Laboratorio di elettronica applicata

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Testo

5c4 Bissacco, Lenarduzzi, Mori data: Bolzano 15/04/05
Scuola: Istituto Tecnico Industriale classe: V C
Laboratorio di elettronica applicata
IIa esperienza II° quadrimestre
Corso sulla progettazione e messa in servizio di impianti a bus EIB
Anno scolastico: 2004/2005
Data di consegna: 26/04/2005
Sommario:
• Descrizione di un impianto elettrico“tradizionale” (pag 3)
• Descrizione di un impianto a bus (pag 3)
• Descrizione del Sistema a bus EIB delle sue caratteristiche e del suo
funzionamento ( TECNOLOGIA, TOPOLOGIA, TRASMISSIONE E INDIRIZZAMENTO) (pag 4-8)
• Azienda Konnex (pag 8)
• Cenni sul sofware dell’impianto EIB (pag 8-10)
• Note sul corso EIB svolto e sull’ importanza dell’attestato (pag 10 )

Istallazione elettrica “tradizionale”:
Nell’installazione elettrica di tipo “tradizionale” ogni funzione (illuminazione, riscaldamento, ecc.) necessita di un proprio circuito di comando e/o controllo e di una propria centralina di gestione. Ogni produttore adotta un protocollo di comunicazione diverso e, in genere, incompatibile con gli altri. Tutto ciò causa ridondanza e complessità circuitale e limita fortemente le possibilità di coordinare dei diversi impianti. L’impianto tradizionale non è un impianto “intelligente”, perché non è in grado di riconoscere i diversi dispositivi.
Nella figura si può notare la notevole complessità dell’impianto e con l’aumentare dei dispositivi l’impianto diventa sempre più difficoltoso da installare.

Gli impianti a bus:
Il bus è stato chiamato così perché il suo compito è quello di trasportare a tutti i dispositivi i comandi necessari per il funzionamento, controllo e regolazione dell’impianto. Tecnicamente vengono definiti sistemi a bus i sistemi che utilizzano la comunicazione seriale per la connessione di tutti i componenti.
Cosa è il bus?
Il bus, in sostanza, è un semplice cavo. Un cavo che costituisce una linea dedicata al trasporto dei comandi a tutti i dispositivi dell’impianto e più in generale destinata a veicolare i dati e le informazioni necessari per mettere in funzione e per far dialogare i vari impianti tecnologici presenti in un edificio.
I sistemi a Bus possono essere visti come un sistema nervoso per la sua struttura,in grado di collegare dispositivi di diverso tipo,con una semplice connessione in parallelo.
Attraverso il bus, un dispositivo di comando può pilotare un attuatore di potenza, oppure un sensore può inviare un allarme ad un dispositivo di segnalazione posto in qualunque punto della rete.
Principio di funzionamento di un sistema a bus:
Un sistema bus è costituito da un cavo, da dei componenti ad esso collegati (interruttori, sensori, attuatori) e da una centralina di alimentazione.
La centralina d’alimentazione è necessaria per alimentare a bassa tensione l’elettronica presente nei componenti.
I componenti che costituiscono un sistema bus infatti, sono uguali solo all’apparenza a quelli di un impianto tradizionale.
La differenza sostanziale è all’interno del dispositivo ed è costituita dalla presenza di un microprocessore, che consente ai componenti di interagire tra loro.
Ogni componente del sistema è in grado di inviare o ricevere messaggi sul bus.
Condizione necessaria e sufficiente affinché due persone comunichino, è la conoscenza e l’uso dello stesso linguaggio, e analogamente nel sistema bus affinché due dispositivi possano comunicare fra loro è necessario che utilizzino il medesimo standard di comunicazione.
Caratteristiche dell’impianto a Bus:
Un impianto a BUS è caratterizzato da dispositivi intelligenti collegati fra loro mediante una linea di segnale (BUS) dedicata sia allo scambio delle informazioni che al trasporto della tensione di alimentazione. Il supporto fisico che presiede alla connessione e all’alimentazione, è costituito generalmente da un cavo a coppie ritorte e non schermato al quale sono connessi in parallelo tutti i dispositivi del sistema a BUS. I dispositivi attuatori, vale a dire preposti al controllo dei carichi, sono connessi oltre che alla linea BUS, anche alla linea di potenza 230V a.c. per l’alimentazione dei carichi stessi. Ogni dispositivo connesso al sistema è dotato di un circuito di interfaccia e di una propria intelligenza (costituita da un microprocessore programmato) per mezzo del quale il dispositivo è in grado di riconoscere l’informazione a lui destinata ed elaborarla per realizzare la funzione desiderata.
Dal punto di vista fisico e funzionale però, i dispositivi a BUS non si differenziano dai dispositivi tradizionali. L’utente per accendere una lampada dovrà agire sempre su un tasto che, nel caso di un dispositivo a BUS, attiva il dispositivo di comando all’invio di un segnale digitale diretto all’attuatore connesso alla lampada.
Sistema a bus EIB:
Con il sistema EIB tutte le funzioni possono essere controllate, monitorate e segnalate su una linea comune: il bus. In questo modo la linea d’alimentazione di rete (230 V a.c.) può essere portata solo e direttamente alle utenze elettriche che ne hanno bisogno. Si ottiene così una notevole semplificazione del cablaggio, oltre alla possibilità di operare modifiche dell’impianto agendo semplicemente sul software dei singoli dispositivi.

Esempio di sistema a bus EIB:
Principio di funzionamento:
Per ognuno di questi sistemi sono stati installati opportuni attuatori, che ne comandano le funzioni ed eventualmente comunicano alla rete gli stati dei dispositivi che controllano.
Il controllo degli attuatori è affidato a sensori che inviano i comandi sulla rete, che provvede anche alla loro alimentazione.
TECNOLGIA:
Alimentazione bus: Ogni linea bus necessita di un proprio alimentatore. Questo dispone limitazioni in tensione e corrente ed è protetto contro i cortocircuiti. Poiché ogni linea dispone di un proprio alimentatore, è assicurato che anche in caso di caduta dell’alimentazione in una linea, la rimanente parte del sistema EIB rimarrà operativa.
Disposizione degli apparecchi:
In una linea sono ammessi al massimo due alimentatori tra i quali deve essere mantenuta una distanza minima di 200 m. La lunghezza di una linea non deve superare i 1000 m. La distanza fra un alimentatore ed un apparecchio non deve essere maggiore di 350 m. La topologia del sistema a BUS permette di avere un massimo di 65 apparecchi per linea.
Collegamenti:
Gli apparecchi sono collegati alla linea bus mediante l’apposito morsetto bus, che evita cortocircuiti.
TOPOLOGIA:
Linea, campo, sistema:
La più piccola unità del sistema EIB funzionante è la linea: ad essa possono essere collegati fino a 64 apparecchi bus. Grazie ad opportuni apparecchi bus (accoppiatori di linea) si possono collegare fino a 12 linee ad una linea principale, questa configurazione è detta ”campo”. Fino a 15 campi possono poi essere collegati mediante ulteriori apparecchi bus (accoppiatori di campo) alla linea dorsale chiamata “ linea di campo”.
Indirizzo fisico, indirizzo di gruppo:
L’indirizzo fisico è definito coerentemente con la disposizione topologica; ogni apparecchio viene identificato univocamente mediante l’indicazione del numero di campo, di linea e di apparecchio.
Per il coordinamento degli apparecchi secondo le funzioni operative gli indirizzi di gruppo sono suddivisi in gruppi principali e sottogruppi. In fase di progettazione gli indirizzi di gruppo possono essere suddivisi al massimo in 14 sottogruppi a seconda della funzione. Gli indirizzi di gruppo vengono assegnati agli apparecchi bus indipendentemente dall’indirizzo fisico. In questo modo ogni apparecchio può comunicare con qualunque altro avente lo stesso indirizzo di gruppo.
TRASMISSIONE:
Sistema decentralizzato:
EIB è un sistema di controllo decentralizzato, pilotato da eventi con trasmissione dati seriale per le funzioni operative di controllo, monitoraggio e segnalazione. Tramite una linea di trasmissione comune (il bus) tutti gli apparecchi bus collegati possono scambiarsi informazioni (telegrammi).
Il telegramma:
Le informazioni da trasmettere sono organizzate nel cosiddetto ”telegramma” ed inviate via bus da un apparecchio (il “mittente”) ad uno o più apparecchi (il/i “destinatario/i”). Ogni destinatario conferma la ricezione del telegramma; se ciò non avviene l’invio del telegramma viene ripetuto (fino tre volte). Se la ricezione del telegramma non viene confermata la procedura di invio viene interrotta e l’errore viene registrato nella memoria del trasmettitore. La lunghezza dei telegrammi varia a seconda dei dispositivi comunicanti, per esempio un interruttore on/off avrà un telegramma più corto di un interruttore dimmer. I telegrammi sono suddivisi per priorità e quando si trova sul bus un telegramma a priorità alta, vengono interrotte tutte le trasmissioni a priorità più bassa. Quelli a priorità inferiore che sono stati interrotti ripeteranno la trasmissione non appena sarà arrivato a destinazione il telegramma più importante.
INDIRIZZAMENTO:
Indirizzo fisico:
In fase di progettazione mediante il software ETS, ogni apparecchio EIB riceve il proprio indirizzo fisico, grazie al quale può essere sempre individuato in modo univoco. Due apparecchi bus appartenenti allo stesso impianto non possono avere lo stesso indirizzo fisico. Es.: C.L.D

Indirizzo di gruppo:
Nel funzionamento pratico del sistema EIB viene utilizzato il cosiddetto indirizzo di gruppo. L’indirizzo di gruppo non rispecchia la disposizione topologica degli apparecchi all’interno dell’impianto a bus ma l’assegnazione degli indirizzi di gruppo può avvenire per esempio dividendo i dispositivi per le funzioni da essi svolte. Questo perché l’operatore ha libera scelta di programmazione. In questo senso, contrariamente all’indirizzo fisico, più apparecchi bus possono avere lo stesso indirizzo di gruppo ed ad un singolo apparecchio bus possono essere assegnati diversi indirizzi di gruppo. Gli indirizzi di gruppo permettono ai vari dispositivi di comunicare fra loro. Il linguaggio dei vari dispositivi è uguale per tutti i produttori.
VANTAGGI del sistema EIB:
• Sicurezza - La presenza di opportuni sensori disposti nell’edificio permette di
mantenere sotto controllo tutte le variabili ambientali che possono influire sulla
sicurezza e sul comfort degli edifici.
• Controllo e gestione dei carichi elettrici – Il sistema instabus gestisce le
centraline dell’impianto elettrico da un’unica unità centrale garantendo
l’ottimizzazione dei consumi e quindi un maggior risparmio energetico rispetto
ad un impianto tradizionale.
• Visualizzazione dello stato degli impianti - Il sistema instabus EIB concepito
come sistema aperto, consente il monitoraggio dell’impianto da un punto
qualsiasi dell’edificio o da una locazione remota tramite opportune interfacce
come ad esempio da un semplice PC.
• Agevolazione delle attività di manutenzione preventiva – La possibilità di
remotare via modem la manutenzione degli impianti prevenendo eventuali
problemi e intervenendo solo dove è necessario, consente di ridurre i fermi
impianto e di diminuire il personale addetto alla manutenzione.
• Semplicità di installazione – La trasmissione dei segnali, basata su eventi,
avviene su un doppino intrecciato e schermato che può essere steso adiacente
ai conduttori di energia (230V); ciò determina sicuramente tempi ridotti di
installazione, ridotta quantità dei cavi necessari e facilità di ampliamenti futuri
dell’impianto.
Possibilità offerte dal sistema EIB:
Il sistema EIB si può utilizzare per 7 categorie:
- controllo utenze
- controllo clima
- controllo azionamenti
- safety & security
- gestione energia
- irrigazione automatica
- supervisione e controllo delle funzioni
Con queste possibilità il cliente può rivolgersi ad una sola persona, il programmatore certificato, anziché come nel sistema tradizionale ad un tecnico per ogni categoria.
L’associazione Konnex:
Il sistema EIB è stato introdotto nel mercato dall’associazione Konnex, che ha una filiale anche in Italia dal 2001 con sede a Milano. I pilastri di questa azienda sono:
•Certificazione: La Certificazione KNX garantisce un alto livello di qualità ai prodotti e la totale interoperabilità tra i dispositivi e le applicazioni
•Training: I corsi di formazione a differenti livelli sono erogati da centri EIB / KNX qualificati, detti trainig center.
•Software: Un unico software per la configurazione, l’integrazione e la messa in servizio di tutti i prodotti certificati KNX.
Questa azienda è riuscita a costruire uno standard per tutti i dispositivi dei diversi produttori e per la comunicazione tra di essi, in modo da garantire l’interoperatibilità.
L’associazione KONNEX è il risultato della convergenza di tre associazioni di aziende :
• BatiBUS Club International (BCI)
• European Installation Bus Association (EIBA)
• European Home Systems Association (EHSA)
Konnex è riuscita a integrare queste associazioni in una sola organizzazione per promuovere un unico bus standard KNX, che integra le tre soluzioni Bati BUS, EIB and EHS.
Konnex si può utilizzare nelle seguenti applicazioni:
•EDIFICIO DI TIPO TERZIARIO
• EDIFICIO DI INTERESSE ARTISTICO
• LE PROBLEMATICHE DEL SETTORE INDUSTRIALE
• L’AUTOMAZIONE IN CASA (DOMOTICA)
• LA SUPERVISIONE
Accenni sul software ETS2 (EIB Tool Software):
Esistono tre tipi di configurazione per i sistemi EIB:
•System (S) -mode:
progettazione e messa in servizio di tutti i dispositivi certificati KNX con il software comune ETS.
•Easy (E) -mode:
Configurazione del sistema con strumenti semplificati
•Automatic (A) -mode:
configurazione “plug’n play” dei dispositivi, senza ulteriori strumenti.
Da noi è stato approfondito il primo aspetto, quello con la programmazione tramite software ETS2.
In seguito è rappresentata l’interfaccia per la progettazione della struttura dell’edificio, dove si possono collocare i vari dispositivi nei locali dove essi si trovano. La struttura della casa si può dividere in edificio (abitazione), parte dell’edificio (piano) e locale (stanza, cucina ecc.).

Qui invece si può vedere la suddivisione per gruppi, cioè la composizione di indirizzi di gruppo. In questa finestra si collegano le varie parti di un dispositivo all’indirizzo di gruppo da noi scelto. Come si può notare, gli indirizzi di gruppo sono composti da: gruppo principale, gruppo intermedio e sottogruppo.
Una volta terminata la progettazione si passa alla messa in servizio. Per la messa in servizio bisogna caricare manualmente su tutti i dispositivi i relativi indirizzi fisici e successivamente si carica il modulo di applicazione. Quando si ha finito di caricare il programma, l’impianto è operativo e dopo il collaudo sul campo della perfetta funzionalità, si crea una copia di backup del software di funzionamento dello specifico impianto su cd, che rimarrà in possesso del cliente in modo da garantire la successiva modificazione del programma da parte di installatori certificati EIB.
Note sul corso e importanza dell’attestato:
Il corso è stato suddiviso in due parti, una teorica e una pratica. La parte teorica comprendeva il funzionamento dei vari dispositivi e la loro composizione, la struttura delle linee e i vantaggi offerti dal sistema EIB. La parte pratica era costituita dall’utilizzo del software ETS2, programmando un semplice impianto e dalla messa in servizio di quest’ultimo. Alla fine si è svolto un esame pratico e teorico per il conseguimento dell’attestato, che documenta lo svolgimento con successo di questo corso.
L’attestato, che deve venire mandato via fax all’associazione Konnex per ottenere il diploma di partner, garantisce competitività nel settore EIB e autorizza il proprietario del diploma ad utilizzare tutti i marchi EIB in qualità di partner.
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Esempio