Zasady działania systemu KNX/EIB
W tradycyjnej instalacji elektrycznej zrealizowanie każdej funkcji wymaga
prowadzenia osobnego przewodu, do lampy wiszącej, do kinkietu, do żaluzji lub do
regulatora temperatury pomieszczenia, a każdy system sterowania ma własną sieć. Każdy
z przewodów spełnia tylko i wyłącznie jedną funkcję, to znaczy, że dla funkcji
centralnych takich jak przykładowo: "włącz wszystkie światła na zewnątrz
domu" lub "opuść wszystkie rolety" należy położyć w odpowiednim
czasie odpowiednio wiele dodatkowych przewodów. W systemie instabus KNX/EIB następuje
rozdzielenie sygnałów sterujących i kontrolnych przesyłanych dwużyłowym przewodem
magistralnym od obwodów zasilania energetycznego poszczególnych odbiorników.
Obwody zasilania elektroenergetycznego są oddzielone od wszelkich funkcji
sterowniczych, pomiarowych, kontrolnych i regulacyjnych. Informacje niezbędne do
realizowania tych funkcji transmitowane są za pośrednictwem przewodu magistralnego
(2x2x0,8mm2). Informacja przekazywana jest w trybie szeregowej transmisji symetrycznej
przy zastosowaniu odpowiedniego protokołu. Znamionowym napięciem jest SELV (Safety Extra
Low Voltage) DC 24V. Napięcie to dostarczają specjalne zasilacze podające na wyjściu
29V DC. Pełny zespół zasilający to zasilacz z cewką, która zapobiega zwieraniu na
zaciskach wyjściowych zasilacza telegramów dochodzących od elementów magistralnych.
Do przewodu magistralnego podłączone są aparaty, tzw. elementy magistralne,
wyposażone w mikroprocesory wraz z odpowiednimi rodzajami pamięci. Pozwala to
realizować funkcje inteligencji rozproszonej. Magistrala jest dla nich zarówno
źródłem zasilania jak i informacji.
Tam gdzie w tradycyjnej instalacji elektrycznej zastosowany był wyłącznik,
przykładowo do oświetlenia, w systemie magistrali KNX/EIB zastosowany zostaje czujnik
klawiszowy, dokładnie przyporządkowany danej funkcji. Jeśli ten zaprogramowany sensor
(czujnik) zostanie naciśnięty, spowoduje to natychmiastowe wysłanie informacji
(telegramu) do wszystkich będących w budynku urządzeń.
KNX/EIB jest systemem automatyki domów i budynków, o wolnej topologii, z rozproszoną
inteligencją, opartym na zdecentralizowanym, zgodnym z OSI, sieciowym systemie
operacyjnym typu peer-to-peer.
Elementy magistralne wymieniają miedzy sobą informacje i polecenia bez potrzeby
stosowania centralnego sterownika.
W magistrali KNX/EIB przesył informacji nie jest galwanicznie oddzielony od napięcia
zasilania 24V DC. Napięcie to podlega w trakcie przesyłania telegramu stałej modulacji.
Impuls jest zerem logicznym. Brak impulsu interpretowany jest jako logiczna jedynka.
Informacje przesyłane są w formie telegramu w sposób asynchroniczny. Przesył
jest jednak w pewien sposób synchronizowany poprzez bity start i stop. W systemie instabus
KNX/EIB zastosowano protokół CSMA/CA (Carriere Sense Multiple Access with Collision
Avoidance), który gwarantuje przypadkowy, bezkolizyjny dostęp do magistrali, bez
zmniejszania zdolności przesyłu danych do magistrali. Zaimplementowany protokół
zapewnia hierarchiczny i uporządkowany przepływ informacji na magistrali oraz umożliwia
szybki i niezawodny przesył telegramów pomiędzy dowolnymi urządzeniami podłączonymi
do magistrali. Transmisja odbywa się z szybkością 9600bps. Dla uniknięcia błędów
transmisji, każdy element odbierający telegram potwierdza otrzymanie prawidłowej
treści informacji. Jeśli brak jest potwierdzenia element nadający powtarza transmisję
trzykrotnie. Jeśli w dalszym ciągu brak jest potwierdzenia, proces transmisji zostaje
przerwany a błąd zostaje zapamiętany w pamięci urządzenia nadającego telegram.
Podczas działania magistrali większość rutynowych zadań jest realizowanych w
procesach wysokowydajnej, zorientowanej grupowo (multicast) komunikacji. Pojedyńcza
wiadomość (telegram) może powodować określone działanie dziesiątek a nawet setek
urządzeń podłączonych do sieci KNX/EIB. Jednym klawiszem można włączyć
wszystkie lampy w pomieszczeniu (całym budynku), obniżyć wymaganą temperaturę lub na
przykład włączyć wieczorną symulację obecności.
Elementy magistralne wysyłające spakowane w telegramy informacje o stanie
łączeń lub mierzonych wielkości fizycznych nazywane są sensorami (czujnikami).
Elementy odbierające telegramy i realizujące określone na ich podstawie czynności
nazywane są aktorami (wyrobnikami). Odbierają one sygnał (telegram) i bezzwłocznie
wykonują przełączenie, np. włączając lampę. Aby zadziałał właściwy mechanizm
wykonawczy, w telegramie musi być zakodowanych wiele informacji. Możliwe są rozkazy
grupowe i centralne. W takim wypadku czujnik śle zgodnie z wcześniej zadanym programem,
rozkaz: włącz; do kilku lub wszystkich aktorów i światła zostają włączone.
Ponieważ wszystkie te rozkazy zaprogramowane są przy pomocy komputera, mogą zostać w
każdej chwili zmienione. Bez użycia młotka i przecinaka do rozkuwania ścian. Jedynie
za pomocą komputera. W zależności od realizowanych przez nie funkcji zarówno sensory
jak i aktory mogą być przyłączone do sieci 220V AC.
Czujnik, np. wiatrowy, ruchu, temperatury, wilgotności, jasności lub zegar
sterujący, zamiast rozkazów przełączenia, może również przekazywać do aktorów
mierzone wielkości fizyczne. Jeśli osiągnięte zostaną wartości progowe, aktor
natychmiast zareaguje. W czasie deszczu zamknie okna dachowe, przy zbyt jaskrawym słońcu
wysunie markizy, o nastawionej godzinie zasunie żaluzje, a po otwarciu okna zamknie
dopływ gorącej wody do grzejnika znajdującego się pod oknem. W taki to sposób
czujniki i aktory tworzą inteligentny system, który aktywnie chroni budynek przed
ewentualnymi szkodami, nawet jeśli nikogo nie ma w domu.
Przy pomocy oprogramowania wizualizującego współpracującego z ETS można
skontrolować każde urządzenie we wszystkich pomieszczeniach. Nadzorowanie obiektu
ułatwia wykorzystanie programów graficznych (bitmapy, rysunki a nawet wyskanowane
zdjęcia obiektu). Te obrazy poszczególnych pomieszczeń są za pomocą programu do
wizualizacji włączone do jednego systemu nadzoru, sygnalizacji, obsługi i są
programowane zależnie od potrzeby. To co było przy tradycyjnej instalacji z powodu
olbrzymich kosztów okablowania praktycznie w wielu przypadkach niemożliwe można teraz
zrealizować (nadzór z jednego stanowiska roboczego nad dużymi zakładami i budynkami).
mgr inż. Wojciech Wiśniewski
Politechnika Łódzka
Za mało wiedzy? Znacznie więcej znajdziesz w poradnikach. Kliknij tu i poznaj je!
Chcesz wiedzieć więcej o nowoczesnych instalacjach? Zapisz się na darmowy poradnik.
Dodaj komentarz:
Komentarze: