Meccanismo Complesso -

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1 Meccanismo Complesso - Articles from Meccanismo Complesso L impianto elettrico domotico, l evoluzione tecnologica dell impianto elettrico tradizionale :07:50 BrunoOrsini Introduzione Con il t rascorrere degli anni e con la cont inua evoluzione t ecnica dei mat eriali e dei component i, l impiant o elet t rico negli edif ici civili e non solo ha int egrat o sempre più il suo ambit o originario di semplice dist ribuzione di energia elet t rica con la moderna t ecnologia Home and Building Automation (HBA) più conosciut a con il t ermine Domotica, parola compost a dall insieme di domus, che in lat ino signif ica casa, e robotica disciplina dell ingegneria che si occupa di st udiare i met odi che permet t ono ad una macchina di realizzare il lavoro umano; nello specifico dello sviluppo di tutte quelle tecnologie mirate a migliorare la qualità della vita in tutti i luoghi abitati. In realt à la Home Automation riguarda t ut t i i sist emi di aut omazione che interessano una singola abitazione fornendo servizi soprattutto a persone che in genere non hanno grande dimest ichezza con sof ist icat e apparecchiat ure elettroniche per cui generalmente è composta da dispositivi che non necessit ano di part icolare compet enza t ecnica specif ica, si pensi ad esempio a persone anziane o disabili che at t raverso un semplice t elecomando o un comando vocale possono utilizzare tutte le funzionalità di un impianto; mentre la Building Automation riguarda t ut t i i sist emi di aut omazione rif erit i alla gest ione di int eri edif ici in ambit o residenziale (grandi condomini, alberghi), produt t ivo (f abbriche), assist enziale (ospedali, scuole), commerciale (negozi, cent ri commerciali) rivolgendosi prevalent ement e ad operat ori particolarmente esperti e per questi motivi gestisce funzionalità tecnicamente molto più complesse ed avanzate. T ramite l utilizzo combinato di elettrotecnica, elettronica, informatica e t elecomunicazioni la domot ica st udia e realizza sist emi int egrat i per l aut omazione di processi e cont rolli at t raverso i quali è quindi possibile ottenere una migliore qualità della vita, maggiore sicurezza e soprattutto un not evole risparmio dei consumi energet ici, Fig.1.

2 Fig.1 Archit et t ura di un sist ema domot ico Le funzionalità che possono essere automatizzate attraverso l impiego di un sist ema domot ico si possono dist inguere nelle seguent i cat egorie: gestione e controllo dei carichi fanno parte di questa categoria tutti gli elet t rodomest ici cosiddet t i bianchi ovvero f rigorif eri, f orni, lavat rici, lavast oviglie, scaldabagni, ecc; per ogni carico è possibile olt re alla gestione e la diagnosi manutentiva anche il controllo a distanza; gestione ambientale rient rano in quest a cat egoria l illuminazione, la climat izzazione e la gest ione dell acqua; ad esempio per l illuminazione è possibile regolare l int ensit à luminosa art if iciale negli ambient i int erni in funzione della luce naturale alzando o abbassando tapparelle o tende est erne, oppure è possibile regolare l int ensit à luminosa di un punt o luce in f unzione di un event o come l accensione del t elevisore; per la climat izzazione è possibile coordinare il sist ema di riscaldament o o di raffrescamento con la ventilazione artificiale o l apertura e la chiusura di finestre permettendo la regolazione della temperatura di ogni ambiente indipendent ement e dalle condizioni at mosf eriche present i all est erno; per la gestione dell acqua è possibile programmare nel tempo e in f unzione delle condizioni met ereologiche l irrigazione di giardini, piant e e serre; gestione della sicurezza rientrano in questa categoria le attività di ant int rusione e videosorveglianza, la prot ezione da incendi, f ughe di gas e allagamenti, richieste automatiche di soccorso per via telefonica soprattutto nel caso di persone anziane sole o a rischio; gestione dell inf ormaz ione e della comunicaz ione ricadono sot t o questa categoria il citofono, il videocitofono, il telefono, la fibra ottica, la ricezione t elevisiva e sat ellit are, la dif f usione sonora, i servizi a dist anza (t eleservizi); con l impiego di un sist ema domot ico ad esempio è possibile ascolt are in qualsiasi punt o della casa un programma radiof onico o vedere su un monit or un dvd, oppure indirizzare e/o regist rare le comunicazioni t elef oniche e/o t elevisive su det erminat e apparecchiat ure. Il sistema domotico La caratteristica principale di un impianto domotico è quella di utilizzare una vast a gamma di disposit ivi capaci di comunicare t ra loro all int erno di un sistema di gestione intelligente globale che comprende tutte le tipologie di impiant o: elet t rico, elet t ronico, idraulico, allarme e videosorveglianza, ant incendio, dat i; di conseguenza l element o f ondament ale che carat t erizza questo tipo di impianto è la rete di comunicazione ovvero un sistema compost o da una linea f isica di comunicazione che collega i vari component i denominat a mez z o di trasmissione opiù genericament e BUS dal lat ino

3 omnibus che significa per tutti ed è per questo motivo che la sua corretta pronuncia deve essere Bus e non erroneamente Bas come avviene in genere cercando di inglesiz z are qualsiasi termine elettrico/elettronico; e una part e digit ale che cost it uisce il linguaggio di comunicazione det t a protocollo di comunicaz ione. In pratica un sistema domotico è composto da una linea BUS che per mezzo di un prot ocollo di comunicazione digit ale permet t e il dialogo t ra le seguent i cat egorie di disposit ivi, vedi f igura 2: dispositivi di uscita sono specif iche int erf acce elet t roniche che attraverso opportuni componenti vengono utilizzate dall utente per attuare il controllo e la realizzazione delle varie necessità come ad esempio accendere le luci, programmare la t emperat ura ambient e, at t ivare l irrigazione delle piant e, ecc. Sono i disposit ivi di comando come int errut t ori, pulsant i, deviat ori, programmat ori radio, schermi touch-screen e i dispositivi sensori che raccolgono i segnali provenienti dall ambiente come i sensori di temperatura, di fughe di gas, di allagamento, gli anemometri, ecc; dispositivi di ingresso sono specif iche int erf acce elet t roniche denominat e at t uat ori che raccolgono i segnali provenient i dai disposit ivi di uscita e interfacciano la rete elettrica con i vari componenti dell impiant o come ad esempio l aliment azione delle luci, l apert ura di porte e finestre, l accensione o lo spegnimento degli elettrodomestici, l attivazione di una pompa antiallagamento o la chiusura di un elet t rovalvola in caso di event uali f ughe di gas. Fig.2: Collegament o di un sist ema domot ico I vant aggi di un sist ema domot ico sono molt eplici, dalla separazione f isica t ra le linee di pot enza e quelle di comando, alla semplicit à dell inst allazione e dei collegament i f ino alla not evole riduzione della quant it à di cavi impiegat i, ma quello più import ant e è senza dubbio la possibilit à di cambiare in qualsiasi moment o la conf igurazione dell impiant o senza int ervenire sui collegament i. Infatti sfruttando le potenzialità del protocollo di comunicazione ad ogni disposit ivo dell impiant o viene assegnat o un proprio nome (indirizzo), per cui ogni componente sa cosa deve fare e quando lo deve fare ma soprattutto con quali alt ri disposit ivi deve f arlo; in quest o modo ad esempio si può variare in ogni moment o la f unzione di un int errut t ore o le azioni di un sensore semplicement e riprogrammando gli indirizzi a cui impart ire i comandi, in quest o modo ad esempio un interruttore può diventare un deviatore oppure un sensore di luminosità può intervenire sia sulle tapparelle che sull illuminazione crepuscolare del giardino semplicement e riprogrammando il sist ema. I sist emi domot ici vengono classif icat i in base alla loro architettura, ovvero al modo in cui i vari disposit ivi sono collegat i e comandat i nonché alla f unzione dell unità di comando, nei seguenti tipi:

4 centralizzata in questo tipo di architettura esiste una sola unità di comando cent ralizzat a, i comandi sono gest it i unicament e dall unit à cent rale in base alla programmazione della sua memoria int erna; i vari disposit ivi connessi al sist ema non sono in grado di comunicare t ra loro, le informazioni provenienti dai sensori e dai comandi e diretti agli attuatori sono sempre gestiti dall unità di comando centralizzata, figura 3; Fig.3 Architettura centralizzata distribuita in questo tipo di architettura tutti i dispositivi possiedono una int elligenza propria per cui sono in grado di eseguire det erminat e f unzioni aut onomament e; ad ogni disposit ivo viene assegnat o un nome (indirizzo) univoco, in quest o modo at t raverso un prot ocollo di comunicazione t ut t i i disposit ivi sono in grado di comunicare t ra loro permettendo la realizzazione di determinate funzionalità, figura 4; Fig.4 Architettura distribuita mista associa una unità di comando centralizzata ad una serie di cent rali derivat e dislocat e nell edif icio che comunicano t ra loro, è quest a un architettura molto efficiente ma molto complessa adatta soprattutto per la Building Automation, figura 5. Fig.5 Architettura mista Il mezzo di trasmissione Il mezzo di t rasmissione più comunement e def init o BUS (Binary Unit Syst em), è il sistema impiegato per il collegamento fisico di tutti i dispositivi di un

5 impiant o domot ico; in genere la scelt a del mezzo t rasmissivo più idoneo deve essere f at t a in f unzione dell analisi dell ambient e in cui deve essere effettuata la connessione, ovvero alla sua estensione, alla velocità di risposta ai comandi, all immunit à ai dist urbi, non t rascurando un giust o compromesso t ra cost i e prest azioni del sist ema. I mezzi t rasmissivi possibili per la realizzazione di una ret e domot ica sono: onde convogliate (PL, Power Line) consist e nell ut ilizzazione della ret e di dist ribuzione dell energia elet t rica che aliment a i vari component i dell impianto, in pratica la tensione di rete distribuita viene modulata con i segnali da trasmettere per cui tutti i componenti del sistema vengono collegati tra fase e neutro attraverso opportune interfacce di disaccoppiament o, la comunicazione è bidirezionale ma la t rasmissione nelle due direzioni non può essere simult anea per quest o mot ivo la velocità di trasmissione risulta notevolmente bassa; questo sistema è part icolarment e adat t o in caso di impiant i esist ent i dove non sarebbe possibile l inst allazione di nuovi cavi, per cont ro quest o sist ema è potenzialmente molto instabile, la rete elettrica infatti è soggetta a dist orsioni e dist urbi imprevedibili che rendono necessaria l adozione di part icolari f ilt ri di linea sull impiant o; le regole di connessione sono st abilit e dalla norma EN T rasmissione del segnale su ret i elettriche a bassa tensione nella gamma di frequenza da 3 khz a 148,5 khz Part e 1: Prescrizioni generali, bande di f requenza e dist urbi elet t romagnet ici ; radiof requenz a (RF, Radio Frequency) mediant e quest a t ecnologia è possibile trasmettere informazioni tra un componente e l altro senza un collegament o f isico ma impiegando le onde elet t romagnet iche in genere di f requenza 433 MHz, 868 MHz e 2,4 GHz modulat e in f requenza, ad esempio at t raverso gli st andard Wi-Fi, ZigBee, Bluet oot h. Quest o sistema è particolarmente adatto in strutture di valore artistico in cui sarebbe problemat ica qualsiasi inst allazione muraria oppure nel caso di piccole modif iche in st rut t ure esist ent i; per cont ro i suoi limit i risiedono nel f at t o che le bande di f requenza impiegabili non sono ancora st andardizzat e a livello mondiale, non è garant it a un adeguat a sicurezza in quanto la comunicazione può essere facilmente disturbata e soprattutto si andrebbe ad accrescere notevolmente il livello di inquinament o elet t romagnet ico present e all int erno delle abit azioni; Inf rarossi (IR, Inf ra Red) è un sist ema di collegament o senza f ili che sfrutta le onde elettromagnetiche nel campo dell infrarosso, al vant aggio dell assenza di un collegament o f isico present ano lo svantaggio della comunicazione unidirezionale e la forte attenuazione in presenza di ost acoli; f ibra ottica è costituita da sottili e leggerissime fibre di vetro che sfruttano la trasmissione e la modulazione della luce (led o laser), risulta totalmente immune dai disturbi elettromagnetici ed è particolarmente indicat a per collegare grandissime dist anze permet t endo la realizzazione di reti molto vaste ad alta velocità; per contro i cavi in fibra ot t ica in quant o molt o delicat i e con connessioni complesse richiedono part icolari e cost osi accorgiment i in f ase di inst allazione, inolt re il loro costo è notevolmente alto. doppino intrecciato (T P, T wised Pair) è costituito da una coppia di conduttori in rame isolati tra loro che provvede oltre allo scambio di inf ormazioni t ra i vari component i anche alla loro aliment azione elet t rica; la soluzione maggiormente impiegata è un cavo a doppino intrecciato ad elica (twistato) con passo allungato e schermato per evitare che le informazioni in transito lungo il cavo siano disturbate da interferenze elet t romagnet iche. In relazione alla presenza o meno di una schermat ura i doppini si dist inguono, vedi f igura 6, in: UT P (Unshielded T wist ed Pair); FT P (Foiled T wisted Pair); ST P (Shielded T wisted Pair); S-FT P (Shielded Foiled T wist ed Pair).

6 Fig.6: Doppini int recciat i Il sistema bus con doppino intrecciato è quello che esalta al meglio le potenzialità dei sistemi domotici di home automation tanto da essere il mezzo di t rasmissione più usat o, af f idabile, di f acile inst allazione, con una buona velocità di trasmissione superiore a 100 Mb/s e soprattutto con costi not evolment e bassi. E bene chiarire però, che la linea bus di un sistema domotico non deve essere considerata come una linea di trasmissione dati per telecomunicaz ioni e distribuz ione multimediale caratteriz z ata da una determinata larghez z a di banda e in grado di trasmettere inf ormaz ioni complesse ad alta velocità, ma è una linea che deve trasmettere inf ormaz ioni di qualità limitata e a bassa velocità. A t ale proposit o, la norma EN Home and Building Elect ronic Syst em def inisce le seguent i classi HBES per le linee bus: classe 1 garant isce i requisit i necessari alla t rasmissione di comandi e cont rolli; classe 2 garant isce i requisit i della classe 1 più la t rasmissione audio e video a bassa velocità; classe 3 aggiunge ai requisit i della classe 2 la t rasmissione di segnali video complessi ad alt a velocit à. Negli at t uali sist emi domot ici vengono impiegat e esclusivament e linee bus di

7 classe 1 e 2, ad esempio la classe 1 viene utilizzata per comandi di illuminazione, riscaldament o, condizionament o, vent ilazione o per allarmi ant int rusione, allagament o, gas, incendio; ment re la classe 2 viene ut ilizzat a per t elef ono, cit of ono e videocit of ono, dif f usione sonora, videocont rollo. Il protocollo di comunicazione Il sistema di comunicazione, più comunemente definito linguaggio, con cui i vari component i dell impiant o domot ico dialogano t ra di loro at t raverso il mezzo di t rasmissione è det t o protocollo di comunicaz ione che può essere di t ipo: proprietario è un prot ocollo di comunicazione gest it o esclusivament e dal produt t ore delle apparecchiat ure che non rende disponibile alcuna informazione sulle sue caratteristiche di funzionamento, per questo mot ivo può comunicare con apparecchiat ure di alt ri cost rut t ori solo con l uso di specifiche interfacce fornite dal gestore stesso del protocollo; in genere si tratta di sistemi molto economici che vengono utilizzati per realizzare impiant i di piccole e medie dimensioni; standardiz z ato o aperto è un prot ocollo di comunicazione apert o a qualsiasi costruttore e consente una totale interoperabilità dei component i ovvero le specif iche di f unzionament o dei disposit ivi vengono rese di dominio pubblico in modo t ale che qualsiasi cost rut t ore può decidere di realizzare disposit ivi int eroperant i con quest o prot ocollo. Un protocollo standardizzato, in genere, è gestito da un ente terzo (consorzio di varie aziende) che si occupa olt re che dello sviluppo t ecnico anche della cert if icazione dei produt t ori e dei component i. In prat ica si t rat t a di sist emi di comunicazione molt o complessi ed evolut i che rendono possibile la realizzazione di grandi impiant i. At t ualment e esist e un grande numero di prot ocolli di comunicazione, di seguit o vengono riport at i quelli principali: Bluetooth nat o nel 1998 dalla collaborazione t ra IBM, Int el, Ericsson, T oshiba e Nokia è utilizzato soprattutto dai maggiori produttori di apparecchiature di elettronica ed informatica, noto come standard IEEE utilizza un sistema trasmissivo a radio frequenza a 2,4 GHz e può comunicare ad una dist anza massima di alcune decine di met ri con una velocit à di 1 Mb/s; Ethernet nasce a livello speriment ale negli anni 70 e le sue specif iche sono state stabilite con lo standard IEEE utilizza come mezzi di trasmissione fibra ottica e doppino intrecciato e può comunicare con una velocità fino a 1 Gb/s; utilizzato soprattutto in campo industriale per il controllo di grandi impianti automatizzati recentemente, soprattutto a seguito della diffusione di internet, viene impiegato anche in campo residenziale per la creazione di ret i locali; X-10 è un protocollo presente sul mercato da oltre venti anni e diffuso soprat t ut t o negli St at i Unit i, è un sist ema unidirezionale con disponibilit à massima di 256 disposit ivi che ut ilizza come mezzo di t rasmissione le onde convogliat e sull impiant o elet t rico in bassa t ensione, il sist ema di comando a dist anza ut ilizza t elecomandi a inf rarossi, è un prot ocollo molto lento (60 bit al secondo) ma molto semplice da installare e da ut ilizzare; Z igbee not o come prot ocollo IEEE in prat ica è l evoluzione del Bluet oot h, carat t erizzat o dalla sicurezza e dalla possibilit à di support are un grandissimo numero di disposit ivi, per cont ro ha una velocit à di comunicazione molt o bassa; Jini è una tecnologia software derivata da Java con la quale è possibile la conf igurazione aut omat ica, ogni disposit ivo cont iene il sof t ware di sist ema con il quale è possibile dialogare con t ut t i gli alt ri component i; il sist ema viene considerat o privo di un organismo di cont rollo cent rale, in pratica costituito da tante entità indipendenti ma in grado di comunicare tra loro;

8 UPnP (Universal Plug and Play) è sviluppato da Microsoft e permette ai vari disposit ivi di comunicare t ra loro oppure at t raverso apparecchiat ure di int erf accia come comput er e/o decodif icat ori; HBS (Home Bus System) realizzat o da un consorzio di societ à giapponesi nel 1988, ut ilizza un mezzo di t rasmissione alquant o complesso compost o da due cavi coassiali e ot t o doppini int recciat i; può gest ire qualsiasi apparat o domest ico con part icolare riguardo ai disposit ivi audio e video; LonWorks è conosciut o anche come ANSI/EIA A-1999,una singola rete può supportare fino a dispositivi diversi; oltre che per l aut omazione HBES viene impiegat o ad esempio in campo indust riale e commerciale dall Enel con i nuovi cont at ori int elligent i per la misurazione dei consumi elettrici e i teleservizi, per il controllo degli ascensori, nella diagnost ica dei circuit i st ampat i, nella st rument azione medica e nella prot ezione ant incendio; Konnex (KNX) è un consorzio nat o nel 1999 dalla collaborazione t ra EIBA (European Inst allat ion Bus Associat ion), BCI (Bat ibus Club Int ernat ional) e EHSA (European Home Syst em Associat ion) con lo scopo di realizzare un sistema completo e standardizzato per il controllo e la gestione dall automazione in edifici residenziali, commerciali e industriali, non vincolato ad un unico fornitore o ad un unico settore industriale. Lo standard KNX (Konnex) Lo standard KNX è quello che si è imposto maggiormente nel mercato mondiale, attualmente è il più importante e diffuso nel settore dell aut omazione per il t erziario e il residenziale; con olt re 300 cost rut t ori e più di disposit ivi cert if icat i, rappresent a un sist ema di comunicazione e cert if icazione riconosciut o a livello mondiale. Lo st andard KNX nasce nel 1999 per mezzo della f ondazione Konnex f ormat a dalla f usione di t re associazioni europee: EIB (European Inst allat ion Bus), BCI (Bat ibus Club Int ernat ional), EHSA (European Home Syst em Associat ion), è basat o principalment e sulle specif iche EIB complet at e con alcuni meccanismi di conf igurazione sviluppat i da BCI e EHSA, impiega come mezzi di t rasmissione il doppino int recciat o, le onde convogliat e a 110 khz e 132 khz, la radiof requenza a 868 MHz e i raggi inf rarossi. Fig.7: il logo della Konnex Attualmente è riconosciuto come standard europeo secondo la normativa CENELEC EN50090 e CEI EN , dal 2006 è st at o approvat o come st andard int ernazionale secondo la normat iva ISO/IEC ed è approvat o anche come st andard cinese GB/Z Una volta terminata l installazione di tutti i componenti dell impianto ovvero dopo aver effettuato tutti i collegamenti della linea bus e tutti i collegamenti elet t rici delle varie ut enze, occorre at t ivare la procedura di comunicazione t ra i vari disposit ivi ef f et t uando una specif ica operazione di conf igurazione; quest a operazione è possibile utilizzando un particolare software denominato ET S (at t ualment e Engineering T ool Sof tware, in origine denominat o EIB T ool Software) che è parte integrante dello standard KNX con il quale è possibile effettuare oltre alla configurazione e messa in servizio iniziale anche la diagnost ica ed il monit oraggio del sist ema indipendent ement e dal cost rut t ore

9 diagnost ica ed il monit oraggio del sist ema indipendent ement e dal cost rut t ore dei disposit ivi. Il sof t ware ET S viene commercializzat o dal consorzio Konnex in t re versioni: Demo versione dimostrativa a titolo gratuito utilizzabile solo per piccolissimi progetti di prova; Lite versione leggera con f unzioni limit at e per la realizzazione di proget t i medio/piccoli; Prof essional versione professionale completa di tutte le funzioni per la realizzazione anche di impiant i di grandi e grandissime dimensioni. T ramite il software ET S installato su un computer è possibile operare la conf igurazione indipendent ement e dall impiant o ovvero senza essere collegati alla linea bus (offline), una volta terminata la configurazione sul comput er ci si può collegare all impiant o t ramit e opport una int erf accia, ad esempio RS232, USB, Et hernet, ecc, ed ef f et t uare il download permet t endo così all impiant o di f unzionare aut onomament e; l operazione è analoga se si ha la necessità di effettuare modifiche o controlli su un impianto esistente. Il consorzio Konnex attraverso rigorosi controlli certifica e garantisce oltre i vari cost rut t ori anche i component i che vengono cert if icat i sulla base di t re modalit à di conf igurazione: S-Mode (System Mode) è un meccanismo di conf igurazione molt o avanzat o che richiede personale alt ament e specializzat o, at t raverso l impiego del software ET S è adatto per la realizzazione di impianti complessi con sof ist icat e f unzioni di cont rollo; E-Mode (Easy Mode) i component i con quest a modalit à di conf igurazione sono realizzat i con un insieme di paramet ri di def ault che permettono una rapida e facile installazione anche da parte di personale con una limit at a preparazione t ecnica; A-Mode (Automatic Mode) è un meccanismo di conf igurazione che comprende disposit ivi che possono conf igurarsi aut omat icament e senza l intervento di tecnici particolarmente esperti e per questo utilizzabili direttamente dall utente finale. La struttura di un sistema KNX, vedi figura 8, è composta da vari dispositivi raggruppat i in linee appart enent i ad un cert o numero di aree collegat e t ra loro at t raverso il mezzo di t rasmissione; ogni linea può raggruppare al massimo 64 disposit ivi, ogni area può essere compost a al massimo da 15 linee e ogni sist ema può comprendere al massimo 15 aree, di conseguenza ad ogni singolo sist ema è possibile connet t ere f ino a disposit ivi diversi.

10 Fig.8: Architettura dello standard Konnex Le varie linee sono collegat e a quelle principali at t raverso gli accoppiat ori di linea AL, ment re le linee principali possono essere collegat e f ra loro at t raverso gli accoppiat ori di area AA; gli accoppiat ori hanno la f unzione di isolare elettricamente le parti del sistema in modo tale che un eventuale guast o elet t rico di un singolo disposit ivo non compromet t a il f unzionament o dell intero sistema. Il collegamento fra le linee e la dorsale può essere realizzat o indif f erent ement e in qualsiasi modo, vedi f igura 9, devono però essere rispet t at e le seguent i condizioni dello st andard KNX: lunghezza massima di una singola linea 1000 m; numero massimo dei disposit ivi su una singola linea 64; dist anza massima t ra due disposit ivi 700 m; dist anza massima di un disposit ivo rispet t o all aliment at ore 350 m; numero massimo di aliment at ori per ogni linea 2, post i a 200 m uno dall alt ro; in presenza di 30 o più dispositivi collegati su una linea bus di lunghezza inf eriore o uguale a 10 m occorre posizionare l aliment at ore nelle immediat e vicinanze. Fig.9: Collegament i della linea Bus

11 Lo st andard KNX suddivide i disposit ivi in due cat egorie: dispositivi di sistema sono gli aliment at ori a bassissima t ensione di sicurezza 24 V in corrent e cont inua e i vari accoppiat ori ovvero t ut t i quei dispositivi che svolgono le attività di supporto al sistema; dispositivi dedicati che consent ono l at t uazione delle f unzionalit à del sist ema come i sensori, i comandi, gli at t uat ori. Quest i disposit ivi sono composti da due unità distinte una esclusivamente funzionale come ad esempio il tasto di un pulsante o una sonda di intensità luminosa o di velocità del vent o, e una esclusivament e elet t ronica denominat a BCU (Bus Coupling Unit) che direttamente connessa con la linea bus consente lo scambio e l int erpret azione dei segnali t ra l unit à f unzionale e il rest o dell impiant o. L unit à BCU è un vero e proprio micro comput er compost a da: un microprocessore; una memoria EEPROM (Elect ronically Erasable Programmable Memory) che gest isce i paramet ri di conf igurazione; una memoria ROM (Read Only Memory) che gest isce il sist ema operat ivo; una memoria RAM (Random Access Memory) che gest isce i comandi e lo st at o del disposit ivo; un modulo di t rasmissione che permet t e il disaccoppiament o dei segnali dall aliment azione, vedi f igura 10. Fig.10: St rut t ura di un disposit ivo dedicat o Konnex Il prot ocollo di comunicazione Konnex è basat o sulla t rasmissione digit ale dei dati di tipo seriale nella quale l informazione è formata dalla sequenza di bit (il più piccolo element o nel sist ema numerico binario, la sequenza di 8 bit f ormano 1 byt e) ognuno dei quali può assumere il valore di 1 oppure 0. In pratica lo stato logico 1 equivale al valore della tensione di alimentazione del sist ema, ment re lo st at o logico 0 equivale alla riduzione del valore della t ensione di aliment azione con un impulso della durat a di 35 μs. La comunicazione avviene con l invio di messaggi chiamati telegrammi in presenza di un qualsiasi event o come l azionament o di un pulsant e o lo st at o di un sensore, vedi f igura 11; nell int ervallo T 1 il disposit ivo verif ica che la linea bus non sia impegnat a da alt ri t elegrammi, al t ermine della t rasmissione del t elegramma il/i disposit ivo/i dest inat ario/i con il t empo T 2 verif ica la corret t a ricezione e a verif ica posit iva invia la conf erma; nel caso in cui il t elegramma non viene ricevuto in modo corretto la sua trasmissione può essere ripetuta fino a tre volte, se la ricezione del telegramma non viene confermata la procedura viene interrotta ed è registrata nella memoria del mittente. Ciascun t elegramma è cost it uit o da diversi campi suddivisi in pacchet t i da 8 bit più alcune inf ormazioni per verif icare errori di t rasmissione; in prat ica un t elegramma è cost it uit o in successione dai seguent i campi: campo di controllo cont iene inf ormazioni di cont rollo per il disposit ivo

12 ricevente al fine di ordinare il traffico di telegrammi; campo indirizzo contiene il nome del dispositivo che invia il telegramma e quello del dispositivo al quale è destinato; campo dati cont iene le ist ruzioni da eseguire come un comando o un rilevament o o un allarme; campo sicurez z a cont iene le inf ormazioni di verif ica e sicurezza af f inchè un t elegramma non venga rilanciat o in cont inuazione; campo conf erma contiene le informazioni relative alla corretta ricezione del messaggio da part e del dest inat ario. Fig.11: Struttura del telegramma Al f ine di evit are inut ili ripet izioni in caso di linea bus occupat a o di un messaggio di allarme, il sistema è in grado di assegnare ai telegrammi uno stato di priorità nel seguente ordine: LOW nessuna priorit à, messaggio normale con priorit à bassa; HIGH per comandi rapidi, priorit à media; ALLARM per messaggi di allarme, priorità alta; SYST EM per messaggi di gest ione del sist ema, priorit à alt issima. Il Panorama normativo Il sistema normativo per quanto riguarda la Home and Building Electronic Syst em vede coinvolt i i seguent i organismi: CENELEC con il T C205; ISO/IEC JT C 1/SC 25 Int erconnessione di apparecchiat ure di t ecnologia dell inf ormazione ; CEI con il CT 205 Sist emi bus per edif ici ; La serie normativa più importante per quanto riguarda la HBES (Home and Building Electronic System) è la CENELEC EN (recepita in Italia come CEI EN 50090) che suddivisa in nove sezioni, st abilisce: i requisit i del sist ema e dei component i; i crit eri per la proget t azione, l inst allazione, la verif ica e il collaudo, vedi figura 12.

13 Fig.12: Struttura della norma EN Altre norme tecniche di riferimento sono: CEI 0-2 Guida per la def inizione della document azione di proget t o degli impiant i elet t rici; CEI 64-8 Impiant i elet t rici ut ilizzat ori di bassa t ensione. Sist emi per la dist ribuzione dell energia elet t rica; CEI Guida per l int egrazione nell edif icio degli impiant i elet t rici ut ilizzat ori e per la predisposizione di impiant i ausiliari, t elef onici e di t rasmissione dat i; CEI Guida per la predisposizione delle inf rast rut t ure per gli impiant i elet t rici, elet t ronici e per le comunicazioni; CEI 79-3 Impiant i di rilevament o e segnalazione int rusione, f urt o, sabot aggio e aggressione; CEI Guida per i sist emi bus negli edif ici pregevoli per rilevanza storica ed artistica; CEI Guida per l applicazione delle Norme sugli impiant i di ricezione t elevisiva; CEI Impiant i t elef onici int erni; CEI Guida ai sist emi bus su doppino per l aut omazione nella casa e negli edif ici, secondo le norme CEI EN 50090; CEI Guida alla proget t azione, inst allazione e collaudo degli impianti HBES; CEI Guida all impiego dei sist emi di aut omazione degli impiant i t ecnici negli edif ici. Ident if icazione degli schemi f unzionali e st ima del cont ribut o alla riduzione del f abbisogno energet ico di un edif icio; CEI Requisit i generali per i sist emi elet t ronici per la casa e l edif icio (HBES) e sist emi di aut omazione e cont rollo di edif ici (BACS); CEI Guida per il cablaggio per t elecomunicazioni e dist ribuzione mult imediale negli edif ici residenziali; CEI Sist emi di cablaggio generico. Requisit i generali e uf f ici; CEI EN T ecnologia dell inf ormazione Sist emi di cablaggio strutturato Requisiti generali; CEI EN T ecnologia dell inf ormazione Sist emi di cablaggio strutturato Abitazioni; CEI EN T ecnologia dell inf ormazione Inst allazione del

14 cablaggio Specif iche ed assicurazione della qualit à; CEI EN T ecnologia dell inf ormazione Inst allazione del cablaggio Pianif icazione e crit eri di inst allazione all int erno degli edif ici; UNI 9795 Sistemi fissi automatici di rivelazione, di segnalazione manuale e di allarme d incendio. L evoluzione della progettazione impiantistica elettrica Con l impiego della domot ica non è più suf f icient e realizzare un corret t o dimensionament o e cablaggio per garant ire la f unzionalit à di un impiant o elettrico ma occorre una corretta programmazione; rispetto alle ormai obsolet e inst allazioni elet t riche t radizionali un sist ema domot ico present a not evoli vant aggi met t endo a disposizione degli ut ilizzat ori dell impiant o t ut t e quelle f unzioni di aut omazione, comf ort e sicurezza che garant iscono una migliore qualità della vita integrando le seguenti funzionalità: gest ione riscaldament o, condizionament o e vent ilazione; gestione dei carichi elettrici con distacco di quelli non prioritari (lavatrice, f orno, ecc.) in caso di superament o della pot enza impegnat a; accensione, spegniment o e regolazione aut omat ica dell int ensit à dell illuminazione degli ambient i; creazione di scenari predef init i at t uabili aut omat icament e; chiusura o apert ura di t ende ed oscurant i in base alle condizioni climat iche est erne; monit oraggio dei locali a dist anza mediant e t elecamere; gest ione degli allarmi t ecnici (ant incendio, ant int rusione, allagament i, f ughe di gas); gestione della telefonia; gestione della diffusione sonora e televisiva; controllo e monitoraggio dell efficienza energetica tramite lettura, visualizzazione e paramet rizzazione dei valori dei cont at ori con cont abilizzazione, elaborazione graf ica e st orici dei consumi; gest ione delle zone di allarme; cont rollo degli int errut t ori di prot ezione inst allat i nei quadri elet t rici. A seguito di questa rapida evoluzione tecnologica anche la progettazione di un impianto elettrico ha subito una radicale trasformazione, da semplice progettazione impiantistica elettricaè diventata progettazione impiantistica integrata. In part icolare si parla di proget t azione impiant ist ica integrata quando non vi è più una netta separazione tra i diversi tipi di impianto installati in un edificio, il risultato è un unico sistema multifunzione programmabile capace di cont rollare, coordinare e comandare le varie f unzioni sia localment e che a dist anza. Negli impiant i t radizionali i vari proget t ist i operano in modo indipendent e l uno dall alt ro, nel caso invece di un impiant o domotico occorre una fattiva e costante interazione tra le varie progettazioni impiant ist iche e di conseguenza t ra i vari inst allat ori: l elet t ricist a, l idraulico, il serrament ist a, l ant ennist a, l elet t ronico, l inf ormat ico. La dif f usione di equipaggiament i elet t ronici sempre più sof ist icat i nell ambit o domestico è diventato ormai un fenomeno inarrestabile che rende di fondamentale importanza un attività di continuo coordinamento tra le diverse proget t azioni impiant ist iche che deve essere assunt a dal progettista domotico (System Integrator) con competenze soprattutto elettriche ma anche orient at e alla gest ione della casa, alle t elecomunicazioni, alla sicurezza di cose e persone, all int rat t eniment o, alla t ermoidraulica, all inf ormat ica; in pratica la f igura prof essionale del progettista domotico (System Integrator) è la naturale evoluz ione del tradiz ionale progettista elettrico. Questa nuova figura professionale deve essere perfettamente a conoscenza delle esigenze t ecnologiche di t ut t i gli impiant i di un det erminat o edif icio garantendo una perfetta sintonia con tutte le altre figure professionali al fine di ottenere le migliori soluzioni possibili e soprattutto tutelare il committente dalle f acili ed economiche soluzioni non st andardizzat e.

15 Le fasi della progettazione impiantistica integrata Il compit o di un buon proget t ist a domot ico, così come avviene anche per la progettazione elettrica tradizionale, oltre ovviamente a quello di un corretto dimensionament o delle linee e delle prot ezioni è anche quello di at t uare una procedura di esecuzione del proget t o che deve essere realizzat a rispet t ando nell ordine le seguent i f asi: 1. analisi delle esigenz e e necessità del committente in quest a f ase preliminare è necessario rivolgersi diret t ament e ai dist ribut ori dei servizi in modo tale da far emergere in maniera chiara tutte le necessità e f unzionalit à da soddisf are, in quest a f ase errori di valut azione ed event uali incomprensioni comport ano errat e proget t azioni e di conseguenza errat e inst allazioni dei sist emi; 2. valutaz ione degli impianti e relativi componenti in quest a f ase è necessario predisporre un accurat o elenco di t ut t i gli impiant i e le relative apparecchiature da installare evidenziando tutte le modalità di cont rollo e comando delle varie f unzioni in modo da evit are incongruenze e incompatibilità tra gli impianti ed il sistema di controllo; 3. scelta del sistema domotico in questa fase devono essere scelti tutti i component i del sist ema domot ico, la cent rale di comando e cont rollo con event uali f ut ure espansioni, il mezzo di t rasmissione, il prot ocollo di comunicazione, i disposit ivi di uscit a e di ingresso; le scelt e ef f et t uat e devono ottenere un giusto compromesso tra esigenze da soddisfare, caratteristiche funzionali del sistema e costi; 4. elaborazione del progetto in questa fase vengono definite le posizioni delle apparecchiat ure (quadri elet t rici, cent rali di cont rollo, comandi, at t uat ori, sensori, apparecchiat ure di videocont rollo, ecc) e si realizzano layout planimet rici con la disposizione di t ut t e le apparecchiat ure e i comandi, delle scatole di derivazione, dei quadri elettrici, delle centrali di comando con i relativi schemi; si definiscono gli schemi elettrici dei quadri e si esegue il calcolo delle linee di pot enza e delle prot ezioni, si def iniscono inolt re event uali part icolari inst allat ivi st ret t ament e dipendent i dalla complessit à del proget t o; 5. mappa dei segnali e dei comandi, schema delle connessioni si t rat t a di predisporre apposit e t abelle allo scopo di def inire gli indirizzi di tutti i dispositivi di ingresso e di uscita del sistema e le relative connessioni, tenendo conto di tutte le necessità e funzioni richieste dal committente; 6. specif iche e prescriz ioni per la programmaz ione e manutenz ione del sistema in questa fase occorre predisporre tutta la document azione necessaria per una corret t a programmazione e messa in f unzione del sist ema nonché le prescrizioni per la manut enzione ordinaria dell impiant o. Alcuni consigli utili Con la cont inua evoluzione t ecnologica ed energet ica a livello mondiale, soprattutto all impiantistica elettrica, è richiesto un continuo adeguamento alle moderne t ecnologie al f ine di realizzare impiant i sempre più sof ist icat i in rispetto delle prescrizioni normative relative soprattutto al raggiungimento di un consist ent e risparmio energet ico; a quest o proposit o non c è alcun dubbio sugli innumerevoli vant aggi che si possono ot t enere con la realizzazione di un impiant o domot ico, per quest i mot ivi in f ase di proget t azione e di inst allazione è bene rispet t are le seguent i raccomandazioni: valutare con molta attenzione l impiego degli attuatori e il loro collegament o al carico che ovviament e deve essere il più breve possibile, quest o al f ine di evit are scat ole di derivazione con un numero eccessivo e a volte inutile di attuatori; durant e la posa dei cavi è necessario applicare una corret t a e indelebile

16 nomenclat ura alle linee elet t riche e di comunicazione, molt o spesso in prossimità di quadri e scatole di derivazione ci si trova di fronte ad un groviglio indist int o di cavi con l impossibilit à di ef f et t uare qualsiasi operazione soprattutto in caso di una eventuale modifica; le linee elettriche di alimentazione per le varie utenze tipo lampade, gruppi prese, mot ori, ecc, devono essere port at e diret t ament e sulle utenze e devono essere protette attraverso uno o più quadri elettrici esattamente come avviene per un impianto tradizionale rispettando le vigent i normat ive che regolano gli impiant i elet t rici in bassa t ensione; nessuna norma invece prescrive che il collegament o bus a doppino int recciat o sia realizzat o in una t ubazione dedicat a, è necessario però che siano rispettate le prescrizioni normative relative alla tensione di isolament o dei diversi cavi present i nella st essa t ubazione; a causa del fatto che un impianto domotico, a differenza di un impianto t radizionale, non può essere operat ivo f ino alla def init iva programmazione è consigliabile ut ilizzare at t uat ori con la f unzione di azionament o manuale per permet t ere un collaudo f unzionale delle linee elet t riche prima della def init iva programmazione del sist ema, in quest o modo event uali malf unzionament i possono essere imput at i solo ad errori di programmazione; alla luce della nuova norma CEI 64-8 settima edizione che introduce anche prescrizioni per gli impianti realizzati con soluzioni domotiche, alla continua diffusione di impianti per la produzione di energia da fonte rinnovabile come ad esempio il fotovoltaico e alla norma CEI 0-21 relativa alla regola tecnica per la connessione di utenti attivi e passivi alle ret i di bassa t ensione delle imprese dist ribut rici di energia elet t rica; è evident e che la realizzazione del classico quadro elet t rico generale da 12/24 moduli DIN generalment e post o a f ianco della port a d ingresso non è più sufficiente ma è necessario usufruire di un vero e proprio locale tecnico dove poter sistemare e gestire tutte le apparecchiature che le norme richiedono e che la moderna impiantistica mette a disposizione del progettista e dell installatore. La superficie del locale tecnico deve essere ovviament e f unzione della superf icie di est ensione dell int ero impianto e della sua complessità, soprattutto in presenza di varie cent raline di comando e diversi disposit ivi di cont rollo (cont rollo carichi, videosorveglianza, T V, videocit of ono, ant int rusione, ant incendio, dif f usione sonora, dist ribuzione dat i, ecc.). In part icolare dovrà essere in grado di cont enere almeno, come dot azione minima: due quadri a paret e per il mont aggio di apparecchiat ure f ino a 24 moduli DIN su ogni fila, uno dedicato esclusivamente alla distribuzione di potenza e uno per la dist ribuzione dei comandi, cont rolli, segnali T V, dat i, t elef ono, allarmi tecnici; ai fini di una corretta operatività detto locale tecnico dovrà essere f acilment e raggiungibile, individuabile mediant e apposit a targhetta sulla porta ed essere situato possibilmente nelle vicinanze dell ingresso principale compat ibilment e con le esigenze archit et t oniche; la realizzazione di un impiant o domot ico risult a est remament e razionale ma anche molt o onerosa in t ermini di predisposizione dell impiant o, è pert ant o sconsigliabile l impiego di quest a soluzione nel caso di ristrutturazione mentre è sicuramente molto vantaggiosa in caso di nuova inst allazione; quando si deve int ervenire su un impiant o esist ent e, è bene valutare con molta attenzione il panorama delle offerte dei vari costruttori, il mercato potrebbe offrire soluzioni delle quali moment aneament e non si è a conoscenza; una progettazione impiantistica integrata si può ritenere correttamente realizzat a solo se non si limit a esclusivament e alle necessit à moment anee, pert ant o è buona norma realizzarla in modo da permettere con facilità una sua possibile evoluzione futura, ad esempio nella proget t azione dei quadri elet t rici e di comando è pref eribile utilizzare involucri con una percentuale di moduli liberi maggiore di quella previst a dalle normat ive, ment re nella posa delle t ubazioni è bene prevederne alcune libere soprat t ut t o nella dist ribuzione principale (quadri e dorsali).

17 a differenza di un impianto elettrico tradizionale dove ogni funzione fa riferimento ad un cablaggio separato e soprattutto dedicato, ad esempio un interruttore può comandare solo il circuito su cui è installato oppure un anemomet ro può comandare solo le t ende est erne; in un impiant o domot ico non esist ono f unzioni scont at e, per mezzo di una efficiente programmazione degli indirizzi è la capacità e soprattutto l esperienza del progettista che riesce a sfruttare in modo vantaggioso la possibilit à di colloquio int elligent e t ra i vari disposit ivi, ad esempio le inf ormazioni di un sensore possono essere ut ilizzat e per una vast a gamma di compit i oppure; quest o f a si che un impiant o domot ico efficiente non è il risultato della quantità e qualità dei componenti installati ma è solo ed esclusivamente il risultato delle capacità del progettista. L impiant o elet t rico domot ico, l evoluzione t ecnologica dell impiant o elet t rico t radizionale was last modif ied: luglio 17t h, 2014 by BrunoOrsini Google+ Clicca per condividere su Google+ (Si apre in una nuova f inest ra) Clicca per condividere su LinkedIn (Si apre in una nuova f inest ra) Fai clic per condividere su Facebook (Si apre in una nuova f inest ra) Clicca per condividere su Pint erest (Si apre in una nuova f inest ra) Clicca per condividere su T witter (Si apre in una nuova finestra) Clicca per condividere su T umblr (Si apre in una nuova f inest ra) Click to share on WhatsApp (Si apre in una nuova finestra) Fai clic per condividere su Delicious (Si apre in una nuova f inest ra) Clicca per inviare l'art icolo via mail ad un amico (Si apre in una nuova finestra) Mi piace: Mi piace Caricament o...