KNX systémové instalace jsou perfektní

Vývoj s neustálým zdokonalováním a rozšiřováním systému KNX programovatelných instalací se vždy opírá o aktuální úroveň technického rozvoje. To se týká celé doby rozvoje systému od roku 1987 a bude tomu tak i do budoucna, neboť je celosvětově normalizován. Na dodávkách prvků pro KNX instalace se podílí téměř 500 firem – členů mezinárodní KNX asociace z mnoha zemí (i v České republice mají některé z nich svoje sídla). Systém KNX je využíván stále častěji k řízení funkcí jak v komerčních a podobných budovách, tak i v rodinných či bytových domech. Postupně se tudíž stal nejrozšířenějším řídicím elektroinstalačním systémem nejen v evropských zemích, ale i v Asii. Rovněž v dalších částech světa se uplatňuje ve stále větším měřítku.

Co je ovšem důležité: od zahájení projektování přes finální dodávku až po servis KNX je nezbytné, aby všichni účastníci prací věděli, co systém umí, a dokázali využívat všechny jeho přednosti. Bohužel se stále ještě lze setkat s tím, že do procesu projektování i realizace zasahují firmy, které se odmítají seznámit byť jen se základy systémových prací – systémový přístup k práci je pro ně zcela neznámým pojmem, jak bude dále ukázáno na některých příkladech z praxe.

Některé z výhod systému KNX

a) Velkou předností systému KNX je koncepce, v jaké byl vytvořen – jde o plně decentralizovaný systém, pro svoji činnost tedy nepotřebuje žádnou řídicí jednotku.

b) KNX je stavebnicovým systémem, v každé instalaci jsou použity pouze ty přístroje, které jsou potřebné pro zajištění provozu požadovaných funkcí.

c) Systém umožňuje snadné rozšiřování o nové funkce, při změnách způsobu využívání objektu to znamená jednoduché úpravy instalace.

d) Přenos informací mezi jednotlivými KNX přístroji lze zabezpečit po metalickém vedení na bezpečném malém napětí (po sběrnici), po silovém vedení, bezdrátově, popř. po IP síti.

e) Systém je vhodný jak pro velmi rozsáhlé instalace, tak i pro ty nejmenší.

f) Řízení mnoha funkcí může být manuální, ale jejich provoz lze plně automatizovat.

g) Ve společné instalaci je možné použít KNX přístroje různých výrobců – využití softwaru ETS umožní jejich bezproblémovou spolupráci při řízení všech funkcí použitých v objektu.

h) Obdobné KNX přístroje různých výrobců jsou vzájemně zaměnitelné.

i) Jelikož jsou k dispozici tisíce KNX přístrojů od různých výrobců, realizovat lze téměř jakoukoliv běžnou i zcela ojedinělou funkci.

j) KNX instalace je zabezpečena do budoucna: společně s nejstaršími přístroji bezproblémově pracují i přístroje nejnovější.

k) KNX spolupracuje s různými specializovanými řídicími systémy a jinými typy sběrnic.

l) KNX optimalizuje spotřebu – energie je využívána jen tehdy a tam, kde je to právě zapotřebí, a to pouze v nezbytném množství.

m) Komunikaci v KNX instalaci lze perfektně zabezpečit proti nežádoucím přístupům.

n) Všechny funkce je možné řídit nejen místně, ale také vzdálenými přístupy.

Praktické zkušenosti s používáním a projektováním systému KNX

Přestože se KNX systémové elektrické instalace využívají již více než 30 let, pro některé elektroinstalatéry nebo projektanty je tento druh elektrických instalací stále ještě poněkud vzdáleným pojmem, něčím, čeho se obávají a co považují pro ně za něco nesmírně náročné.

Samozřejmostí je, že pro pochopení čehokoliv nového je nezbytná určitá úroveň seznámení se s danou problematikou. A následně zpravidla dochází ke zjištění, že nic není tak nepochopitelné, aby se toho mohli jakkoliv obávat.

Stejně je tomu i u KNX instalací – postačí si uvědomit, že od samého počátku je nutné k řešení zadaného problému přistupovat systematicky – tedy vnímat všechny funkce v objektu jako jeden celek přispívající k jednoduché obsluze a k energeticky efektivní činnosti.

Avšak stále se ještě stává, že k vytváření návrhu projektu KNX instalace se propůjčují projektanti, kteří snad ani nejsou schopni dosáhnout patřičného systémového přístupu k této práci a navíc mají pouze omezené znalosti o správném vytváření těchto instalací.

Příklad

V jednom nejmenovaném objektu bylo požadováno doplnění stávající, ne příliš rozsáhlé KNX instalace (obsahující kolem 25 KNX přístrojů) řízením několika okruhů osvětlení a stíněním v další, nově rekonstruované části budovy. Přidání požadovaných funkcí si vyžádalo rozšíření vybavení instalace o zhruba deset nových KNX přístrojů. Je nutné poznamenat, že investor nespolupracoval se systémovým integrátorem od počátku, ale přizval ho teprve po montáži prvků ke konečnému naprogramování doplňované části instalace.

Po otevření nově doplněného podružného rozváděče byl okamžitě vidět první nesmysl – vložení samostatného napájecího zdroje pro napájení sběrnice. Vždyť kapacita zdroje ve starší části instalace, s níž je nová část propojena, plně postačuje pro napájení celkově až 64 přístrojů. Stejně nesmyslné bylo i vložení liniové spojky. Celá daná instalace přece pracuje v jednom společném liniovém segmentu. Zbytečným nákupem těchto dvou přístrojů náklady na instalaci neodůvodněně vzrostly. Prostředky na nákup dvou zbytečných přístrojů ale mohly být využity mnohem efektivněji, jak bude ukázáno dále.

Další ukázkou neprofesionálního přístupu bylo použití čtyř 16A stykačů (tři pro tři spínané okruhy osvětlení, jeden pro spínanou silovou zásuvku), které jsou ovládány čtyřnásobným spínacím akčním členem se jmenovitým proudem 10 A. Správně měl být použit obdobný (jen o několik desítek korun dražší) spínací akční člen, ovšem se silovými kontakty pro jmenovitý proud 16 A, který by přímo spínal zmíněné silové okruhy. Takto by na sběrnici KNX byly k dispozici údaje o skutečném stavu spínacích kontaktů, čehož v případě vložených stykačů nelze jednoduše dosáhnout.

Jako výrazný nedostatek a ukázku absolutně nesystémového přístupu k projektování je třeba zmínit způsob řešení stínění. Pro tento účel jsou použity vnitřní elektricky ovládané rolety. Okna jsou otevírána dovnitř, ale nejsou vybavena magnetickými kontakty, jejichž prostřednictvím (přes binární vstupy) by bylo možné činnost rolet zablokovat při otevřených oknech.

Ve srovnání s těmito nedostatky je pouhou maličkostí použití nejjednoduššího KNX/DALI rozhraní, umožňujícího pouze ovládání celých řad svítidel, namísto přístroje, v němž každý DALI předřadník musí být vybaven vlastní adresou. Potom by bylo možné splnit i přídavný požadavek na ovládání vybraných svítidel z jednotlivých řad. Investorovi nezbývá než se spokojit s možností stmívání celých řad svítidel místo vytváření určitých předem definovaných scén.

Snad ani není nutné se zmiňovat o tom, že v rekonstruované části objektu jsou použity na sobě zcela nezávislé a s ničím nespolupracující systémy vytápění a klimatizace (bez vazby na stavy oken), což v podstatě znemožňuje dosahovat optimálního využívání energie pro vytápění a klimatizaci.

Z uvedeného příkladu je zřejmé, že i v nepatrné instalaci je možné spáchat celou řadu nesprávných kroků. Projektant totiž neví, co znamená systémový přístup k řešení, neví, jak provázat jednotlivé funkční oblasti, aby bylo možné dosáhnout maximální energetické efektivity. A navíc o tom ani nedokáže diskutovat s uživateli objektu.

Chyby v KNX instalacích a jejich odstraňování

V ideálním případě ani během montáže, ani při zprovozňování KNX systémové instalace nevzniká žádná chyba. Ne vždy se to však takto podaří. Poznatky z praxe jasně ukazují, že zkušeným projektantům i zkušeným elektroinstalatérům – Partnerům KNX s praxí z řady realizovaných projektů – se různé chyby vyhýbají, i když ani jim se někdy ne všechno podaří zcela perfektně, hned na první pokus.

Systémoví integrátoři se mnohdy musí potýkat s problémy, které sami nezavinili. Amatérští projektanti totiž připravili nesprávné projektové podklady, podle nichž montážní firma již začala pracovat a už uložila sběrnicová vedení. Investor potom hrdě prohlásí: Sběrnici již máme připravenou. Po dotazu, jaký typ kabelu byl použit, následuje odpověď: No přece UTP, ten používáme pro všechna sdělovací vedení.

Nesprávný typ sběrnicového kabelu

V současnosti se již jen v malém procentu případů stává, že namísto správných kabelů YCYM 2×2×0,8, resp. JYSTY 2×2×0,8 (či obdobných stíněných kabelů s pláštěm kabelu s dostatečnou izolační schopností a s vodiči o průměru 0,8 mm), zástupce investora oznámí použití některého zcela nevhodného typu datového kabelu.

Obr. 1. Čím větší plocha smyčky, tím vyšší přepětí se v ní může indukovat

Není-li možná výměna již uložených nesprávně zvolených kabelů, je nutné se rozhodnout, zda v takto připraveném objektu vůbec použít KNX instalaci. Jestliže ano, což lze ovšem považovat za ne zcela systémový přístup, je následně problematické poskytnutí jakékoliv záruky na správnost komunikace i na životnost přístrojů. Nelze totiž vyloučit vznik smyček vytvářených při kladení sdělovacích vedení s prostorovým odstupem od vedení silových. V takovýchto smyčkách, např. při blízkém atmosférickém výboji, se může indukovat nebezpečné přepětí, jak je naznačeno na obr. 1. Proto je důležité klást sběrnici pokud možno v těsném souběhu se silovými vedeními, což však není přípustné u běžných sdělovacích kabelů.

Určitým protiopatřením by mohlo být častější použití svodičů přepětí na sběrnici (obr. 2). Nezbytným důsledkem by také byla nutnost zkrátit délky sběrnice v jednotlivých segmentech linií, popř. i snížit maximální počty přístrojů v každém liniovém segmentu. Znamená to tedy určité navýšení nákladů na instalaci ve srovnání s instalací se správnými a správně uloženými sběrnicovými kabely.

  
Obr. 2. Svodič přepětí na KNX sběrnici připojený k napájecímu zdroji, Obr. 3. Připojení přístroje KNX ke sběrnici

Během připojování KNX přístrojů ke sběrnici pracovníci někdy chybují nesprávným propojením jednotlivých úseků sběrnicového kabelu. Při kontrole před nahráváním přístrojů jsou takovéto chyby snadno odhaleny. Po stisku programovacího tlačítka (obr. 3) se při nesprávné polaritě nerozsvítí programovací LED, což upozorní na chybějící sběrnicové napětí.

Ve většině případů se používá pouze pracovní pár sběrnicového kabelu s červeným (+ pól) a černým vodičem (– pól). Rezervní pár (bílá, žlutá) zůstává nevyužit, jen občas se použije pro některou jinou aplikaci s bezpečným malým napětím SELV.

Sběrnicové kabely jsou stíněné, což některé montéry svádí k tomu, aby tato stínění připojili k ochrannému obvodu. To ovšem není správné, protože jde o soustavu SELV, která se nesmí uzemňovat. Stínění se tedy neuzemňuje ani se nepropojují stínění jednotlivých úseků sběrnicového vedení. Stínění na sběrnicovém kabelu plní pouze funkci závitu nakrátko omezujícího indukování vnějších rušivých vlivů na vodiče sběrnice.

Ze zkušeností s datovými sítěmi pramení také další chyba, která se občas vyskytuje v menších KNX instalacích: na jedno místo určené k uložení několika ovládacích prvků je paralelně vedeno několik sběrnicových kabelů (obr. 4). Praktické řešení je jednoduché – bude použit pouze jeden z těchto kabelů, ostatní zůstanou nevyužity.

Obr. 4. Plýtvání sběrnicovým kabelem – dvě vedení namísto jednoho

Při propojování přístrojů KNX sběrnicovým vedením je hlavním úkolem elektromontéra ukládat kabel tak, aby vždy vedl co nejkratší cestou. Přitom lze využívat strukturu lineární, stromovou či paprskovou – obvykle půjde o kombinace těchto tří možností. Nikdy se nesmí vytvořit kruhové uspořádání. Ještě důležitá poznámka: případné volné ukončení sběrnicového kabelu nevyžaduje jakoukoliv ukončovací impedanci.

Výjimečnou montážní chybou není ani propojení sběrnicových kabelů dvou různých linií. Při kontrole přítomnosti sběrnicového napájení se sice tato chyba nemusí projevit, ale potíže nastanou při následném nahrávání individuálních adres a aplikačních programů do jednotlivých přístrojů. Při zahájení nahrávání software ETS nahlásí chybu a odmítne nahrání adresy s odkazem na nesprávné topologické uspořádání. Je proto důležité číst všechna chybová hlášení, která ETS zobrazuje. Jedině takto bude elektromontér při hledání závady nasměrován správným směrem. Teprve po odstranění chyby se obnoví správná funkčnost.

Nesprávné topologické uspořádání instalace

Hlavní zásadou při tvorbě topologického uspořádání je přiřazení přístrojů, které vzájemně často komunikují, do společného liniového segmentu, do společné linie. Nejčastěji probíhá výměna telegramů mezi ovládacími přístroji (snímači pohybu, tlačítkovými snímači, termostaty apod.) na jedné straně a s nimi spolupracujícími přístroji (akčními členy) na straně druhé. Přitom jsou tyto přístroje zpravidla ve stejné horizontální úrovni (ve společném podlaží). Logicky tedy musí být jednotlivé (podřízené) linie v objektu uspořádány horizontálně. Nadřazené linie (hlavní linie oblastí) mohou mít vertikální uspořádání.

Na první pohled lze poznat „práci“ projektanta, který nikdy nevytvářel projekt KNX instalace. Před několika lety jsme se setkali s návrhem instalace, jehož principiální schéma je na obr. 5. Bude-li např. účastník US 01 na linii 1.1 odesílat telegram adresovaný účastníkovi US 02, zpráva musí projít liniovou spojkou LS 1 na hlavní linii č 1.0, dále přes liniovou spojku LS 2 na linii č. 1.2. To znamená, že telegram, který by při správném topologickém uspořádání procházel pouze po jediné linii, musí procházet celkem třemi liniemi – dochází ke zcela zbytečnému zatěžování dalších dvou linií a následně i k určitému časovému zpoždění při přenosu zpráv přes dvě liniové spojky.

V praxi se lze setkat s celou řadou dalších chyb při vytváření topologického uspořádání – zpravidla byly způsobeny projektantovou neznalostí základů vytváření KNX instalací. Přitom žádný z tvůrců projektů nepovažuje pro něho za důstojné konzultovat svůj postup se systémovým integrátorem nebo třeba s KNX národní skupinou České republiky. A již vůbec nemá zájem o absolvování KNX základního kurzu nebo alespoň bezplatného kurzu eCampus na stránkách MyKNX.

Obr. 5. Příklad nesprávného a správného topologického uspořádání linií v objektu

Některé závady KNX instalace vyskytující se během jejího řádného provozu

Občas mohou vznikat různé závady v silové části KNX systémové instalace, přičemž dané poruchy vůbec nemusí být způsobeny vadou KNX přístrojů. Jenže uživatel má ve svém objektu umístěnou jemu ne příliš srozumitelnou programovatelnou instalaci, a proto usoudí, že závada je přímou chybou KNX systému. Proto ihned volá systémového integrátora, který mu zajišťuje pravidelný servis. Často přitom neumí zcela správně popsat projevy závady. Anebo tento zdánlivě poruchový stav ve skutečnosti není vůbec žádnou chybou, ale dokonce je zcela správnou činností systémové instalace.

Při předávání dokončené KNX systémové instalace je běžné, že systémový integrátor ústně i písemně (ať již v tištěné formě, nebo na vhodném elektronickém nosiči) předá veškeré informace o způsobech činnosti a ovládání instalace. Ovšem při „nesprávné činnosti“ KNX instalace uživatel nehledá v podkladech, co by mohlo být příčinou, ale zajišťuje servisního technika. Konkrétní skutečný případ z nedávné minulosti: Ve starší provozní budově byla při rekonstrukci zhotovena a řádně předána KNX instalace. Na začátku topné sezóny uživatel vzrušeně vyžadoval okamžitou nápravu, protože „nic nefunguje, všechno je špatně“. Systémový integrátor se bezprostředně dostavil. Po příchodu zjistil, že osvětlení funguje zcela správně. Avšak poté, co vstoupil do provozních místností a uviděl otevřená okna (osazenstvo bylo zvyklé mít pootevřená okna a současně místnosti vytápět), bylo vše zcela zřejmé. Rozepnuté okenní kontakty blokovaly vytápění. Následovalo proto opakované poučení: větrat ano, ale pouze intenzivně a krátce. Protože blokování topení při otevření oken zajišťuje, aby nedocházelo k nadměrně vysoké spotřebě energie.

Jiný případ z menší galerie, v níž je KNX systémová instalace použita k ovládání světelných scén. Hlášení o závadě: Ve všech místnostech fungují pouze zářivková svítidla pro základní osvětlení, zatímco všechna spínaná a stmívaná halogenová svítidla nefungují. Po příjezdu integrátora bylo zjištěno, že k tomuto stavu došlo po silné bouřce. Následná kontrola provozu na sběrnici ukázala, že veškeré KNX přístroje fungují perfektně (jelikož mimo jiné byly správně použity potřebné svodiče přepětí). Proto byl zkontrolován stav několika svítidel – použité nekvalitní halogenové světelné zdroje byly vadné. Při správném postupu měl pracovní stav nejdříve prověřit kterýkoliv elektromontér, takže v tomto případě vůbec nemusel KNX technik zbytečně vyjet.

V ojedinělých případech mohou atmosférická přepětí způsobit výpadek činnosti některého z KNX přístrojů. To však neznamená, že již musel být nevratně poškozen. Prvním krokem při odstraňování této závady je restart dotčeného přístroje nebo příslušné linie (krátkodobé odpojení od sběrnicového napájení), což ve většině případů postačí k nápravě. Nepomůže-li restart, je možné, že přepětí částečně poškodilo uložený záznam aplikačního programu v paměti přístroje, proto může pomoci jeho nové nahrání. S ohledem na velmi dlouhou dobu života KNX přístrojů je totiž málo pravděpodobné, že dojde ke skutečné destrukci některého z nich. Ovšem za předpokladu, že instalace byla zhotovena v souladu s pravidly zajišťujícími maximální ochranu před účinky přepětí. Tedy nejen používání svodičů přepětí, ale také minimalizace smyček.

Zde opět příklad z jedné starší KNX instalace. Dodavatel se dotázal, jak je možné, že po pouhých pěti letech provozu nastala porucha činnosti jednoho z akčních členů. První otázkou KNX specialisty bylo, jak je to s ochranou proti přepětí v daném projektu. Jelikož při dodávce byla minimalizována cena, svodiče nebyly použity. Proto také došlo k tak brzkému ukončení činnosti jednoho z přístrojů. Důsledkem závady byla nejen výměna vadného přístroje, ale i doplnění chybějících svodičů přepětí.

Každá KNX systémová instalace je originálem, který se v jiných stavbách obvykle již neopakuje. Proto rovněž nelze stanovit jednoznačný, konkrétní postup při hledání provozních závad. Jeden postup je však společný. Je-li instalace vybavena možností komunikace na dálku (prostřednictvím internetu) umožňující přístup pro kontrolu a nahrávání, může snadno, rychle a levně proběhnout diagnostika instalace. Teprve při nutnosti hardwarového zásahu nezbývá nic jiného než dohodnout osobní návštěvu zástupce smluvní servisní firmy. Tedy za předpokladu, že tato firma má k dispozici projekt dané instalace pro software ETS.

KNX národní skupina České republiky pomáhá řešit potíže s KNX instalacemi

Časté jsou případy, kdy projektant, elektromontér nebo systémový integrátor je na rozpacích při řešení dílčích problémů v konkrétních KNX systémových instalacích. Také někteří investoři hledají co nejvhodnější systémové integrátory. A tehdy se svými dotazy obracejí na spolek KNX národní skupina České republiky a žádají o vhodné tipy na vyjasnění svých aktuálních potíží. Mohou tak jednoduše činit po otevření webových stránek www.knxcz.cz, kde je v patičce úvodní strany formulář pro odesílání otázek. Protože v tomto spolku je do společné činnosti zapojeno mnoho pracovníků zabývajících se problematikou KNX, vždy se najde mnohdy i několik možných variant řešení. Některé zajímavé dotazy a reakce na ně jsou k nahlédnutí na uvedeném webu v části Otázky a odpovědi.