building automation through standard knx

AUTOMATIZACIÓN Y SISTEMA DE CONTROL

Domótica • Es el conjunto de sistemas electrónicos,

eléctricos y mecánicos que nos permite

controlar manual o automáticamente las

variables de una VIVIENDA. o Consumo de energía

o Calefacción

o Agua caliente

o Refrigeración

o Iluminación

o Audio y video

o Persianas

o Riego automático

o Alarmas y monitoreo

o Etc.

Inmótica • Es el conjunto de sistemas electrónicos, eléctricos y mecánicos

que nos permite controlar manual o automáticamente las

variables de una EDIFICIO (Oficinas, edificios hospitalarios,

hoteleros, empresariales y similares).

• Objetivos: Reducir el consumo de energía, aumentar el confort

y la seguridad de los mismos.

• Un edificio es "inteligente" si incorpora sistemas de información

en todo el edificio, ofreciendo servicios avanzados de la

actividad y de las telecomunicaciones.

Urbótica Se entiende por urbótica al conjunto servicios e

instalaciones públicas que se encuentran automatizadas con el fin de mejorar las gestión energética, la

seguridad, el bienestar o confort y las comunicaciones

de todos los usuarios de estos servicios públicos.

Se podría definir como la integración de la tecnología

en el diseño inteligente de una ciudad.

Áreas de aplicación de la automatización

• Área de seguridad o Alarmas (Seguridad, técnicas) y monitoreo

• Confortabilidad o Valores de iluminación y temperatura.

o Valores de diferentes variables (Movimiento, CO2)

• Gestión de la energía o Medición de energía y agua

• Área de las comunicaciones o Integración de diferentes sistemas en una sola plataforma.

Automatización para cualquier tipo de aplicación

Iluminación

Calefacción

Climatización

Ventilación

Aplicaciones interiores

Aplicaciones exteriores

Vigilancia

Alarma general

Control incendio

Medición consumos

Gestión energética

Electricidad doméstica Persianas, toldos

Audio/Video, información

Sanitarios

y muchas otras aplicaciones

más

La iluminación LED permite crear efectos de iluminación, se

adaptan a las necesidades del diseñador o usuario. Con LEDs se pueden producir luces de diferentes colores con un

rendimiento luminoso elevado.

EJEMPLO:

ILUMINACION

Clasificación de los Sistemas de Control

• Sistema centralizado o Es aquel sistema en el que los elementos para

controlar y supervisar (Sensores, luces, válvulas,

etc.) están conectados a un único punto de

control central, que contiene la inteligencia de

todo el sistema.

o Ventajas:

• Sistemas más baratos

o Inconvenientes:

• Fabricante produce el sistema completo por

lo que crea dependencia de una sola marca.

• Si el controlador central falla, todo deja de

funcionar.

Clasificación de los Sistemas de Control

• Sistema descentralizado o En este sistema existen diferentes elementos de control, cada uno de

ellos posee la capacidad de tratar la información que recibe y actuar en

consecuencia.

o No existe una unidad de control central, por lo tanto, el usuario no

depende de un solo fabricante.

o La avería de cualquier elemento no afecta el funcionamiento del resto.

o Otras ventajas

• Facilidad de reconfiguración del sistema: Flexibilidad.

• Ahorro en cableado de instalación

o Inconvenientes

• Estandarización de los mensajes y la forma en que se han de

transmitir.

• Al contar con mas tecnología existe un mayor costo de los elementos

del sistema

Clasificación de los Sistemas de Control

• Sistema de control distribuido o Se puede considerar como una combinación de los dos

anteriores.

o Disponen de varios controladores próximos a lo que deben

controlar, y entre ellos están unidos por algún medio físico

de transmisión.

Topologías de red Se llama Topología de red a la forma de interconectar

todos los elementos o equipos (Controladores,

pulsadores, sensores, etc.) a la red.

• Topología en estrella o Todos los nodos del sistema están unidos a un controlador central.

o Ventajas:

• Un error en uno de los nodos (Cualquiera menos el central) no

afecta al resto de la instalación.

• Es muy fácil añadir nodos a la red.

o Desventajas:

• Un error en el controlador central afecta toda la instalación.

• El cableado de la instalación es muy extenso.

Topologías de red • Topología en anillo

o Todos los nodos están conectados en serie, por lo que el principio y el final están unidos formando un camino cerrado.

o La información se transmite desde el emisor hasta el receptor pasando por todos los demás, circulando la información en una sola dirección.

• Desventajas o Añadir nuevos nodos es más complicado pues hay que interrumpir

el funcionamiento de la red.

o Si hay un corte en el cable se inutiliza toda la red.

o Se puede producir saturación de datos en el bus.

Topologías de red

• Topología en BUS o La línea es compartida por todos y cada uno de los nodos del

sistema. Todos transmiten y reciben señales a través del bus.

o Ventajas:

• Facilidad de añadir y quitar nodos al bus

• Si un nodo falla no afecta el resto del sistema

o Inconvenientes:

• Se debe contar con un protocolo de comunicación más

sofisticado que el resto de redes.

Tipos de señal Las señales, tanto de entrada como

salida, de un sistema de control

pueden ser digitales y analógicas.

• Señal analógica o Representación de una magnitud física

por medio de los cambios en la señal

en el tiempo. Puede tomar cualquier

valor dentro de un margen

determinado de funcionamiento.

• Señal digital o Pueden tener un número determinado

de valores. Más utilizada es la señal

binaria, asociada a los valores 0 y 1.

Protocolos de comunicación

• Que es un protocolo de comunicación? o Es el idioma o formato de los mensajes que los diferentes sistemas

de control del sistema deben utilizar para entenderse unos con

otros.

o Permiten el intercambio de información de manera coherente.

• Protocolo estándar o Son utilizados ampliamente por múltiples empresas, los cuales

fabrican productos que son compatibles entre sí.

• Protocolo propietario o Desarrollado por una empresa, que solo ella fabrica. Estos

productos son capaces de comunicarse entre sí, pero no es posible

utilizar componentes de otros fabricantes.

Qué elementos componen un sistema de automatización?

• La unidad de control

o Es el cerebro de la instalación.

o Encargado de gestionar la información que recibe del sensor o

detector y enviar los datos necesarios hacia el dispositivo de

salida.

o Dispone en su interior de un microprocesador el cual requiere

una programación previa para efectuar el funcionamiento

requerido.

o Funciona mediante algoritmos de control o modelos

matemáticos.

Qué elementos componen un sistema de automatización?

• Los sensores o Son los dispositivos encargados de captar cualquier tipo de

cambio físico que se dé en la vivienda y transmitir la información

a la unidad de control o al sistema, para que se actúe en

consecuencia.

o Se pueden clasificar en detectores binarios y sensores

analógicos.

o Detectores binarios:

• Abierto - cerrado, on - off, hay - no hay.

• Ejemplo: Termostatos, detectores de gas, de incendios, etc.

o Sensores analógicos:

• Su valor de salida puede variar entre sus márgenes de

medida.

• Ejemplo: Sensores de temperatura, humedad, luminosidad,

viento, movimiento, etc.

Qué elementos componen un sistema de automatización?

• Los actuadores

o Dispositivo encargado de realizar la acción de las órdenes

dictadas por el sistema.

o Ejemplos: Electroválvulas (suministro de agua, gas, etc.),

motores (funcionamiento de persianas, puertas, etc.), sirenas

de alarma, reguladores de luz, etc.

o Actuador binario: Conexión-desconexión de elementos

terminales.

o Actuador analógico: Regular elementos terminales.

Qué elementos componen un sistema de automatización?

• Los aparatos terminales o Los más importantes son los visualizadores y alarmas acústicas o

luminosas.

o Visualizadores: Ofrecen información sobre el estado de alguna

parte del proceso o del sistema de control. En algunos no

solamente se puede visualizar información sino también dar

órdenes o tomar acciones dentro de la instalación.

• Pueden ser: Pantallas LCD, indicadores luminosos (LED),

dispositivos móviles, etc.

o Acústicos y/o luminosos: Alertan cuando se producen situaciones

para las que están programadas. Pueden ser timbres, sirenas,

lámparas, etc.

Estándares de automatización de edificios

• Existen varios protocolos de

automatización de edificios en el

mercado: o BACNET, C-BUS, DALI, DeviceNet, EnOcean, Fieldbus,

Gateways, KNX, LonWorks, Modbus, Profibus, entre otros.

o Los mas utilizados:

• BACNET (Alerton Technologies, Automated Logic,

Honeywell, Delta Controls, Lithonia Lighting, Siemens,

Schneider Electric)

• LonWorks (Fabricante: Echelon Corporation)

• KNX (Más de 200 miembros/fabricantes: ABB, AMX,

Cisco, Jung, Schneider Electric, Bosch, Siemens, Toshiba,

entre otros)

Estándares de automatización de edificios.

Una tecnología de comunicación para productos destinados al control y la automatización de viviendas y edificios.

Se trata de un sistema abierto, para el cual más de 265 fabricantes ofrecen más de 7.000 familias de productos y soluciones, todas ellas 100% compatibles entre sí.

La tecnología está normalizada a nivel mundial (IEC 14543), europeo (EN 50090), EEUU (ANSI/ASHRAE 135) y China (GB/Z 20965).

Para el diseño de proyectos se ofrece un único software “neutral” ETS, independiente de cualquier fabricante.

Flexibilidad en la instalación y planificación Reducción del cableado de tensión

Reducción del riesgo de incendios

Ahorro energético

Adaptabilidad ante un cambio de uso en el

inmueble

Ampliación y modificaciones

sin obras

Disponibilidad de información en cualquier punto del sistema

Sin unidad central

Conexión del sistema y sus ventajas

Instalación

Descripción del Sistema • Áreas de aplicación de los medios de transmisión

Medio Transmisión vía Áreas preferidas de aplicación

Twisted Pair (Par trenzado)

Bus de Control Independiente

Nuevas instalaciones y grandes renovaciones – nivel máximo de fiabilidad de transmisión.

Powerline Red existente En lugares donde no se necesita un cable de control adicional y hay disponible cable de 120V.

Radio Frecuencia Radio En lugares donde no se desea o no puede instalarse cableado.

IP Ethernet En grandes instalaciones donde se necesita un backbone o línea principal rápida.

KNX Interworking

• Todos los dispositivos de los diversos fabricantes que lleven el

símbolo KNX y que utilicen los mismos medios de configuración

pueden unirse fácilmente para realizar una instalación KNX gracias a la estandarización existente para KNX.

• Telegramas: Normalmente los componentes transmiten los

telegramas estándar, pero existen también componentes que

soportan el formato largo de telegrama.

• Datos útiles del telegrama: Para las distintas funciones

(conmutar, regular, control persianas, clima, etc.) es obligatorio utilizar formatos predefinidos para poder proceder a la

certificación.

Descripción del Sistema

Telegrama KNX

Comunicación

Comunicación

Modo Básico de Funcionamiento La instalación KNX TP1 mínima consta de: • Una fuente de alimentación (29V DC)

• Una bobina (Puede estar integrada en la FA)

• Sensores

• Actuadores

• Cable Bus (Solo necesita un par trenzado)

Pasos previos de configuración: • Asignación de direcciones físicas a cada componente.

• Selección y programación del software de aplicación para sensores y act.

• Asignación de direcciones de grupo (para unir funciones de componentes)

Dirección Física

• La dirección física debe ser unívoca dentro de la instalación.

• Formato: Área [4 bits] – línea [4 bits] – Componente Bus [1 byte]

• Inicialmente, se prepara un componente Bus para recibir su dirección

física por medio del botón de programación.

• Tras la puesta en marcha, la dirección física se sigue utilizando para:

o Diagnósticos, detección de errores, modificación de la instalación,

etc.

o Direccionamiento de objetos interfaces por medio de herramientas

de puesta en marcha.

• Importante: En el funcionamiento normal de la instalación, la dirección

física no tiene ningún significado.

Comunicación

Dirección de grupo

• Para realizar comunicación entre dispositivos.

• Puede ser de 2-niveles o de 3-niveles.

• Se asignan direcciones de grupo sin necesidad de

tener en cuenta donde esta el dispositivo en la

instalación.

• Los actuadores pueden escuchar a varias

direcciones de grupo pero los sensores pueden

enviar solo a una dirección de grupo por telegrama.

Comunicación

Objeto de comunicación • Los objetos de comunicación KNX son direcciones de memoria

en los dispositivos bus.

• El tamaño de estos objetos puede ser de 1 bit a 14 bytes

• Por ejemplo:

o Para una conmutación cualquiera se requieren solo 2 estados (0 y 1) por lo que se usan objetos de comunicación de 1 bit.

o Los datos de un telegrama de texto son mas extensos, se utilizaran objetos de comunicación de 14 bytes.

• Con ETS solo los objetos con el mismo tamaño pueden unirse mediante direcciones de grupo.

• Un objeto de comunicación puede asignarse a varias direcciones de grupo, pero solo una de ellas es la dirección de grupo emisora.

Comunicación

¿Que tan grande puede ser el sistema?

Nº componentes: 1 64 256 > 4.000 > 65.000

FA KNX KNX KNX KNX KNX KNX

AB

AB

AB

AB

AB

AB

L1

FA KNX KNX KNX KNX KNX KNX

L2

FA KNX KNX KNX KNX KNX KNX

L15

A1

A2

A15

¡Gracias por la atención!