INTELIGENTNE INSTALACJE ELEKTRYCZNE Część 3 - SYSTEM KNX/EIB Logika i komunikacja

Transkrypt

1 INTELIGENTNE INSTALACJE ELEKTRYCZNE Część 3 - SYSTEM KNX/EIB Logika i komunikacja Mgr inŝ. Mirosław Kobusiński Politechnika Wrocławska, Instytut Energoelektryki System KNX/EIB topologia. Pełna topologia systemu z adresami fizycznymi elementów (bez rozbudowy linii o segmenty liniowe) Linia Obszar SO.. SO 5.. SL SL SL linia obszarowa SO 2.. SO linia główna. sprzęgło liniowe (SL) SO Obszar 4 Obszar 3 Obszar 2 Obszar linia. linia.2 linia.5 Obszar 5 sprzęgło obszarowe (SO) SL Adres fizyczny..2 numer urządzenia numer linii numer obszaru

2 System KNX/EIB - struktura logiczna. Obiekty komunikacyjne (OK) KaŜdemu urządzeniu magistralnemu przypisany jest jego program aplikacyjny (aplikacja) proponowany przez producenta. Bez programu aplikacyjnego urządzenie nie będzie funkcjonowało Aplikacja ściśle określa liczbę oraz rodzaj zadań, które moŝe realizować dane urządzenie. Dla kaŝdego zadania przypisane są w pamięci urządzenia tzw. obiekty komunikacyjne (OK). Wybierając funkcję, jaką ma pełnić dane urządzenie lub jego element, (np. dany klawisz przycisku wieloklawiszowego) automatycznie wybierane są obiekty komunikacyjne przypisane do danej funkcji, a następnie obiekty te są programowane zgodnie z ustawionymi parametrami. System KNX/EIB - struktura logiczna. Przykład : linia..2 Aktor załączająco - ściemniający 4.. Sensor przycisk 4-klawiszowy wielofunkcyjny 23 V EIB 2

3 System KNX/EIB - struktura logiczna. Przykład : opis obiektów komunikacyjnych (OK) elementów linii Nr OK Opis czynności Realizowana funkcja sterowania Rozmiar OK Urządzenie Klawisz naciśnięcie z lewej strony załącz oświetlenie bit Klawisz 2 krótkie naciśnięcie zał/wył oświetlenie bit Klawisz 3 krótkie naciśnięcie Klawisz naciśnięcie z prawej strony Klawisz 2 długie naciśnięcie Ŝaluzje góra/dół wyłącz oświetlenie ściemnianie bit bit 4 bit Przycisk 4-klawiszowy wielofunkcyjny (sensor) 9 Klawisz 3 długie naciśnięcie Ŝaluzje obrót lamelek bit 2 Klawisz 4 długie naciśnięcie lewa/prawa Regulacja zaworu grzejnika bajt zał/wył oświetlenie ściemnianie bit 4 bit Aktor załączającościemniający System KNX/EIB - struktura logiczna. Grupy adresowe i adresy grupowe Grupa adresowa : - w systemie KNX/EIB to określone, zaplanowane przez projektanta zadanie realizowane przez powiązane ze sobą strukturalnie obiekty komunikacyjne. - grupa adresowa stanowi podstawową jednostkę struktury logicznej systemu. Adresy grupowe : - słuŝą do łączenia obiektów komunikacyjnych w grupy adresowe - kaŝda grupa adresowa posiada swój własny, niepowtarzalny w danej instalacji adres grupowy, czyli identyfikujący ją zestaw liczb. 3

4 System KNX/EIB - struktura logiczna. Struktura adresów grupowych W odróŝnieniu od adresu fizycznego, liczby w adresie grupowym są od siebie oddzielone ukośnikami, np. //5 Struktura adresu moŝe być 2- lub 3- poziomowa. G/D, G/S/D Kolejne liczby oznaczają numery grup adresu grupowego, przy czym: G numer grupy głównej, S numer grupy pośredniej, D numer grupy dolnej (podgrupy) System KNX/EIB - struktura logiczna. Adres grupowy Wybór struktury zaleŝy tylko i wyłącznie od projektanta i dobrany jest do ilości zadań jakie spełnia system. Adresy grupowe mogą dowolnie wiązać urządzenia, niezaleŝnie od tego, gdzie znajdują się w topologii systemu i jakie są ich adresy fizyczne. struktura dwupoziomowa, grupa górna / grupa dolna (G/D: G = ( 5), D = ( 247) struktura trójpoziomowa, grupy: górna / pośrednia / dolna (G/S/D): G = ( 5), S = ( 7), D = ( 255) 4

5 System KNX/EIB - struktura logiczna. Adres grupowy adres // jest zastrzeŝony dla zadań ogólnosystemowych, tzw. wiadomości transmisyjnych, numery grupy głównej G=4 i G=5 są adresami nie filtrowanymi przez sprzęgła, czyli docierają do wszystkich urządzeń magistralnych. System KNX/EIB - struktura logiczna. Adres grupowy Zaleca się, aby kolejne miejsca w adresie grupowym oznaczały: G określoną część budynku lub określone pomieszczenia, w zaleŝności od wielkości obiektu; przykładowo w budynkach wielokondygnacyjnych moŝe to być kondygnacja, w budynkach jednorodzinnych mogą to być poszczególne pomieszczenia, S określone zadania spełniane przez daną grupę urządzeń, np. oświetlenie, ogrzewanie, Ŝaluzje, klimatyzacja, bezpieczeństwo, D polecenie wykonania konkretnej czynności, np. załącz oprawę oświetleniową L w pomieszczeniu X. 5

6 System KNX/EIB - struktura logiczna. Grupy adresowe i adresy grupowe. Przykład mały domek jednorodzinny. Salon Kuchnia Grupa główna (pomieszczenie) Nazwa Pracownia Pokój dziecięcy (G) 2 3 Grupa pośrednia (obiekt sterowania) Obiekt sterowania Oświetlenie ogólne Oświetlenie boczne śaluzje Ogrzewanie (S) 2 3 Grupa dolna (realizowane zadanie) Zadanie Zał/wył oświetlenie Ściemnianie oświetlenia Załącz oświetlenie Wyłącz oświetlenie (D) Łazienka 4 Opuść/podnieś Ŝaluzje 5 Korytarz 5 Zasłoń/odsłoń lamele 6 Schody 6 Regulacja temperatury 7 System KNX/EIB - struktura logiczna. Przykład : dwupoziomowa struktura adresów grupowych Urządzenie magistralne / obiekt komunikacyjny Magistrala.. Adres fizyczny..2 Podwójny sensor włączający Załączanie oświetlenia Nazwa urządzenia Aplikacja urządzenia Podwójny aktor włączający Załączanie oświetlenia L Lewy biegun Prawy biegun / /2 Obiekty komunikacyjne i przyporządkowane im adresy grupowe / /2 Kanał A Kanał B 6

7 System KNX/EIB - struktura logiczna. Przykład : linia..2 Aktor załączająco - ściemniający 4.. Sensor przycisk 4-klawiszowy wielofunkcyjny 23 V EIB System KNX/EIB - struktura logiczna instalacji. Przykład : wykorzystane obiekty komunikacyjne elementów linii Nr OK Opis czynności Realizowana funkcja sterowania Rozmiar OK Urządzenie Klawisz naciśnięcie z lewej strony załącz oświetlenie bit Klawisz 2 krótkie naciśnięcie zał/wył oświetlenie bit Klawisz 3 krótkie naciśnięcie Klawisz naciśnięcie z prawej strony Klawisz 2 długie naciśnięcie Ŝaluzje góra/dół wyłącz oświetlenie ściemnianie bit bit 4 bit Sensor - przycisk 4-klawiszowy wielofunkcyjny 9 Klawisz 3 długie naciśnięcie Ŝaluzje obrót lamelek bit 2 Klawisz 4 długie naciśnięcie lewa/prawa Regulacja zaworu grzejnika bajt zał/wył oświetlenie ściemnianie bit 4 bit Aktor załączająco -ściemniający 7

8 System KNX/EIB - struktura logiczna. Przykład : adresy grupowe Przycisk 4-klawiszowy wielofunkcyjny Aktor załączająco-ściemniający.. n..2 Załącz oświetlenie ( bit) OK Zał/wył oświetlenie ( bit) OK // OK Zał/wył oświetlenie ( bit) śaluzje góra/dół ( bit) OK 2 //2 Wyłącz oświetlenie ( bit) OK 4 //3 OK Ściemnianie (4 bity) Ściemnianie (4 bity) OK 6 śaluzje obrót lamalek ( bit) OK 9 Regulacja zaworu grzejnikowego ( bajt) OK 2 System KNX/EIB - struktura logiczna. Przykład : adresy grupowe w postaci tabelarycznej Adres fizyczny..2 (Aktor).. Nr OK (Sensor) //2 // 2 4 //2 6 8 //3 2 8

9 System KNX/EIB - struktura logiczna. Grupy adresowe i adresy grupowe - podsumowanie Adresy grupowe tworzące strukturę logiczną magistrali wiąŝą ze sobą obiekty komunikacyjne urządzeń magistralnych, a nie urządzenia jako odrębne elementy. Obiekty komunikacyjne jednego urządzenia mogą wchodzić w skład wielu róŝnych adresów grupowych, znajdujących się w róŝnych miejscach systemu. Jeden obiekt komunikacyjny moŝe wchodzić w skład wielu adresów grupowych. Np. obiekt komunikacyjny aktora oprawy oświetleniowej moŝe znajdować się w róŝnych adresach grupowych obiektów komunikacyjnych łączników, które go załączają z wielu róŝnych miejsc. Adresy fizyczne dotyczące urządzenia jako całości nie mają znaczenia w tworzeniu logicznej struktury powiązań. Adres fizyczny daje jedynie informację o zlokalizowaniu danego urządzenia w instalacji. Inteligentne instalacje elektryczne w budynkach System KNX - Transmisja szeregowa asynchroniczna Nadajnik Przewody magistralne Odbiornik Zegar nadajnika Zegar odbiornika Dane Znacznik startu Znacznik stop Bity odczytane przez odbiornik 9

10 System KNX/EIB komunikacja. Formowanie pojedynczego bitu w standardzie KNX/EIB Generowanie impulsów - bitów. Logiczne. U n + 3V U Impuls obciąŝający magistralę "Odpowiedź" cewki zasilacza U n =24 V U n - V Zakres tolerancji zmian Przebieg sygnału analogowego na magistrali 35 µs 4 µs t załącz wyłącz Przebieg sygnału binarnego w MAU t System KNX/EIB komunikacja. Generowanie pojedynczego bitu w standardzie KNX/EIB Urządzenie nadające obciąŝa na czas 35 µs ± µs magistralę impulsem Zmiana prądu płynącego w cewce zasilacza powoduje wyindukowanie się w niej napięcia i chwilowe podwyŝszenie napięcia na magistrali po wyłączeniu impulsu obciąŝającego ( odpowiedź cewki zasilacza) Czas odpowiedzi cewki zawiera się w standardzie KNX/EIB od 25 µs do 7 µs. Tym samym czas trwania pojedynczego impulsu wynosi standardowo 4 µs. Impuls jest generowany przez medialną jednostkę dodaną MAU na poziomie warstwy fizycznej urządzenia magistralnego,

11 System KNX/EIB komunikacja. Generowanie impulsów bitów w standardzie KNX/EIB Impuls generowany na magistralę przez MAU ma wartość logiczną brak impulsu jest interpretowany przez urządzenia magistralne jako U +24 V wartość logiczna Szybkość transmisji /4 µs = 96 bit/s "odpowiedź" zasilacza 4 µs impuls obciąŝający t sensora System KNX/EIB komunikacja. Generowanie pakietu 8 bitowego w standardzie KNX/EIB U U n Przebieg sygnału analogowego na magistrali 4 µs t załącz Przebieg sygnału binarnego w MAU wyłącz t log. Wartości logiczne pakietu 8-bitowego log. ST D D D2 D3 D4 D5 D6 D7 P SP ST D t

12 System KNX/EIB komunikacja. Generowanie pakietu 8 bitowego w standardzie KNX/EIB bitów : znacznik startu (ST) ( bit), którym jest pojedynczy impuls logicznego zera 8 bitów informacji oznaczonych od D do D7 bit kontroli parzystości P znacznik końca stop (SP) o wartości logicznej dwa bity puste (logiczne ) + następny bajt + itd czas trwania przesyłu pojedynczego bajtu to około,35 ms. System KNX/EIB komunikacja. Kontrola parzystości w standardzie KNX/EIB Kontrola parzystości to jeden z prostszych sposobów sprawdzania poprawności przekazywanej informacji i wykrycia ewentualnych błędów. Polega on na tym, Ŝe liczba logicznych pomiędzy znacznikiem startu i znacznikiem stop powinna być parzysta, czyli w polu kontroli parzystości będzie wstawione przez urządzenie nadające : - logiczne, jeśli liczba jedynek od D do D7 jest nieparzysta, - logiczne, gdy liczba jedynek od D do D7 jest parzysta. 2

13 System KNX/EIB komunikacja. Symetryczne generowanie impulsów w standardzie KNX/EIB Brak uziemienia przewodów magistrali powoduje, Ŝe impuls generowany jest symetrycznie, tj w przewodzie + i w przewodzie - Poprawa niezawodności przesyłu informacji. + 24V - urządzenie magistralne.. urządzenie magistralne..2 System KNX/EIB komunikacja. Struktura telegramu w standardzie KNX/EIB Telegram pole sterujące Telegram pole adresowe pole danych pole kontrolne Adres źródłówy Adres docelowy Dane uŝyteczne Bajt kontrolny 8 bit 6 bit 6 + bit 3 4 od 2 do 6 x 8 bit 8 bit Licznik Długość kontroli słowa przejść danych uŝytecznych 3

14 System KNX/EIB komunikacja. Struktura telegramu w standardzie KNX/EIB pole sterujące Pole sterujące zawiera informacje dotyczące priorytetu przesyłanej informacji oraz informację o powtórzeniach telegramu. W szczególności jest tam zawarta informacja dotycząca funkcji alarmowych i funkcji systemowych, którym w instalacji nadawany jest priorytet. Rozmiar pola sterującego wynosi bajt. System KNX/EIB komunikacja. Struktura telegramu w standardzie KNX/EIB pole adresowe Pole adresowe zawiera adres fizyczny urządzenia nadającego telegram (2 bajty) oraz adres docelowy (2 bajty + bit) w postaci adresu grupowego (najczęściej) lub adresu fizycznego urządzenia do którego nadawana jest informacja (rzadziej). To, czy adresem docelowym jest adres fizyczny czy grupowy jest zakodowane w dodatkowym bicie, który jest wypoŝyczony z sąsiedniego pola danych 4

15 System KNX/EIB komunikacja. Struktura telegramu w standardzie KNX/EIB pole danych Pole danych zawiera zasadniczą informację kierowaną przez urządzenie nadające (zwykle sensory) do urządzeń odbiorczych (zwykle aktorów). Długość pola danych wynosi od 3 do 6 bajtów (w zaleŝności od złoŝoności przesyłanej informacji), przy czym jeden bajt przeznaczony jest na tzw. licznik kontroli przejść i informację o tym, jak długie jest pole danych, aby urządzenie odbiorcze wiedziało, jak długo ma odczytywać pole danych. System KNX/EIB komunikacja. Struktura telegramu w standardzie KNX/EIB pole kontrolne Pole kontrolne zawiera tzw. bajt kontrolny, w którym dokonywane jest ponowne sprawdzanie poprawności przesyłanych informacji. Oprócz kontroli parzystości w polu kontrolnym telegramu dokonywana jest tzw. kontrola nieparzystości. Polega ona na wypełnieniu kolejnych pól tego bajtu logicznymi wartościami lub tak, aby liczba logicznych na kolejnych, miejscach przesłanych w telegramie bajtów była nieparzysta., czyli w bajcie kontrolnym wstawiane jest jeśli liczba ta jest parzysta, albo jeśli liczba ta jest nieparzysta. 5

16 System KNX/EIB komunikacja. Struktura telegramu w standardzie KNX/EIB pole kontrolne Ilustracja zasady kontroli nieparzystości w polu kontrolnym telegramu Pole sterujące Pole adresowe Pole danych D7 D6 D5 D4 D3 D2 D D Pole kontrolne System KNX/EIB komunikacja. Struktura telegramu w standardzie KNX/EIB potwierdzenie Przyjęcie kaŝdego telegramu jest potwierdzane przez urządzenia do których był on wysłany. Potwierdzenie telegramu jest słowem -bajtowym, które informuje nadawcę o jednej z trzech sytuacji: BUSY magistrala jest zajęta i nadawanie telegramu zostało wstrzymane; musi on być powtórzony, NAK niepoprawny odbiór lub błędy w transmisji telegramu; telegram musi byc powtórzony, ACK poprawny odbiór. 6

17 System KNX/EIB komunikacja. Czasy przesyłu telegramu skrętką dwuparową około 2 ms dla telegramu najkrótszego, czyli o długości 9 bajtów, około 4 ms dla telegramu najdłuŝszego, czyli o długości 23 bajtów. System KNX/EIB komunikacja. Kolizja telegramów Dominującym stanem jest stan logiczny Rozstrzyganie kolizji: ten z telegramów, który ma wcześniej, nadaje dalej. Urządzenie Transmisja wstrzymana - musi być powtórzona Urządzenie 2 Magistrala 7

18 System KNX/EIB PL (Powerline) Porównanie z magistralą TP - zalety moŝliwość instalowania urządzeń instalacji inteligentnej bez konieczności prowadzenia dodatkowych przewodów magistralnych (waŝne np. w obiektach zabytkowych, muzeach), mniejsza liczba urządzeń systemowych nie ma zasilaczy linii; kaŝde z urządzeń magistralnych jest przyłączone pomiędzy przewód fazowy L i neutralny N, brak ograniczeń w długości linii i odległości urządzeń. System KNX/EIB PL (Powerline) Normalizacja Standard Powerline normami: KNX jest zgodny z europejskimi EN 565 Signal transmission over low-voltage electrical networks in the frequency range 3 khz to48.5 khz, EN 59 Home and Building Electronic Systems 8

19 System KNX/EIB PL (Powerline) Topologia w systemie KNX-PL System KNX/EIB PL (Powerline) Topologia obszaru w systemie KNX-PL 5 9

20 System KNX/EIB PL (Powerline) Topologia całego systemu KNX-PL System KNX/EIB PL (Powerline) Transmisja w systemie KNX-PL Odbiornik Nadajnik Korelator Logiczna Logiczna 5,2 khz Logiczne + 5,2 khz Logiczne + 5,6 khz 5,6 khz Korelator,26 V RMS 833,3 µs Szybkość transmisji: 2 bit/s 2

21 System KNX/EIB PL (Powerline) Telegram w systemie KNX-PL Przeciętny czas przesyłu telegramu w systemie KNX PL ok. 3 ms Przeciętny czas przesyłu telegramu w systemie KNX TP ok. 4 ms System KNX/EIB RF (Radio frequency) Transmisja w systemie KNX-RF 2

22 System KNX/EIB RF (Radio frequency) Transmisja w systemie KNX-RF System KNX/EIB programowanie instalacji Moduł Ogólna Ustawienia struktura programu ETS Menu główne programu EIB Tool Software 2 ver..3 (ETS2V.3). Ustawienia programu (Settings) m.in.: Projektowanie (Project Design) Uruchamianie i testowanie instalacji (Commissioning/Test) Zarządzanie projektami (Project Administrator Zarządzenie bazą danych produktów (Product dministrator) Deklaracja parametrów programu Ustawienia języka (angielski, niemiecki, francuski i inne), Blokowanie dostępu do konkretnych projektów hasłem, Ustawienia drukarki Wybór odpowiedniej bazy produktów Wybór struktury adresów grupowych 3 lub 2 poziomowej, Drukowanie raportów (Reports) Wyjście z programu (Exit) 22

23 System KNX/EIB programowanie instalacji Menu modułu projektowanie w programie EIB Tool (ETS2V.3). System KNX/EIB programowanie instalacji Menu modułu uruchamianie i testowanie w programie EIB Tool (ETS2V.3). Istnieje moŝliwość wgrania w pierwszej kolejności adresu fizycznego urządzenia, a następnie jego aplikacji, bądź jednoczesnego wgrania zarówno adresu fizycznego jak i aplikacji. Zaleca się osobne wgrywanie adresu fizycznego i aplikacji, Podczas wgrywania adresu fizycznego program domaga się włączenia mikrołącznika danego urządzenia, któremu ma być nadany konkretny adres fizyczny 23

24 System KNX/EIB programowanie instalacji Wgrywanie aplikacji do urządzeń w module uruchamianie i testowanie programu EIB Tool (ETS2V.3). System KNX/EIB programowanie instalacji Menu modułu zarządzanie projektami programu EIB Tool (ETS2V.3). 24

25 System KNX/EIB programowanie instalacji Menu modułu zarządzanie bankiem danych programu EIB Tool (ETS2V.3). 25