Resumen Tema 6 Sistemas con Cableado Especifico PDF

Sistemas con cableado específico, bus de campo y sistemas inalámbricos ====================================================================== 1. Explicación del sistema técnico de automatización por sistema de bus de campo ----------------------------------------------------------------------------...

Sistemas con cableado específico, bus de campo y sistemas inalámbricos ====================================================================== 1. Explicación del sistema técnico de automatización por sistema de bus de campo -------------------------------------------------------------------------------- El sistema de bus de campo es una tecnología utilizada en instalaciones domóticas, caracterizada por su comunicación a través de un cableado específico que conecta todos los nodos de la instalación, proporcionando también alimentación eléctrica. Algunos nodos pueden recibir energía directamente de la red de 230 V. La información se transmite en paquetes llamados telegramas. Los sistemas más reconocidos en este ámbito son KNX y LONWorks. Para el sistema KNX, se utiliza el software ETS3, que permite la configuración, programación y planificación de proyectos de manera autosuficiente ### 1.1. Configuración por sistema de Bus KNX/EIB El sistema KNX opera de manera descentralizada, lo que significa que no requiere un controlador central, ya que cada dispositivo tiene su propia unidad de control y microprocesador, permitiendo la comunicación entre ellos. Utiliza conductores trenzados (TP - Twisted Pair) para la alimentación y comunicación de los dispositivos. Existen dos modos de configuración en el sistema KNX: A. **S-Mode (Modo sistema)**: Ofrece el mayor grado de operatividad y flexibilidad, destinado a instaladores capacitados para realizar controles complejos. Requiere programación a través del software ETS3-Professional, utilizando una base de datos de elementos de los fabricantes. B. **E-Mode (Modo fácil)**: Tiene funciones limitadas y está diseñado para instalaciones con un aprendizaje básico. Utiliza el software ETS3-Starter, que permite una configuración más sencilla con funciones estándar y la reconfiguración de componentes, especialmente en las uniones de comunicación. ### 1.2. Topología y medidas y comprobaciones El sistema KNX utiliza una topología de tipo bus, que consiste en una línea compartida de comunicación entre los diferentes elementos. La instalación puede realizarse en configuraciones de línea, estrella o árbol, pero no se permite la conexión en anillo cerrado. La topología se organiza en tres niveles: La topología se divide en una conexión de tres niveles: línea, componente y zona. Zona: Formada por diversas líneas hasta un máximo de 12. Cada zona tiene un máximo de 768 elementos distribuidos en 12 líneas con 64 componentes cada una. La configuración de una zona se hace uniendo las líneas con unos acopladores de líneas. Dicha unión se llama línea principal. Componente: Son los componentes o dispositivos KNX que conectamos a la línea, por ejemplo, un sensor. Línea: Formadas por diversas de fuentes de alimentación y elementos bus que acatan estos requisitos: » Máximo elementos: 64. » Máximo fuentes de alimentación: 2. » Distancia mínima fuentes alimentación: 200 metros. » Distancia máxima fuente-elemento: 350 metros. » Distancia máxima entre elementos: 700 metros. » Longitud máxima del conductor: 1.000 metros. El sistema permite la ampliación mediante la unión de zonas, con un límite de 15 zonas, lo que permite instalar hasta 11,520 elementos en total. La estructura de la instalación incluye acopladores de área, acopladores de línea, fuentes de alimentación y dispositivos 2. Componentes del sistema -------------------------- En un sistema KNX, cada componente cuenta con una BCU (unidad de acoplamiento al bus) que le permite comunicarse de manera inteligente. Para su correcto funcionamiento, es esencial cargar el programa de aplicación adecuado en la BCU, ya sea para detectores o pulsadores. Los componentes pueden instalarse en diferentes ubicaciones, como armarios de distribución sobre carril DIN, en falso techo, o empotrados en cajas universales. Los componentes se dividen en dos categorías: 1. **Sensores**: Detectan cambios y envían datos a la BCU, que los codifica y transmite a través del bus a otros componentes. El acoplador de bus verifica el estado de la unidad de aplicación y envía los datos en forma de telegrama a los actuadores. 2. **Actuadores**: Reciben los telegramas de los sensores y ejecutan acciones, como encender o apagar luces y controlar persianas. Ejemplos incluyen salidas analógicas, interruptores de potencia y reguladores de luz. Además, el sistema incluye: - **Acopladores**: Aislantes eléctricos que filtran los telegramas de grupo. - **Módulos de funciones**: Elementos que realizan tareas complejas, como lógicas o de simulación de presencia. - **Componentes auxiliares**: Incluyen fuentes de alimentación, conectores de bus y cables de conexión. 3. Técnicas de comunicación por bus ----------------------------------- El sistema KNX utiliza diversos medios de comunicación que pueden combinarse según las necesidades de cada aplicación. Las principales formas de comunicación son: - **PL-110**: Línea de fuerza a 110 kHz, con una velocidad de 1.200 bits/s. - **RF**: Radiofrecuencia a 8868 MHz, con una velocidad de 38,4 Kbits/s. - **TP**: Par trenzado, con una velocidad de 9.600 bits/s. - **Ethernet (KNX sobre IP)**: El sistema más utilizado, que permite la transmisión de telegramas KNX encapsulados en IP. - **Cable de fibra óptica**: Utilizado para largas distancias. ### 3.1. Elementos comunes Los sistemas estándar KNX utilizan una variedad de componentes universales en todas sus instalaciones, que incluyen: - **Fuente de alimentación**: Controla y genera la tensión necesaria para el sistema, requiriendo al menos una por línea de bus. Sus valores típicos son 640 mA de salida, 230 V de entrada y 29 V de salida. - **Conector bus con dos fases**: Permite la conexión del cable de bus al perfil de datos, dirigiendo la señal a otros dispositivos como actuadores y sensores. - **Perfil de datos**: Se conecta al carril DIN y facilita la interconexión de elementos mediante contactos a presión, con cuatro conductores: dos para el bus UIB y dos para la tensión de alimentación. - **Terminales de conexión**: Conectan el cableado de bus en toda la instalación, utilizando cable rígido. - **Cable de bus**: Alimenta los elementos del sistema y transmite información entre ellos, siendo el más común el YCYM: 2x2x0,8. 4. Direccionamiento de los elementos ------------------------------------ En una instalación KNX, los elementos se identifican mediante un sistema de direccionamiento único que utiliza dos variables: **dirección de grupo (DG)** y **dirección física (DF)**. - **Dirección física (DF)**: Facilita el reconocimiento de los elementos bus y se estructura en tres partes: - **Zona**: Identifica una de las 15 zonas (4 bits). - **Línea**: Identifica una de las 12 líneas (4 bits). - **Componente**: Identifica uno de los 64 elementos en una línea (8 bits). Un ejemplo de dirección física sería 2.2.64, que corresponde al elemento 64 de la línea 2 en la zona 2. Cada componente recibe una dirección física única a través del software ETS3. - **Dirección de grupo (DG)**: Actúa como un cableado virtual que permite que un sensor y un actuador realicen la misma función, como bajar una persiana. Los pasos para su funcionamiento son: - Los sensores emiten la dirección de grupo en el telegrama de datos. - Los actuadores con esa dirección ejecutan la función correspondiente. - Se crean 15 grupos principales y 2.048 subgrupos, con direcciones que pueden ser de dos tipos: \'grupo principal/subgrupo\' o \'grupo principal/grupo intermedio/subgrupo\'. - **Objetos de comunicación**: Son direcciones asignadas a las memorias de los elementos, con un tamaño que varía entre 1 y 14 bits, dependiendo de la función. La conexión entre objetos de comunicación se realiza con otros de la misma memoria. 5. Software de programación --------------------------- Los sistemas de bus KNX utilizan el software **ETS3 Professional**, que es compatible con todos los fabricantes de KNX y requiere Windows para su funcionamiento. Este software ofrece varias ventajas, incluyendo: - - Control total de la instalación. - Visualización de parámetros en forma de árbol. - Almacenamiento inmediato de cualquier acción completada durante la etapa de diseño en la base de datos. - Una interfaz de usuario amplia y asistencia en línea. ### 5.1. Base de datos de fabricantes Los componentes KNX deben ser programados utilizando la base de datos específica de cada fabricante, que contiene el software necesario para el funcionamiento de cada elemento. Para importar estas bases de datos, es necesario tener un proyecto creado. A través del software, se puede utilizar la función de importación para añadir las bases de datos de los fabricantes que se deseen incluir en el proyecto. ### 5.2. Elementos de protección Los sistemas KNX operan con una tensión que no excede los 50 V en alterna ni 120 V en continua, clasificándose como muy baja tensión de seguridad, lo que elimina la necesidad de protección contra contactos directos. La fuente de alimentación debe conectarse a tierra mediante un cable PE para prevenir cargas estáticas en el bus. Además, los dispositivos deben estar protegidos contra sobretensiones transitorias, y aunque suelen contar con esta protección, se puede añadir un terminal de protección adicional para dispositivos, especialmente en cables al final del bus y en límites de edificios. 6. Técnicas de montaje y conexionado de un sistema por bus ---------------------------------------------------------- El cableado de las instalaciones KNX debe cumplir con el **REBT** (Reglamento de baja tensión). Existen varios tipos de instalaciones: - **Instalación básica**: Conecta la fuente de alimentación al conductor de protección de tierra y a la red de 230 VCA, proporcionando una salida de 28 VCC al bus a través de un conector. - **Instalación sobre carril DIN**: Utiliza un cable de bus para conectar los dispositivos KNX, comenzando en un cuadro de distribución con una fuente de alimentación filtrada. - **Instalación de IR (infrarrojos)**: Incluye un decodificador de IR montado en un carril DIN, con el sensor y pulsador empotrados en el techo. - **Instalación sobre falso techo**: Se realiza sobre los dispositivos que se conectarán, utilizando soportes de falsos techos de escayola. ### ### 6.1. Simbología y normas de instalación La simbología está publicada en la norma DIN 40900. Los vemos a continuación: ### 6.2. Normas de instalación Los requerimientos del sistema KNX están establecidos en las normas europeas **EN 50090-x**, que fueron adoptadas internacionalmente como **ISO/IEC 14543-3-x**, convirtiendo a KNX en el primer sistema estandarizado de control y automatización a nivel mundial. Inicialmente, estas normas se centraron en viviendas (HES) y no en la automatización de edificios (BACS). Sin embargo, dado que KNX es popular en ambos segmentos, se desarrollaron normas europeas adicionales, **EN 13321-1** y **EN 13321-2**, que posteriormente se publicaron como norma internacional **ISO/EN 22510** para el control de edificios. 7. Operaciones de control y mantenimiento ----------------------------------------- Al finalizar la instalación de un sistema KNX, se deben realizar varias comprobaciones y controles, que incluyen: 1. Verificar las longitudes de cable permitidas. 2. Comprobar que los extremos del cable bus estén marcados con \"KNX\" o \"BUS\". 3. Asegurarse de que no haya conexiones de cables no permitidas. 4. Verificar la polaridad de los componentes conectados al bus. 5. Comprobar la resistencia de aislamiento, que debe ser mínima de 500 VCC. 6. Verificar la tensión en cada extremo del cable. 7. Registrar los datos de estas comprobaciones. Además, el mantenimiento de instalaciones KNX conectadas a Ethernet permite la monitorización y control remoto del edificio desde cualquier lugar, facilitando la programación, análisis y mantenimiento por parte del integrador. ### 7.1. Sistemas inalámbricos Está considerado como otro tipo de sistema domótico que se usa en la actualidad en las instalaciones domóticas. En estos sistemas, los nodos se transmiten entre sí, sin tener que conectarlos por cable, es decir, se comunican de forma inalámbrica. En este tipo de sistema, se usan ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias: infrarrojos (IR) y radiofrecuencia (RF). La conexión a Internet o wifi es lo que admite que estos sistemas sean inalámbricos, pudiendo tener el usuario un control de todos los objetos por medio de un dispositivo (tablet, móvil...). La domótica inalámbrica está enfocada a dar al usuario un mayor confort, ya que se puede tener un control sin tener que moverte de donde estés. Estas son algunas de sus ventajas: Fácil y rápida de manejar, sin necesidad de cables. Mayor seguridad. Mayor comunicación, ya que se puede incorporar reconocimiento de cara o voz. Confort y comodidad. Mayor alcance.