Redes Domóticas

Tema docente Tema 9. Redes Domticas. Bus EIB

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TEMA 9. REDES DOMTICAS. BUS EIB

1 Introduccin ................................................................................................................... 1 2 Aspectos de la domtica................................................................................................. 3 3 Sistemas domticos comerciales.................................................................................... 7

3.1 CEBus ..................................................................................................................... 8 3.2 X-10 ........................................................................................................................ 9 3.3 LonWorks.............................................................................................................. 17 3.4 EHS ....................................................................................................................... 20

4 Estudio del sistema distribuido EIB............................................................................. 25 4.1 Introduccin .......................................................................................................... 25 4.2 Tecnologa............................................................................................................. 26

4.2.1 Superposicin de datos / alimentacin ........................................................ 27 4.2.2 Caractersticas de la transmisin ................................................................. 28

4.3 Topologa .............................................................................................................. 29 4.4 Direccionamiento .................................................................................................. 31

4.4.1 Direcciones fsicas....................................................................................... 31 4.4.2 Direcciones de grupo ................................................................................... 32

4.5 Formato de las transmisiones................................................................................ 34 4.5.1 Mtodo de acceso al medio ......................................................................... 34 4.5.2 Formato de los mensajes ............................................................................. 35

4.6 Componentes inteligentes................................................................................... 39 4.7 Instalacin ............................................................................................................. 42

4.7.1 Diseo y realizacin de la instalacin ......................................................... 43 4.7.2 Comprobacin de la instalacin .................................................................. 44

5 Bibliografa .................................................................................................................. 45

Tema 9. Redes Domticas. Bus EIB

Univ. Politcnica de Cartagena. Departamento de Tecnologa Electrnica. 1

Tema 9. Redes Domticas Bus EIB

1 Introduccin El concepto de domtica, a la vez que novedoso, se est desarrollando en la actualidad a una gran velocidad. Es por esto que se hace necesario dar una panormica de esta nueva tecnologa para comprender su estado presente de desarrollo y la forma en que se puede aplicar en funcin de las necesidades de cada usuario. Hoy da existe una gran variedad de sistemas comercializados, si bien hay que saber cul o cules de ellos aplicar para construir edificios a prueba de futuro.

La aparicin de esta nueva tecnologa se ha visto propiciada por la disponibilidad y flexibilidad del elemento base que ha acelerado el desarrollo de la informtica en los ltimos tiempos, el microprocesador, as como por la paulatina convergencia de la informtica y las telecomunicaciones, y la necesidad, cada vez mayor, de la informacin a todos los niveles.

Asimismo, ha sido fundamental la definicin paralela de arquitecturas de comunicacin de datos en el mbito de la automatizacin industrial; los conocidos buses de campo, con los que los sistemas domticos presentan grandes similitudes.

Desde el punto de vista etimolgico, la palabra domtica fue inventada en Francia (pas pionero en Europa) y est formada por la contraccin de domus (vivienda) mas automtica. En este sentido ha habido cierta polmica en lo referente a la idoneidad de su

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2 Asignatura: Comunicaciones Industriales. Profesor: Manuel Jimnez Buenda.

denominacin, puesto que el objeto de esta disciplina no es nicamente la vivienda, sino cualquier tipo de edificacin. Adems, la domtica va ms all de la mera automatizacin de un edificio, integrando el control del mismo con el uso que se hace de l. En cualquier caso, el uso de este trmino se ha extendido ampliamente, a pesar de que en los comits de normalizacin, como AENOR, se ha optado por prescindir del mismo por las razones expuestas.

Parece clara la separacin de esta misma tecnologa para cubrir distintos mbitos de aplicacin. As se pueden distinguir tres sectores distintos dependiendo del alcance de su aplicacin:

Domtica, para el sector domstico. Inmtica, para el sector terciario. Urbtica, para las ciudades. En este caso se tratan temas como el control de la

iluminacin pblica, la gestin de semforos, las telecomunicaciones, medios de pago, etc.

Para definir una vivienda automatizada habra que tener en cuenta al menos dos puntos de vista: el del usuario y el punto de vista tcnico.

Desde el punto de vista del usuario, una vivienda domtica podra ser aquella que proporciona una mayor calidad de vida a travs de las nuevas tecnologas, ofreciendo una reduccin del trabajo domstico, un aumento del bienestar y la seguridad de sus habitantes, y una racionalizacin del los distintos consumos. Todo ello teniendo en cuenta la facilidad de uso para todos los inquilinos, an cuando alguno de ellos presente alguna minusvala fsica.

Desde el punto de vista tecnolgico, la definicin podra ser la siguiente: es aquella en la que se integran los distintos aparatos domsticos que tienen la capacidad de intercomunicarse entre ellos a travs de un soporte de comunicaciones, de modo que puedan realizar tareas que hasta ahora se venan haciendo de forma manual.

Hasta hace poco aos, y en ocasiones en la actualidad, la gestin de una vivienda o edificio automatizado se vena realizando mediante automatismos independientes. Cada uno de los cuales consiste en un equipo electrnico que suele contener un microprocesador para controlar instalaciones de la vivienda (gas, agua, sistema de alarma, etc.). El control que realizan estos automatismos es tpicamente de marcha/paro, y en algunos casos de regulacin.

Puesto que tanto los aparatos domsticos como los automatismos son electrnicos, son imprescindibles elementos protectores de la red elctrica; en una vivienda o edificio domtico existen dos tipos de cuadros conectados entre s: el cuadro elctrico (en Espaa de 230V, 50Hz) y el cuadro domtico, que tpicamente emplea tensiones de alimentacin seguras (12Vdc o 24Vdc).

En la Figura 1 se esquematiza la estructura general en la automatizacin de una instalacin.

Las centrales de accionamiento local son subautomatismos que controlan una zona concreta referente a un automatismo, y permiten al usuario obtener informacin sobre el estado de una variable, as como actuar sobre ella de forma local.

Es obvia la necesidad de comunicacin entre los sensores y los automatismos correspondientes, para lo cual se emplean buses de comunicacin, que son los que han dado lugar a la aparicin de los sistemas domticos modernos.



Figura 1. Estructura general de la automatizacin de una instalacin.

2 Aspectos de la domtica Como se ha comentado anteriormente, la domtica es un conjunto de servicios realizados para automatismos o dispositivos con cierto grado de inteligencia (basados en microcontroladores) dentro del hogar, dirigidos a la gestin de cuatro funciones bsicas (Figura 2): control energtico, confort, seguridad y telecomunicaciones. Aunque en muchos aspectos estas funciones se solapen, vamos a intentar diferenciar cada uno de ellos. Al realizar una instalacin, la proporcin de la inversin realizada en cada uno de los apartados depender del cul vaya a ser la finalidad del edificio o residencia.

Figura 2. Funciones bsicas en las instalaciones domticas.

A continuacin se van a tratar en detalle los aspectos ms importantes dentro de cada una de estas funciones bsicas.

2.1 Confort

El concepto de confort va dirigido principalmente a las instalaciones CVC (climatizacin, ventilacin y calefaccin), auque tambin se incluyen en este campo los sistemas de audio y video, control de iluminacin, riego y jardines, mando a distancia y todo aquello que contribuya al bienestar y la comodidad de las personas que utilicen las instalaciones. En los sistemas de CVC es donde mayores inversiones se estn realizando, pues adems de abarcar una gran parte del consumo energtico, estn presentes en casi todas las instalaciones y son la primera contribucin. Se hace necesario que el control de estos sistemas est lo ms distribuido posible, esto es, que cada habitacin, local o recinto, disponga de sistemas de control individual.

Entre los sistemas destinados al confort cabe destacar, adems de las instalaciones CVC:

INFORMACIN USUARIO

INFORMACIN SENSORES +

ACCIONAMIENTO LOCAL AUTOMATISMO

ACTUACIN: MARCHA/PARO

DDOOMMTTIICCAA

Control Energtico

Confort

Seguridad

Telecomunicaciones

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Control por infrarrojos de los distintos automatismos Automatizacin de riego de jardines. Apertura automtica de puertas. Centralizacin y supervisin de todos los sistemas de la vivienda. Accionamiento automtico de distintos sistemas en base a datos del entorno,

como la recogida automtica de toldos y bajada de persianas en caso de tormenta o viento excesivo, etc.

Informacin de presencia de correo en el buzn.

2.2 Control Energtico

La finalidad es satisfacer las necesidades del hogar al mnimo coste. En este control se pueden distinguir tres aspectos diferenciados:

Regulacin: con la que se pueda obtener la evolucin del consumo energtico de la vivienda o edificio.

Programacin: para programar distintos parmetros como temperatura segn horarios, das de la semana, mes, etc.

Optimizacin: de modo que se minimice el consumo. El aprovechamiento de la energa y reduccin de su consumo, es uno de los apartados ms importantes en la instalacin de un sistema domtico, puesto que revierte a medio y largo plazo en su amortizacin, adems de estar muy ligadas al concepto de confort. Las acciones destinadas a reducir el consumo estn ntimamente ligadas a la integracin de todos los dispositivos de la vivienda en el sistema. Dichas acciones son del tipo:

Aprovechamiento de las franjas de tarificacin de valle para hacer trabajar aquellos equipos que lo permitan (p.e., aprovechamiento de tarifas nocturnas en funcin de las necesidades programadas).

Reduccin del consumo para climatizacin fuera de las horas de trabajo normales.

Deteccin de fuentes de prdidas en sistemas de climatizacin (p.e. suspensin del funcionamiento en estancias donde se detecten ventanas abiertas).

Reduccin del consumo para climatizacin en ausencia de individuos en las estancias mediante la deteccin automtica de presencia.

Actuacin sobre automatismos de persianas para el aprovechamiento de la luz solar.

2.3 Seguridad

Actualmente, aunque de manera individualizada (no integrada), es la funcin ms desarrollada, y puede integrar mltiples aplicaciones (ver Figura 3), especialmente si se encuentra integrada dentro de un sistema domtico. Se puede dividir en seguridad e personas y seguridad de bienes.

En la seguridad de personas se incluyen tareas como:

Alumbrado automtico en zonas de riesgo por deteccin de presencia (escaleras, etc.) para evitar accidentes domsticos.

Desactivacin de enchufes de corriente para evitar contactos. Manipulacin a distancia de interruptores en zonas hmedas.



Emisin de avisos telefnicos a nmeros prefijados en caso de necesidad de ayuda urgente.

Detectores de fugas de gas o de agua que cierren las vlvulas de paso a la vivienda en el caso de producirse escapes.

Alarmas de salud. En el caso de personas con necesidades especiales (ancianos, personas discapacitadas) se disponen pulsadores cuya activacin genera un aviso a una central receptora, un familiar o un hospital para solicitar ayuda sanitaria urgente.

Figura 3. Funciones de seguridad.

En cuanto a la seguridad de bienes se refiere, las funciones principales son (Figura 3):

Avisos a distancia. En ausencia del usuario se emiten avisos en caso de alarma (bien acsticos o telefnicos).

Deteccin de intrusos. Incluye la instalacin de diversos sensores: Sensores volumtricos para deteccin de presencia. Sensores de hiperfrecuencia para cristales rotos. Sensores magnticos para apertura de puertas y ventanas.

Alarmas tcnicas: Deteccin de incendios. Deteccin de fugas de agua y gas. Ausencia de energa elctrica.

En el caso de alarmas tcnicas tambin se pueden realizar acciones correctivas (p.e. si se detecta escape de gas, cortar el suministro).

2.4 Telecomunicaciones

En este sentido, existen numerosas posibilidades en funcin del tipo de edificio. La aparicin de nuevas tecnologas en el campo de las comunicaciones y redes de transmisin de datos, y el hecho de que los sistemas domticos avanzados se basan en el empleo de estos tipos de redes, hacen de ste un campo frtil para la investigacin y el desarrollo de nuevas arquitecturas y sistemas de integracin.

Entre las posibilidades de telecomunicacin segn el tipo de edificio, destacaremos:

Sistemas de comunicacin en el interior. Megafona, difusin de audio/video, intercomunicadores, etc.

Seguridad de Personas

SEGURIDAD

Aviso a Distancia

Seguridad de Bienes

Deteccin Intrusos Alarmas Tcnicas Simulacin de Presencia

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Sistemas de comunicacin con el exterior. Telefona bsica, video-conferencia, e-mail, Internet, TV digital, TV por cable, fax, radio, transferencia de datos (X25, ATM), etc.

Comunicaciones externas propias de la vivienda. Mensajes de alarma como fugas de gas, agua, etc., y telecontrol del sistema domtico a travs de la lnea telefnica o conexin a redes de datos (Internet).

De entre todas ellas, las que mayor auge estn teniendo en los ltimos aos, desde el punto de vista de aportaciones de investigacin e implantacin de nuevas tecnologas, son las iniciativas de telecontrol del sistema domtico desde el exterior. En este sentido se pueden destacar trabajos como:

Control de instalaciones domticas mediante protocolo TCP/IP utilizando html o applets de Java, para la teleoperacin y monitorizacin de sistemas domticos en edificios.

Control de instalaciones domticas mediante mensajes SMS. Consistente en la aplicacin de la tecnologa GSM al control de remoto de redes domticas.

Acceso a redes EIB para personas discapacitadas empleando redes inalmbricas de datos (IEEE 802.11b) mediante aplicaciones cliente-servidor con protocolo TCP/IP, que facilitan el acceso a todas las funciones de la vivienda a personas discapacitadas a travs del uso del ordenador personal empleando tcnicas de barrido.

Aplicacin de sistemas de encriptacin y autentificacin en el acceso remoto a instalaciones domticas a travs de Internet, para asegurar la privacidad y seguridad de los datos en el acceso a travs de redes pblicas.

Integracin de redes domticas en redes de fibra ptica ya existentes.

2.5 Niveles mnimos de equipamiento

Una vez descritas las principales aplicaciones realizables en el campo de la domtica, conviene aclarar que su implantacin no tendr sentido si no existe un grado mnimo de equipamiento en la vivienda o edificio. Este grado mnimo puede incluir:

Servicio telefnico bsico o conexin permanente de datos con el exterior, para comunicar la vivienda con su entorno y, de esta forma, realizar mantenimiento preventivo, notificacin de alarmas, actuacin externa, telemonitorizacin, etc.

Suministro de gas canalizado, de forma que se pueda actuar sobre las vlvulas de acometida en caso de deteccin de fugas en zonas donde se encuentren cocinas, hornos, calderas, secadoras, hornillos de gas, etc. Adems se posibilita la implantacin de sistemas centralizados de produccin de agua caliente para calefaccin, agua sanitaria, equipos biotrmicos (lavavajillas, lavadoras, etc.).

Existencia de cargas elctricas, para aplicaciones de simulacin de presencia y discriminacin para evitar sobrecargas elctricas.

Sistema de calefaccin/climatizacin. Es interesante que la climatizacin se centralizada para poder utilizar cualquier fuente de energa y aplicar programas de optimizacin de consumos en funcin de horarios y de distintos niveles de temperatura, zonificacin del servicio (orientacin norte/sur, presencia de personas), posibilidad de activacin telefnica, etc. Este sistema centralizado no desaconseja el uso de elementos autnomos a base de energa elctrica cuya puesta en marcha/paro se puedan realizar mediante sistemas domticos simples y a travs de corrientes portadoras (segn normativa europea HBES).



3 Sistemas domticos comerciales Actualmente existen numerosos sistemas domticos comerciales. Cada uno de ellos est orientado a un segmento concreto del mercado. Desde el punto de vista comercial, puede decirse que los tres sectores ms importantes que precisan actualmente de estos sistemas son las casas ya construidas, las casas nuevas y los grandes edificios (hoteles, oficinas, residencias). Cada uno de estos sectores utiliza una tecnologa especfica, adaptada a las necesidades del usuario final (ver Figura 4). Bsicamente vamos a distinguir entre casas ya construidas, viviendas nuevas, y grandes edificios.

En una casa construida, se suelen utilizar sistemas denominados de corrientes portadoras (traduccin del francs courant porteur), que tienen como soporte de comunicacin la propia red de alimentacin de baja tensin (BT) de 220 V, presente en la vivienda. El motivo del empleo de este tipo de tecnologa es el elevado costo, y en muchos casos la imposibilidad, de realizar un nuevo precableado para el sistema domtico. En este caso, los sistemas mayoritariamente adoptados por los instaladores son el sistema europeo CAD de Legrand y el americano X-10 de Home Systems, comercializado en Europa por Niessen.

Si se trata de una casa nueva, dependiendo de su tamao y de los requisitos, los sistemas centralizados comerciales (SCC) son los ms apropiados. Las gamas bajas de SCC se suelen aplicar a nuevas viviendas de tamao pequeo sin grandes requerimientos. Las gamas altas de SCC se emplean en viviendas nuevas de tamao medio-grande con necesidades ms avanzadas. Existe un producto centralizado muy popular entre los instaladores europeos denominado IHC (Innovation House Control), que en Espaa ha sido adoptado por la empresa Simon y lo comercializa bajo el nombre de SimonVIS. Tiene la ventaja de tener un coste muy reducido y no requiere ningn tipo de especializacin para su instalacin. Tambin existen otros sistemas menos populares como Amigo (Merln Gerin), Microdelta (Delta Dore), Domoconcept, y otros muchos propietarios de diferentes fabricantes.

Figura 4. Diferentes sistemas empleados en instalaciones domticas en funcin del tamao de edificacin.

En el caso de un edificio, las necesidades son ms complejas que en las de una casa. En este caso, y teniendo en cuenta la cantidad de cableado necesario, son los sistemas en bus los que ganan terreno respecto a los dems, aunque en algunos casos las gamas altas de SCC tambin se pueden aplicar si la relacin cableado/componentes lo permite. Los sistemas tipo bus ms instalados a en Europa son el BatiBus de Merlin Gerin y el EIB

m2

Tipos de sistemas

Sistemasbasados en la red de BT

SistemasCentralizados

Sistemas basados en bus

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desarrollado por un consorcio europeo que engloba empresas como Siemens, Niessen, ABB, Legrand, Hager, etc. Existe otro sistema tambin muy popular en Estados Unidos, el Lonworks de Echelon, pero en Europa est poco introducido. Otros sistemas aplicables en este tipo de instalaciones son CEBus de la EIA, EHS de EHSA, Smart House de la NAHB, y en el caso de SCC de gama alta: Sysmac de Omron, B3d de Performer 2000, D2B de Philips, etc.

Por tanto, se puede decir que los sistemas ms instalados en la actualidad son los americanos, y de entre ellos, los que ellos mismos denominan como los cuatro grandes, a saber: CEBus, X-10, Lonworks y Smart House; A nivel europeo, los sistemas ms importantes son: EIB, SimonVIS, Batibus y EHS.

Cabe destacar que los sistemas Batibus, EIB y EHS se han unido formando un consorcio para conseguir la compatibilidad de productos entre ellos. Este proceso que denominan convergencia (Konnex) an no est totalmente culminado aunque s muy avanzado, siendo el sistema EIB el que lidera la iniciativa y el que parece que prevalecer sobre los otros dos.

3.1 CEBus

En Estados Unidos, la EIA (Electronic Industries Association) reconoci la necesidad de desarrollar un estndar acerca de los sistemas de comunicacin de los hogares automatizados. En 1983 se organiz un comit que tuvo como fruto en 1988 un estndar (el Home Automation Standard IS-60) conocido como Consumer Electronic Bus (CEBus). El documento final, despus de varias revisiones, estuvo disponible en 1992. ste cubre tanto las caractersticas elctricas como los procedimientos de los mdulos del sistema de comunicacin.

La arquitectura del CEBus sigue el modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection), ocupndose cada uno de los niveles de determinadas funciones de la red de comunicacin (ver Figura 5). El CEBus slo utiliza cuatro de los siete niveles: Fsico, Enlace, Red y Aplicacin. La interfaz entre los diferentes niveles del nodo CEBus est definido como un conjunto de primitivas de servicio, proporcionando cada nivel servicio al inmediatamente superior.

Figura 5. Arquitectura del modelo CEBus, tomando como referencia el modelo OSI (este mismo modelo

puede aplicarse a la mayora de los sistemas domticos distribuidos).

En CEBus se diferencian tres reas:

El medio fsico y la topologa. El protocolo de comunicaciones (cmo acceder al medio y construir los

mensajes).

Modelo OSI Modelo CEBus

Fsica

Aplicacin Presentacin

Sesin Transporte

Red Enlace

Fsica

Aplicacin

Red Enlace



El lenguaje de programacin (conjunto de acciones que se pueden efectuar en el sistema).

El protocolo y el lenguaje son comunes a todos los elementos CEBus, pero existen 6 medios fsicos distintos:

Red elctrica (PL). Par trenzado (TP). Infrarrojo (IR). Radio frecuencia (RF). Coaxial (CX). Fibra ptica (FO).

La eleccin del medio se realiza en funcin de parmetros como el ahorro energtico, comodidad, facilidad de instalacin de los productos CEBus, seguridad, coste y sencillez del sistema.

En una instalacin pueden coexistir diversos medios. Cada uno de ellos constituira una subred local (Local Medium Network). Las subredes locales se conectan mediante encaminadores (routers).

CEBus engloba varios canales de comunicacin: uno de control y varios de datos. En el canal de control se intercambian mensajes y rdenes para el control de los dispositivos de la instalacin domtica. Los canales de datos se emplean para la transmisin de voz, msica, TV, video etc., y se asignan por solicitud mediante el canal de control.

Por lo general, la distribucin de las distintas seales se realiza de la siguiente manera:

Seales de video: mediante dos cables coaxiales, uno para las seales internas y otro para las externas.

Seales de voz/datos: cuatro pares trenzados: TP0-TP3 (TP0 se reserva para la alimentacin de 18Vdc.

Resto de seales: a travs de la red de BT, conectando equipos a enchufes estndar. Se utiliza una tcnica de modulacin con espectro ampliado de Intellon Corp.

La velocidad de transmisin de datos que se consigue es de 10Kbps, y puede ser utilizado tanto en viviendas ya construidas como de nueva construccin.

Se trata de un estndar muy ambicioso, y en l cooperan tanto Europa como Japn, pero no existen muchos productos comercializados, lo que se debe principalmente a su elevado precio.

3.2 X-10

El formato de codificacin X-10 es un estndar usando transmisin de corrientes portadoras (Power Line Carrier = P.L.C). Se introdujo en 1978 para el Sistema de Control del Hogar de Sears y para los sistemas Plugn Power de Radio Shack.

Desde entonces, X-10 ha desarrollado y manufacturado versiones O.E.M (Original Equipment Manufacturer) de su Sistema de Control del Hogar para muchas compaas incluyendo Leviton Manufacturing Co., Stanley Healtth / Zenith Co., Honeywell, Norweb y Busch Jaeger, existiendo en la actualidad ms de ocho millones de instalaciones. Todos estos sistemas utilizan el formato de codificacin X-10. Todos son compatibles y virtualmente cualquier sistema para el hogar sin cableados utiliza X-10 con mdulos PLC.

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El sistema X-10 se caracteriza principalmente por:

Ser un sistema descentralizado; configurable, no programable. De instalacin sencilla (conectar y funcionar). De fcil manejo por el usuario. Compatibilidad casi absoluta con los productos de la misma gama, obviando

fabricante y antigedad. Flexible y ampliable.

La red de la instalacin es la base de todo el sistema de corrientes portadoras (X-10). El elemento bsico y fundamental de la tcnica de corrientes portadoras es el aprovechamiento doble de la instalacin elctrica ya existente, como conductor de energa y de informacin. Con los componentes X-10 la red, adems de suministro de corriente, se encarga tambin de la transmisin de seales de mando para los diversos aparatos elctricos. Con ello se puede enviar seales de corrientes portadoras a cualquier punto de la instalacin que se desee, y a su vez pueden solicitarse de dicho punto las informaciones pertinentes.

Figura 6. Ejemplo de una instalacin X10.

El sistema permite el accionamiento a distancia y control remoto de diversos receptores elctricos, desde uno o desde varios puntos y puede funcionar tanto en redes de corriente alterna monofsica como trifsica.

3.2.1 Principio de funcionamiento del protocolo X-10

Las transmisiones en X-10 estn sincronizadas con el paso por cero de la tensin de red, est caracterstica es comn a todos los dispositivos X-10 y tiene una doble finalidad: la primera es sincronizar a los transmisores y receptores, ya que la nica conexin fsica que existe entre ellos es la lnea de red, la segunda es debida a que el nivel mnimo de interferencias producidas por otros equipos elctricos se produce cuando la seal de red pasa por cero. Los dispositivos X-10 no distinguen entre el paso por cero cuando la seal va de positivo a negativo o de negativo a positivo; ambos pasos por cero son interpretados de igual modo por el dispositivo.



Un 1 binario del mensaje se representa por un pulso de 120 Khz durante 1 ms, en el paso por cero de la seal de red, y el 0 binario del mensaje se representa por la ausencia de ese pulso de 120 Khz.

Un mensaje completo en X-10 est compuesto por el cdigo de comienzo (1110), seguido por la letra de la casa y por un cdigo de control.

El cdigo de control puede ser o una direccin de unidad o un cdigo de comandos, dependiendo de si el mensaje es una direccin o un comando. La Tabla 1 muestran los posibles valores de los cdigos de casa y control.

Tabla 1. (a) Valores de cdigos de casa. (b) y (c) Cdigos de control para unidad y para comandos.

Cdigo de casa Direccin de casa H1 H2 H3 H4

A 0 1 1 0 B 1 1 1 0 C 0 0 1 0 D 1 0 1 0 E 0 0 0 1 F 1 0 0 1 G 0 1 0 1 H 1 1 0 1 I 0 1 1 1 J 1 1 1 1 K 0 0 1 1 L 1 0 1 1 M 0 0 0 0 N 1 0 0 0 O 0 1 0 0 P 1 1 0 0

Cdigo de control Sufijo Direccin de Unidad D1 D2 D4 D8 D16

1 0 1 1 0 0 2 1 1 1 0 0 3 0 0 1 0 0 4 1 0 1 0 0 5 0 0 0 1 0 6 1 0 0 1 0 7 0 1 0 1 0 8 1 1 0 1 0 9 0 1 1 1 0 10 1 1 1 1 0 11 0 0 1 1 0 12 1 0 1 1 0 13 0 0 0 0 0 14 1 0 0 0 0 15 0 1 0 0 0 16 1 1 0 0 0

Cdigo de control Sufijo

Cdigos de comandos D1 D2 D4 D8 D16

Apagar todas las Unidades 0 0 0 0 1 Encender Todas las Luces 0 0 0 1 1

Encender 0 0 1 0 1 Apagar 0 0 1 1 1

Atenuar Intensidad 0 1 0 0 1 Aumentar Intensidad 0 1 0 1 1

Apagar todas las Luces 0 1 1 0 1 Cdigo Extendido (3) 0 1 1 1 1 Peticin de Saludo (1) 1 0 0 0 1 Aceptacin de Saludo 1 0 0 1 1

Atenuacin Preestablecida 1 0 1 X 1 Datos Extendidos (Analgico) (2) 1 1 0 0 1

Estado = On 1 1 0 1 1 Estado = Off 1 1 1 0 1

Peticin de Estado 1 1 1 1 1

(1) La Peticin de Saludo se transmite para ver si existen otros transmisores X-10 dentro del rango de escucha. Esto permite al OEM asignar un Cdigo de Casa diferente si se recibe un mensaje de Aceptacin de Saludo.

(2) El cdigo de Datos Extendidos se sigue de bytes que pueden representar informacin analgica (despus de una conversin A/D). No debe haber separacin entre los bytes de datos, ni entre el cdigo de datos extendidos y datos reales. El primer byte se puede utilizar para indicar cuntos bytes de informacin le seguirn.

(3) El Cdigo Extendido es similar a los Datos Extendidos: bytes que siguen a Cdigo Extendido (sin separacin entre bytes), pueden representar cdigos adicionales. Esto permite al diseador expandirse ms de los 256 cdigos actualmente disponibles.

(a) (b)

(c)

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Cdigo de inicio + dir. de casa + cdigo de control + sufijo

El principio de codificacin X10 permite una activacin y respuesta definidas de hasta 256 receptores, puestos de control de aparatos o de grupos de consumidores. Con ello resulta posible el montaje de amplias redes.

Cuando se transmite el cdigo de la Tabla 1, se utilizan dos pasos por cero para transmitir cada bit como una pareja de bits complementarios (en otras palabras, un cero se representa por 0-1 y un uno es representado por 1-0 segn se muestra en la Figura 7).

Figura 7. Codificacin de bits en X10 (excepto cdigo de inicio).

El cdigo de comienzo (1110) es el nico que no se enva de forma complementaria (Figura 8), y sirve para identificar de manera unvoca el inicio de los paquetes de datos.

Figura 8. Cdigo de comienzo (1110).

Un bloque completo de datos o paquete de informacin se compone de cdigo de comienzo, cdigo de la letra, cdigo de control y sufijo.

Figura 9. Paquete de datos X10.

Debido a las caractersticas del medio de transmisin utilizado se transmite dos veces cada uno de estos bloques de informacin para que conseguir una mayor fiabilidad.

Adems, cada par de bloques de informacin debe estar precedido por seis pasos por cero (tres ciclos de red). Este tiempo de espera es necesario para que el receptor procese los datos de direccin recibidos.

Una vez que el receptor ha procesado sus datos de direccin, est listo para recibir una orden de comando. Al igual que se haba hecho al enviar la direccin, el bloque de datos del comando debe empezar por el cdigo de comienzo, seguido del cdigo de la letra y el cdigo de control, finalmente ir el sufijo, teniendo que ser en este caso igual a 1 para que el cdigo de control sea interpretado como un comando y no como una direccin por el receptor.

Un 1 binario es un pulso

seguido por la ausencia de pulso

Un 0 binario es la ausencia de pulso

seguida por un pulso

2 ciclos

seguidos por la ausencia de pulso 3 pulsos



En la Figura 10 se muestran los ciclos totales que necesita un transmisor para realizar una transmisin completa.

Figura 10. Ciclos para transmisin completa en X10.

Cada once ciclos de red se transmite un bloque de datos, y una transmisin estndar X-10 normal necesita 47 ciclos de la seal de red.

A una frecuencia de 50 Hz esto supone un tiempo igual a 0,94 segundos en transmitir una orden completa.

Hay excepciones ha esta regla. Por ejemplo, el cdigo de Aumentar Intensidad (Bright) y Atenuar intensidad (Dim) no requiere los tres ciclos de espera entre comandos consecutivos Dim o comandos consecutivos Bright. Sin embargo si son necesarios los tres ciclos de espera entre cdigos diferentes (p.e. entre Atenuar y Aumentar, o entre Encender y Atenuar, etc.).

Ejemplo:

Para Encender un modulo X-10 configurado con el cdigo casa A, unidad 2, el transmisor deber enviar la siguientes cadenas de datos por la lnea de red:

1. Primero, enva la direccin dos veces:

2. Despus se produce una espera de tres ciclos de red (seis pasos por cero)

3. A continuacin se enva el comando dos veces:

4. Finalmente, se esperan tres ciclos de red antes de enviar el prximo bloque:

6 pasos por cero

de silencio 000000

Cdigo Comienzo Casa A Encender Sufijo

1110 01101001 01011001 10

Cdigo Comienzo Casa A Encender Sufijo

1110 01101001 01011001 10

Cdigo Comienzo Casa A Unidad 2 Sufijo

1110 01101001 10101001 01

Cdigo Comienzo Casa A Unidad 2 Sufijo

1110 01101001 10101001 01

Cdigo de inicio

Dir de casa

Dir de unidad

Pausa

Cdigo de inicio

Dir de casa

Cdigo de comando

6 pasos por cero

de silencio 000000

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3.2.2 Consideraciones de instalacin

Montaje en sistemas trifsicos.

Para poder llegar, en las redes de corriente trifsica, a todos los aparatos distribuidos por las diferentes fases, se emiten los paquetes de impulsos tres veces, cada impulso desplazado frente al impulso anterior por la amplitud del desplazamiento de fases (Figura 11), las unidades deben conectarse al sistema trifsico por medio de un acoplador de fases (Figura 12).

Figura 11.Temporizacin de la codificacin en sistemas trifsicos.

Interferencias en la lnea elctrica.

La transmisin de seales de pulsos a alta frecuencia a travs de la red elctrica puede verse afectada por interferencias.

Las fuentes tpicas que producen interferencias son aparatos elctricos como TV, VCR, equipos de sonido, computadoras, monitores, transformadores e incluso los cables preparados con filtros tienen la tendencia de depositar ruido elctrico sobre los cables de la red. Muchos de los nuevos aparatos electrnicos que se emplean en el mbito domstico incluyen circuitos para minimizar los ruidos elctricos que generan.

Figura 12. Filtro + acoplador trifsico X10.

Estas fuentes de ruido sobre la red elctrica pueden ocasionar atenuacin o bloqueo de las seales transmitidas o recibidas en los dispositivos X-10. Un efecto tpico del ruido elctrico es el encendido aleatorio de los mdulos receptores o el tener un transmisor y

F1

Sin seal X-10

Con seal X-10

N

R S T N

Kwh

ContadorProteccingeneral

FiltroAcoplador de fases

N

N

N

K

K

K

L L

L L

L L

in

in

in

out

out

out



un receptor cercanos y aun as no tener suficiente seal debido al ruido elctrico. El aparato elctrico que est generando dicho ruido no tiene necesariamente que estar encendido, tal es el caso de elementos como ordenadores o aparatos de TV, que siguen encendidos en stand by cuando se apagan.

Todos estos problemas se solucionan con la utilizacin de filtros que atenan las seales de frecuencia diferente a 120 Khz. En la Figura 12 se muestra la instalacin de uno de estos dispositivos que adems sirve como acoplador de fase en sistemas trifsicos.

Amplificacin.

Cuando las distancias son largas y/o la atenuacin de las seales X10 elevada en una instalacin, se pueden emplear elementos amplificadores de seal. Estos dispositivos trabajan de la siguiente forma: el amplificador vigila el circuito de seales en todas las fases en busca de seales. Tras el envo de un datagrama de direccin, ste se repite, amplificado a las tres fases, exactamente en el momento de la repeticin de la seal original. Lo mismo ocurre con los datagramas de funciones, en los cuales se amplifican exclusivamente las rdenes de conexin, desconexin o conmutacin. En la Figura 13 se aprecia el funcionamiento de la amplificacin.

El datagrama es escuchado por el amplificador y se emite, ya amplificado, en el mismo momento de la repeticin de dicho datagrama, a las tres fases inmediatamente despus del paso por cero por cada fase. Gracias a la conexin del amplificador y al funcionamiento del mismo, puede prescindirse del acoplador de fases. En cada circuito de seales slo puede instalarse un amplificador.

Figura 13. Proceso de Amplificacin en un circuito X-10.

3.2.3 Dispositivos X-10

Existen tres tipos de dispositivos X-10: los que slo pueden transmitir rdenes, los que solo recibirlas y los que pueden enviar y recibir estas. A continuacin se incluyen algunos de ellos a modo de ejemplo:

Tema docente


Transmisores. Un transmisor es capaz de enviar informacin hasta 256 dispositivos sobre el cableado elctrico.

Mltiples transmisores pueden enviar seales al mismo modulo.

Receptores. Los receptores vienen dotados de dos pequeos conmutadores giratorios, uno con 16 letras y el otro con 16 nmeros, que permiten asignar una direccin de las 256 posibles. En una misma instalacin puede haber varios receptores configura con la misma direccin, todos realizarn la funcin preasignada cuando un transmisor enve una trama con esa direccin. Cualquier dispositivo receptor puede recibir rdenes de diferentes transmisores.

Bidireccionales.

Tienen la capacidad de responder y confirmar la correcta realizacin de una orden, lo cual puede ser muy til cuando el sistema X-10 est conectado a un programa de ordenador que muestra los estados en que se encuentra la instalacin domtica de la vivienda.

Inalmbricos.

Permiten conectarse a travs de una antena y enviar seales de radio desde una unidad inalmbrica e inyectar la seal X-10 en el cableado elctrico. Estas unidades no estn habilitadas para controlar directamente a un receptor X-10, debe utilizarse un mdulo transceptor.

Adems de estos dispositivos, que son los ms utilizados, existen una serie de accesorios y componentes que ayudan a solucionar problemas en las instalaciones, entre los que podemos destacar los siguientes:

Acoplador / Repetidor - X10.

Asegura la calidad de la seal X10 cuando la distancia entre controlador y modulo receptores es demasiado larga y la seal sufre de atenuacin. Adems de amplificar la seal, la transmite en las tres fases por lo que servira de acoplador en sistemas complejos no monofsicos.

Filtro Acoplador / Fases Carril DIN. Este modulo X10 RAIL-DIN tiene muchas funciones. Impide a las seales X10 sobre corriente portadora salir de la vivienda y ocasionar perturbaciones en otra instalacin. Suprime las interferencias que vienen del exterior, como las parasitarias, ordenes X10 de otra instalacin vecina; Adems acopla las tres fases, en el caso de una instalacin de corriente trifsica.

Programador / Verificador. Es capaz de transmitir y recibir cada uno de los comandos, adems de los comandos extendidos X10. Es una herramienta bsica para instaladores de dispositivos X10: permite conocer niveles de ruido, niveles de seal, y otras. Tiene modos automticos de transmisin y permite registrar actividad en la lnea durante periodos de 24 horas. Permite la emisin de la seal en incrementos de nivel de 33,3mV.



3.3 LonWorks

Echelon surgi como una iniciativa de Mike Markkula (exdirectivo de Fairchild Semiconductor, Intel y Apple), que en 1990 desarroll LonWorks. Inicialmente se pretenda ocupar el espacio dejado por X-10, pero actualmente el mbito de aplicacin de este sistema abarca desde industrias, edificios, viviendas y automviles hasta cualquier otro pequeo dispositivo susceptible de ser controlado.

El protocolo de comunicacin empleado, LonTalk, es un protocolo de comunicaciones basado en el modelo de referencia OSI de ISO. Este protocolo (LonTalk) es abierto (previo pago de tasas).

Los componentes bsicos de una red LonWorks son dos:

Neuronas. Son unos circuitos integrados que contienen dispositivos de entrada/salida, tres microprocesadores y memoria en la que reside el sistema operativo.

Transceptores. Son dispositivos emisores-receptores que se encargan de conectar las neuronas con el medio de transmisin.

Existe tambin un sistema de desarrollo, LonBuilder, que consiste en un software y dos emuladores de neuronas que pueden comunicarse entre s.

Las neuronas (neuron chips), fabricadas por Toshiba y Motorola, constituyen el nodo bsico de las redes de control. Mediante los transceptores se consigue que el protocolo de comunicacin sea totalmente independiente del medio utilizado (IR, PL, TP, etc.), y con la herramienta LonBuilder se pueden desarrollar aplicaciones orientadas a redes.

Los medios de transmisin disponibles son cinco:

Par trenzado (categora IV) de cinco hilos: dos de datos, dos de alimentacin y uno de tierra.

Fibra ptica. Lnea de baja tensin. Radiofrecuencia. Cable coaxial.

El protocolo de ese sistema implementa todos los niveles del modelo de referencia OSI, como se ilustra en la Tabla 2.

Tabla 2. Protocolos implementados en Lonworks y equivalente OSI.

Nivel Caractersticas principales 1. Fsico Puede utilizar: PL, TP, IR, RF, CX y/o FO 2. Enlace CSMA/CA (con prioridad opcional) y CSMA/CD

La codificacin es Manchester diferencial 3. Red Emisin de ACK y UNACK. Transmisin mono, multi -

y difusin. Servicios de direccionamiento, etc. 4. Transporte Servicios de mensajes hacia el exterior, desde el exterior,

deteccin de duplicidades, posibilidad de autenticacin, etc. Servicio de transportes tanto mono - como difusin; repeticin si UNACK, etc.

5. Sesin Pregunta - respuesta 6 y 7. Presentacin/ Aplicacin

Propagacin de variables de redes, mensajes genricos de paso, mensajes de gestin de la red, mensajes de diagnsticos de la red, transmisin de tramas externas, etc.

Tema docente


En cuanto a la topologa del cableado de la red, existe versatilidad para emplear cualquiera de las existentes (Figura 14).

Figura 14. Topologas utilizables en Lonworks.

La topologa en bus requiere de dos elementos de terminacin en ambos extremos para su buen funcionamiento. En este caso R1 105W. Se suele utilizar en aplicaciones industriales con fibra ptica o par trenzado.

Las topologa libre y en anillo tan slo necesitan de una terminacin que se puede colocar en cualquier lugar con R1 52,3W.

En la Tabla 3 se resumen las caractersticas de transmisin sobre par trenzado en funcin de la topologa.

Tabla 3. Caractersticas de la transmisin sobre par trenzado.

El direccionamiento se divide en tres subniveles establecidos jerrquicamente:

Nivel de dominio: Forma una red virtual. Consiste en un conjunto de nodos localizados en uno ms canales. La direccin de un dominio no puede ocupar ms de 6 bytes.

Nivel de subred: Abarca hasta 127 nodos dentro de un dominio. Puede haber un mximo de 255 subredes dentro de un dominio.

Nivel de nodo: se pueden agrupar hasta 63 nodos. No puede haber ms de 256 grupos en un dominio. Un nodo puede pertenecer como mximo a 2 dominios. Cada nodo tiene una direccin de subred y una direccin de nodo para cada dominio al que pertenezca. Asimismo, un nodo puede pertenecer a 15 grupos como mximo en cualquier dominio en el que est.

Bus

Anillo Libre C1 y C2 100 mF, >50V R1 1% y de 1/8 w

C1

C2 R1 +

+

Longitud del bus Velocidad de transmisin # nodos Bus con terminacin doble

130 m. 1.25 Mbps 64 2700 m. 78 kbps 64

Topologa libre 500 m. 78 kbps 128



Figura 15. Dominio LonTalk.

Notas:

Un canal es la unin fsica de distintos nodos. Un grupo es la unin lgica de distintos nodos. Una nica red puede abarcar distintos canales mediante puentes. Un canal puede transportar paquetes de distintas subredes. Un canal puede estar formado por nodos que pertenezcan a distintas subredes. Un grupo puede estar formado por miembros de distintas subredes y canales. Es decir, un grupo no depende de la topologa ni del medio fsico que se emplee. El formato de las tramas es el mostrado en la Figura 16, con los siguientes campos: un campo de control, la direccin de nodo, la direccin de dominio, los datos de usuario y un campo de CRC (cdigo de redundancia cclica). El tamao mximo del campo de datos es de 228 bytes.

Figura 16. Formato de la tramas LonWorks.

Sincroniz. -Bit

Sincroniz. -Byte

Campo de control

Campo de direccin

Campo de datos

Campo de CRC

Cabecera de datos

Puente

Router

Router

Router

Grupo 4

Canal 3 Canal 4 Grupo 3

Canal 2 Canal 1

Esos nodos pertenecen a la subred 1





Tema docente


El proceso de instalacin de una red Lonwork se realizara en tres fases:

Direccionamiento. Cada nodo tiene un identificador (ID number) de 48 bits que viene de fbrica. Se conecta un ordenador personal con el software de control de la red a travs del puerto serie, y con l se obtiene este identificador mediante la pulsacin del botn de servicio del nodo. Una vez configurado este nmero, el programa le proporciona una nueva direccin de red (dominio + subred + nodo), que queda almacenada en su memoria RAM.

Establecimiento lgico de relacin entre nodos. Con este proceso se asigna a cada nodo la direccin o direcciones a las que va a mandar sus mensajes.

Configuracin de cada uno de los nodos, con lo que se completa la instalacin lgica de stos. Cada nodo suele tener un conjunto de parmetros que han de ser configurados por el instalador, como por ejemplo, velocidad de la transmisin, mrgenes de alarma, etc.

En la Figura 17 se muestra un esquema de conexionado tpico de una instalacin Lonworks.

Figura 17. Diagrama de una instalacin LonWork (fuente: Echelon).

3.4 EHS

A finales de los 80 la comisin europea propici el desarrollo de un par de proyectos SPRIT (el Home System 2341 y el Integrated Interactive Home Project), de los que surgira la European Home System Association (EHSA) en 1990, de la que inicialmente formaban parte compaas como ABB, BT, Legrand, Philips, Siemens, Thomson y Thorn EMI.



Los objetivos de esta asociacin fueron:

Posibilidad de interoperacin entre los distintos equipos de diferentes fabricantes. Fcil instalacin y reconfiguracin por parte del usuario. Posibilidad de integracin de todos los dispositivos y medios disponibles en una

vivienda convencional.

El bus EHS surgi como un sistema abierto, consecuencia de esta iniciativa, con control y gestin distribuida, y preparado para su uso en distintos medios simultneamente.

Sigue el modelo de referencia OSI, implementando nicamente las capas fsica, de enlace, de red y de aplicacin (Figura 18).

Los medios fsicos que se pueden emplear son: red elctrica (PL), par trenzado de clases 1 y 2 (TP1 y TP2), cable coaxial, radio frecuencia e infrarrojos (ver Tabla 4).

Todos los medios pueden distribuir seales de clase 1 (seales de control), algunos distribuyen adems seales de clase 2 (voz/datos baja velocidad) e incluso seales de clase 3 (audio/video/datos alta velocidad).

Figura 18. Capas del modelo OSI implementadas en EHS.

Algunos medio tambin pueden distribuir la alimentacin de los dispositivos.

Tabla 4. Caractersticas de los diferentes medios de transmisin en EHS.

PL 2400

TP0 4800

TP1/ COAX 9600

TP2 64000

IR 1200

RF 1100

Capa de Enlace

Capa de Red

Capa de Aplicacin

Aplicacin de Usuario

Gestin de la Red

LLC MAC

Tipo de medio

TP1 TP2 CX PL RF IR

Uso Propsito general Control

Telefona, RDSI

Datos y/o control

AV, TV

Datos y/o control

Control

Telefona

Control

Control remoto

Velocidad 9,6 kbps 64 kbps 9,6 kbps 2,4 kbps 1,2 kbps 1,1 kbps Protocolo CSMA/CA CSMA/CD CSMA/CA CSMA/ack CT2 - Alimentacin 35 V. 35 V. 15 V. 230 Vac - - Canales de informacin Velocidad Codificacin

- - -

14

64 Kbps TDM

Muchos

Analgica FDM

- - -

40

32 Kbps FDM

- - -

Topologa Libre Bus Bus Libre Libre Libre N unidades 128 40 128 256 256 256 Rango 500 m. 300 m. 150/50 m. Casa 50-200 m. Habitacin

Tema docente


El esquema de comunicacin de los distintos elementos en EHS es el mostrado en la Figura 19.

En EHS se pueden implementar tantas aplicaciones como dispositivos y funcionalidades se encuentren en un hogar. Cada dispositivo est asociado a una determinada rea de aplicacin, dentro de la cual el elemento es un objeto.

Para definir cada objeto se utilizan dos bytes, uno para el rea (application area), y otro para el dispositivo (device descriptor).

Existen diversas reas de aplicacin: telecomunicaciones, audio/video, electrodomsticos, calefaccin, iluminacin, etc.

Figura 19. Esquema de comunicacin entre elementos EHS.

Los dispositivos EHS pueden ser de seis tipos:

Dispositivos simples (SD: simple devices). Tienen funcionalidad autnoma propia, pero no son capaces de gestionar autnomamente la integracin en un sistema (p.e. actuadores on/off, etc.).

Dispositivos complejos (CoD: complex devices). Son como los anteriores pero s tienen capacidad para integrarse autnomamente al sistema.

Encaminadores (routers). Permiten la interconexin de distintos medios en EHS.

Pasarelas (Gateways). Integran distintos sistemas.

Coordinador de dispositivos (DC: device coordinator). Sirven de pasarela entre los dispositivos simples y los controladores de prestaciones (FC). No tienen funcionalidad autnoma propia, pero son capaces de gestionar de modo autnomo la integracin en un sistema de dispositivos simples.

Controlador de prestaciones (FC: feature controller). Utilizan las prestaciones de los dispositivos simples (a travs de los coordinadores) y complejos. Proporcionan inteligencia a la aplicacin en el sentido de control, monitorizacin, toma de decisiones, etc.

Controlador de prestaciones

Dispositivo simple

Dispositivo complejo

Dispositivo simple

Coordinador

Dispositivo complejo



Una red EHS puede estar formada por distintas subredes EHS, e incluso por redes distintas a EHS, en cuyo caso se emplean pasarelas (Figura 20).

Figura 20. Integracin de distintas subredes en una red EHS.

En EHS cada dispositivo recibe el nombre de unidad. Cada unidad conectada a una subred tiene su propia direccin de subred.

Una direccin de unidad se compone de la direccin de subred de la unidad destinataria, el nmero de rutas y las direcciones de los distintos encaminadotes para alcanzar la subred de destino.

La direccin del dispositivo A vista desde B est formada por la direccin destinataria y la direccin de la ruta para alcanzar esta unidad (Figura 21):

Figura 21. Direccionamiento de subredes.

La direccin de subred se puede definir en el nivel de aplicacin bien mediante mini-interruptores existentes en cada dispositivo, o bien mediante un procedimiento de registro.

El procedimiento de registro es una funcin de EHS que permite la asignacin dinmica de direcciones. Por ejemplo, si dos unidades de dos subredes de pares trenzados tienen la misma direccin, al mover una de las unidades a la otra subred, habra un problema, que se soluciona con el procedimiento de registro (registration procedure). Este procedimiento tiene lugar en el momento de la instalacin (registro de categora I) o cada vez que el sistema se pone en funcionamiento (registro de categora II).

Mediante este procedimiento, cada unidad nueva conectada a la red negocia su direccin a travs de una unidad denominada Controlador de Medios (MdC), que es la responsable de la asignacin de direcciones en cada subred. La unidad MdC es opcional, ya que sus tareas pueden ser realizadas por un controlador de prestaciones (FC).

ROUTER

PL

RF

B

A

5F

2A

2A 1 5F

7 bytes para ruta

1 direccin de router de subred N de routers intermedios

Direccin de subred de destino

Tema docente


Cuando no hay un MdC en la subred, el registro se hace mediante un mecanismo de asignacin distribuida de direcciones (DAA). Las acciones llevadas a cabo en este registro son:

La unidad elige una direccin de modo aleatorio y manda un mensaje a esa direccin.

Si no recibe respuesta, la unidad mantiene esa direccin. Si hay respuesta, la unidad elige una nueva direccin y repite el proceso hasta que

obtenga una direccin propia.

Para la cooperacin de las diferentes unidades dentro de una aplicacin deben crearse una serie de vnculos entre ellas. Esto es lo que se conoce como procedimiento de enrolado.

Este procedimiento requiere que las unidades intercambien sus direcciones, y es esencial para el funcionamiento autnomo del sistema, ya que permite a las unidades detectar la presencia de las dems.

El enrolado comienza al encender una unidad, una vez completado el registro, y se realiza llevando a cabo las siguientes acciones:

Un FC difunde su peticin de descriptores de dispositivo (DD) a todos los DoC. Este mensaje utiliza una direccin de grupo predeterminada para alcanzar a todos los CoDs.

Los CoD reciben el mensaje junto con informacin adicional que les permite conocer la direccin de su FC. Los CoDs envan entonces su DD al FC, usando su propia direccin.

El FC recibe los DD de los distintos CoDs junto con sus direcciones. Si el FC estuviera interesado en un CoD concreto, enviara su mensaje de enrolado positivo al CoD en cuestin.

El FC y el CoD quedan ya enrolados y cada uno almacena la direccin individual del otro dispositivo.

La estructura de la trama EHS se compone de los siguientes campos:

Prembulo (en PL) para sincronizacin del envo de datos entre los dispositivos emisor y receptor.

Cabecera, que marca el inicio de los datos y permite reconocer una trama EHS. La direccin de vivienda permite discriminar si una trama viene de otra casa. Cdigo de prioridad para definir el nivel de prioridad del mensaje. Direcciones de los dispositivos de origen y destino. Datos, con los datos de tiles del mensaje (informacin de la accin de control a

realizar o datos a transferir). Campo de correccin de errores, en el que se utilizan 2 bytes para garantizar la

fiabilidad de la comunicacin. De esta forma, cada byte real se convierte en 14 bits.

Figura 22. Estructura de las tramas EHS

Prembulo Cabecera DireccinViviendaControl

de EnlaceCdigo dePrioridad

DireccinOrigen

DireccinDestino Datos FCS

2 2 2 1 1 2 2 2n

Prembulo Cabecera DireccinViviendaControl

de EnlaceCdigo dePrioridad

DireccinOrigen

DireccinDestino Datos FCS

2 2 2 1 1 2 2 2n



4 Estudio del sistema distribuido EIB

4.1 Introduccin

El EIB surgi con la idea de introducir en el mercado un sistema unificado para la gestin de edificios, creado por el consorcio europeo EIBA (European Installation Bus Association), creado en 1990 por ms de setenta compaas (ABB, Siemens, ...).

En la actualidad la asociacin tiene ms de cien miembros, existiendo unas veinte empresas que suministran productos, siendo las ms importantes Siemens, ABB, Temper, Grasslin y Niessen. Tambin existen miembros cientficos que colaboran en el desarrollo de actividades de I+D, especialmente universidades y centros de investigacin.

Las funciones de la asociacin son bsicamente el soporte para la preparacin de normas unificadas y la definicin de los tests y requisitos de homologacin que garanticen la calidad y compatibilidad de los productos.

Se trata, adems, de un sistema abierto bajo las mismas premisas que otros sistemas de comunicacin como los buses de campo abiertos: tanto las especificaciones del protocolo como los procedimientos de verificacin y certificacin estn disponibles, as como los componentes crticos del sistema (microprocesadores especficos con la pila del protocolo y electrnica de acoplamiento al bus).

Existen tres posibles medios fsicos para la interconexin de dispositivos: cable de par trenzado, red elctrica de baja tensin y est previsto el desarrollo de dispositivos por radio-frecuencia. La diferencia entre los dispositivos de los tres tipos radica en la electrnica de acceso al medio, siendo el resto del protocolo de comunicaciones comn a todos ellos.

La instalacin sobre red elctrica de baja tensin, que funciona por corrientes portadoras de manera similar a otros sistemas, como X10, se reserva a viviendas o edificios ya construidos, donde la instalacin de nuevo cableado sera muy costosa. No obstante, este tipo de medio es muy poco empleado por mayor coste y menor fiabilidad.

Al igual que otros sistemas domticos, EIB permite la integracin de las funciones bsicas requeridas en viviendas y edificios:

Gestin de la energa, para la optimizacin del consumo elctrico y en climatizacin (modos de tarificacin nocturna, prevencin de situaciones de consumo innecesario, como corte de la calefaccin con las ventanas abiertas, etc.).

Seguridad, tanto en lo referente a la seguridad de las personas (alarmas de incendio, inundacin, humos, etc.), como proteccin contra robos (simulacin de presencia, deteccin de intrusos, ).

Confort. El empleo de un sistema integrado de comunicaciones permite disponer de comodidades como el control por mando a distancia, programacin de escenas y automatizacin de tareas como las subida/bajada de persianas.

Comunicacin. Es posible la conexin con el sistema a distancia, de forma que se pueda modificar y conocer el estado de funcionamiento de la instalacin. En este campo est producindose una verdadera revolucin en los ltimos aos, y muchos de los fabricantes de dispositivos estn comercializando componentes que permite el control mediante las ltimas tecnologas, entre ellas el control por Internet y mediante telfonos mviles (SMS y WAP).

Tema docente


Adems, EIB presenta las ventajas inherentes a este tipo de sistemas frente a las instalaciones tradicionales:

Reduccin del cableado y los costes asociados a la instalacin.

Integracin de diferentes funciones en un solo sistema.

Flexibilidad para ampliaciones y modificaciones futuras. Es posible reprogramar el funcionamiento de la instalacin conectando un ordenador al sistema o incluso a distancia mediante un enlace telefnico o a travs de Internet.

Figura 23. Ejemplo de integracin de funciones con EIB en una vivienda.(Fuente: EIBA).

4.2 Tecnologa

El EIB (European Installation Bus) es un sistema descentralizado (no requiere de un controlador central de la instalacin), en el que todos los dispositivos que se conectan al bus de comunicacin de dato tienen su propio microprocesador y electrnica de acceso al medio.

En una red EIB podemos encontrar bsicamente cuatro tipos de componentes: mdulos de alimentacin de la red, acopladores de lnea para interconectar diferentes segmentos de red, y elementos sensores y actuadores.

Los sensores son los responsables de detectar cambios de actividad en el sistema (operacin de un interruptor, movimientos, cambio de luminosidad, temperatura, humedad, etc.), y ante stos, transmitir mensajes (denominados telegramas) a los actuadores, que se encargan de ejecutar los comandos adecuados. Los sensores funcionarn por tanto como entradas al sistema, y los actuadores como salidas para la activacin y regulacin de cargas.

En la versin de par trenzado, la lnea de bus, que sirve como soporte para la transmisin de datos, llega a todos los dispositivos, pero la red elctrica slo se conectar a los elementos actuadores para el control de las cargas (iluminacin, motores de persianas, etc.).

Control de ventanas

Gestin de electrodomsticos

Funcin de alarma

Deteccin de movimiento en habitaciones

Simulacin de presencia

Control de calefaccin / aire acondicionado

Regulacin individual por

habitacin

Control de iluminacin

Registro de incidencias

Control de puertas

Ventilacin de habitaciones

Control de persianas /

toldos



Las instalaciones de tipo EIB pueden abarcar ms de 14.000 de estos dispositivos, por lo que son aplicables a edificaciones desde viviendas unifamiliares a a grandes edificios (hospitales, hoteles, etc.).

Figura 24. Esquema general de una instalacin EIB.

4.2.1 Superposicin de datos / alimentacin

Los datos se transmiten como una tensin alterna superpuesta sobre la alimentacin en corriente continua del bus, empleando para ello nicamente dos hilos. Para ello es necesario, por una parte, aislar la fuente de alimentacin de los datos, para que sta no suponga una carga sobre ellos, y por otra, desacoplar los datos de la componente de alimentacin continua en cada dispositivo.

Los dispositivos conectados al bus (Figura 25) disponen de un transformador para separar la componente continua de alimentacin, de la componente alterna que representa los datos.

En el primario, la componente inductiva (XL=2pfL) resulta muy baja para la componente continua (Vdc), y la componente capacitiva XC es muy alta, por lo que en C tenemos la tensin de alimentacin continua. Para la tensin alterna de datos (Vac), de alta frecuencia, la XL presenta un valor importante, y la XC es muy baja, por lo que los datos resultan filtrados, eliminndolos de la tensin de alimentacin del mdulo.

Figura 25. Descoplo de alimentacin / datos.

Cuando un dispositivo enva datos, la electrnica de acoplamiento los emplea para excitar el secundario del transformador, de modo que se inducen al primario y se superponen a la tensin continua de alimentacin Vdc.

Electrnica de

acoplamiento al bus (mC)

Bus

Interfaz de

aplicacin

datos

Vdc

Tema docente


Para la recepcin, los datos representan la corriente alterna en el primario, que se inducen al secundario y son as separados de la tensin continua.

Cada lnea tiene su propia fuente de alimentacin que suministra la tensin a todos los dispositivos conectados (Figura 26). La fuente dispone de control integrado de corriente y tensin y salva microcortes de hasta 100 s. La tensin nominal de alimentacin es de 29V, y cada dispositivo requiere un mnimo de 21V para mantenerse en zona de operacin segura (SOA), y supone una carga tpica de 150mW en el bus (en caso de carga adicional, hasta 200mW). De este modo se aseguran unos mrgenes de tensin y consumo que garanticen un funcionamiento adecuado incluso utilizando el mximo nmero de dispositivos posible en la instalacin.

Figura 26. Conexin de alimentacin y dispositivos al bus.

La conexin de la fuente de alimentacin al bus se realiza a travs de una bobina de filtro, de modo que la etapa de filtrado de alimentacin suponga una carga despreciable sobre la componente de datos y no los interfiera (la bobina tiene una XL 0 en continua, y una XL elevada para la componente de alterna que representa los datos).

4.2.2 Caractersticas de la transmisin

El medio fsico empleado en la red es un cable de par trenzado (simtrico, de seccin 0.8 mm2 e impedancia caracterstica Z0=72O).

Los datos se transmiten en modo simtrico sobre este par de conductores (no se ponen a tierra). El empleo de transmisin diferencial, junto con la simetra de los conductores, garantiza que el ruido afectar por igual a los conductores, de modo que la diferencia de tensiones permanece invariante (Figura 27). Esta es una tcnica empleada en la mayora de las redes de comunicacin de datos.

La inmunidad al ruido mejora por la baja resistencia del enlace de los dispositivos mediante acoplamiento aislado (transformador).

La transmisin de datos se realiza en modo asncrono, a una velocidad de 9600bps.

Los datos se codifican en modo simtrico, como se ha descrito, correspondiendo a un 1 lgico la ausencia de impulso, y a un 0 lgico la presencia de un impulso simtrico. As, los 0s representan un impulso negativo-positivo de -5V a +5V (Figura 28).

Para conseguir la simetra en la transmisin, cada dispositivo produce tan solo la onda negativa por absorcin de corriente del bus, y es la bobina de acoplamiento de la fuente de alimentacin conectada a esa lnea la que genera una fuerza contraelectromotriz

230 V 50/60 Hz

29 Vdc 640 mA 100ms

PS+

PS- Bus-

FILT

RO

Aco

plad

or

Carril DIN con datos/alimentacin

Vdc 21 V

(150mW)

Lnea del Bus

Vdc 21 V

(150mW)

Bus-



responsable de la generacin de la semionda positiva. Por ello la onda real obtenida no es perfectamente simtrica (Figura 28), aunque s muy aproximada.

Figura 27. Detalle de transmisin simtrica y cancelacin del ruido en la transmisin.

Por esta razn, existen limitaciones en cuanto a la distancia mxima entre un componente y la fuente de alimentacin del bus, que interviene de modo pasivo en la codificacin de los datos.

Figura 28. Generacin de corriente portadora sobre tensin de alimentacin.

4.3 Topologa

Para el conexionado de dispositivos del bus en cada lnea se permite cualquier topologa: rbol, estrella, bus o anillo, lo que facilita la instalacin en viviendas y edificios (Figura 29). nicamente no se permite cerrar anillos entre lneas situadas topolgicamente en diferentes subredes.

La topologa de conexin de dispositivos contempla tres niveles de conexionado:

La lnea es la unidad mnima de instalacin. En ella se pueden conectar hasta 64 dispositivos (dependiendo de la capacidad de la fuente de alimentacin y de la carga mxima producida por los dispositivos existentes).

Bus +

Disp. EIB

Bus -

Disp. EIB

Seal de Datos Ruido radiado

0

t

1 1

t

Estado lgico

Impulso t

+5V

-5V

t

Seal terica

104 ms (9600 bps)

Seal real

Tema docente


Figura 29. Posibilidades de conexionado en las lneas del bus.

Si se desean conectar ms componentes al bus, se habr de instalar una nueva lnea, que se acoplar, junto con la primera, a una lnea principal mediante acopladores de lnea. Se pueden acoplar hasta 15 lneas en la lnea principal, constituyendo un rea.

De este modo, en un rea se pueden conectar hasta 960 dispositivos.

Cada lnea, tanto la principal como las secundarias, deben tener su propia fuente de alimentacin. Adems, la lnea principal puede tener conectados directamente hasta 64 dispositivos (incluyendo los acopladores de lnea).

Figura 30. Configuracin de un rea.

Cabe la posibilidad de unir hasta un total de 15 reas distintas mediante los denominados Acopladores de rea para constituir el sistema completo (Figura 31), que permitira integrar hasta un mximo de 14.400 dispositivos.

Bus

Estrella

rbol

AL01

Disp. 1

Ln

ea 1

Disp. 2

Disp. 64

F.A.

F.A.

AL14

Disp. 1

Ln

ea 1

4

Disp. 2

Disp. 64

F.A. AL15

Disp. 1

Ln

ea 1

5

Disp. 2

Disp. 64

F.A.

Lnea Principal



Figura 31. Interconexin de reas (sistema completo EIB).

4.4 Direccionamiento

Los diferentes elementos existentes en una instalacin EIB quedan perfectamente identificados gracias al sistema de direccionamiento. Existen dos tipos de direcciones: direcciones fsicas y direcciones de grupo.

4.4.1 Direcciones fsicas

Las direcciones fsicas identifican unvocamente cada dispositivo y corresponden con su localizacin en la topologa global del sistema (rea lnea secundaria dispositivo). La direccin fsica consta de tres campos, que se representan separados por puntos:

rea (4 bits). Identifica una de las 15 reas. A=0 corresponde a la direccin de la lnea de reas del sistema.

Lnea (4 bits). Identifica cada una de las 15 lneas en cada rea. L=0 se reserva para identificar a la lnea principal dentro del rea.

Dispositivo (8 bits). Identifica cada uno de los posibles dispositivos dentro de una lnea. D=0 se reserva para el acoplador de lnea.

En la Figura 32 se muestra un ejemplo de direcciones fsicas asignadas a los dispositivos de un sistema EIB:

En la lnea de reas se conectan hasta 15 acopladores de rea (AA), cuyas direcciones irn desde 1.0.0 hasta 15.0.0. Esta lnea puede tener conectados dispositivos normales (direcciones 0.0.>0).

Cada rea tiene una lnea principal, con su fuente de alimentacin, a la que se conectan los acopladores de lnea (AL), con direcciones 1.1.0 a 15.0.0, y a cada lnea secundaria conectada a un acoplador de lnea pueden conectarse hasta 64 dispositivos.

AA 15

AA 1

AL 1

Disp. 1

Ln

ea 1

Disp. 2

Disp. 64

F.A.

F.A.

AL14

Disp. 1

Ln

ea 1

4

Disp. 2

Disp. 64

F.A. AL14

Disp. 1

Ln

ea 1

5

Disp. 2

Disp. 64

F.A.

Lnea Principal

AA 1 REA 1

REA 2

REA 15 Lnea de reas

Tema docente


Figura 32. Ejemplo de direccionamiento fsico.

Para la interconexin de diferentes lneas y diferentes reas se emplea la unidad de acoplamiento. Este elemento es el mismo para los diferentes tipos de conexin, y dependiendo de la direccin fsica que se le asigne actuar como acoplador de lnea, acoplador de rea, o incluso repetidor dentro de una misma lnea.

En el caso del acoplador de lnea o de rea, la unidad de acoplamiento acta como encaminador (router), y mantiene una tabla interna de direcciones de las subredes que conecta para aislar el trfico entre ellas.

4.4.2 Direcciones de grupo

Las direcciones de grupo se emplean para definir funciones especficas del sistema, y son las que determinan las asociaciones de dispositivos en funcionamiento (y la comunicacin entre sus objetos de aplicacin).

Las direcciones de grupo asignan la correspondencia entre elementos de entrada al sistema (sensores) y elementos de salida (actuadores).

Se pueden utilizar dos tipos de direccionamiento de grupo: de dos y tres niveles (Figura 33), dependiendo de las necesidades en la jerarquizacin de las funciones del sistema.

Figura 33. Niveles en las direcciones de grupo.

AL01

Disp. 1

Ln

ea 1

Disp. 2

Disp. 64

F.A.

F.A.

AA1

F.A.

AL15

Disp. 1

Ln

ea 1

5

Disp. 2

Disp. 64

F.A.

Lnea Principal (rea 1)

Disp. 1 Lnea de reas

AA15

Disp. 1

1.1.1

1.1.2

1.1.64

1.15.1

1.15.2

1.15.64

1.1.0 1.15.0

1.0.>0 1.0.0 15.0.0

Lnea Principal (rea 15)

MMMM NNN SSSSSSSS

Subgrupo (8 bits)

Grupo Medio (3 bits)

Grupo Principal (4 bits)

Tres niveles (p.e. 1/2/5)

MMMM SSSSSSSSSSS

Subgrupo (11 bits)

Grupo Principal (4 bits)

Dos niveles (p.e. 2/125)



Habitualmente el campo de grupo principal se utiliza para englobar grupos de funciones (alarmas, iluminacin, control de persianas, etc.). Se pueden emplear valores de 1 a 13, los valores 14 y 15 no deben emplearse, ya que no son filtrados por los acopladores y podran afectar a la dinmica de funcionamiento de todo el sistema. En todos los campos la direccin 0 est reservada para funciones del sistema.

En la configuracin de una instalacin EIB, la asignacin de direcciones de grupo es bsica para asegurar su correcto funcionamiento. Las direcciones de grupo, que asocian sensores con actuadores, se pueden asignar a cualquier dispositivo en cualquier lnea (son independientes de las direcciones fsicas), con las siguientes condiciones:

Los sensores slo pueden enviar una direccin de grupo (slo se les puede asociar una direccin de grupo).

Varios actuadores pueden tener la misma direccin de grupo, es decir, responden a un mismo mensaje o telegrama.

Los actuadores pueden responder a ms de una direccin de grupo (pueden estar direccionados o asociados a varios sensores simultneamente).

La Figura 34 ilustra un ejemplo sencillo de asociacin de elementos en una instalacin EIB. En l se dispone de nueve componentes distribuidos en dos salas, y cableados en la misma lnea de bus (una sola fuente de alimentacin). Los pulsadores P1 y P2 se emplean para encender y apagar simultneamente todas las luces de sus respectivas salas, y el sensor crepuscular S para apagar las ms prximas a las ventanas cuando entra luz del exterior.

Para realizar la asignacin de direcciones fsicas deber decidirse en qu rea y lnea vamos a trabajar. En este caso supondremos que los elementos estn en el rea 1, lnea 1, por lo que las direcciones fsicas se asignarn arbitrariamente como 1.1.X (siendo X el nmero de dispositivo.

Figura 34. Asignacin de direcciones de grupo.

Funcionamiento: El pulsador P1 activa / desactiva las cargas conectadas a los actuadores L11, L12 y L13. El pulsador P2 acta sobre L21, L22 y L23. El sensor crepuscular S acta sobre las bombillas ms prximas a las ventanas (L11 y L21) para encender o apagar cuando anochece.

L11

L12

L13

P1

L21

L22

L23 P2

S

1.1.1

1.1.2

1.1.3

1.1.4

1.1.5

1.1.6

1.1.7

1.1.8

1.1.9

1/1 1/1

1/1

1/1

1/2

1/2

1/2

1/2 2/11

2/11 2/11 P1 P1

P1 P1

S

L11

L12

L13

L21

L22

L23

Dir. Fsicas:

1.1.X (rea 1, lnea 1)

Dir. de grupo:

Dos niveles : P/S

1/21/21/2

1/11/11/1

2/112/11S

P2

P1

L23L22L21L13L12L11Sens

Act.

S

P2

P1

L23L22L21L13L12L11Sens

Act.

1.1.2

1.1.3

1.1.1

1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.1.7 1.1.8 1.1.9

Tema docente


Para realizar las asociaciones sensores-actuadores, ser necesario asignar las direcciones de grupo a los componentes. En este caso emplearemos direcciones de dos niveles con la nomenclatura P/S, siendo P el grupo principal (valores de 1 a 13) y S el grupo secundario (puede tomar valores de 1 a 2047). La asignacin, en este caso se realiza tambin a criterio del diseador, teniendo en cuenta las restricciones descritas en este captulo.

De este modo, se comienza asignando una direccin de grupo nica a cada sensor: P1 se asocia a 1/1, de manera que cuando el usuario pulse la tecla, se enviar por el bus un telegrama que contendr, entre otros campos, la direccin de grupo 1/1. Dicha direccin de grupo se asociar tambin a los actuadores L11, L12 y L13, de forma que cuando escuchen el telegrama con esa direccin, se activarn simultneamente.

El mismo proceso se sigue para P2, al que enviar la direccin 1/2, que se asocia tambin a L21, L22 y L23.

Por ltimo, el sensor crepuscular S se programa para enviar la direccin 2/11, a la que responden los actuadores L11 y L21.

4.5 Formato de las transmisiones

4.5.1 Mtodo de acceso al medio

El mtodo de acceso al medio empleado en EIB es de tipo CSMA/CA1. La codificacin se realiza de modo que el estado lgico 0 es dominante (impulso simtrico) sobre el 1, que se denomina recesivo (no hay impulso). El mecanismo de resolucin de colisiones es el siguiente:

El dispositivo comprueba el bus, y si est libre comienza la transmisin. Durante el envi cada dispositivo escucha los datos presentes en el bus,

comparndolos en todo momento con los que ha transmitido. Si no se producen colisiones, el envo se completa sin contratiempos. Si, por el contrario, se produce una colisin con los datos enviados por otro

equipo, el arbitraje se resuelve por prioridad de los bits dominantes sobre los recesivos (Figura 35).

Por lo tanto, tendrn mayor prioridad aquellas tramas que presente un mayor nmero de ceros en su inicio.

Figura 35. Resolucin de colisiones CSMA/CA en EIB.

1 CSMA/CA: Carrier sense multiple access / Collision avoidance. Acceso mltiple por deteccin de portadora, evitando colisiones.

Dispositivo 1

Dispositivo 2

Bus

Dispositivo 2 cancela transmisin (reintento tras retardo)



4.5.2 Formato de los mensajes

El envo de un mensaje o telegrama en un sistema EIB se realiza cuando se produce un evento, p.e. la activacin de un pulsador o la deteccin de presencia. El dispositivo emisor (sensor) comprueba la disponibilidad del bus durante un tiempo t1 (Figura 36) y enva el telegrama. Si no hay colisiones, a la finalizacin de la transmisin espera un intervalo de tiempo t2 la recepcin del reconocimiento (Ack). Si la recepcin es incorrecta, no se recibe reconocimiento (o bien se recibe no reconocimiento), y la transmisin se reintenta hasta tres veces.

Todos los dispositivos diseccionados envan el reconocimiento simultneamente.

Figura 36. Secuencia de envo de telegrama ante la activacin de un evento.

Los telegramas se transmiten en modo asncrono, a una velocidad de 9600 baudios, donde cada carcter o byte consta de 1 bit de inicio, 8 bits de datos, 1 bit de paridad par, 1 bit de parada y una pausa de 2 bits hasta la siguiente transmisin (Figura 37).

Figura 37. Formato de transmisin de un byte.

De este modo las transmisin de un byte supone un tiempo de 1,35 ms, y la de un telegrama completo entre 20 y 40 ms (la mayora de las rdenes son de marcha-paro y suponen un tiempo de envo de 20 ms).

El telegrama que se transmite por el bus, y que contiene la informacin especfica sobre el evento que se ha producido, tiene siete campos, seis de control para conseguir una transmisin fiable y un campo de datos tiles con el comando a ejecutar). En la Figura 38 se muestra el formato de la trama y el tamao de cada uno de estos campos:

Figura 38. Formato de los telegramas. Campo de control.

Telegrama t1 t2 Ack

Evento

Carcter

ST D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P SP Pausa ST

Carcter

Control Origen Destino RC Long Datos tiles Comprob.

8 bits 16 3 4 hasta 16 x 8 8 bits 16+1

Repeticin 0 Prioridad de servicio baja (automtico) 1 1

Prioridad de servicio elevada (manual) 1 0 Funciones de alarma 0 1 Funciones del sistema (prioridad mx.) 0 0

Prioridad de transmisin 0 0 P P 1 W 0 1

Tema docente


Control. Este campo de 8 bits incluye la prioridad que dicho telegrama tiene al ser enviado segn el tipo de funcin (alarma, servicios del sistema o servicios habituales). El bit de repeticin se pone a cero en caso de repetirse algn envo a causa del no reconocimiento de alguno de los destinatarios. De este modo se evita que los mecanismos que ya han ejecutado la orden la vuelvan a repetir.

Direccin de origen. El dispositivo que retransmite la trama enva su direccin fsica (4 bits con el rea, 4 bits de identificador de lnea y 8 bits de identificador de dispositivo), de modo que se conozca el emisor del telegrama en las tareas de mantenimiento.

Direccin de destino. La direccin de destino puede ser de dos tipos, en funcin del valor que tome el bit de mayor peso de este campo (bit 17). Si tiene valor 0, se trata de una direccin fsica, y el telegrama se dirige nicamente a un dispositivo. Si tiene valor 1, se trata de una direccin de grupo, y el telegrama se dirige a todos los mecanismos que deben escucharlo (los que tengan esa direccin de grupo).

Figura 39, Campo de direccin de destino.

Longitud e informacin til (Figura 40). Contiene los datos necesarios para la ejecucin de rdenes y transmisin de valores. En los cuatro bits de longitud se indica cuntos bytes contiene el campo de datos (0 = 1 byte, 15 = 16 bytes). El campo de datos tiles contiene el tipo de comando (slo hay cuatro) y los datos, de acuerdo con el EIB Interworking Standard (EIS). En la Tabla 5 se muestran los tipo EIS normalizados junto con su tamao y funcin.

Figura 40. Formato del campo de datos. EIS (EIB Interworking Standard).


8 bits 16 3 4 hasta 16 x 8 8 bits 16+1

L L L L 0 0 X X X X C C C C D D D D D D D D D D D D D D D

Byte 0 Byte 1 Byte 15 L = Longitud de datos

X = No utilizado C = Comando D = Datos (EIS)

0000 Leer valor 0001 Respuesta valor 0010 Escribir valor 1010 Escritura en memoria


8 bits 16 3 4 hasta 16 x 8 8 bits 16+1

0 M M M M S S S S S S S S S S S 1 Byte campos siguientes (RC y Long)

M = Grupo principal S = Grupo secundario

Direccin de grupo:

A A A A L L L L D D D D D D D D 00

Direccin fsica:

A = rea L = Lnea D = Dispositivo



N EIS Funcin EIB N bytes Descripcin

EIS 1 Conmutacin (switching)

1 bit Encendido/apagado, habilitar/deshabilitar, alarma/no alarma, verdadero/falso

EIS 2 Regulacin (dimming)

4 bit Se puede utilizar de 3 formas distintas: como interruptor, como valor relativo y como valor absoluto.

EIS 3 Hora (time) 3 bytes Da de la semana, hora, minutos y segundos.

EIS 4 Fecha (date) 3 bytes Da/mes/ao (el margen es de 1990 a 2089).

EIS 5 Valor (value) 2 bytes Para enviar valores fsicos con representacin S,EEEE,MMMMMMMMMMM

EIS 6 Escala (scaling) 8 bit Se utiliza para transmitir valores relativos con una resolucin de 8 bit. P.e. FF = 100 %

EIS 7 Control motores (control drive)

1 bit Tiene dos usos: Mover, arriba/abajo o extender/retraer y Paso a Paso.

EIS 8 Prioridad (priority) 1 bit Se utiliza en conjuncin con EIS 1 EIS 7.

EIS 9 Coma flotante (float value)

4 bytes Codifica un nmero en coma flotante segn el formato definido por el IEEE 754.

EIS 10 Contador 16 bit (16b-counter)

2 bytes Representa los valores de un contador de 16 bit (tanto con signo como sin signo).


4 bytes Representa los valores de un contador de 32 bit (tanto con signo como sin signo).

EIS 12 Acceso (access) 4 bytes Se usa para conceder accesos a distintas funciones.

EIS 13 Caracter ASCII (Character)

8 bit Codifica segn el formato ASCII


8 bit Representa los valores de un contador de 8 bit (tanto con signo como sin signo).

EIS 15 Cadena (Character String)

14 bytes Transmite un cadena de caracteres ASCII de hasta 14 bytes.

Tabla 5. Tipos EIS (EIB Interworking Standard).

El EIS contiene los datos tiles para cada funcin asignada a los objetos de comunicacin. Segn este estndar existen siete tipos diferentes, cada uno asignado a un tipo de accin de control (conmutacin, regulacin de luz, envo de valor absoluto, envo de valor en punto flotante, etc.). De este modo se garantiza la compatibilidad entre dispositivos del mismo tipo de diferentes fabricantes.

Los objetos de comunicacin son instancias de clases definidas en el estndar, y se incluyen en llos programas almacenados en la memoria de los dispositivos para realizar una determinada accin. Normalmente, el programa de aplicacin que se ejecuta en un dispositivo dispone de varios objetos de comunicacin, que pueden ser de diferentes tipos EIS. Por ejemplo, un pulsador de dos teclas con un programa de control de iluminacin puede tener cuatro objetos: dos de conmutacin (uno para cada tecla), tipo EIS 1, que envan las rdenes de encendido-apagado, y otros dos de regulacin (uno para cada tecla), tipo EIS 2, para el envo de rdenes de incremento-decremento de luminosidad. Las asociaciones de direcciones de grupo, descritas con anterio

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