Питание Умного Дома на Beckhoff

Автор: | Август 15, 2019
3+

Здесь два очень важных моментов. Во-первых, надо выбрать источники питания для всех компонентов системы, заранее посчитав потребляемый ток. Во-вторых, надо распределить компоненты по источникам так, чтобы система получилась максимально надёжной. И предусмотреть защиту от возможных проблем. Потому что, в случае выхода блока из строя часть системы перестанет работать, что будет крайне неприятно.

Выбираем блоки питания

Исторически сложилось, что я в проектах использую блоки питания фирмы Chinfa Electronics серии DRA. Конкретно, модели DRA120-24 UPS и DRA240-24 UPS. 120 и 240 означает мощность в ваттах. Это первый плюс этих блоков — они мощные. Многие другие серии блоков питания на DIN рейку имеют мощность до 100-120 ватт, а тут сразу 240. Есть ещё модель DRA480, на 480 ватт.

Питание Умного Дома на Beckhoff

Мне, к сожалению, не известно, что собой представляет фирма Chinfa, по её сайту даже не понять, в какой стране она находится. Возможно, она как-то связана с Mean Well, у них похожие корпуса и наименования блоков питания. За всю мою практику я не знаю случаев выхода из строя блоков питания Chinfa при правильной эксплуатации, так что планирую продолжать их использовать. UPS в названии (иногда вместо UPS пишут звёздочку *, видно на фото выше) означает, что к блоку можно подключить аккумуляторы для резервированного питания. В инструкции есть схема подключения, в перерисованном мной более понятном варианте она выглядит так:

Питание Умного Дома на Beckhoff

Не очень просто, к сожалению. Нам нужно реле с катушкой 24 вольта и предохранитель. В более простой серии DRC аккумуляторы подключаются просто к отдельным клеммам, что удобнее, но в профессиональных блоках DRA вот так, как на схеме.

Ещё эти блоки не влезают под пластрон, надо его вырезать либо не ставить вообще. Получается вот так:

Питание Умного Дома на Beckhoff

Справа внизу стоят два блока питания по 120 ватт, рядом с каждым (почти не видно) автомат, реле и предохранитель. Они отвечают за питание всей рейки Beckhoff и периферийных устройств автоматики.

Для обеспечения питания устройств напряжением 12 вольт (в частности, многие модели датчиков движения, некоторые датчики дыма, сирены, датчики температуры) у нас два варианта: либо мы ставим отдельный блок питания 12 вольт со своими аккумуляторами, либо преобразователь напряжения с 24 вольт на 12. Во втором случае надо только посчитать, что нам хватит мощности блока и преобразователя.

Блок бесперебойного питания на 12 вольт, это, например, Mean Well DRC60b, вот такой:

Питание Умного Дома на Beckhoff

У него сверху видно контакты для подключения аккумулятора. Удобнее, чем у DRA120 UPS.

Преобразователь напряжения — это, например, Mean Well SD15-12 или SD25-12 мощностью, соответственно, 15 и 25 ватт. Делают из 24 вольт 12. Если нагрузок на 12 вольт у нас немного, то логично его использовать. Вот смотрите фото щита:

Питание Умного Дома на Beckhoff

Между рейкой с реле и рейкой с Beckhoff мы видим закреплённый на дне щита преобразователь SD15-12, металлическая перфорированная коробочка.

Блоки бесперебойного питания на 24 вольта других производителей, которые я нашёл, в основном, плохи тем, что достаточно крупные в ширину, хоть и меньше в высоту. Но лично мне минимальная ширина важнее. К тому же, металлический корпус блоков DRA сразу внушает доверие. Вот щит питания светодиодных лент, собранный полностью на блоках Chinfa. Всё удобно и компактно.

Питание Умного Дома на Beckhoff

Аккумуляторы, кстати, используются обычно на 12 вольт 1.3 ампер-часа. По два аккумулятора на 24-вольтовый блок питания.

Питание Умного Дома на Beckhoff

Аккумуляторы просто лежат на дне щита. Если кабели заходят в щит снизу, то можно аккумуляторы куда-то сдвинуть или вынести в отдельный бокс. Можно, конечно, отдельно зарезервировать инвертором или бытовым бесперебойником всю линию питания контроллера и прочих важных устройств, тогда аккумуляторы в щите прятать не понадобится, и блоки питания можно выбирать проще, можно даже модели от ABB (CP-D 24/4.2 — на 100 ватт). Вполне неплохой вариант.

Считаем мощность Beckhoff

Питание Умного Дома на Beckhoff

Контроллер Beckhoff CX8080 (как и многие другие аналогичные контроллеры Beckhoff) имеет отдельные входы для питания «мозгов» модулей и питания выходов модулей.

Если смотреть на контроллер, то клеммы 24V и 0V питают сам контроллер и микросхемы всех последующих модулей на рейке. Назовём это питанием шины k-bus. Контроллер сам потребляет 3 ватта (125мА), выдаёт на шину k-bus 5 вольт 2 ампера. В описании каждого модуля на сайте Beckhoff можно посмотреть, сколько он потребляет питания. KL1408 — 5мА, KL2408 — 18мА, KL4408 — 20мА, KL3468 целых 140мА и так далее. Если мы видим, что модули потребляют больше двух ампер, тогда ставим модуль KL9400 и подводим к нему отдельно питание, можно от того же блока. Модуль KL9400 даёт питание на шину ещё 2 ампера. Если мы переносим шину Beckhoff при помощи модулей KL9020 и KL9050 витой парой в другой щит или на другую рейку, то надо помнить, что KL9050 выдаёт 400мА для питания шины. И не забывать, что модули потребляют свой ток напряжением 5 вольт, при расчёте ваттов надо умножить ток на 5 вольт, а не на 24. В среднем, рейка модулей на 20-25 вместе с контроллером потребляет порядка одного ампера.

То есть, мы используем один блок питания для контроллера и шины k-bus. Запас по мощности обычно есть, так что можно от этого же блока запитать, например, GSM модем, если он рядом, это порядка 0,5 ампера. Запитывать что-то за пределами щита не стоит, на всякий случай.

Считаем мощность периферии

Далее смотрим на питание выходов. На контроллере это по две клеммы для + и — для подключения 24 вольт. На выходы модулей KL2408 обычно подключены реле с катушкой 24 вольта, у них ток катушки может быть порядка 20мА. У контакторов может быть больше. Если подключаем сервоприводы для коллекторов или радиаторов, то там ток 125-250мА в зависимости от модели. Подключенные на входы сухие контакты (выключатели, датчики разных типов), можно посчитать условно по 3мА, падение напряжения в кабеле. Можно и по 1мА считать, на самом деле. Модули KL4408 питают обычно входы диммеров. 10 вольт делим на входное сопротивление диммера, получим, в среднем, не более 5мА. KL3468 вообще ничего не потребляют. То есть, в основном реле и 24-вольтовые приводы. Может быть шаровый кран на 24 вольта или датчик газа. ИК-приёмопередатчики обычно питаются от 24 вольт. Контроллер выдаёт на питание выходов 10 ампер, если посчитанное нами значение потребления выходит за пределы 10 ампер, то ставим модуль KL9210 и подводим к нему 24 вольта, лучше от отдельного блока питания.

Если модуль KL9050 переносит шину k-bus в другой щит, то лучше в нём предусмотреть отдельный блок питания для выходов, он подключается прямо к KL9050. И не забыть про возможное питание шины, если модули за ним потребляют больше 400мА.

12-вольтовые нагрузки — это датчики температуры, влажности, освещённости, дыма, газа, протечки воды. Также кранов перекрывания воды, возможно, панели работы с датчиками дыма. Всё это суммируем и подбираем блок питания. Если 12-вольтовых нагрузок совсем надо, а запас по мощности у 24-вольтового блока питания большой, то можно использовать преобразователь 24-12 вольт, как я писал выше.

На среднюю квартиру до 200 метров может получиться, что потребление всей автоматики составит примерно 200 ватт. Но это в максимальном варианте — когда все реле включены, все краны двигаются, все сервоприводы закрываются. Такой ситуации быть не может, но считаем мы по ней.

В моём проекте все вышеописанные расчёты мощности есть, всё учтено.

Итого получаем один блок питания для контроллера и модулей расширения. Второй блок питания для выходов и периферии. Для 12-вольтовых нагрузок либо преобразователь 24-12 вольт, либо отдельный блок питания. И ещё блок питания для выходов после модуля KL9210, если 10 ампер на всё не хватает.

Защита

Во-первых, мы защищаем питание всего электрощита реле напряжения, желательно отдельными на каждую фазу.

Во-вторых, мы защищаем все-все слаботочные линии, выходящие из щита, предохранителями. Почему предохранителями, а не автоматами? Считаю, что это удобнее и надёжнее. И дешевле, кстати, автоматы на 1 и 2 ампера нормальных производителей достаточно дорогие. К тому же, автомат на 1 ампер выключается после того, как через него в течение часа идёт ток 1,4 ампера (как-то так пишут), а в условиях слаботочных кабелей это неприемлемо. Ещё предохранители занимают меньше места на DIN рейке. Вот держатели предохранителей ABB:

Питание Умного Дома на Beckhoff

На витые пары и тонкие кабели (датчики протечки, датчики движения, датчики температуры, выключатели) ставим предохранитель 1 ампер. На приводы перекрывания воды и приводы на радиатор можно ставить 5 ампер исходя из сечения кабеля. Вот однолинейная схема питания автоматики:

Питание Умного Дома на Beckhoff

Здесь видно, что к какому блоку подключается, где какие предохранители, очень удобно.

Подключение питания слаботочных элементов в щите я предлагаю осуществлять через клемники TB15-xx.

Питание Умного Дома на Beckhoff

Кому-то удобнее использовать wago с держателями на DIN рейку, тут я не против никаких вариантов.

И вот самое интересное — фрагмент щита электрики-автоматики с контроллером Beckhoff, клемниками для подключения слаботочных элементов и блоками питания.

Питание Умного Дома на Beckhoff

3,604 просмотров всего, 12 просмотров сегодня

3+
Я занимаюсь проектированием систем Умный Дом, слаботочных систем, электрики. Описание задач и вопросы можно присылать на mail@home-matic.ru. Подробнее (в частности, стоимость) можно прочитать здесь.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.