Transmisja danych w LCN

Wtorek, 06 lipca 2010 | Technika

Systemy inteligentnych budynków to coraz częstszy element nie tylko biurowców i innych dużych obiektów, ale też domów prywatnych i mieszkań. W pierwszej części poświęconego im artykułu omówione zostały najważniejsze zagadnienia dotyczące tego typu instalacji, z kolei w bieżącym tekście przedstawiono szczegółowy opis systemów Xcomfort, LCN i EIB/KXN, w tym wyceny przykładowych instalacji.

Spis treści

LCN - ROZPROSZONY I UNIWERSALNY

LCN (Local Control Network) jest uniwersalnym, rozproszonym systemem inteligentnego budynku. Znalazł już zastosowanie w wielu rodzajach obiektów - od budownictwa mieszkaniowego, poprzez obiekty handlowe, administracyjne, sportowe na budynkach przemysłowych kończąc.

Jego charakterystyczną cechą jest brak dodatkowego przewodu magistralowego. Oprócz standardowychmożliwości sterowania ogrzewaniem i oświetleniem pozwala m.in. na kontrolę dostępu za pomocą karty transpondera oraz sterowanie za pośrednictwem GSM.

Podstawą tego rozwiązania są moduły logiczne LCN. Są to w pełni autonomiczne urządzenia wyposażone w układ mikroprocesorowy, zasilacz, sprzęg sieciowy oraz elektroniczny układ wejścia/wyjścia. Producent oferuje ich 7 rodzajów.

Moduły różnią się między sobą obudową, liczbą i rodzajem dostępnych przyłączy, mocą oraz wbudowanym filtrem. Wszystkie są ze sobą kompatybilne i identyczne pod względem oprogramowania. Dwa podstawowe, spełniające rolę czujnika i aktora, to LCN-UPP oraz LCN-SH.

Pierwszy jest przeznaczony do montażu w puszce elektrycznej, a drugi w rozdzielni na szynę DIN. Zaleca się, aby puszki montażowe były na tyle duże (najlepiej puszki podwójne lub z kieszenią), żeby obok włączników mogły się zmieścić dwa moduły podtynkowe.

KNX/EIB steruje instalacją uliczną

System KNX/EIB nadaje się praktycznie do wszystkich zastosowań, od małych domów jednorodzinnych po wielkie biurowce. Jedną z ciekawszych implementacji jest system sterowania oświetleniem miejskim w Salzburgu. Steruje on, na podstawie informacji z czujnika oświetlenia, 19 tys. lamp ulicznych oraz 200 reflektorami, których łączna moc sięga 3MW.

Oferta instalacji tego typu wygrała ze względu na jej wyjątkowo niską cenę wynoszącą zaledwie 10 250 euro. Koszt jednej godziny oświetlenia zredukowano o niecałe 8 euro (o 2,5%), co umożliwiło zwrot inwestycji w kilka miesięcy. Należy jednak mieć na uwadze, że z punktu widzenia funkcjonalności jest to wyjątkowo prosta instalacja.

Stąd też tak niski koszt. W przypadku instalacji w domach jednorodzinnych, gdzie wymagane mogą być takie funkcje, jak ściemnianie oraz sterowanie roletami i ogrzewaniem, koszt instalacji może drastycznie wzrosnąć.

Dwa kolejne urządzenia spełniają rolę samych czujników (bez wyjść) - LCN-UPS i LCN-UPS24. Obydwa są montowane do puszki z tą różnicą, że LCN-UPS24 jest zasilany napięciem 24VDC. Pozostałe moduły to: LCN-HU - uniwersalny moduł na szynę DIN z wyjściami 0-10V i DSI/DALI, LCN-LD - moduł o dużej mocy przewidziany dla teatrów, scen i hal oraz LCN-DI12 - do tworzenia indywidualnych pulpitów sterujących i sygnalizujących.

Moduły LCN realizują wszystkie funkcje oferowane w ramach systemu: przełączania, ściemniania, sterowania czasowego oraz funkcje logiczne. Moduły zawierają zazwyczaj 2 wyjścia elektroniczne.

Oprócz tego można do nich podpiąć urządzenia peryferyjne, za pomocą 3 portów występujących w różnych konfiguracjach:

T - przeznaczony do podłączenia standardowych przycisków dowolnych producentów lub elektronicznych przycisków EIB (za pomocą odpowiednich adapterów),
I - do podłączenia czujników (np. temperatury, sterowania IR, wiatru, odbiornika transpondera),
P - do podłączenia wyposażenia peryferyjnego, np. bloku przekaźników lub portu binarnego.

Przykładowo moduły z portem T mogą obsłużyć maksymalnie 8 zewnętrznych przycisków, dla każdego rozróżniając 3 stany: „krótko” - krótkie przyciśnięcie, „długo” - długie przyciśnięcie i „puść” - zwolnienie przycisku po długim przyciśnięciu.

Dla każdego stanu można zdefi- niować dowolną funkcję, a dodatkowo dzięki podwójnej tablicy przycisków w pamięci aparatu, jeden stan może wywołać dwa niezależne polecenia. Oprócz przycisków, systemem można sterować też zdalnie pilotami IR (4- lub16-przyciskowe). Cała oferta produktów LCN jest bardzo szeroka.

Nie sposób jej całej omówić, ale warto przynajmniej wymienić niektóre elementy, takie jak: panele przycisków pojemnościowych, przekaźniki (1-, 2-, 8- krotne, 4 × 2 do silników, 3-krotny DSI/ DALI), czujniki binarne (3-, 4-, 8-krotne), czujniki wewnętrzne (temperatura, światło, ruch) i zewnętrzne (wiatr, deszcz, temperatura) oraz przedłużacze/rozdzielacze portu I.

TRANSMISJA DANYCH W LCN

W sieciach LCN można maksymalnie utworzyć 120 segmentów po 250 modułów każdy. Prędkość transmisji między modułami wynosi 100 pakietów na sekundę (9600 b/s), a między segmentami od 1000 do 10000 pakietów na sekundę (38 kb/s - 2,5 Mb/s).

W celu zwiększenia wydajności instalacji moduły można łączyć w grupy. Można utworzyć do 250 grup, przy czym jeden moduł może maksymalnie należeć do 12 z nich. Wtedy za pomocą jednego polecenia, posługując się numerem grupy, wysyłamy jeden rozkaz do wielu modułów naraz. Sieć segmentowa jest przydatna szczególnie w budynkach wielokondygnacyjnych oraz tam, gdzie poszczególne części budynku mają różną specyfikę.

Pozwala na wygodniejszy nadzór nad instalacją i usprawnienie transmisji danych. W tym celu poszczególne segmenty sieci łączy się specjalną magistralą segmentów (skrętka 2-parowa Cat 5), która zostaje połączona z magistralą LCN za pośrednictwem sprzęgów. Magistrala ta musi być okablowana linearnie, w przeciwieństwie do magistrali LCN, gdzie występuje pełna dowolność topologii.

Wyceny systemów Xcomfort, LCN i KNX/EIB

Przedstawiamy wyceny trzech przykładowych instalacji. Pierwsza z nich to dwupiętrowy domek letniskowy z garażem i ogrodem. Druga to niewielkie mieszkanie, a ostatnia - 10 jednakowych biur połączonych wspólnym korytarzem. We wszystkich instalacjach założono, że temperatura ma być obniżana pomiędzy zadanymi godzinami. Liczbę poszczególnych obwodów w każdej z instalacji przedstawiono w tabeli 1.

W tabeli 2 podano ceny brutto nieuwzględniające kosztów medium transmisyjnego ani większości elementów wykonawczych (oprócz elektrozaworów). Jedynie w cenę Xcomfort wliczone są koszty przycisków. W pozostałych systemach ich cena jest uzależniona od tego, czy zastosuje się specjalizowane przyciski i panele, czy też tanie, standardowe łączniki. Dodatkowo, w przypadku sterowania systemem np. za pomocą GSM, w systemie LCN należy dokupić serwer zarządzający, a w Xcomfort należy dokupić Home-Manager oraz moduł GSM. Ceny te należy traktować jedynie poglądowo, szczególnie w przypadku KNX/EIB, gdzie cena jest silnie uzależniona od wyboru producenta.

W wersji maksymalnej system może mieć 30 tys. modułów. Magistrala LCN nie wymaga stosowania osobnego przewodu. Do transmisji wykorzystywany jest przewód neutralny instalacji elektrycznej oraz dodatkowa żyła danych.

Zaleca się stosowanie przewodów NYM/ YDY o średnicy 1,5 lub 2,5 mm2, które umożliwiają budowę odcinków nawet do 1000m (długość tę można wydłużyć, stosując światłowody). Żyła danych przewodzi tylko niskie napięcie (±30V), ale należy ją podpiąć w skrzyniach rozdzielczych do bezpieczników. Musi też być podłączona razem z żyłą fazy za pomocą zestyku pomocniczego.

Z uwagi na wykorzystywanie żyły zerowej jako przewodu powrotnego do transmisji danych, podczas komunikacji mogą płynąć w niej prądy o wartości do 0,5A. Zatem jeśli żyła transmisyjna zostanie poprowadzona obok wyłącznika różnicowoprądowego, to prąd transmisyjny spowoduje wyzwolenie wyłącznika FI.

Aby temu przeciwdziałać, należy przyjąć jedno z dwóch alternatywnych rozwiązań. Pierwsze to odseparowanie żyły transmisyjnej od wyłącznika FI za pomocą modułu galwanicznej separacji i wzmacniacza LCN-IS. Drugie to poprowadzenie żyły transmisyjnej wraz z przewodem i żyłą zerową przez wyłącznik FI.