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Elettrotecnica

 

Impianti BUS per l'edilizia

Generalità

L’alimentazione e il comando degli utilizzatori realizzato dai tradizionali impianti elettrici è costituito essenzialmente dall’insieme dei circuiti di collegamento alla sorgente di alimentazione e a tutti gli apparecchi di comando, manovra e protezione. Negli impianti più semplici il comando può essere ottenuto agendo direttamente sui vari apparecchi oppure, quando si rendono necessarie funzioni più complesse, può essere mediato attraverso attuatori come relè, contattori, ecc.. pilotati attraverso segnali elettrici a bassa potenza. In quest’ultimo caso, per gli impianti di una certa consistenza, potrebbe risultare conveniente l’impiego di sistemi Bus.

Caratteristiche di un sistema Bus

I sistemi Bus associano a caratteristiche di elevata flessibilità e adattabilità una discreta semplicità di montaggio che ne consente l’installazione (offrendo possibilità non realizzabili con i sistemi tradizionali) anche in quei casi nei quali esistono specifici vincoli di carattere edilizio che impediscono interventi troppo invasivi sulle strutture. Oltre questo s i riducono notevolmente, rispetto ad un impianto tradizionale, il volume dei cavi e dei collegamenti e risulta più facile l’installazione, la manutenzione, la modifica e l’eventuale ampliamento.

Semplificando, un impianto Bus può essere considerato come un sistema di trasporto di segnali elettrici, inoltrati sequenzialmente secondo una particolare codifica denominata protocollo. I segnali si muovono, attraverso particolari mezzi di comunicazione, da e verso i vari dispositivi detti terminali (o anche stazioni o nodi o punti) che sono in grado di decodificare correttamente le informazioni di cui tali segnali sono portatori. Le stazioni, connesse al mezzo di comunicazione sono sempre pronte a ricevere e decodificare i messaggi a loro indirizzati o a passare, quando è richiesto dal sistema e quando il mezzo di comunicazione è libero (un particolare sistema di controllo si preoccupa di evitare collisioni fra i messaggi che potrebbero causare una perdita di dati), in stato di trasmissione. Il destinatario del messaggio può essere inequivocabilmente individuato tramite un indirizzo che viene trasmesso con il messaggio stesso. Ogni punto del sistema è infatti identificato da un indirizzo unico e il mittente può in tal modo spedire un messaggio ad un determinato punto, ad un gruppo di punti o a tutta la rete.

I mezzi di comunicazione attraverso i quali si muovono i segnali elettrici possono essere realizzati mediante cavo bipolare intrecciato, cavo coassiale, fibra ottica, raggi infrarossi, onde convogliate, onde radio. Il supporto fisico di più frequente impiego è il cavo bipolare intrecciato utilizzato contemporaneamente sia per la distribuzione dell’alimentazione sia per lo scambio dei dati da e verso i vari dispositivi collegati in parallelo.

I principali vantaggi di un’installazione a Bus possono essere così sintetizzati:

  • Flessibilità di impiego - è possibile cambiare la funzionalità dell’impianto operando una semplice modifica nel programmazione dei dispositivi o inserendone dei nuovi;
  • Continuità di esercizio - è possibile la sostituzione di un dispositivo guasto senza alterare la funzionalità del sistema;
  • Semplicità di cablaggio – si impiega un solo cavo non polarizzato per il collegamento di tutti i dispositivi, riducendo o annullando i possibili errori di cablaggio e limitando notevolmente il volume dei conduttori installati con conseguente riduzione dei costi di manodopera;
  • Maggiore sicurezza per l’utente - i dispositivi di comando sono alimentati con bassissima tensione di sicurezza;
  • Supervisione centralizzata del sistema – mediante uso di personal Computer è possibile supervisionare tutto il sistema;
  • Manutenzioni programmate e assistenza tecnica semplificata - autodiagnostica e/o ricerca guasti automatizzata;
  • Remotizzazione dei comandi e dei controlli sull’impianto – tramite il collegamento con la rete telefonica è possibile il controllo e il comando a distanza dell’impianto .
Protocolli di comunicazione



I principali sistemi BUS per la building automation presenti sul mercato europeo sono tre, BatiBUS, EIB, EHS:
  • EHS (European Home System Association) – Il protocollo EHS è stato sviluppato dal progetto europeo Esprit. Il sistema può utilizzare un vasto numero di mezzi di trasmissione, dalla la linea elettrica dell’edificio ai sistemi a radiofrequenza. Fanno parte del progetto numerose società che assieme costituiscono la European Home System Association che si prefigge lo scopo di incoraggiare l’impiego di questa tecnologia in particolare nelle applicazioni domestiche. E’ uno standard aperto e flessibile. Quando gli apparecchi sono inseriti sulla rete, oppure quando si spostano o si aggiungono nuovi dispositivi, alla prima accensione, il sistema si autoconfigura (funzionalità di tipo Plug & Play).
  • EIB (European Installation Bus) - É uno standard cha ha visto la luce negli anni ’90 per merito dell’associazione EIBA costituita in Italia nel 1994. L’associazione si propone di diffondere il sistema EIBUS, per l'automazione di edifici, abitazioni private, terziario e industriale tramite una connessione a Bus che permette di semplificare ed automatizzare la gestione dei sistemi tecnologici presenti in un edificio. Alla base del sistema vi è un Bus TP1: Twisted Pair di classe 1 che può gestire fino a 64 dispositivi. L’impianto può essere progettato a stella o ad albero e si presta sia al cablaggio generale dell’edificio sia al controllo centralizzato caratteristico delle Building Automation.
  • BatiBUS - Il sistema utilizza cavi bifilari schermati e consente lunghezze dei cavi per ogni singola linea di 1200 m con la possibilità di estenderli fino a 2500 se si utilizzano sezioni di 1,5 mm2. Su ogni singola linea si possono collegare fino a 250 punti, espandibili a 1250 inserendo una sorgente supplementare di energia. Si possono interfacciare vari dispositivi per ampliare il sistema trasmissivo: radiofrequenza, raggi infrarossi,cavo coassiale, onde convogliate. Lo standard Bati BUS è nato nel 1989 ad opera del Bati BUS Club International, un’associazione privata alla quale hanno aderito diverse aziende tra cui numerose italiane.
Normalizzazione dei sistemi Bus

Uno degli ostacoli più difficili da superare è quello della compatibilità fra i vari sistemi Bus disponibili sul mercato. Per semplificare il lavoro di progettisti e installatori e per adattare il mercato alle esigenze degli utenti dei sistemi Bus il comitato tecnico CENELEC TC 205 "Home and Building Electronic System, HBES" ne ha iniziato nel 1987 la normalizzazione. Si è in un primo tempo cominciato a lavorare sui tre sistemi più diffusi sul mercato (BatiBUS, EIB, EHS) che, rendendo pubbliche le loro specifiche tecniche, hanno dato il via all’opera di normalizzazione. Successivamente, nel 1996, il TC 205 ha iniziato a lavorare per l'unificazione dei tre sistemi che nel frattempo hanno dato vita, nel maggio del 1999, al cosiddetto progetto ”Convergenza in Konnex “ per la creazione di una piattaforma europea per l’Home Automation. Il protocollo prende il nome di KNX ed individua tre diverse configurazioni:
  • A: configurazione automatica, per impianti di piccole dimensioni;
  • E: configurazione semplificata, per applicazioni professionali di base;
  • S:configurazione liberamente programmabile, per funzionalità e installazioni complesse;

e quattro differenti mezzi di trasmissione:
  • Il doppino intrecciato;
  • Le onde convogliate;
  • La radiofrequenza;
  • Gli infrarossi.

Esistono sul mercato anche i prodotti di alcune aziende che, senza perdere di vista completamente gli standard su elencati, hanno sviluppato dei sistemi proprietari semplificati che permettono di affrontare con buoni risultati, sia per costo sia per semplicità di installazione, le situazioni impiantistiche meno complesse.

Le tre modalità di installazione dello standard KNX

Lo standard KNX prevede tre modalità di configurazione:
  • Di sistema (System Mode) – configurazione tipo S liberamente programmabile e rivolta all’elaborazione di funzioni complesse. I componenti in rete possono essere configurati tramite un software (ETS) che consente di programmare, configurare e stabilire le relative connessioni.
  • Semplificata (Easy Mode) - configurazione di tipo E rivolta in particolare agli installatori che permette una configurazione semplice e veloce dell'impianto, anche se con funzioni più limitate rispetto alla configurazione di tipo S. I componenti "Easy Mode" sono pre-programmati dal costruttore ma con un semplice dispositivo di programmazione manuale possono essere parzialmente riconfigurati. In una rete KNX è sempre possibile, anche in un secondo tempo, far interagire i componenti "System Mode" e "Easy Mode". Per mezzo del software ETS si possono collegare i vari componenti e riconfigurare le impostazioni precedentemente operate mediante programmazione amnuale manuale.
  • Automatica (Automatic mode) - configurazione di tipo A adatta ad un utente poco esperto come potrebbe essere l'utente finale. Permette la connessione automatica di nuove applicazioni, come ad esempio gli eletrodomestici. Questi componenti hanno la capacità di autoconfigurarsi e di adattare i loro link di comunicazione a quelli di eventuali altri elementi "Automatic mode" che si trovano collegati in rete. Anche in questo caso con il software ETS questi componenti possono essere inseriti in una rete KNX