбрал эти контроллеры, потому что к ним привык

По "вынул контроллер и квартира стала обычной" - будет интересно посмотреть, как это получится. Мне кажется нетривиальная задача.

Несколько контроллеров - это уже ближе к KNX Наверное это правильное направление, но у меня в задаче квартира слишком мелкая (меньше 60м2) и размещать дополнительные шкафы особо негде. Хотя, если в итоге, понадобятся какие-то расширения - также придется ставить контроллер линейки S7-1200 или какую-нибудь распределенную периферию через ethernet. Единственное - на верхний уровень я бы не стал отдавать какие-то вычислительные и алгоритмические действия мне кажется не надежно это.

Мне weintek'и и их среда easybuilder pro понравилась. Не СКАДа, конечно, но весь необходимый функционал есть.

P.S. Про iba pda раньше не слышал - буду смотреть что за штука.

[uni]

iba pda - это промышленная утилита специально предназначенная для записи сигналов в фоне (сервис). У меня есть ломанная версия для x86 машин (XP, возможно на Win7 тоже заработает). Я ей пользовался на производстве. В свободном доступе её найти не просто. Она состоит из двух частей, одна часть пишет сигналы, а вторая - специальная программа анализа данных. Можно смотреть сигналы прямо в сети непосредственно. Для сименса, насколько я помню, таблицу сигналов можно подгружать.

Есть и другая утилитка попроще - PLC Analyzer. Он тоже работает с сименсом и тоже понимает таблицу сигналов. Мы ей пользовались для оперативного контроля, хотя она тоже может писать, насколько я помню. К сожалению, у меня нет модуля для Modbus, иначе я бы пользовался ей, очень удобная. Тоже крякнутая

Что касаемо отключения воды, то я купил себе электроклапаны, не знал, что есть краны с приводами. На хабре есть статья, где человек применил тоже кран с приводом. Вот я и подумал, в чем разница?

По "вынул контроллер и квартира стала обычной" - будет интересно посмотреть, как это получится. Мне кажется нетривиальная задача.

Ну, может быть и так, я могу попозже показать основную идею. Делается всё через кучу промежуточных реле. К сожалению, я не нашёл таких каких мне нужно и решил сделать их самостоятельно, чтобы уменьшить требования к шкафу и разводке в нём.
Я тоже читал про импульсные реле, про ABB'шные не такие плохие отзывы. Поэтому я решил всю электрику сделать на импульсных реле, всё освещение на модульных диммерах, которые поддерживают управление светодиодами и энергосберегайками. Свет будет кнопками управляться (т.е. не совсем обычно), но схемотехника вся обычная - фаза приходит и всё такое, это нужно для использования обычных выключателей с подсветкой, ну и для продажи, как я сказал.

Мне weintek'и и их среда easybuilder pro понравилась. Не СКАДа, конечно, но весь необходимый функционал есть.

Если что-то совсем не сложное, то да - можно наваять. Я недавно делал динамическую визуализацию для архива, чтобы пользователь мог прямо на панели выбирать какие сигналы он хочет смотреть... я это делал первый и последний раз. Получилось, но нервов очень много потратил. Оно того не стоило. Динамическая визуализация позволяет делать из одного окна архива много виртуальных окон архивов, т.е. масштабируемая система. В следующий раз нужно просто поменять сигналы в макросах и ещё кое-что, не трогая компоненты (почти не трогая). Так вот EasyBuilder не предназначен для такого рода использования, он убог.... и макросы его

Почему несколько контроллеров. Проблема в них самих, да они просты и входов выходов маловато для дешёвых моделей. У меня 12 линий для управления светом: 6 основные и 6 точечная светодиодная подсветка. Одного ПЛК на 24DI 16DO еле хватает, а нужно: "притвориться кнопкой" + считывать состояние кнопки, считывать дискретным входом (!) управление от диммера и вычислять текущую яркость (у многих диммеров фазовое управление и можно измерить скважность, чтобы оценить яркость). Итого: 12DO + 12DI + 12DI.

Ещё проблема в том, что у клонов только один RS-485, доступный из программы. Недавно это было для меня большой проблемой, пока я не нашёл специальное устройство именно для моей задачи - универсальный коммутатор RS-485 интерфейса с поддержкой Modbus RTU. Правда дорог зараза, но он может размножить один вход у ПЛК для многих мастеров.

Вот как я пишу программы для ПЛК сейчас: https://yadi.sk/i/9o-gs-e0iRDxJ

[uni]

По поводу верхнего уровня. Вообще да, если управление делать целиком там, то ненадёжно, но у меня простые функции будет выполнять ПЛК, то есть если комп зависнет, то управление светом останется. Не будут работать только сценарии. Если сработает датчик протечки, то тут тоже ПЛК будет работать.

Некоторые товарищи вообще с ПЛК не заморачиваются и делают на том что есть
Arduino Mega Server

[kao]

Сообщение от uni

Что касаемо отключения воды, то я купил себе электроклапаны, не знал, что есть краны с приводами. На хабре есть статья, где человек применил тоже кран с приводом. Вот я и подумал, в чем разница?

Рассматривал соленоидные клапана, отмел из-за высокого потребления энергии для моей задачи - два комплекта стояков это 4 клапана. Пусть они будут по 15Вт, это 60 Вт в час или в месяц (12 часов работы в день) грубо примерно 20кВт лишней энергии в месяц.

Сообщение от uni

Ну, может быть и так, я могу попозже показать основную идею. Делается всё через кучу промежуточных реле. К сожалению, я не нашёл таких каких мне нужно и решил сделать их самостоятельно, чтобы уменьшить требования к шкафу и разводке в нём.
Я тоже читал про импульсные реле, про ABB'шные не такие плохие отзывы. Поэтому я решил всю электрику сделать на импульсных реле, всё освещение на модульных диммерах, которые поддерживают управление светодиодами и энергосберегайками. Свет будет кнопками управляться (т.е. не совсем обычно), но схемотехника вся обычная - фаза приходит и всё такое, это нужно для использования обычных выключателей с подсветкой, ну и для продажи, как я сказал.

Применение импульсных реле я долго изучал и мне эта тема не очень понравилась. В основном, из-за массы нареканий на различные
Модульные диммеры отмелись из-за того что не нашел переключателей на два положения без фиксации, т.е. "увеличить" и "уменьшить". Т.е. есть кнопки без фиксации, но нет кнопки без фиксации на две стороны. Точнее есть, но стоимость такого переключателя бессмысленна для данной задачи. Если делать кучу кнопок - вся квартира будет усеяна этими кнопками. Если менять яркость одной кнопкой "по кругу", то мне показалось, что это не очень удобно.
Поэтому и родилась простая концепция - выключатели на входы контроллера. С выходов на модульные контакторы. Т.е. пользователь нажал обычный выключатель "включить", программа отработала и включила контактор.
С регулированием также. Алгоритм в голове пока такой - нажали "включить" - плавно засветился до максимума. "Выключить" - плавно до минимума. Если нажали "включить", а в процессе набора яркости нажали выключить - яркость перестала расти. И наоборот при выключении.
Тот кто не знает - будет включать как обычную лампу.
Пока планируется регулировать 3 группы освещения на 230В с помощью Eltako LUD12 (закупил, но пока не приехали) Регулируется с помощью ШИМ-выходов контроллера.
Плюс 2 RGB-ленты и 2 обычные ленты с помощью http://www.razumdom.ru/oborudovanie_rs485/row473/ (пока не купил и не попробовал)
Плюс 1 группа в туалете на 12VDC через опторазвязку также с ШИМ выхода контроллера.
Остальные лампы не диммируемые - диммируемые LED пока что дороже обычных раза в два.