Питание Умного Дома на Beckhoff

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

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 на номинальный ток блока питания. 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 своим аккумулятором, либо преобразователь напряжения с 24 вольт на 12 (модель MeanWell SD15-12 или аналогичные). Во втором случае надо только посчитать, что нам хватит мощности блока и преобразователя.

Блок бесперебойного питания на 12 вольт, это, например, Mean Well DRC-60A, вот такой:

DRC-60A

У него сверху видно контакты для подключения аккумулятора. Удобнее, чем у DRA120 UPS. Буква A на конце наименования означает, что он на 12 вольт, блок DRC-60A будет на 12 вольт.

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 по ширине, хоть и меньше по глубине. Я считаю, что 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 (второй ряд клемм сверху с надписями 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 слаботочных кабелей

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? Это 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 (в среднем), 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.

Заменить предохранитель при его сгорании сложнее, чем включить автомат, да. Но зато в этом случае выше вероятность того, что монтажник не просто включит автомат, а, жалея предохранитель, сначала подумает и поищет причину его сгорания. Полезно покупать предохранители не ровно по нужному количеству, а с запасом: если нужно 5, купите лучше 10, пусть лежат тут же в щите.

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

Внизу на дне щита лежат 5 аккумуляторов: два для первого блока питания (контроллер и микросхемы модулей), два для второго (выходы модулей) и один для третьего, который на 12 вольт (питание датчиков). У каждого блока питания свой автомат, реле и предохранитель.

Справа клемники TB15-06 и TB-1512 для подключения всей периферии.

 348,440 просмотров всего,  74 просмотров сегодня

Умный дом или дом по уму
Комментарии: 2
  1. Андрей

    Добрый день.
    Хотелось бы ещё проконсультироваться, чем плох вариант «централизованного» резервирования по питанию?
    Если допустим рядом с щитом автоматики висит стойка СС и все равно планируется использовать ИБП 2-3 кВт для свитча и видеонаблюдения, почему бы не завести с него кабель на блоки питания, а заодно ещё и автоматику котла с насосами запитать?
    Просто так запроектировал сейчас, какие могут всплыть проблемы при данной схеме?
    При учёте конечно всех нагрузок.

    1. Роман (автор)

      Такой вариант тоже возможен, конечно. Никаких явных проблем не будет.
      Но я вижу два преимущества того, чтобы у контроллера были отдельные аккумуляторы.
      1. Это может увеличить время работы контроллера. ИБП слаботочного оборудования не всегда может продержать длительное время, потому что потребление у него большое. А у контроллера потребление не очень большое, мы можем на него поставить два аккумулятора по 7АЧ, это даст нам большое время автономной работы. Можно сделать ещё круче, и запитать БП контроллера от ИБП. Тогда это незначительно уменьшит время работы ИБП, зато контроллер продержится дольше.
      2. Удобнее в подключении. Когда ИБП ещё не будет установлен или подключен, питание контроллера уже будет зарезервировано.

Добавить комментарий