Inteligentny dom Łukasza – elektrowywiad

Czy myślałeś kiedyś nad tym, w jaki sposób wykonana jest instalacja domowej automatyki? Jak poszczególne elementy są ze sobą połączone? W jaki sposób realizowane jest sterowanie? I czy można tego dokonać we własnym zakresie?

Na to ostatnie pytanie odpowiedź brzmi oczywiście 'Tak’. I żywym tego przykładem jest Łukasz, który oprócz wykonania domowej elektryki, nauczył się i wdrożył system domowej automatyki.

Jego inteligentny dom oparty jest sterowniku swobodnie programowalnym (PLC) firmy Wago. System jest scentralizowany, co oznacza, że sterownik zbiera wszystkie sygnały z elementów znajdujących się w domu i nic się nie dzieje bez jego zezwolenia.

Poniższy wpis będzie się nieco różnił od typowego artykułu na tym blogu. W trakcie analizowania jak jest zbudowany system zadałem Łukaszowi kilka pytań, związanych zarówno z automatyką jak i elektryką i… wyszedł z tego niezły wywiad. 🙂

Poniżej treść wywiadu uzupełniona zdjęcia i gdzieniegdzie o mój komentarz. Jeśli chodzi o techniczne rozwinięcie, to opowiem o systemie w najbliższym artykule. A więc, zaczynamy!

1. Jaką wysokość (U) ma szafa i ile Cię kosztowała ?

 

Szafa to 42U. Na początku miała być typowa szafa elektryczna (wymiarami zbliżona ale znacznie płytsza), niestety ceny mnie odrobinę zaskoczyły – ok 1000 PLN za kawałek blachy. Rozglądałem się za używanymi ale wybór był mały a jak już się trafiło coś dużego to było gdzieś w Polsce i ewentualny transport burzył opłacalność całego zakupu.

Używanych szaf RACK jest na rynku znacznie więcej i można znaleźć coś w swojej okolicy. Swoją namierzyłem poprzez OLX na… złomie 🙂 Jeśli dobrze kojarzę, to kosztowała mnie 250 PLN (choć teraz myślę, że jeśli zaoferowałbym połowę tej kwoty to też pewnie by oddali).

Jak sam widziałeś szafa jest głęboka (60cm) przez co za przednim panelem, na którym umieszczone są wszystkie elementy elektryczne, zostało sporo wolnej przestrzeni.

Częściowo zagospodarowałem ją dorabiając tam półkę, na której stoi modem z neostrady, switche do połączeń sieciowych i multiswitch do instalacji TV. Chciałbym tam jeszcze w przyszłości upchnąć centralkę alarmu ale czy się uda (tak, żeby zrobić to w miarę wygodnie) to się okaże.

[Przyp. autora – „U” to jednostka wysokości w szafach serwerowych. Każde urządzenie, serwer, switch, zasilacze awaryjne, akcesoria itp. montowane w szafie mają pewną wysokość wyrażoną w U :-). Najprostsze serwery i switche mają 1U, mocniejsze jednostki to 2U lub 4U. Podane tutaj 42U to ok. 1.86m (wysokość przeznaczona dla montażu urządzeń)]

2. Z tego co widzę, przewody sygnałowe prowadziłeś w peszlu/korytku a energetyczne bez peszli, tak?

Tak, a przynajmniej starałem się bo było kilka newralgicznych miejsc (skrzyżowania wiązek czy np miejsce gdzie zbiegają się wszystkie przewody z piętra i przechodzą przez strop na parter) gdzie korytka się nie sprawdzały. Z perspektywy czasu to zastanawiam się czy w ogóle te koryta miały sens. Ostatecznie wszystko to i tak jest zalane betonem a koryta są na tyle zapchane kablami, że wymiana czy przeciągnięcie dodatkowego przewodu i tak jest niemożliwe. Tak wiec korytka pełniły jedynie funkcję ochronną w czasie pomiędzy rozkładaniem przewodów a wylewaniem posadzki (a był to okres dość intensywnych prac – układanie wszystkich pozostałych instalacji, wykonanie tynków itp).

Generalnie myślę, że jeśli udało by się zapewnić przewodom jakąś osłonę na czas prac ekip budowlanych (które niezbyt się nimi przejmowały i przejeżdżanie taczką po wiązce przewodów było na porządku dziennym) to żadne koryta ani peszle nie były by potrzebne. Szczególnie w przypadku przewodów prądowych przekonałem się, że nie tak łatwo zniszczyć taki 3×1,5 mm2, a co dopiero grubsze. Z sygnałowymi sytuacja ma się już trochę gorzej bo mimo moich „osłon” nie wszystkie przewody przeżyły budowę.

3. Ile sygnałów wejściowych/wyjściowych (cyfrowych i analogowych) jest w Twoim systemie?

Do sterownika mam podłączone 8 modułów wejść cyfrowych (1×2, 6×16, 1×8, w sumie 106 wejść) i 7 modułów wyjść cyfrowych (1×2, 6×16, w sumie 98 wyjść). Modułów analogowych nie mam bo na tą chwilę nie byłoby w mojej instalacji dla nich zastosowania.
Wykorzystanych jest 99 wejść i 94 wyjścia. Pozostałe są z „zapasie” i czekają na nowe pomysły.

4. Z czego „zbierasz” sygnały wejściowe?

Na chwilę obecną praktycznie tylko z włączników. Według założeń docelowo mają się jeszcze pojawić czujniki temperatury, natężenia światła no i przede wszystkim czujniki ruchu i kontaktrony drzwi wejściowych, okien i bram.

5. Jakimi elementami/urządzeniami sterujesz?

Paradoksalnie nie ma tego zbyt wiele:

• Wszystkie obwody świetlne
• Gniazda umieszczone na zewnątrz domu
• Rolety okienne
• Brama garażowa
• Rekuperator (choć w dość okrojonym zakresie – do pełnej integracji musiałbym skorzystać z komunikacji po protokole MODBUS, o którym nie mam zbyt dużego pojęcia więc to temat na odległą przyszłość)
• Główny zawór wody

Do zrobienia jest jeszcze:

• Brama wjazdowa (kiedy się pojawi 😉 )
• Markiza tarasowa (jw.)
• Sterowanie ekranem projekcyjnym

Z rzeczy, które na pewno mogłyby być podpięte pod system a nie są, to ogrzewanie. Na logikę wydaje się oczywiste, że coś takiego powinno w „inteligentnym” domu sprzężone. Przyznam szczerze, że temat ogrzewania trochę mnie przerósł. W całym domu jest ogrzewanie podłogowe. Około 20 pętli. Czyli musiałbym dodać 20 elektrozaworów i sterować nimi na podstawie odczytu temperatur z poszczególnych pokoi. Dodatkowo nie wiem co wtedy z automatyką samego pieca (gaz). Nie jestem pewien czy udało by mi się to ogarnąć a już na pewno nie na etapie kiedy ten system u siebie wdrażałem. Dodatkowo spotkałem się z opiniami ludzi, którzy twierdzili, że podłogówkę się raz ustawia i zapomina. Czy tak będzie? Czas pokaże. Pewnie będę mógł powiedzieć coś po pierwszej zimie.

6. Jaka jest Twoja opinia nt. systemu wizualizacji (tj. webserver sterownika), czy sprawdza się, co Cię w niej wkurza?

[Przyp. autora – webserver czyli możliwość połączenia się ze sterownikiem PLC przez przeglądarkę WWW. Programista posiada wpływ na to co jest wyświetlane i czym można sterować po wejściu przez użytkownika na tę stronę ]

Na obecną chwilę spełnia swoją funkcję. Jednak z tych wizualizacji (a tym samym z web serwera sterownika) korzystam jedynie na telefonach i tabletach poprzez dedykowaną aplikację Wago [WebVisu – przyp. autora]. W takiej konfiguracji jest OK (szczególnie na tabletach umieszczonych na stałe w domu (a tym samym stale podłączonych do domowej sieci)).

Samo korzystanie przez przeglądarkę www jest już bardziej kłopotliwe. Po pierwsze oryginalnie działa to w javie przez co przy uruchamianiu przeglądarka bombaruje nas ostrzeżeniami, a po drugie mam problem ze skalowaniem elementów w wizualizacji. Być może problem jest po stronie samego ich przygotowania ale przyznaję, że nie zawracałem sobie tym głowy bo w założeniu miało to działać w konfiguracji Android + aplikacja Wago.
Tak jak mowie można powiedzieć, ze to ciągle wersja beta :> Niby daje się sterować, ale nie wygląda zbyt atrakcyjnie. Mam już kilka pomysłów na nowy design, ale to pewnie będzie zadanie na długie zimowe wieczory. [Przyp. autora – widziałem gorsze wizualizacje nie beta, ale jestem ciekaw jak odpicujesz swoją wizualizację 🙂 ]

Pewnym ograniczeniem jest też środowisko, w którym tworzę wizualizację czyli WebVisu w Codesys 2.3 (czyli to co miałem dołączone do sterownika). Możliwości graficzne tego narzędzia są dość ubogie. Z tego co widziałem na filmikach Codesys w wersji 3 oferuje już znacznie więcej. Można też wybrać inną ścieżkę i zrezygnować z WebVisu na rzecz wizualizacji tworzonych w html (w sumie to nie jestem w 100% pewien w czym ludzie to piszą).

Prostota wbudowanego web serwera i wizualizacji tworzonych przez WebVisu ma też jednak swoje zalety – łatwo to opanować, szybko wdrożyć i używać. Na upiększenia przyjdzie czas.

7. Jakiego konkretnie sterownika użyłeś (wraz z modułami we/wy)?

Zakupiłem tzw. zestaw startowy „WAGO ethernet 880”, który zawierał:

• Sterownik WAGO 750-880
• Moduł końcowy WAGO 750-600
• Oprogramowanie (Codesys) WAGO 759-911
• Kabel USB WAGO 750-923
• Karta SD WAGO 758-879
• Moduł wejść cyfrowych (1×2) WAGO 750-400
• Moduł wyjść cyfrowych (1×2) WAGO 750-501
• Zasilacz 24V WAGO 787-602

Do tego doszły:

• Moduły wejściowe (6×16) WAGO 750-1405
• Moduły wjściowe (6×16) WAGO 750-1504
• Zasilacz WAGO 787-612
• Przekaźniki (x96) WAGO 788-354

8. Jaki był koszt sprzętu odpowiedzialnego za intelignecję? (sterownik, przekaźniki, listwy, okablowanie, inne elementy (nie wliczaj łączników światła))

To kolejne trudne pytanie bo przyznam, że w pewnym momencie przestałem to już dokładnie liczyć. Te elementy, co do których mam zapiski:

• Zestaw startowy WAGO: 2 927,83 zł
• Moduły wejść: 2 124,85 zł
• Moduły wyjść: 2 414,15 zł
• Zasilacz WAGO 787-612: 342,58 zł
• Przekaźniki WAGO 788-354: 2 751,26 zł
• Złączki szynowe WAGO: ok 700 zł

Czyli trochę ponad 11 tysięcy. Do tego kabel sieciowy (skrętka) 3 kartony po 300m (w sumie coś ok 700 zł) i trochę kabli sterowniczych (16-żyłowe) użytych w okablowaniu szafy. Złączki a’la KRONE ok 6,5 zł za sztukę (mam obecnie 20).

To chyba wszystko co zostało „dołożone” względem klasycznej instalacji (której koszt jak sam wiesz zależy od wielkości domu i zaprojektowanej ilości obwodów różnicowych, bezpieczników itp). Całą resztę, czyli kable prądowe i alarmowe trzeba by pociągnąć tak czy inaczej. Być może byłoby ich trochę mniej ze względu na obwody oświetlenia – w klasycznym układzie prowadzimy zasilanie do włącznika a dopiero stamtąd robimy podział np na 3 obwody świetlne w danym pomieszczeniu. U mnie każdy obwód ma swoje zakończenie w szafie więc na pewno wymagało to dodatkowych metrów przewodów.

Co do podanych powyżej cen, szczególnie tych dotyczących WAGO: wszystkie elementy kupowałem nowe. Jeśli ma się szczęście to można trafić na oferty elementów używanych. Szczególnie jeśli chodzi o moduły we-wy. Śledząc fora spotykałem się z opiniami, że ludziom udawało się kupić 10 modułów w cenie jednego nowego. Ja niestety aż takich okazji nie wypatrzyłem.

9. Ile czasu zajęło Ci wykonywanie połączeń w szafie?

 

Nie jest to łatwe do oszacowania. Początkowo szafa stała w garażu a ja próbowałem zaplanować rozkład elementów. Próby rysowania tego spełzły na niczym i skoczyło się tym, że montowałem wszystkie elementy w szafie, żeby sprawdzić efekt końcowy. Ten, jak łatwo się domyśleć, był początkowo niezadowalający przez co wszystko znowu wyjmowałem i układałem od nowa.

I nawet teraz, po skończonej pracy, już wiem, że niektóre elementy mogłem „poukładać” lepiej. Patrząc na moje archiwum zdjęć to (…) można przyjąć, że po miesiącu była gotowa (może nie w 100% ale powiedzmy na tyle, żeby ją uruchomić). Ile faktycznie zajęło to RBH to niestety nie jestem w stanie powiedzieć bo wszystko odbywało się popołudniami/wieczorami i też oczywiście nie codziennie bo oprócz elektryki było też sporo innych prac. Może nie jest to jakaś skomplikowana praca ale raz, że robiłem coś takiego pierwszy raz w życiu a dwa, że warunki też nie były jakieś sprzyjające. Praktycznie środek zimy, w pomieszczeniu dość chłodno, cała praca przy sztucznym świetle… Ale satysfakcja po skończeniu ogromna 🙂

10. Czy ze wszystkich funkcjonalności korzystasz?

Można przyjąć, że tak bo w sumie funkcjonalności tworzę pod siebie. I to chyba jest główna zaleta w stosunku do gotowych systemów gdzie dostajemy funkcjonalności „out of the box”. Nie miałem nigdy do czynienia, z takimi gotowymi systemami ale wierzę, że powinny one być dopracowane i zapewne zaspokajają potrzeby 90% ich użytkowników. Ale jeśli lubi się stworzyć coś samemu i idealnie dopasować to do swoich potrzeb to zaryzykuję stwierdzenie, że w rozwiązaniu które wybrałem mamy znacznie większe pole manewru.

Przykład: rolety. Domyślnie miałem napisaną funkcję, która opuszczała rolety po zachodzie słońca i podnosiła je po wschodzie (odpowiednia godzina jest obliczana na podstawie daty i naszego położenia geograficznego). A więc jest 6 rano, sobota. Śpimy sobie smacznie a tu naraz roleta podnosi się i do sypialni wpadają promienie letniego słońca.
Niby pięknie ale jednak chciałbym jeszcze pospać. Dlatego dodałem opcję wyboru dni, w które automatyczne otwieranie rolety ma działać (ostatecznie z poszczególnych dni tygodnia zostawiłem tylko wybór dla dni roboczych, weekendów i świąt). A jeśli wymyślę sobie, że coś ma działać tylko w piątki trzynastego to również będę to w stanie zaprogramować 🙂

11. O co chciałbyś uzupełnić jeszcze swój system?

Przede wszystkim musi być połączony z systemem alarmowym tak, abym w programie miał sygnały z czujek ruchu – wtedy dopiero będę mógł pobawić się automatyzacją świateł. Takie połączenie systemów było w moich założeniach od samego początku i można powiedzieć, że bez niego cała moja automatyzacja nieco kuleje.

Równie istotne jak czujki ruchu będą dla mnie sygnały z kontaktronów umieszczonych w oknach. Obecnie ich brak stanowi spory problem. Przykładowo mam zaprogramowaną pewną automatykę rolet – nic wielkiego – mają się opuszczać po zachodzie słońca i podnosić po wschodzie. I już na tym etapie pojawił się problem bo system nie wie, że dane okno jest otwarte (np drzwi na balkon). Zatem słońce zachodzi, roleta jedzie w dół, mimo że wyszliśmy sobie na taras :> Przy złym zbiegu okoliczności możemy zatem zostać na zewnątrz z zamkniętym domem ?? Zatem w takich newralgicznych oknach automatykę musiałem ograniczyć i czekam na integrację z systemem alarmowym.

No i rzeczy o których już wspomniałem: czujniki temperatury, światła, być może wilgotności.

To tyle z elementów „fizycznych”. Cały czas natomiast rozbudowuję system od strony programowej. Dokładam sobie cegiełka po cegiełce potrzebne elementy. Aktualnie pracuję na scenami (czyli coś co często pojawia się w materiałach marketingowych wszelakiej automatyki budynkowej).

Czyli przykładowo scena KINO. Zakładam, że:

• Zapala się specjalne ściemnialne światło w salonie
• Wszystkie pozostałe światła zostają wyłączone
• Załącza się projektor
• Opuszcza się ekran projektora
• Zamykają się wszystkie rolety w oknach salonu i kuchni
• Po czasie potrzebnym na załączenie projektora i opuszczenie rolet światło jest przyciemniane, a następnie całkowicie wyłączane

Niestety nie działa funkcja wstawienia popcornu do mikrofalówki 😉

Z ostatnich ciekawostek – ponieważ nie mam czujek ruchu (w szczególności na ganku), a żona stwierdziła że dobrze by było móc zapalać tam światło (w sensie od zewnętrznej strony domu) to kilka linijek kodu i już mamy zapalanie światła dwuklikiem przycisku dzwonka. 😉
I to chyba taka kwintesencja elastyczności tego systemu.

12. Jaki czujnik znajduje się w szafie (przyczepiony do górnej części)?

Aaaa to raczej nic ciekawego – czujka dymu. Nie jest do niczego podłączona (w sensie integracji z systemem).

Podsumowanie

Całkiem nieźle, prawda? Wg mnie Łukasz wykonał kawał dobrej roboty!

Jeśli miałbyś jakiekolwiek pytania co do systemu, wal śmiało w komentarzu. Jeśli będę znał odpowiedź, odpowiem, jeśli nie, nie dam spokoju Łukaszowi dopóki się nie wypowie. 😉
Jak się więcej pytań uzbiera, powstanie w tym temacie kolejny wpis, poza już zaplanowanym bardziej technicznym podejściem do tematu.

Autor zdjęć: Łukasz G.