Автоматизация зданий на платформах LonWorks и KNX. Сравнение технологий.

С развитием электроники и технологий "умного дома" в 80-е годы ХХ века остро встал вопрос о распределенных интеллектуальных системах управления освещением, отоплением и вентиляцией зданий и сооружений. Системы управления становились очень сложными, и для управления через центральный контроллер приходилось вести целый жгут проводов от пульта к центральному контроллеру. Система получалась дорогой и ненадежной. Значительно эффективнее было бы создать единый интерфейс, но каждый производитель старался сделать его под собственные нужды, что не позволяло соединять оборудование различных производителей. Поэтому появилась потребность в системе, отвечающей следующим требованиям:
Обмен по интерфейсу и первичную обработку данных должна осуществлять одна микросхема, которую можно было бы вставлять в каждое устройство различных производителей;
Эта микросхема должна быть недорогой, чтобы устройства на ее базе было доступно по цене;
Протокол обмена и интерфейс микросхемы должны быть открытыми, чтобы создавать "интеллектуальные" устройства на ее базе могли любые производители.
Из всех разработанных систем в настоящий момент активно развиваются три основные - LonWorks, KNX и ModBus. Но ModBus представляет собой только протокол, который обычно прошивается в контроллер и передается по протоколу RS-485, он не дает производителю полных преимуществ и не поддерживается ассоциациями. Из основных же систем на российский рынок сейчас активно внедрились американская технология LON и европейская KNX.
LonWorks - сетевая платформа построенная на созданном компанией Echelon Corporation протоколе сетевого взаимодействия устройств через различные среды передачи данных, такие как, витая пара, линии электропитания, оптоволокно, и беспроводные радиочастотные. Платформа взяла свое начало с создания чипа, технологии передачи сигналов по витой паре и линиям электропитания, маршрутизаторов, сетевого управляющего программного обеспечения, и других продуктов. Начало было положено компанией Echelon Corporation. В 1999 коммуникационный протокол LonWorks - LonTalk был представлен на рассмотрение в ANSI (American National Standards Institute) и принят как стандарт для сетей управления (ANSI/EIA709.1-B).
KNX/EIB - профессиональная аббревиатура от англ. European Installation Bus, что можно перевести как Европейская инсталляционная шина. EIB - устаревшее обозначение, но оно продолжает использоваться, особенно в Европе, для технологии автоматизации зданий единого европейского стандарта-преемника - KNX. Продукция KNX распространялась под несколькими торговыми марками. Наиболее известны Instabus®, ABB i-Bus®, Tebis®.
Основная среда передачи данных и для LON, и для KNX - слаботочная витая пара, но и LON, и KNX имеют приемопередатчики для работы по сетям переменного тока 220В. Кроме того, важным отличием LON от KNX является возможность маршрутизации через сети IP, а так же наличие высокоскоростных магистральных маршрутизаторов и возможность объединения сетей в крупные сегменты. Кроме того, Echelon заявляет о возможности передачи сигнала по ИК и радиочастотным каналам, однако на практике данные приемопередатчики не выпускаются.
Обе технологии обеспечивают полную поддержку пользователя - разработаны контроллеры, приемопередатчики, программные средства конфигурирования. Все заботы о совместимости оборудования сняты с пользователя и переложены на производителей оборудования и ассоциации производителей. Но в силу того, что системы разрабатывались для несколько различных задач, объем поддержки различается.
LON разрабатывался как универсальная платформа, имеющая и промышленное, и бытовое применение. Поэтому пользователю доступно не только конфигурирование системы, но и прямое программирование чипа. Типы переменных в LON являются изменяемыми, а настройки программ пользователь может менять при помощи конфигурационных свойств. KNX такого не позволяет. Все это приводит к тому, что LON мощнее и гибче, а KNX проще и надежнее. Можно сравнить системы по техническим параметрам:
Гибкость и функциональность: LON намного функциональнее, на его основе можно строить крупные системы ОВК, что на KNX невозможно.
Скорость передачи данных: LON более быстродействующий, кроме того на его основе можно строить скоростные магистрали.
Помехоустойчивость: KNX в силу особенностей приемопередатчика и низкой скорости значительно устойчивее. Это вообще самый "неубиваемый" протокол.
Простота инсталляции: KNX инсталлируется проще и работает надежнее.
Сложность систем: LON для крупных сложных систем, KNX для малых систем (уровня коттеджа).
Возможность интеграции: для LON есть SCADA и OPC-сервера, для KNX нет.
По экономическим аспектам системы так же имеют ряд отличий. Устройства и кабели "витая пара" как для LON, так и для KNX стоят приблизительно одинаково, программное обеспечение тоже примерно одинаково. Но вот при подключении устройств LON с пользователя списываются платные кредиты, а с пользователя KNX - нет. Вообще, если при инсталляции KNX вложения требуются только в оборудование и на однократную покупку лицензии программы-конфигуратора ETS4, то в LON приходится доплачивать за дополнительные сервисы.
За соблюдением стандартов и аттестацией персонала следят международные ассоциации. Производители и инсталляторы LON собраны в международную ассоциацию LonMark, которая занимается аттестацией готовых изделий на соответствие стандартам, и принимает аттестационные экзамены. Наличие аттестата LonMark не обязательно и является добровольным.
Ассоциация KNX не аттестует изделия, а заключает жесткие договора с производителями. Для инсталляторов является обязательным прохождение специального курса и сдача аттестационного экзамена, только на этих условиях можно приобрести легальную копию конфигурационной программы ETS.
Можно охарактеризовать правила ассоциации KNX и компании Echelon (LonMark) следующим образом:
Стоимость оборудование и программного обеспечения: одинаковы
Сложность обучение: LON сложнее
Сложность входа на рынок инсталляторов: правила KNX жестче
Последующие затраты инсталлятора: LON несколько затратнее, KNX дешевле и проще
Как видим, в общем и целом LON удобнее, эффективнее и менее затратен при организации крупных систем - офисных зданий и промышленных объектов. LON незаменим при создании крупных систем ОВК, требующих дистанционного мониторинга и управления. KNX проще и удобнее при создании небольших систем, например при автоматизации квартир, коттеджей и небольших офисов.
Развитие той или иной технологии в России в основном зависело от активности производителей и поддерживающих их ассоциаций. Вплоть до кризиса 2008 года LON развивался значительно более быстрыми темпами, чем KNX, и был представлен несравнимо более широким спектром оборудования. В то же время оборудование LON было дороже, условия лицензирования хуже, а затраты конечного пользователя - выше. После кризиса картина изменилась, и европейский стандарт KNX стал развиваться быстрее. Линейка оборудования, поставляемого в Россию, значительно расширилась, а цены выросли. В настоящее время экономические и политические аспекты использования данных систем приблизительно одинаковы, и выбирать их следует исключительно на основе технических соображений.