Esquemes KNX-EIB

En aquest esquema s’indiquen els símbols dels diferents components que integren la instal·lació KNX connectats físicament al bus (línia). També s’hi pot indicar l’alimentació de potència i la procedència, és a dir, de quin circuit (PIA) depenen els diferents actuadors, punts de llum o de corrent (vegeu la figura i figura).

Aquest tipus d’esquema és l’equivalent a l’esquema multifilar elèctric, on es dibuixen els elements amb les diferents connexions i l’alimentació. La relació entre activació i desactivació no està especificada.

A cada element s’hi ha d’indicar l’adreça física que té en la instal·lació:

Aquesta petita instal·lació KNX està formada pels elements de bus següents:

Serveix per alimentar el sistema. Incorpora una bobina de filtre. S’alimenta a 230 V i lliura uns 29 V a la sortida. És l’origen del bus, és a dir, sense la font d’alimentació, la resta d’elements no es podrien comunicar entre si. Pot lliurar uns 640 mA a la sortida.

Serveix per establir la comunicació entre l’ordinador que conté el programari de configuració de la instal·lació i el bus KNX. Actualment són més comuns elements d’interfase via USB o via Ethernet (IP).

Són polsadors que tenen dues tecles. Tot i això, a diferència dels polsadors convencionals que “connecten” o “no connecten” (tanquen o obren), els polsadors com aquests, comuns a les instal·lacions KNX, permeten a cadascuna de les tecles bascular cap a dalt o bascular cap a baix. Podem dir que cada tecla pot tenir una doble funció. De fet, fins i tot hi ha la possibilitat de fer que si polsem la tecla cap a dalt es controli un receptor elèctric i si la polsem cap a baix es controli un dispositiu totalment diferent. Tot i això, el més normal és que quan polsem cap amunt es connecti un receptor (per exemple una bombeta) i cap avall es desconnecti aquest mateix receptor.

La referència serigràfica als elements KNX és imprescindible per seleccionar de la biblioteca d’elements el dispositiu compatible (vegeu la figura).

Cada dispositiu s’identifica per una referència anomenada número de producte. Aquesta referència, la 5WG1 2112AB11, és un paràmetre importantíssim que s’ha de tenir en compte, ja que indica de manera inequívoca quin és el maquinari interior, i per tant una dada imprescindible a l’hora de triar els controladors o programes d’aplicació de la base de dades del fabricant que hem de fer servir.

Un programa d’aplicació que no estigui pensat per a una referència d’aparell concreta no funcionarà.

És possible que un aparell, com és el cas del polsador, amb una referència de producte concreta, tingui a la seva disposició més d’un controlador o programa d’aplicació disponible. Així, doncs, podem trobar un controlador que ens converteixi el polsador de doble tecla en:

• Un controlador de quatre punts de llum independents: tecla dreta amunt, tecla dreta avall, esquerra amunt i esquerra avall.
• Un doble regulador de llum: tecla dreta amunt apuja la lluminositat d’un llum, i la mateixa tecla, polsada cap avall, abaixa la lluminositat del mateix llum. La tecla esquerra pot controlar de manera independent un altre llum.

Es tracta d’un dispositiu que disposa de dos contactes electromecànics (per relé) de sortida que es poden activar i desactivar de manera independent, segons les relacions que establim al programa que hi carreguem (vegeu la figura).

De manera idèntica al que passa amb altres dispositius, la sortida binària permet ser configurada amb controladors o programes d’aplicació que facin funcions diferents. Podem configurar, per exemple, la sortida com a:

• Doble actuador binari: cada canal engega o atura un llum.
• Actuador binari amb funcions de temporització: podem indicar retards de temps entre el moment en què l’actuador rep l’ordre de desconnectar-se i el moment en què realment es desconnecta. Aquesta funció permet fer, per exemple, un temporitzador de llum d’escala.
• Actuador per calefacció: pot fer funcions de connexió-desconnexió d’elements calefactors, com per exemple terres radiants.

De manera idèntica a tots els dispositius KNX, s’ha d’observar la referència del producte, imprescindible per a la selecció posterior del programa d’aplicació utilitzat.

En l’esquema lògic també s’hi ha indicat la tensió d’alimentació de cada circuit:

• Alimentació FA del sistema KNX. C11: circuit d’alimentació domòtica.
• Alimentació llums sortides binàries. C1: circuit d’il·luminació.

En aquest esquema s’indica la relació funcional entre els diferents elements que componen la instal·lació KNX.

Aquesta relació s’indica amb l’adreça de grup (no l’adreça física), la qual s’utilitza per comunicar diversos elements. Amb aquesta adreça s’indica quins són els elements que rebran els telegrames generats pels components.

L’adreça de grup es pot determinar amb tres dígits separats per una barra, d’acord amb uns criteris d’ordre i funcionalitat.

En cada element també s’hi ha de fer constar l’adreça física per saber de quin component es tracta.

En l’exemple, amb una botonera doble (polsador doble) (P1) i (P2), volem activar i desactivar de manera independent dos punts de llum (L1) i (L2), tal com es veu en la figura.

Per tenir la informació ben ordenada es pot dissenyar una taula en què es posen tots els paràmetres de funcionament. Aquesta taula s’anomena taula de funcions, i descriu tant les adreces físiques dels components com les adreces de grup i relacions establertes entre aquestes adreces que definiran el funcionament del conjunt (vegeu la taula).

L’adreça de grup determina les relacions entre els elements de control (sensors) que emeten un missatge (telegrama) i els elements de sortida (actuadors) que l’han de rebre. Aquesta adreça de grup és determinada per tres xifres o nivells, separades per barres: – / - / —

Aquests nivells s’anomenen [principal] / [intermedi3] / [secundari3].

• Principal (0-15): ens pot indicar el tipus de funcionalitat, per exemple.
  • Preses de corrent.
  • Il·luminació.
  • Calefacció.
  • Persianes.
• Intermedi3 (0-7): ens pot indicar, per exemple, el número de planta.
• Secundari3 (0-255): el podem agafar de referència del número de sensor (polsador), per exemple.

De fet, no hi ha res establert a l’hora de donar referències a l’adreça de grup; tot depèn del tècnic i del tipus d’instal·lació. El més important és tenir-ho ben explicat en el programa i documentat en la memòria.

El número de grup és equivalent a l’adreça d’un bit auxiliar intern del sistema que s’utilitza per relacionar les accions dels actuadors. Una mateixa acció sobre un actuador ha de tenir el mateix número de grup.

A l’hora de fer una instal·lació amb KNX, és important disposar d’una bona documentació que doni suport de manera descriptiva tant als elements i connexions d’aquests elements (diagrama lògic) com al programa que aquests elements incorporen (diagrama funcional).

La taula de funcions es fa a partir de les premisses de funcionament de la instal·lació. Aquesta taula descriu de manera molt completa tant aspectes del maquinari utilitzat com aspectes de la seva programació.

Tot i això, no incorpora totes les dades relatives a la instal·lació, de manera que sempre és important de disposar tant de l’esquema o diagrama lògic (relatiu a la connexió física del maquinari) com de l’esquema o diagrama funcional (relatiu a la programació d’aquest maquinari).

A més, molt sovint, els professionals que fan la instal·lació física dels components i els que programen aquesta instal·lació un cop acabada són persones diferents.

L’instal·lador dels dispositius necessita bàsicament l’esquema lògic, en què hi ha tots els detalls de connexió i alimentació dels elements utilitzats.

El programador, en canvi, utilitza bàsicament l’esquema funcional per reflectir en la programació dels elements les funcionalitats volgudes.

Es mostren a continuació tota una sèrie d’aplicacions pràctiques corrents, que ajuden a entendre millor el procés que s’ha de seguir a l’hora d’abordar el disseny i execució d’una instal·lació domòtica amb el sistema de bus descentralitzat KNX.

Es tracta de dissenyar un petit exercici d’ampliació per treballar les adreces de grup.

Amb una botonera doble (polsador doble) (P1) i (P2), volem activar i desactivar de manera independent dos punts de llum, (L1) i (L2), igual que en l’exercici anterior.

Hi volem afegir una altra botonera doble (polsador doble) (P3) i (P4), per tal de fer una encesa general i una apagada general, respectivament, dels dos punts de llum, (L1) i (L2) (control centralitzat), tal com es veu en la figura.

Aquesta instal·lació EIB està formada pels elements de bus següents:

• Font d’alimentació (5WG1 122-1AB01).
• Interfície RS-232 per a PC (5WG1 148-1AB02).
• Polsadors dobles (5WG1 211-2AB11).
• Sortides binàries de dos canals (5WG1 562-1AB01).

En l’esquema lògic hi observem que a més dels elements d’entrada (polsadors) i sortida (actuadors binaris) disposem d’altres elements auxiliars (components de sistema) que, tot i que són imprescindibles, no es mostren en la taula de funcions, ja que en realitat no incorporen cap programa d’aplicació (vegeu la figura). Aquests components de sistema són la font d’alimentació i la interfície entre l’ordinador i el bus KNX, que en aquest cas es tracta d’una interfície RS-232/KNX.

Observem que, a la font d’alimentació, hi subministrem una tensió de xarxa de 230 V ca, a la qual fem arribar també el conductor de protecció.

S’indica també en el diagrama que aquesta font d’alimentació està connectada al circuit C11.

Observem també que la sortida binària de dos canals, adreçada com a 1.1.2, s’alimenta de la xarxa de 230 V ca, però en aquest cas ho fa a partir del circuit C1, ja que es tracta d’un element d’il·luminació.

Tots els elements de bus es connecten en paral·lel. El bus utilitzat conté dos fils: vermell i negre. La connexió en paral·lel implica que cadascun dels aparells es connecta al fil vermell en un dels terminals i al negre en l’altre.

Un instal·lador electricista amb coneixements bàsics d’instal·lacions domòtiques, amb coneixements bàsics de sistemes descentralitzats de bus, però sense coneixements de programació, ha de poder fer la instal·lació física (ubicació i connexió) de tots els elements a partir de l’esquema lògic dibuixat.

Si analitzem l’esquema funcional de dalt a baix (vegeu la figura), observem que la tecla 1 del primer polsador fa una única funció d’activar i desactivar el llum L1. El polsador, per tant, únicament envia dades al grup al qual està vinculat, l/1/1. Una pulsació de la tecla 1 cap amunt fa que s’enviï una ordre de connexió cap aquest grup. El llum s’il·lumina. Una segona pulsació, en aquest cas de la mateixa tecla 1 però cap a baix, fa que s’enviï una ordre de desconnexió. El llum s’apaga.

La segona tecla del polsador, la tecla 2, fa una funció idèntica a la tecla 1, però en aquest cas està associada al grup 1/1/2, que comanda l’encesa i apagada del llum L2 .

La primera tecla del segon polsador està també associada a un únic grup, l’1/1/3, però en aquest cas, a diferència de l’anterior, està pensat perquè enviï una ordre d’encesa cada cop que es prem cap a dalt. Aquesta tecla no envia mai una ordre d’apagada. A més, com s’observa, en aquest cas l’ordre s’envia de manera simultània cap a L1 i cap a L2, la qual cosa implica que el polsador fa una funció d’encesa general dels llums.

Finalment, el quart polsador fa una funció similar al tercer, però en aquest cas el que s’envia és una ordre d’apagada general cap als dos llums.

Per això, si comprovem la taula de funcions, observem que cadascun dels polsadors estan associats a una única adreça de grup, i en canvi, les sortides binàries que controlen L1 i L2 estan associades a tres adreces de grup que fan les funcions:

• d’encesa i apagada independent;
• d’encesa general;
• d’apagada general.

En l’exercici anterior hem utilitzat les funcions activar i desactivar per fer una commutada. L’activació i desactivació del grup associat a un llum es feia prement la tecla cap a dalt (activar) o cap a baix (desactivar). En aquest, introduirem la funció commutar per tal d’obtenir més funcionalitat des d’una botonera.

La funció commutar permet configurar una mateixa tecla, que, recordem-ho, pot anar en un sentit o un altre (a dalt i a baix) de tal manera que faci funcions diferents en cas de pressionar-la cap a un costat o cap a l’altre. Aquesta funció permet que, cada vegada que premem la tecla en un mateix sentit, el grup associat canvia d’estat, és a dir, que si premem un cop i el grup està activat (a valor lògic “1”) es desactiva, però si la tornem a prémer es torna a activar.

Això permet que una mateixa tecla pugui encendre i apagar un llum cada cop que la pressionem cap amunt, o encendre i apagar un llum diferent cada cop que la premem cap avall. Podem dir que cadascun dels sentits (a dalt, a baix) d’una tecla, permet fer una commutació d’un element diferent.

Gràcies al sistema de programació KNX podem establir múltiples relacions que poden ser modificades sense necessitat de manipular el cablejat (vegeu la figura).

En aquest cas, disposem de tres botoneres dobles per controlar l’enllumenat de dues sales i un punt de llum exterior.

• Botonera doble 1: P1 i P2.
  • Des del polsador (P1) volem activar i desactivar un punt de llum exterior (L1).
  • Des del polsador (P2) volem fer dues funcions independents: commutar dos punts de llum, (L2) i (L3), de manera separada. Per poder fer dues funcions independents, hem de programar que des de la tecla “A dalt” es pugui commutar un punt de llum, i des de la tecla de “A baix” es pugui commutar l’altre punt de llum, (L2). Per fer això hem de programar diferents adreces de grup per cada objecte.
• Botonera doble 2: P3 i P4.
  • Des de (P3), i seguint la mateixa funcionalitat que en (P2), volem controlar de manera independent els punts de llum (L2) i (L3); per això també hem de programar la funció commutar per a la tecla “A dalt” i la tecla “A baix”.
  • Des de (P4) volem activar i desactivar el punt de llum de l’habitació (L4).
• Botonera doble 2: P5 i P6.
  • Des de (P5) volem fer una activació i una desactivació centralitzada dels punts de llum (L2), (L3) i (L4). Per això programem la tecla “A dalt” amb la funció activar i la tecla “A baix” amb la funció desactivar.
  • Des de (P6) volem activar i desactivar el punt de llum de l’habitació (L4).

A la taula podem veure l’assignació d’adreces físiques i de grup.

En l’esquema lògic hi observem que disposem de tres polsadors dobles i dues sortides (actuadors binaris). Com és habitual, disposem també dels elements auxiliars necessaris, que són la font d’alimentació i la interfície entre l’ordinador i el bus KNX (vegeu la figura).

A la font d’alimentació, hi subministrem una tensió de xarxa de 230 V ca, a la qual fem arribar també el conductor de protecció. Aquesta font d’alimentació està connectada al circuit C11.

Com s’observa, també tenim dues sortides binàries de dos canals, adreçades com a 1.1.4 i 1.1.5. Aquestes sortides s’alimenten de la xarxa de 230 V ca, en concret del circuit C1, destinat a punts de llum.

En aquest exemple, es pot observar que cada canal d’un mòdul de sortida pot ser totalment independent de l’altre. De fet, el llum L1 connectat al canal A del mòdul de sortides binàries 1.1.4 es controla de manera totalment independent amb la tecla esquerra del polsador P1.

Amb aquest aclariment deduïm que la utilització de mòduls amb diversos canals (2, 4, 6, 8, 16…) que activin elements totalment diversos no representa cap problema. Encara més, des d’un punt de vista econòmic pot resultar fins i tot més interessant la utilització de mòduls amb més canals.

En l’esquema funcional hi observem que es reflecteix fidelment les associacions definides en la taula de funcions (vegeu la figura).

En l’exercici anterior hem utilitzat les funcions activar i desactivar per fer una commutada. L’activació i desactivació del grup associat a un llum es feia prement la tecla cap a dalt (activar) o cap a baix (desactivar). En aquest, introduirem la funció commutar per tal d’obtenir més funcionalitat des d’una botonera.

La funció commutar permet configurar una mateixa tecla, que, recordem-ho, pot anar en un sentit o un altre (a dalt i a baix) de tal manera que faci funcions diferents en cas de pressionar-la cap a un costat o cap a l’altre. Aquesta funció permet que, cada vegada que premem la tecla en un mateix sentit, el grup associat canvia d’estat, és a dir, que si premem un cop i el grup està activat (a valor lògic “1”) es desactiva, però si la tornem a prémer es torna a activar.

Això permet que una mateixa tecla pugui encendre i apagar un llum cada cop que la pressionem cap amunt, o encendre i apagar un llum diferent cada cop que la premem cap avall. Podem dir que cadascun dels sentits (a dalt, a baix) d’una tecla, permet fer una commutació d’un element diferent.

Gràcies al sistema de programació KNX podem establir múltiples relacions que poden ser modificades sense necessitat de manipular el cablejat (vegeu la figura).

En aquest cas, disposem de tres botoneres dobles per controlar l’enllumenat de dues sales i un punt de llum exterior.

• Botonera doble 1: P1 i P2.
  • Des del polsador (P1) volem activar i desactivar un punt de llum exterior (L1).
  • Des del polsador (P2) volem fer dues funcions independents: commutar dos punts de llum, (L2) i (L3), de manera separada. Per poder fer dues funcions independents, hem de programar que des de la tecla “A dalt” es pugui commutar un punt de llum, i des de la tecla de “A baix” es pugui commutar l’altre punt de llum, (L2). Per fer això hem de programar diferents adreces de grup per cada objecte.
• Botonera doble 2: P3 i P4.
  • Des de (P3), i seguint la mateixa funcionalitat que en (P2), volem controlar de manera independent els punts de llum (L2) i (L4); per això també hem de programar la funció commutar per a la tecla “A dalt” i la tecla “A baix”.
  • Des de (P4) volem activar i desactivar el punt de llum de l’habitació (L4).
• Botonera doble 2: P5 i P6.
  • Des de (P5) volem fer una activació i una desactivació centralitzada dels punts de llum (L2), (L3) i (L4). Per això programem la tecla “A dalt” amb la funció activar i la tecla “A baix” amb la funció desactivar.
  • Des de (P6) volem activar i desactivar el punt de llum de l’habitació (L4).

A la taula podem veure l’assignació d’adreces físiques i de grup.

En l’esquema lògic hi observem que disposem de tres polsadors dobles i dues sortides (actuadors binaris). Com és habitual, disposem també dels elements auxiliars necessaris, que són la font d’alimentació i la interfície entre l’ordinador i el bus KNX (vegeu la figura).

A la font d’alimentació, hi subministrem una tensió de xarxa de 230 V ca, a la qual fem arribar també el conductor de protecció. Aquesta font d’alimentació està connectada al circuit C11.

Com s’observa, també tenim dues sortides binàries de dos canals, adreçades com a 1.1.4 i 1.1.5. Aquestes sortides s’alimenten de la xarxa de 230 V ca, en concret del circuit C1, destinat a punts de llum.

En aquest exemple, es pot observar que cada canal d’un mòdul de sortida pot ser totalment independent de l’altre. De fet, el llum L1 connectat al canal A del mòdul de sortides binàries 1.1.4 es controla de manera totalment independent amb la tecla esquerra del polsador P1.

Amb aquest aclariment deduïm que la utilització de mòduls amb diversos canals (2, 4, 6, 8, 16…) que activin elements totalment diversos no representa cap problema. Encara més, des d’un punt de vista econòmic pot resultar fins i tot més interessant la utilització de mòduls amb més canals.

En l’esquema funcional hi observem que es reflecteix fidelment les associacions definides en la taula de funcions (vegeu la figura).