Laboratorium Elektrycznych Systemów Inteligentnych Ćwiczenie 19 Analiza pracy urządzeń KNX/EIB należących do odrębnych linii magistralnych
Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie i analiza pracy urządzeń KNX/EIB należących do odrębnych linii magistralnych. Wiadomości teoretyczne Topologia sieci w systemie oparta jest o strukturę drzewa bez domkniętych pętli. Tego typu struktura umożliwia komunikację każdy z każdym przy użyciu odpowiednich adresów dla poszczególnych urządzeń, tworząc sieć sterownia. Podstawową częścią instalacji jest linia, która może grupować 256 urządzeń (przy uwzględnieniu włączenia wzmacniacza liniowego). Każda linia musi być zasilana ze swojego zasilacza napięcia stałego 230 V AC/24 V DC. W przypadku, gdy występuje konieczność rozbudowy sieci, należy dołączyć kolejne linie, przy czym każda z linii jest oddzielona od linii głównej sprzęgłem liniowym. W systemie KNX/EIB takie połączenie tworzy obszar, gdzie do linii głównej można podłączyć 15 linii. Dalsza rozbudowa sieci polega na połączeniu podobnych obszarów (maksymalnie 15) linią obszarową. Poszczególne obszary połączone są ze sobą za pomocą sprzęgła obszarowego. Przytoczone tu liczby mówią, że jedna sieć EIB/KNX może zawierać ponad 57 600 urządzeń Takim sprzęgłem liniowym/obszarowym jest znajdujące się na stanowisku laboratoryjnym urządzenie LK/S 4.1 firmy ABB. Sprzęgło to może także pracować, jako wzmacniacz liniowy, czyli repeater. W tym przypadku należy urządzenie odpowiednio zaprogramować moduł w aplikacji narzędziowej ETS. Główne funkcje sprzęgła liniowego to: - galwaniczne rozdzielenie od siebie linii/ obszarów, - filtrowanie telegramów, by zredukować ruch telegramów w jednej linii, Sprzęgło posiada zaciski przyłączeniowe do magistrali dla linii głównej i podporządkowanej, a w ramach jednej linii łącznik liniowy może być również stosowany, jako wzmacniacz liniowy (repeter). Podczas programowania instalacji w aplikacji ETS dokonuje się parametryzacji tablicy filtrów, czyli określenia, które telegramy z linii głównej do linii podrzędnej mają być przesłane i na odwrót. Tablica filtrów jest niezbędna do zachowania płynności oraz dużej wydajności linii magistralnych systemu. Sprzęgło liniowe, po odpowiedniej jego parametryzacji, przepuszcza tylko te telegramy, które zostaną zdefiniowane w tablicy filtrów. Inne polecenia blokuje, zapobiegając w ten sposób powstawaniu tłoku w magistrali.
Rys. 1. Schemat ideowy sprzęgła liniowego LK/S 4.1 1. Dioda sygnalizująca pracę urządzenia, 2. Dioda sygnalizująca połączenie urządzenia z linią główną lub pierwszą, 3. Dioda sygnalizująca połączenie urządzenia z linią podrzędną lub drugą, 4. Port podłączenia drugiej linii magistralnej, 5. Port podłączenia pierwszej linii magistralnej, 6. Programowana dioda LED 7. Przycisk wskazania adresu fizycznego 8. Etykieta W ustawieniach domyślnych sprzęgła liniowego przesyłane są tylko te telegramy, które zapisane są w tablicy filtrów. Mamy również do wyboru opcję blokowana lub przepuszczania wszystkich komunikatów. Ważnym programowalnym parametrem jest także możliwość powtarzania transmisji podczas detekcji błędu. Jeżeli system wykryje błąd podczas komunikacji telegram może być potrójnie wysłany do nadawcy. Adresowanie w standardzie EIB/KNX oparte jest na dwóch rodzajach adresów: fizycznym i grupowym (logicznym). Dzięki nim możliwa jest fizyczna identyfikacja poszczególnych urządzeń w sieci oraz ich wzajemne logiczne i funkcjonalne połączenie w celu realizacji sprawnej komunikacji. Adres fizyczny to unikalny numer identyfikacyjny. Każde urządzenie magistralne otrzymuje swój numer na etapie projektowania i konfiguracji sieci sterowania. Adres ten może być zmieniany w czasie użytkowania instalacji przez osoby administrujące. W praktyce ten typ identyfikacji jest potrzebny tylko do ponumerowania urządzeń w sieci, a następnie wgrania do nich aplikacji programowych tak, aby każdy moduł widział, jakie funkcje są mu przypisane. Adres fizyczny ma trójczłonową strukturę zawierającą numer obszaru, linii oraz urządzenia: Rys. 2. Struktura adresu fizycznego
Wykonanie ćwiczenia W ćwiczeniu należy połączyć dwie linie magistralne, za pomocą sprzęgła liniowego LK/S 4.1, należące do odrębnych stanowisk laboratoryjnych. W tym celu należy: 1. Połączyć obie szyny magistralne z uwzględnieniem linii głównej i linii podrzędnej. Linią główną (zaciski oznaczone cyfrą 1 na sprzęgle liniowym) powinna być magistrala stanowiska zawierająca moduł sprzęgła liniowego. Liną podrzędną powinna być druga magistrala. Każda linia musi mieć odrębne zasilanie, 2. W programie ETS należy wybrać odpowiednie urządzenia z pierwszego i drugiego stanowiska do komunikacji między liniowej - wyjście binarne 8-krotne ze stanowiska pierwszego i przycisk czterokrotny ze stanowiska drugiego, 3. Nadać odpowiednie adresy każdemu z urządzeń, przy czym sprzęgło liniowe musi być pierwszym urządzeniem w danej linii. Portowi RS-232 należy natomiast przypisać adres 1.1.255. Inne urządzenia należy zaadresować zgodnie z omówioną wcześniej regułą, 4. Wybrać z menu Design Create filter tables otworzy się oko informujące o ilości skonfigurowanych linii oraz grup, które mają być ujęte w tabeli filtrów. Po ustawieniu odpowiednio adresów fizycznych urządzeń tak, aby znajdowały się w innych liniach i połączeniu ich w grupy, w tabeli filtrów pojawiają się automatycznie. Jeżeli grupa w tabeli jest niepożądana, należy ją usunąć. W ten sposób konfiguruję się tabelę filtrów. W w/w oknie należy także sprawdzić adresy grupowe urządzeń tak, aby były takie same jak w oknie konfiguracji grup, 5. Wybrać z menu Project Commissioning/Test wgrać adresy fizyczne i programy aplikacyjne do poszczególnych urządzeń. 6. Zaznaczyć w oknie sprzęgło liniowe, a następnie wybrać z menu Test-Coupler i wcisnąć klawisz Compare w tym momencie nastąpi sprawdzanie zaprogramowanej wcześniej tabeli filtrów. 7. Wybrać z menu Commissioning Compare Filtertable i po potwierdzeniu wszystkich zapytań wprowadzić ponownie program aplikacyjny do sprzęgła liniowego ponieważ dokonano zmian w tablicy sprzęgła. Sprzęgło liniowe posiada różne funkcje w aplikacji ETS, jest, więc możliwość wyboru rodzaju dla niego pracy. W parametrach tego urządzenia, w zakładce configuration są do wyboru trzy opcje kontroli telegramów: block, route, filter.
Funkcja route przepuszcza wszystkie telegramy bez względu na konfigurację tablicy filtrów, block natomiast blokuje wszystkie telegramy. Po wyborze funkcji route wgrano ponownie program aplikacyjny do sprzęgła liniowego. Po zbadaniu funkcji route dokonano takiej samej modyfikacji z funkcją block. Punkty do samodzielnego opracowania: Należy tak zmodyfikować ustawienia sprzęgła, aby sprawdzić funkcję route i block. W jakich przypadkach tabela filtrów jest potrzebna, kiedy można przesyłać telegramy bez jej użycia. Opracowanie wyników badań: Opis i schemat układu instalacyjnego uruchomionego w trakcie ćwiczenia, Opis etapów wykonywania ćwiczenia, tj. zestawienie struktury instalacji w budynku, utworzone grupy adresowe, przyporządkowanie obiektów komunikacyjnych do grup adresowych, adresy grup, Opis procesu uruchamiania instalacji, Wnioski wynikające z wynikające z wykonanego ćwiczenia.