Tutorial 2: Encendido y apagado de las luces de una aula con dispositivos EIB-KNX

2.1 Intoducción

El objeto principal de esta práctica es iniciarnos en el campo de las instalaciones domóticas con EIB. Nos ayudará a familiarizarnos con los conceptos de dirección física, grupos, elementos EIB, programas asociados, transferencia de aplicaciones, etc. Por tanto, en este ejercicio aprenderemos a utilizar algunos componentes y herramientas informáticas que forman parte del Bus de Instalaciones Europeo, aprendiendo a configurar y programar una instalación domótica básica.

Para relacionar este pequeño ejercicio en un entorno real, simularemos la instalación de una aula.

2.2 Descripción de la instalación.

Se trata de diseñar la instalación de control de iluminación de un aula que dispone de dos líneas de fluorescentes distribuidas a lo largo, de forma que sea posible mediante dos pulsadores el control individual de cada una de las líneas, según las necesidades de funcionamiento y nivel de iluminación.

Este control sectorial de la iluminación del aula se justifica teniendo en cuenta que la línea más próxima a las ventanas, sólo se utilizará cuando la luz proveniente del exterior sea débil, ya que durante el día, la luz natural es normalmente suficiente.

Cada una de las líneas de fluorescentes irá controlada por una salida binaria EIB que se activará o desactivará en función de dos pulsadores de doble posición que harán encender o apagar las luces en función de si se pulsa arriba o abajo del pulsador, respectivamente.

2.3 Componentes del sistema

El sistema está formado por los siguientes elementos:

1 Fuente de alimentación de 640:

Fuente de alimenacion

Es el elemento que proporciona suministro eléctrico al bus. Se alimenta de 230V AC y da 2 salidas de corriente continua de 24 V (+6 V/-4V), una filtrada y otra sin filtrar.

1 Interfaz RS232 en EIB

Interfaz

Sirve para interconectar el ordenador de programación o de monitorización al bus EIB. La velocidad RS-232 es fija a 9600 baudios.

1 Pulsador doble de 2 posiciones

Pulsador

Esta botonera pulsador consta de 2 botones. Cada botón se puede apretar por su parte superior (arriba) o bien por su parte inferior (bajo), consiguiendo funciones diferentes según la parametrización que programamos posteriormente. Por defecto, pulsar  “arriba” conecta (escribe 1 en el grupo) y pulsar “bajo” desconecta (escribe 0 en el grupo). Este pulsador va montado sobre el correspondiente acoplador de bus (BCU).

1 Salida binaria de dos canales

Rele

Estas salidas son en principio independientes, y consisten en un relé normalmente abierto que se cierra cuando recibe la orden por el bus. Además, utilizaremos 2 lámparas (luces o bombillas) de incandescencia comunes, cable de bus, cable de potencia, etc.

2.4 Cableado del circuito

En primer lugar debemos conectar la alimentación de 230V AC (L + N) en el módulo de alimentación, así como del cable de comunicaciones en el adaptador RS-232 por un lado, y uno de los puertos serie libres del ordenador de programación para el otro extremo.

A continuación efectuaremos el cableado del bus EIB (2 hilos) el cual, incorpora tanto la comunicación de datos como una tensión de alimentación continua, por lo que será imprescindible respetar la polaridad (+ / -) en el momento de realizar la conexión.

Para realizar la conexión del BUS utilizaremos los hilos que se incorporan en el entrenador (“bananas” de 2mm), eligiendo los rojos para el terminal (+) del bus, y los negros para el terminal (-).

Seguidamente, utilizando los hilos con banana de 4 mm, realizaremos las conexiones de potencia (230V AC).

El módulo que contiene la fuente de alimentación nos suministra varias salidas de 230V AC, diferenciando entre la fase L (terminal negro) y el neutro N (terminal azul).

A fin de seguir la normativa aplicable de baja tensión, cablee las conexiones de forma que el relé de la salida binaria (unipolar) corte el terminal de fase L (en negro), llegando el neutro directamente a la lámpara N (en azul).

Una vez realizadas las conexiones de las dos salidas obtendremos un circuito similar al mostrado en la figura inferior. Finalizado el cableado, ya estaríamos en condiciones de iniciar el proceso de programación.

2.5 Programación de la instalación

Tal como se ha explicado en la parte teórica previa, los principales pasos a seguir en el diseño de una nueva instalación son:

  1. Creación del proyecto
  2. Definición de la estructura del edificio.
  3. Inserción de aparatos y configuración.
  4. Asignación y conexión de las direcciones de grupo.
  5. Programación (transferencia) de direcciones físicas y aplicaciones.

2.5.1 Creación del proyecto

Utilizaremos el software de programación ETS3, válido para cualquier elemento EIB que utilizamos, siempre que dispongamos previamente de la “base de datos” del fabricante del dispositivo

Nos aparecerá una primera pantalla desde donde se puede acceder a las diversas funcionalidades del programa.

Haciendo clic sobre Archivo à Nuevo Proyecto se nos abrirá el asistente para iniciar un nuevo proyecto.

ETS3Nos aparecerá un formulario en el que tendremos que indicar el nombre asignado a éste y el medio (par trenzado o por corrientes portadoras) utilizado en la instalación.

En el campo Número introduce “Tutorial EIB” y en el campo Medio selecciona la opción par trenzado (twisted pair) indicando TP.

Además se nos ofrece de crear automáticamente la línea 1.1 (línea 1 del área 1). Selecciona esta opción.

Nuevo proyectoAparecerán tres ventanas:

  • Topología
  • Direcciones
  • Edificios

 En la ventana Topología, podremos visualizar la estructura de la instalación por lo que a la arquitectura de las direcciones físicas se refiere. Observamos que se nos ha creado por defecto un área llamada1 Nueva Área.  En la ventana Direcciones de grupo, vacía en un principio, podremos ir visualizando las direcciones de grupo que vamos creando, así como los diversos objetos que vincularíamos. Finalmente en la ventana Edificios, podremos visualizar de una forma jerárquica la estructura del edificio donde ubicaremos la instalación.

Ventanas2.5.2 Definición de la estructura del edificio

En este paso, crearemos la estructura del edificio donde está situada la instalación, es decir, definiremos el edificio, la parte del edificio (por ej. Planta), y la habitación o armario donde están situados los componentes, en este mismo orden, es decir, de forma jerárquica descendente. Haciendo clic en el botón derecho sobre el icono Edificios/Funciones  de la ventana Edificios, seleccionaremos la opción añadir Edificios.

               Edificio 1 edificio 2

En el campo Nombre  de la ventana emergente introduciremos “PRINCIPAL” como nombre del edificio.

NombreHaciendo clic con el botón derecho sobre el icono del edificio creado, seleccionaremos Añadir Parte de Edificio con el objetivo de crear una planta del mismo.
Parte edificioEn el campo Nombre de esta parte de edificio escribiremos “PLANTA 1“.

Finalmente, haciendo clic sobre el icono de la planta creada, seleccionaremos la opción Añadir Habitaciones.

Añadir habitacionesEn el campo Nombre escribiremos “AULA 13” del edificio creado, seleccionaremos la opción Nueva parte de edificio, a fin de situar la planta donde está situada el aula.

Aula 13Hecho esto, podremos finalmente ver la estructura creada durante este proceso de configuración.

2.5.3 Insercción de aparatos y configuración

Una vez definida la estructura, procederemos a insertar los elementos que componen la instalación. Sólo es necesario insertar los elementos que deberán ser programados.

Por lo tanto, aunque la fuente de alimentación y el adaptador RS-232 a EIB son elementos del sistema, al funcionar de forma autónoma no será necesario insertarlos.

Haremos clic en el botón derecho del “mouse” sobre el icono del aula “AULA 13”, en la estructura del edificio y seleccionaremos Añadir Aparatos. .

Añadir aparatosNos aparecerá un formulario que permite filtrar la base de datos que contiene los diversos productos y elegir el deseado.

Un mismo producto, como podría ser un pulsador, puede tener más de un programa de control diferente, que seleccionaremos según la función que se quiera realizar. Por ejemplo, es posible hacer que el pulsador encienda y apague una luz de forma alternativa (conmutador), o bien que pulsando, nos encienda una luz durante un tiempo (temporizador).

Seleccionaremos el Fabricante “Siemens”, Familia de productos “Pulsador”, Tipo de producto “Pulsador doble”

En el campo Tipo de medio seleccionaremos “Twisted Pair” que indica que es un dispositivo que se conecta físicamente al bus de dos hilos.

Existe también la modalidad Power Line que utiliza corrientes portadoras para transmitir los telegramas para la red eléctrica existente, así como un sistema de transmisión de telegramas por radiofrecuencia.

Power linePulsando a continuación el botón Encontrar del formulario.

Esto hará que el filtro de la base de datos de productos, nos muestre todos los que cumplen estas características.

Debemos asegurarnos en este paso que el dispositivo seleccionado corresponde realmente a lo que físicamente disponemos en esta instalación, ya que probablemente haya productos similares que no se correspondan con el nuestro.

Comprobaremos que en la parte posterior del pulsador, su número de pedido de producto coincida con el que seleccionamos de la base de datos.

Numero pedidoEn este caso, vemos que se trata del modelo “5WG1 211-2AB11” de Siemens.

SiemensObservamos en la base de datos que existen varios programas aptos para este elemento, de los cuales seleccionaremos el que tiene por nombre “10 S2 Off / On 220202” que es un programa que utiliza cada pulsador para generar “telegramas” de encendido y apagado de grupos. La función que hace cada uno de estos drivers es una información que tendremos que conseguir del fabricante de material, en este caso de SIEMENS. Recuerde que hay otros como por ejemplo: NIESSEN, ABB, Mertens, etc.
Una vez seleccionado el driver, haremos clic sobre el botón insertar, pudiendo observar después de esta acción que nos aparece en la ventana de componentes el símbolo del elemento seleccionado con una serie de información del producto, siendo los campos más relevantes del la dirección física propuesta (que posteriormente se puede editar) y que en este caso es la 1.1.1 “, así como el programa de aplicación que se le transmitirá, que es el” 10 S2 Off / On 220202 “.

Direccion físicaRepetiremos la operación con la salida binaria doble que tiene como número de pedido de producto el “5WG1 562-1AB01” con el programa de aplicación “11 A2 Binario 520501” que utiliza el dispositivo como dos salidas binarias independientes.

5wg1Observamos el número de dirección física que ha tomado de forma automática el elemento es la “1.1.2”, que corresponde a un incremento automático en la dirección del anterior aparato seleccionado

112Una vez hemos insertado los componentes del sistema, ya estamos en condiciones de empezar a hacer la programación y asignar las direcciones de grupo y las relaciones entre ellos.

2.5.4 Asignación y conexión de las direcciones de grupo

En esta fase, configuraremos los elementos para interrelacionarse entre sí, es decir, vincularemos cada uno de los pulsadores (generadores de “telegramas”) con los actuadores (salidas binarias) que se activan en función de las órdenes transmitidas por telegramas recibidos.

En este caso haremos dos grupos: uno para cada conjunto de fluorescentes:

Grupo 0/0/1 El pulsador izquierdo, controlará el encendido y apagado del grupo de fluorescentes 1, asociado al canal A de la salida binaria.

Grupo 0/0/2 El pulsador derecho, controlará el encendido y apagado del grupo de fluorescentes 2, asociado al canal B de la salida binaria.

En resumen, la configuración de la instalación vendría reflejada por la siguiente tabla:

TablaSe entenderá como objeto a cada una de las acciones diferentes que se pueden realizar en un mismo elemento.

Para poder visualizar los objetos de cada uno de los componentes, seleccionaremos la casilla + (mostrar elementos jerárquicamente inferiores) de la vista de edificio.

Edif tutoLos objetos visualizados son los elementos que tendremos que relacionar entre sí mediante los grupos.

Una acción que en ocasiones es necesaria de hacer de forma previa a la conexión de los grupos, es la parametrización de los componentes, es decir, definir la configuración concreta de funcionamiento de los aparatos.

Esta parametrización puede variar las características de los objetos del aparato, por lo que ésta debe ser anterior a la conexión de los grupos.

En esta práctica, no modificaremos los valores que por defecto incorporan los elementos utilizados. De todas formas, para comprobar esta parametrización en el pulsador doble, pulsaremos con el botón derecho sobre el aparato de dirección “1.1.1” y seleccionaremos la opción Editar Parámetros.

Editar parametrosEn el formulario de configuración emergente, podremos consultar los valores que por defecto tiene cada uno de los dos botones del pulsador (izquierdo / derecho), así como la de los leds de monitorización asociados.

Pulsador izqAceptaremos los valores que hay por defecto.

Para conectar el objeto “pulsador izquierdo arriba”, pulsaremos con el botón derecho del mouse sobre este objeto y seleccionaremos la opción Enlazar con …

Enlazar conEn la ventana de conexión, indicaremos el número de grupo, así como del nombre que le asignamos para una documentación más comprensible. En la casilla Dirección de Grupo debe figurar “0/0/1” y en la casilla Nombre “grupo fluorescentes 1.”

Conectar objetoDespués de conectar el primer elemento de cada grupo y definir el nombre, no es necesario volver a rellenar la casilla Nombre.

Para volver a conectar otro objeto a un grupo creado, elegiremos la opción Conectarse a una dir. de grupo existente.

Conecta al grupo 0/0/1 los objetos abajo-tecla Izquierda y conmutar Canal A

ConectarObservando en la ventana de Direcciones de grupo deberías obtener una vista de los tres objetos vinculados al grupo 0/0/1
Direcciones grupoA continuación, enlaza los elementos correspondientes al grupo 0/0/2. Para hacerlo deberás vincular los objetos Arriba-Tecla derecha, abajo tecla derecha y conmutar canal B. Nombra el grupo como“grupo fluorescentes 2”.
Conexion objetosTras esta operación, en la ventana de Direcciones de Grupo deberías observar los siguientes vínculos:

VinculosHaz lo mismo con los otros objetos conectados al grupo 0/0/1.

Para una mejor documentación, modifica el nombre de los diversos grupos y subgrupos a fin de obtener algo similar a lo que muestra la figura.

DireccionesPuedes modificar el nombre haciendo clic con el botón derecho del mouse sobre el grupo que quieres modificar, editando el submenú de propiedades.

PropiedadesAquí finaliza la fase de asignación y conexión de direcciones de grupo.

2.5.5 Programación (transferencia) de direcciones físicas y aplicables

Una vez elaborado el programa, deberíamos transferirlo a la instalación. Para poder transferir el programa a la instalación hay que previamente asegurar que tenemos comunicación con la instalación.

Para asegurarnos de que las comunicaciones del programa están configuradas de forma correcta, iremos a extras á opciones en la pestaña de Comunicación seleccionaremos Confgurar interfaces.

Configurar interfacesDe esta forma podemos comprobar o seleccionar el puerto de comunicación con el ordenador COM.

Una vez comprobada la configuración, podremos pulsar aceptar. A continuación, estableceremos comunicación con el bus. Para ello, hay que hacer clic sobre el icono “online”.

OnlineHaz clic sobre el icono “Aula 13” de manera que quede seleccionada (iluminada) Pulsando el botón de programación. Se nos abrirá un formulario destinado a transferir las direcciones físicas y los programas de aplicación.

ProgrmacionExiste la posibilidad de programar por separado la aplicación y la dirección física.

Ésto es útil cuando los elementos ya tienen dirección física programada y sólo queremos cambiar el programa de aplicación, o bien, en el caso de que sólo se quiera programar la dirección física previamente a su instalación, para enviar el programa posteriormente.

En esta práctica, programaremos de forma simultánea la dirección física y la aplicación de cada elemento.

Pulsa Programar Dirección y Aplicación.

Aparecerá una ventana de ayuda que nos pide que pulsemos el botón de programación de dirección del elemento “1.1.1.”

El programa queda parado esperando que pulsemos el botón de programación del pulsador doble.

ProgramarDesmonta el mecanismo del interruptor doble de la BCU donde está conectado.

Pulsa el botón de programación tal y como muestra la figura. Al hacerlo, se ilumina el led de monitorización.  Observaremos que el led se apaga después de un momento (significa que ya ha sido programado con la dirección enviada) y que se inicia la transferencia de la aplicación, lo que dura unos segundos. Finalizada la transferencia del módulo de pulsadores, el programa nos pide que pulsemos el botón de programación del segundo elemento correspondiente al de salidas binarias.

Debemos pulsar el botón de la misma forma que antes. En este caso, el botón es accesible exteriormente. Una vez se apaga el led, se transfiere el programa y finaliza el proceso de programación. La instalación ya está lista para funcionar. Para comprobar el funcionamiento, pulsando el botón izquierdo del doble pulsador se debe encender y apagar una de las bombillas, y pulsando el derecho tiene que hacer la misma función la segunda luz.

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