Loxone + Railduino - ako som vyvinul vlastny firmware

25.6.2016 14:31 | Přečteno: 5006× | loxone | poslední úprava: 26.9.2016 13:27

Uz nejaku dobu koketujem s Loxone.

27.6.2016 - UPDATE - restyling

Je to centrala "inteligentneho domu". Detaily si kazdy najde sam, v rychlosti len:

• kabelaz v dome je do hviezdy, vsetko konci v rozvadzaci
• namiesto vypinacov na stenach mate tlacitka, co a ako tlacitka ovladaju konfigurujete software-ovo
• v rozvadzaci su PLC-cka so vstupmi a rele vystupmi - spinate svetla, zasuvky, ovladate zaluzie, vykurovanie atd...

 

Dovody, preco som sa rozhodol pre Loxone ublognem v pripade zaujmu neskor, hlavnym dovodom bola snad ciastocna otvorenost systemu z tych "komercne" dostupnych. Cestou bezdratu typu EnOcean som odmietol ist (aj ked mam v plane par bezdratovych, ale nedolezitych prvkov).

Pribeh dnes zacne od konca - realizaciou vlastneho firmware do modulu Railduino.

Ako uz kdekto koketujuci s Loxone zistil, Loxone ma malo vstupov na tlacitka - nutnost kupit vacsi pocet Loxone modulov - a to ide dost do penazi. Najma pokial pocet tlacitok vyrazne presahuje pocet potrebnych vystupov, je to znacne neekonomicke. 12 vstupov 8 rele - 10k czk :( Rozmyslal som teda, ako to poriesit lacnejsie - na Loxone fore (nez ho zmrazili) boli odkazy na rozne moduly tretich stran. Narazil som okrem ineho na modul Railduino - ceske PLC postavene nad arduinom (s ktorym som laboroval posledny polrok - pouzil som ho ako platformu pre vyvoj seriakom ovladaneho led strip driveru).

Railduino je teda PLC, ma 12 vystupnych rele (max. 220V 5A), 24 digitalnych vstupov na tlacitka a dalsie veci, ktore momentalne nepotrebujem (i2c, pwm mosfet-y, analogove io atd...). Na moje pouzitie je to parada, s jednym max dvomi modulmi pokryjem potrebu vsetkych dodatocnych tlacitok S Loxone sa prepaja bud pomocou ModBus extension (modul Loxone za ~8k), alebo pomocou ethernetu a ModBus TCP.

Kupil som teda jeden kus na pokusy a prepojil to zatial ethernetom. Vysledok ma neuspokojil. Reakcie boli zahadne pomale - reakcia od kliku na tlacitko do zopnutia rele aj v tom najjednoduchsom Loxone plane bola tragicka (1-4 sec). Po dni skumania wiresharkom a kratkej konzultacii s autorom Railduina som dospel k rozhodnutiu vykaslat sa na cely ModBus protokol a komunikaciu s Loxone postavit na obycajnom plain udp broadcaste. To ma podla mna niekolko vyhod a niekolko nevyhod.

Vyhody:

• reakcie su okamzite, kliknem na tlacitko a cvakne rele - ziadna rezia modbus serveru, len prenos packetu z portu na port
• na stavy tlacitok sa nemusim periodicky dotazovat (a hltit siet/modbus server) - perioda musi byt dostatocne mala, aby zachytila napr. dvojkliky
• wiresharkom je plaintextovo vidiet, co za komunikacia lieta medzi loxone a railduinom - nemusim s kalkulackou v ruke desifrovat modbus

 

 

Nevyhody:

• udp narozdiel od modbus-u nema crc checky *1
• mam to otestovane zatial len na stole - nie v realnej prevadzke v rozvadzaci 24/7
• nachylnejsie na poruchy - narozdiel od priemyselneho rs485 to pobezi nad ethernetom a beznym switchom

 

 

*1 Vzhladom na to, ze Railduino je PLC postavene nad arduinom, co nie je ziaden priemyselny standard s mrakmi certifikacii odolnosti voci ruseniu a zivotnosti komponentov (a za adekvatnu cenu samozrejme) a ze elektroinstalaciu chcem postavit tak, aby dolezite veci boli priamo v Loxone a "komfortne prvky" volitelne v produktoch tretich stran som s pripadnou drobnou nespolahlivostou tohoto riesenia zmiereny.

 

Cely system navrhujem tym sposobom, aby dom dokazal nejak zit aj po smrti akejkolvek "inteligentnej" casti, co znamena:

• vypadok "komfortnej casti" (ledky, zaluzie, ovladanie multiroom audia) sa da prezit aj niekolko dni - mozem bastlit arduinom, railduinom, ethernetom, raspberry pi atd ... podla chuti
• vypadok zakladnej funkcionality (smrt samotneho Loxone) poistim priamo v rozvadzaci vo forme fyzickych spinacov na DIN listu - bez ohladu na stav elektroniky dokazem (nekomfortne) rozsvietit svetla, zopnut zasuvkove okruhy atd...
• veci co musia prezit vsetko (chladnicka, tepelne cerpadlo atd...) budu pravdepodobne zapojene natvrdo za istice

 

Pokial dodrzim to, ze cely system bude v jednej izolovanej sieti, kde mi nebude kde-aky windows zasierat siet mrakmi broadcastov, ethernet kabelaz bude len v ramci jedneho racku a nebude roztahana na stovky metrov, neviem aky problem by mohol s udp broadcastami nastat a nemyslim si, ze by mal byt system nejak obzvlast nachylny k chybam. CRC mi poskytne ethernet frame, pokial budu v packete malformovane prikazy, tak sa proste nevykonaju, klik na vypinac proste nerozsvieti svetlo/nevytiahne zaluzie a vzdy sa da klik zopakovat. Otazkou je spolahlivost ethernet modulu pre arduino - ale to sa uvidi casom.

 

K samotnej uprave firmware:

 

Kedze som uz nad arduinom staval led driver, tusil som co a ako. Musim povedat, ze posledneho pol roka to u mna na stole sice vypada dost hrozne - po snad 25 rokoch som vytiahol (=kupil) pajkovacku, multimeter a zacal sa od zaciatku ucit to, co ma mala naucit stredna skola (elektro, ta mi moj vstah k elektrike na dlhych 20 rokov dokonale zhnusila a nenaucila ma v tejto oblasti absolutne nic). Plus som dost zacal zas programovat v C-cku :D.

Po chvili dumania a komunikacie s autorom Railduina som sa do toho pustil. Pan Sedlacek - autor tohoto device - bol velmi ochotny a poslal mi zdrojaky jeho firmware, takze som nemusel systemom pokus/omyl lovit, ktore piny arduina su kam zapojene (a nechcelo sa mi to trasovat ani lupou - railduino som samozrejme hned po vybaleni z krabice rozobral k preskumaniu :D).

Po par prvotnych neuspechoch a chaosom ohladne konfiguracie prvkov som zvolil broadcasty priamo na 255.255.255.255. To ma zase vyhody a nevyhody:

• nemusim nic konfigurovat na ip vrstve, loxone a railduino nemusia byt v rovnakej (logickej) sieti
• a vsetky device v sieti budu "zahlcovane" aj spravami, ktore im nepatria a budu ich ignorovat

Vzhladom na to, ze nie je v ludskych silach normalnym zitim v dome a stlacanim tlacitok vygenerovat taky traffic, ktory by arduino/loxone zahltil, nevyhoda je ciste len teoreticka.

 

Loxone teda s Railduinom komunikuju pomocou UDP broadcastov na porty 44444 a 55555, pricom Railduino pri zmene stavu digitalneho vstupu broadcastuje command "rail0 i4 1" a po pusteni tlacitka "rail0 i4 0"  (cislo za "rail" urcuje adresu, ktore railduino prikaz odoslalo [podla dip switchu na krabici], cislo za 'i' identifikuje digitalny vstup). Loxone na oplatku moze poslat prikaz "rail0 r5 on" a "rail0 r5 off", pricom cislo za 'r' urcuje cislo rele.

 

A to je vsetko. Neimplementoval som (zatial) ziadne dalsie funkcie railduina ako i2c, pwm vystupy atd... pretoze ich (zatial) nepotrebujem. Ci sa k tomu dostanem, netusim, takze nic neslubujem. Uz toto povazujem ako Java vyvojar za dobry vykon (C-cko som nevidel snad 12 rokov), tak uvidim, ako to bude fungovat.

Cele som to hodil na github aj s example loxone planom predkonfigurovany pre railduino dip switchom nastavene ako '0'. Neparne (liche)) vstupy spinaju rele, parne (sude) rele rozpinaju.

Postupne, ako budem loxone nasadzovat v reali mozno nieco napisem o teplotnych a pohybovych cidlach, nocnom orientacnom osvetleni postavenom z led pasok, multiroom audio postavenom nad raspberry-pi a ovladanom z Loxone a tak podobne.

       

Anketa

Komentáře

[snajpa]

Na spinani vetsiny veci muzu doporucit toto z Ciny, pripichnute o neco, co umi spinat 3-5V s minimalnim proudovym zatizenim. Nema to PLCcko jeste digitalni IO piny? To by slo o ne pripichnout (pripadne jeste k tomu se da pouzit posuvny registr na rozmnozeni outputu).

[msk]

Ano, ten prvy 8 rele modul som si objednal pred pol rokom k arduinu tiez. Chcel som ale nieco hotove na DIN, kde za mna niekto po hw stranke poriesil co je treba - optoizolatory na vstupoch a podobne kraviny. Z tohoto dovodu som zamietol budovanie vlastneho modulu, ked Railduino je vlastne to iste, hotove a overene. Jedina nevyhoda voci tymto cinskym modulom je vysledna cena, ale stale som neporovnatelne nizsie voci cistemu loxone - na 24 vstupov by som potreboval 2 extensions za 20 tisic. Toto som poriesil na 4 a par hodin programovania.

Koniec koncov railduino shield je za 1700, takze kto ma svoju din krabicku a arduinom z ciny, dostane sa este nizsie. Ale usetreny liter za tu namahu imo nestoji.

[Pavel Píša]

Pokud někdo zájem o drátové řešení domácí automatizace s vedením na nízkém napětí a samostatných vodičích (bez modulace na 230 V nebo napájecí DC napětí) na trochu slušnější úrovni tak jsem stále přesvědčený, že námi vyvinutý otevřený protokol uLAN je o třídu jinde než většina současných sigle master-slave systémů.

Základní funkce a propojení akcí lze nakonfigurovat přímo do distribuovaných jednotek, takže základní funkce zůstanou použitelné i pokud centrální uzel není trvale zapnutý nebo dojde k jeho selhání. Systém je multimaster, s deterministickou arbitrací přístupu, segment může být i přes 100m dlouhý a jednotky lze připojovat do desítek kusů sběrnicovým způsobem na průchozí linku.

Moje původní motivace bylo použití v laboratorních přístrojích, ale řešení i jiní používají v zemědělství a pokusně i několik domečků bylo jinými na tomto základu automatizovaných. Bohužel nejmasivněji zafinancovaný projekt v této oblasti byl na C# a uzavřený.

Sám na projekt teď čas nemám. Většinou jsme pro malé uzly používali NXP LPC, ale stálo by za to portovat drivery na nějaký levný MCU od ST.

http://ulan.sourceforge.net/

Alternativou může být otevřený projekt podle standardu BACnet

http://bacnet.sourceforge.net/

[msk]

Priznam sa ze to nepoznam. Systemov na automatizaciu domacnosti su mraky, ja som zvazoval z-wave ako zastupcu bezdratu a loxone ako zastupcu dratu. Uprednostnil som nakoniec drat z mnoho dovodov. Minimalne mi to poskytuje moznost zmeny na akykolvek system v buducnosti, pretoze barak bude kompletne do hviezdy predratovany kilometrami utp a siloviny. A v najhorsom pripade mozem vsetko vyhodit a nahradit obycajnymi rele. K tomu ale predpokladam nedojde a aj keby loxone prestalo existovat, najde sa nieco ine.

[⧠ A = 0]

To se nedá číst.

[Tomáš]

Chlape, máš zajímavé téma, ale zkus to napsat nějak čitelněji. Například odrážkový seznam pomocí znaménka "-" a odstavců není úplně nejlepší.

[msk]

Ano, pisal som to v rychlosti, len aby som vydumpoval mozog nez to zabudnem. Sorry. Pokusim sa naucit pouzivat wysiwyg editor (aj ked som to posledne skusal pred par rokmi, vzdy to skoncilo nevalidnym html, ktore uz neslo rozumne editovat).

[⧠ A = 0]

Hlavně se nauč používat mäkčene a dĺžne.

[msk]

To bude bohuzial problem, tieto pismena nepouzivam vyse 20 rokov a akykolvek pokus s nimi pisat ma akurat odradi cokolvek pisat.

[msk]

Takze - pokusil som sa to preformatovat. Ako som ocakaval - wysiwyg editor tu na abc je uplne nepouzitelny, text sa vo vysledku rozne divne cez seba prekryval, pagebreak VZDY sposobil nevalidnost html a nemoznost ho odoslat. Musel som sa prepnut do plain editora a rucne tie chyby opravit.

Som jediny komu to takto (ne)funguje?

[biolog]

Čtu slova jako Ethernet a UDP, ale nevidím zmínku o zabezpečení.

[msk]

Dedikovana siet v domovom rozvadzaci, od zvysku domu oddelena fyzicky, pripadne routerom s firewallom.