Descrizione di un moderno sistema di controllo del singolo punto luce per impianti di illuminazione ferroviari

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1 DOCUMENTO DIVULGATIVO Descrizione di un moderno sistema di controllo del singolo punto luce per impianti di illuminazione ferroviari DDPP19I0 rev Pag. 1 di 19

2 S O M M A R I O 1. GENERALITA 3 2. MONITORAGGI E COMANDI UTILIZZABILI NEL SISTEMA Monitoraggio funzionamento e guasti lampade Monitoraggio lampade spente Monitoraggio manuale della singola lampada Comandi broadcast manuali Cicli di riduzione per singola lampada Scenografie 7 3. FUNZIONI E PECULIARITA DEL SISTEMA Monitoraggio dei parametri lampada e generazione anomalie Rilievo dello stato della lampada (accesa / spenta) Gestione dei gruppi di lampade Utilizzo dei cicli (di riduzione, accensione o spegnimento) per singola lampada Utilizzo delle scenografie centralizzate Funzione di diseccitazione relè su lampada spenta Funzione di minimo consumo Controllo di reattori elettronici dimmerabili Controllo di reattori biregime ALLEGATO ARTICOLO APPARSO SU "TECNICA FERROVIARIA" Pag. 2 di 19

3 1. GENERALITA Il sistema punto-punto è un insieme di apparecchiature elettroniche, installate nell impianto telecontrollato, per il monitoraggio, la programmazione ed il comando delle singole lampade. Il sistema si basa sulla tecnologia ad onde convogliate, che permette la comunicazione bidirezionale di informazioni digitali tra il modulo installato in prossimità del punto luce ed il modulo di gestione, ubicato all interno del quadro di comando o del regolatore. I dati digitali sono modulati sulla tensione di rete e quindi non sono necessari bus o conduttori aggiuntivi nell impianto. Con il sistema punto-punto, pertanto, le operazioni attuabili normalmente a livello di quadro vengono estese anche a livello di lampada. E possibile, ad esempio, monitorare e registrare i parametri elettrici della lampada ed in base a questi generare eventuali anomalie ed allarmi, spegnere, accendere o, addirittura, regolare l intensità luminosa della lampada, tramite comandi manuali o pianificati affidati alle apparecchiature in campo (cicli e scenografie). I dispositivi del sistema punto-punto vengono solitamente installati in aggiunta a quelli per la telegestione del quadro o regolatore. Di seguito si descrivono, in linea di massima, le metodologie utilizzate per la comunicazione con il sistema punto-punto, nonché il flusso delle informazioni che viene scambiato tra PC ed LPM e tra LPM e moduli punto-punto. La comunicazione tra centro di controllo (PC) e sistema punto-punto avviene sempre tramite il quadro, con i canali di comunicazione classici; questo significa che i comandi rivolti direttamente alle lampade, in realtà vengono rivolti dapprima al modulo di gestione all interno del quadro (LPM) che li smista verso i moduli punto-punto relativi tramite le onde convogliate; così pure le risposte da parte dei moduli, che vengono tradotte ed inoltrate al PC del centro di controllo. Inoltre, come illustrato più oltre, per alcuni comandi diretti in tempo reale, rivolti direttamente alle lampade, è necessario che l impianto sia acceso: la comunicazione ad onde convogliate, infatti, non può avvenire in assenza di tensione di rete. Nel sistema che viene illustrato, comunque, sono disponibili metodi efficaci che consentono la programmazione ed il monitoraggio dei moduli puntopunto anche in assenza di tensione di rete. La comunicazione tra il centro di controllo ed il campo avviene sempre tramite il Maestro e il modulo gestore LPM. Anche i messaggi rivolti ai moduli punto-punto passano sempre attraverso il modulo LPM, che gestisce la comunicazione ad onde convogliate. In questo caso, ovvero quando i comandi da parte del Maestro sono rivolti direttamente ai moduli punto-punto (che devono necessariamente essere alimentati ed accesi), se i comandi inviati sono di programmazione (ad esempio: modifica parametri) la procedura è doppia: dapprima il Maestro si rivolge al modulo punto-punto dopodichè, se il comando è andato a buon fine, deve scrivere gli stessi parametri anche nel modulo LPM di pertinenza, al fine di garantire l allineamento dei dati. Il modulo gestore LPM viene indirizzato sempre tramite CODICE UTENTE e CODICE IMPIANTO, allo stesso modo dei moduli di gestione quadro (LIT, DAC, DPS, ecc.). Il numero di telefono da chiamare, o comunque in generale gli estremi per la connessione, sono quelli del modulo MASTER, indicati nella scheda anagrafica del quadro di appartenenza. La comunicazione verso il singolo modulo punto-punto avviene tramite il suo codice: il messaggio viene indirizzato al codice (o indirizzo ) dell LPM di appartenenza (prime quattro cifre del codice del modulo punto-punto), specificando poi il numero del modulo punto-punto o del gruppo di moduli. Pag. 3 di 19

4 Il modulo gestore LPM, in quanto modulo slave, può generare allarmi in modo autonomo; il modulo master esegue continuamente polling di verifica della presenza di allarmi nei moduli slave: quando presente, è il modulo master a comunicare al PC del centro di controllo i dati dell allarme. Non è, pertanto, necessario impostare il numero di telefono o i parametri dell host da chiamare anche sui moduli slave (in questo caso, gli LPM). 2. MONITORAGGI E COMANDI UTILIZZABILI NEL SISTEMA Per meglio comprendere le potenzialità del sistema, di seguito sono descritti i tipi di monitoraggio e di comando fruibili nel sistema punto-punto, con i vantaggi che offrono ed i relativi costi, in termini di risorse impegnate; le funzioni sono utilizzabili anche in combinazione tra loro, a seconda delle necessità dell utente. 2.1 Monitoraggio funzionamento e guasti lampade Il modulo LPM esegue due interrogazioni giornaliere ai moduli punto-punto, leggendo i parametri elettrici della lampada, durante il periodo di accensione dell impianto. Nella prima vengono scaricate anche le misure eseguite autonomamente dal modulo punto-punto dopo alcuni minuti dall accensione. Nel modulo LPM vengono così memorizzati, per ogni lampada e per ogni giorno, tre record di misure elettriche, che vi rimangono fino a quando la memoria non è piena (gestione FIFO dei record, quelli più vecchi vengono sostituiti da quelli più recenti). Gli orari del polling vengono decisi dall utente; se presente il regolatore, è opportuno che il primo polling cada in un orario in cui vi sia la luce piena, mentre il secondo è opportuno che cada in un momento in cui sia applicata una percentuale di riduzione. Le misure memorizzate vengono poi lette (scaricate) dal Maestro, generalmente in modo automatico e pianificato (ad esempio, ogni due-tre giorni). Le misure registrate dal sistema sono memorizzate in apposita tabella e consultabili da software. Al momento della lettura da parte del Maestro, ogni record di misura viene analizzato e confrontato con le soglie impostate per il modulo punto-punto cui appartengono (anagrafica punto-punto, scheda Pag. 4 di 19

5 Settaggio Anomalie ): se esistono le condizioni per la generazione di una o più anomalie, secondo algoritmi di calcolo predefiniti, queste vengono registrate in apposita tabella, consultabile nel Maestro. Le anomalie sono una sorta di preallarmi, che non comportano nessun tipo di segnalazione all utente. La generazione degli allarmi (eventi) veri e propri, avviene qualora esistano più anomalie consecutive per lo stesso modulo punto-punto. Dall analisi che il Maestro esegue automaticamente sulle anomalie, infatti, possono essere generati gli allarmi veri e propri, consultabili nella tabella eventi e gestiti con le medesime modalità degli eventi che provengono dai quadri. La soglia per la generazione degli eventi (ovvero: il numero delle anomalie consecutive che devono esserci per la generazione dell evento di allarme) è personalizzabile dall utente, a livello di modulo LPM e di codice di allarme (nelle impostazioni quadro, scheda PUNTO-PUNTO). In questo modo, senza che l utente debba fare nulla (tutte le operazioni sono automatiche e pianificabili), nella tabella eventi è possibile consultare i guasti che si verificano a livello di lampada e relativi componenti, con tutte le informazioni relative (tipo di guasto, data ed ora, codice lampada guasta, ecc.). I dati che emergono possono essere utilizzati, pertanto, ai fini della manutenzione, delle riparazioni e degli interventi sugli impianti. Oltre a ciò, questo tipo di monitoraggio offre una grande varietà di dati, che possono essere utilizzati dall utente per analisi di vari tipi: funzionamento delle linee e delle lampade, qualità del servizio offerto, possibilità di pianificazione degli interventi e miglioramento dell organizzazione, ecc. Il costo, tuttavia, è quello della chiamata periodica da parte del Maestro verso i moduli gestori LPM, per lo scarico delle misure registrate. Pag. 5 di 19

6 2.2 Monitoraggio lampade spente In alternativa, oppure in combinazione, al monitoraggio del funzionamento e dei guasti delle lampade, che mette a disposizione molte informazioni, come il tipo di guasto, le anomalie, le misure, ecc., è possibile utilizzare il sistema punto-punto per avere informazioni sulle lampade che si spengono. Per fare questo, è possibile utilizzare la funzione del Polling continuo : il modulo LPM esegue l interrogazione continua di tutti i moduli punto-punto gestiti, rilevando esclusivamente, da questi, l informazione sullo stato della lampada (accesa / spenta). L interrogazione avviene durante tutto l arco di funzionamento dell impianto, dall accensione allo spegnimento. Se per un certo numero di volte consecutive (impostabile solo in fase di messa in servizio dell impianto) la lampada risulta essere SPENTA, l LPM invia autonomamente al Maestro un allarme di lampada spenta. L invio dell evento avviene in modo istantaneo, non appena viene superato il limite di letture consecutive impostato. Durante l esecuzione del polling, inoltre, se uno o più moduli non rispondono o la comunicazione è scarsa, le mancate risposte vengono memorizzate e conteggiate allo stesso modo delle informazioni di lampada spenta. Superato il numero di mancate risposte prefissato, viene inviato un allarme di mancata comunicazione con il modulo punto-punto, verso il PC del centro di controllo. In questo modo il monitoraggio è limitato all informazione sullo stato delle lampade e sul funzionamento dei moduli punto-punto, ma non richiede lo scarico periodico dei dati dell LPM da parte del Maestro, in quanto gli eventi di allarme vengono inviati direttamente dal quadro al centro di controllo. Ovviamente, se utilizzato in modo esclusivo questo tipo di monitoraggio, i dati a disposizione nel Maestro sono limitati agli eventi di lampada spenta: non si può disporre delle misure dei parametri delle lampade, delle anomalie, dei contatori, ecc. 2.3 Monitoraggio manuale della singola lampada Quando richiesto, ad esempio a causa di un guasto ripetitivo su una lampada che richieda una analisi accurata, oppure per un monitoraggio del comportamento di un particolare modello di lampada, è possibile collegarsi direttamente alla lampada per leggere, in tempo reale, le misure elettriche ed i contatori, nonché eseguire comandi come: regolazioni di intensità luminosa (dove possibile), spegnimento ed accensione, applicazione della funzione di minimo consumo, ecc. Per fare questo è a disposizione il Sinottico lampada che, allo stesso modo di quello per il quadro, permette di monitorare e controllare, attraverso uno schema elettrico interattivo, la singola lampada. Ovviamente, per l utilizzo di questa funzione, è necessario che l impianto sia acceso. 2.4 Comandi broadcast manuali A completamento del sinottico lampada, che permette il monitoraggio in tempo reale di una singola lampada da parte dell operatore, è a disposizione la funzione dei comandi Broadcast, intesi come comandi rivolti a più di una lampada. Tramite questa funzione è possibile inviare, a tutte le lampade o gruppi di lampade (gruppi scenografici) svariati comandi, quali: lettura o trasferimento dei cicli dei moduli punto-punto (per l allineamento con il database del Maestro), lettura o trasferimento delle impostazioni dei dimmer dei moduli punto-punto (D/LPC), scrittura dei gruppi di appartenenza, esecuzione delle misure in tempo reale (visualizzabili su apposita finestra di log) come pure degli stati delle lampade e dei valori attuali di minimo consumo (in caso di abbinamento con moduli D/LPC). Inoltre è possibile eseguire le stesse operazioni disponibili sul sinottico lampada, ma rivolte a gruppi di lampade (o a tutte le lampade dell impianto), quali: accensioni e spegnimenti, regolazione dell intensità luminosa ad una certa percentuale (in caso di abbinamento con moduli D/LPC), regolazione al valore di minimo consumo. Ovviamente, per l utilizzo di questa funzione, è necessario che l impianto sia acceso. Pag. 6 di 19

7 2.5 Cicli di riduzione per singola lampada E possibile, in assenza di regolatore di flusso centralizzato, applicare, direttamente sulle singole lampade, cicli di regolazione del flusso luminoso tramite i moduli punto-punto. Sono disponibili due diversi cicli utilizzabili nell arco dell anno: uno per il periodo dell ora legale, uno per il periodo dell ora solare. Ciascuno di questi cicli dispone fino a cinque step personalizzabili con un orario ed un azione, la quale può essere: una percentuale di riduzione, l accensione, lo spegnimento, il minimo consumo. I due cicli sono conservati all interno dell LPM, che mantiene quindi in memoria i cicli di ciascun modulo punto-punto gestito, ma replicati anche all interno del singolo modulo punto-punto (su questo viene, in realtà, conservato solo quello da applicare nel periodo attuale, sostituito automaticamente al momento opportuno, dal modulo LPM). Questo significa che è il singolo modulo installato in prossimità della lampada che, autonomamente, gestisce il controllo del ciclo. I cicli sono, ovviamente, leggibili e modificabili dal Maestro, che può anche determinare la nuova data di applicazione. In questo modo è possibile regolare l intensità luminosa delle lampade gestite con il sistema puntopunto, secondo orari ed azioni, personalizzabili per singola lampada. 2.6 Scenografie In alternativa, oppure in combinazione, ai cicli dei moduli punto-punto, è possibile utilizzare le scenografie, completamente coordinate dal modulo LPM. Queste, se utilizzate in concomitanza ai cicli dei moduli punto-punto, hanno la priorità sui cicli. Le scenografie permettono di controllare spegnimenti, accensioni e regolazione di flusso di GRUPPI di lampade (gruppi scenografici). E possibile determinare la circostanza che deve scatenare la scenografia, che può essere un evento logico (cambio di stato di due ingressi digitali) oppure un orario. A questa circostanza sono abbinati una serie di gruppi, per ciascuno dei quali viene abbinata una azione (una percentuale di riduzione, l accensione, lo spegnimento, il minimo consumo), con la possibilità, appunto, di specificare una azione diversa per ciascun gruppo interessato. Oltre a questo, per ogni step scenografico è possibile decidere lo stato delle sei uscite digitali, per interfacciarsi con eventuali automatismi esterni. Per le scenografie ad orario sono disponibili fino a dieci step, mentre per quelle ad evento, essendo controllate da due ingressi, sono disponibili tre step (uno per ogni combinazione binaria possibile degli ingressi, escludendo lo zero). Con le scenografie è possibile, dunque, creare effetti di luce gestiti in modo automatico direttamente dal quadro. Pag. 7 di 19

8 3. FUNZIONI E PECULIARITA DEL SISTEMA Per meglio comprendere le funzioni disponibili nel Maestro e riguardanti il sistema punto-punto, si riportano in modo sommario le caratteristiche e le funzioni che il sistema punto-punto, a livello di apparecchiature in campo, può offrire all utente. Centro di controllo Vettore di comunicazione tra PC e quadro (modem GSM o linea commutata, rete LAN, GPRS, ecc.) Regolatore di flusso e/o quadro di comando, con moduli LPM / LPM-X Trasmissione dati ad onde convogliate Moduli punto-punto (LPS, LPC, D/LPC) Schema di massima del sistema punto-punto 3.1 Monitoraggio dei parametri lampada e generazione anomalie La funzione principale del sistema punto-punto è quella di monitorare il singolo punto luce per verificarne l efficienza e rilevare eventuali anomalie attraverso l analisi dei parametri elettrici. A questo scopo, ciascun modulo punto-punto è in grado di trasmettere, al modulo LPM di appartenenza, le seguenti grandezze: Stato della lampada (accesa/spenta) Tensione di rete Corrente assorbita Fattore di potenza Tempo totale di lampada accesa Tempo totale di lampada alimentata Le misure di potenza (attiva, reattiva, apparente) vengono calcolate dal Maestro sulla base dei valori rilevati. E da sottolineare che il modulo punto-punto, di propria iniziativa, non trasmette mai eventi di allarme o dati su possibili anomalie: è il software del centro di controllo che genera le anomalie sulla base delle misure rilevate. Questo consente l eventuale personalizzazione dei criteri sui quali è basata la generazione delle anomalie, direttamente sul Maestro e senza necessità di trasmettere i dati verso il campo. L informazione sullo stato della lampada, trasmessa insieme alle misure, può essere considerata come un indicazione di anomalia: all interno del Maestro è possibile decidere se utilizzare questa informazione oppure scartarla e rilevare lo stato della lampada sulla base delle misure eseguite. Questa scelta offre all utente maggiore flessibilità, adattando le informazioni che provengono dal campo alla propria politica gestionale. La richiesta di esecuzione delle misure avviene sempre da parte del modulo LPM, fatta eccezione per la lettura dopo la fase di accensione; questa, infatti, avviene in modo autonomo da parte del modulo punto-punto e da questo registrata nella propria memoria interna. Alla prima richiesta di esecuzione misure, il modulo punto-punto trasmette la lettura eseguita dopo l accensione e quella in tempo reale richiesta dall LPM. Pag. 8 di 19

9 I dati letti dai moduli punto-punto vengono, dopo ogni interrogazione a polling, memorizzati all interno del modulo gestore LPM. Su richiesta del Maestro, i dati vengono da questo scaricati nel proprio database ed utilizzati per la generazione delle anomalie. All interno del Maestro, poi, le anomalie che si ripetono in modo consecutivo danno luogo a veri e propri eventi, secondo i criteri illustrati più avanti. La lettura dei parametri della lampada può avvenire in modo automatico (polling gestiti ad orario dal modulo LPM) oppure in modo manuale, su richiesta del Maestro, ad esempio nell utilizzo del sinottico interattivo: in questo caso tutte le richieste del software vengono passate all LPM e tradotte in messaggi ad onde convogliate verso i moduli punto-punto; la loro risposta viene tradotta dal modulo LPM e trasmessa al Maestro. 3 A cadenza periodica, il Maestro esegue uno scarico delle misure memorizzate dall LPM. Ogni valore viene analizzato e confrontato con i valori di riferimento, per la generazione delle relative anomalie. 4 Se sussistono le condizioni di anomalia, il Maestro genera i relativi eventi di allarme: un allarme viene creato se vengono riscontrate n anomalie consecutive per la stessa lampada e dello stesso tipo. 2 - Tutte le misure eseguite vengono memorizzate nel modulo gestore LPM, all interno del quadro. PARAMETRI IMPOSTABILI DALL UTENTE: Orari di polling (prima e seconda interrogazione), personalizzabili per ciascun modulo LPM Data/ora dello scarico del Maestro dal modulo LPM con schedulazione delle chiamate (periodo tra una chiamata e l altra) Soglie di generazione delle anomalie, personalizzabili per ciascuna lampada Numero di anomalie consecutive da cui generare l evento di allarme, personalizzabile per ciascun modulo LPM e per tipo di allarme 1 - Il modulo LPM interroga, due volte al giorno, durante le ore di funzionamento, i moduli PP gestiti, uno per volta. Questi rispondono fornendo le misure in tempo reale. Nella prima interrogazione vengono fornite anche le misure eseguite dal modulo PP dopo la fase di accensione. Principio di funzionamento del monitoraggio dei parametri di lampada 3.2 Rilievo dello stato della lampada (accesa / spenta) Oltre alle informazioni sui parametri elettrici della lampada, che contengono comunque anche lo STATO della lampada, è possibile limitare la richiesta verso i moduli punto-punto alla sola informazione sullo stato (accesa / spenta). In questo caso, il modulo LPM esegue solo una richiesta di lettura stato, che registra nella propria memoria. Dopo un certo numero di letture di stato con esito lampada spenta consecutive, l LPM trasmette al centro di controllo un allarme di lampada spenta, indicando il codice del modulo puntopunto interessato. Con questa funzionalità, eventuali mancate risposte o messaggi incomprensibili, vengono registrati e contati: dopo un certo numero di errori di comunicazione viene trasmesso un allarme al centro di controllo. Pag. 9 di 19

10 In questo caso, l informazione sullo stato della lampada è basata esclusivamente sul dato trasmesso dal modulo punto-punto: non è possibilità di rilevarla dalle misure, in quanto queste non vengono eseguite. 2 - Tutte le informazioni sullo stato delle lampade vengono memorizzate nel modulo gestore LPM, all interno del quadro. Quando, per la stessa lampada, vengono registrati n stati di tipo spenta, il modulo LPM invia al centro di controllo un allarme di lampada spenta, indicando di quale lampada si tratta. Allo stesso modo, vengono inviati allarmi per eventuali moduli PP che non rispondono. PARAMETRI IMPOSTABILI DALL UTENTE: Nessuno. 3 Il Maestro si limita a ricevere gli eventi di allarme dal campo, senza eseguire alcuna interrogazione di propria iniziativa verso il modulo LPM. 1 - Il modulo LPM interroga, durante tutto l arco di funzionamento dell impianto, i moduli PP gestiti, uno per volta. Questi rispondono fornendo lo stato della lampada ( accesa oppure spenta ). Principio di funzionamento del rilievo dello stato di lampada 3.3 Gestione dei gruppi di lampade Ciascun modulo punto-punto può appartenere a più gruppi, fino ad un massimo di 16 gruppi. I gruppi possono essere utilizzati in alternativa ai singoli moduli per alcuni comandi definiti broadcast o comandi a gruppo. Questi comandi, che non presuppongono risposta da parte del modulo punto-punto, in quanto rivolti a più moduli, possono riguardare: Comandi di ACCENSIONE Comandi di SPEGNIMENTO Comandi di REGOLAZIONE del flusso Comandi di MINIMO CONSUMO I comandi broadcast sono utilizzati, oltre che da alcune funzioni di controllo manuale presenti nel Maestro, anche in automatico dal modulo LPM, tramite il sistema di SCENOGRAFIA, ad orario e ad evento. Le scenografie, infatti, non si rivolgono direttamente ad un modulo punto-punto, ma esclusivamente a GRUPPI di moduli. Affinchè i comandi suddetti possano funzionare, è necessario che nella memoria dei moduli puntopunto vengano scritti i codici dei gruppi di lampade di appartenenza. Questa funzione di programmazione viene eseguita dall LPM, in quanto questi dati sono replicati nella memoria del modulo LPM, su richiesta del Maestro. Pag. 10 di 19

11 1 L utente, da software, definisce i gruppi scenografici di lampade. Ciascuna lampada può appartenere, al massimo, a otto gruppi scenografici differenti. 2 Il Maestro trasferisce la configurazione dei gruppi al modulo LPM, indicando la data di applicazione della nuova configurazione. 3 Alla data di applicazione indicata, il modulo LPM trasferisce, ad ogni modulo PP coinvolto, i codici dei gruppi di appartenenza. I moduli PP, da quel momento, comprendono ed applicano i comandi a gruppo, se facenti parte del gruppo chiamato. PARAMETRI IMPOSTABILI DALL UTENTE: Creazione dei gruppi scenografici e definizione delle lampade che devono farne parte Data di applicazione della nuova configurazione dei gruppi Impostazione dei gruppi scenografici di lampade 3.4 Utilizzo dei cicli (di riduzione, accensione o spegnimento) per singola lampada (solo per moduli LPC, con o senza modulo dimmer D/LPC) Ciascun modulo punto-punto mantiene, nella propria memoria, alcune informazioni riguardanti il CICLO da utilizzare per la lampada. Il ciclo della singola lampada viene applicato ogni giorno, ad orari prefissati, fino a cinque step in cui è possibile definire: orario di applicazione, azione da eseguire. Nel caso di modulo di tipo LPC, come azione applicabile, sarà possibile solo accendere o spegnere la lampada, mentre nel caso di utilizzo abbinato LPC + D/LPC sarà possibile, oltre alle accensioni e spegnimenti, ridurre il flusso ad una determinata percentuale oppure portare la lampada al valore di minimo consumo (vedi oltre). Il modulo punto-punto, quindi, è autonomo nella gestione del ciclo della propria lampada, anche se dovesse venire a mancare la comunicazione con il modulo gestore. Nell arco dell anno sono disponibili due cicli: uno per il periodo dell ora legale, l altro per il periodo dell ora solare. Entrambe i cicli sono memorizzati, per ciascun modulo punto-punto, all interno della memoria del modulo LPM, ma solo quello da applicare viene memorizzato nel modulo punto-punto. Allo scadere del periodo, oppure su richiesta del Maestro da parte dell utente, il modulo gestore LPM provvedere a trasferire il nuovo ciclo da applicare nella memoria del modulo punto-punto. Pag. 11 di 19

12 1 L utente, da software, stabilisce i cicli che ogni lampada deve eseguire, fino a cinque step per giorno e per due periodi diversi durante l anno (periodo di ora legale e periodo di ora solare). 4 Se abilitata la funzione di cambio ciclo automatico, il modulo LPM trasferisce il nuovo ciclo ai moduli PP, in occasione del cambio dell orario legale/solare. 2 Il Maestro trasferisce i cicli annuali (due cicli per ogni lampada) nella memoria del modulo LPM, indicando l eventuale data di applicazione. PARAMETRI IMPOSTABILI DALL UTENTE: Ciclo del periodo ora LEGALE (fino a cinque orari ed azioni, che possono essere: accendi, spegni, regola ad una data percentuale, porta al minimo consumo), personalizzabile per ogni lampada gestita Ciclo del periodo ora SOLARE (fino a cinque orari ed azioni, che possono essere: accendi, spegni, regola ad una data percentuale, porta al minimo consumo), personalizzabile per ogni lampada gestita Data di applicazione dei nuovi cicli, personalizzabile per ogni modulo LPM Abilitazione del cambio ciclo automatico, personalizzabile per ogni modulo LPM 3 - Il modulo LPM trasferisce verso ogni modulo PP, alla data di applicazione, il ciclo che deve essere eseguito al momento attuale. Ciascun modulo PP è in grado di memorizzare un solo ciclo, quello che deve applicare ad ogni arco di funzionamento. Principio di funzionamento dei cicli sulle singole lampade 3.5 Utilizzo delle scenografie centralizzate Le Scenografie sono gestite direttamente dal modulo gestore LPM: nessun dato relativo alle scenografie viene memorizzato nei moduli punto-punto. Il modulo LPM invia ordini di accensione, spegnimento, dimmerazione a GRUPPI di moduli punto-punto, che diventano puri esecutori dei comandi ricevuti. Le scenografie possono avere inizio al raggiungimento di un orario prefissato oppure, in alternativa, al verificarsi di un evento (cambio di stato logico di due ingressi digitali presenti sull LPM). Per ogni evento o orario, è possibile definire fino a 16 gruppi, a cui attribuire una azione diversa per ciascuno. Le azioni selezionabili sono: spegnimento, accensione, data percentuale di riduzione, valore di minimo consumo. Al verificarsi dell evento o al raggiungimento dell orario, il modulo LPM invia, ai gruppi prescelti, i comandi definiti; ad esempio, alcuni gruppi di lampade si spegneranno, alcuni gruppi ridurranno la propria luminosità, altri si accenderanno, ecc. Oltre alle azioni, per ogni evento od orario è possibile definire anche lo stato delle 6 uscite digitali presenti nel modulo LPM, che possono essere utilizzate per comandare eventuali automatismi esterni (PLC, teleruttori, segnalazioni, ecc.). Nel caso di applicazione di una scenografia, eventuali cicli di lampada in corso vengono sospesi e ripresi al termine della scenografia. Pag. 12 di 19

13 1 L utente, da software, stabilisce le scenografie del modulo LPM, indicando i gruppi di lampade coinvolti, quali azioni devono eseguire, se la scena deve essere applicata al raggiungimento di un orario o di un evento (cambiamento di stato di due ingressi digitali), lo stato che le sei uscite digitali devono assumere nella scena. 2 Il Maestro trasferisce i dati relativi alle scenografie nella memoria del modulo LPM. 3 Nel momento in cui deve essere applicata la scenografia (raggiungimento dell orario oppure cambiamento di stato degli ingressi dell LPM), il modulo LPM invia comandi BRADCAST ai gruppi interessati, indicando per ciascun gruppo le azioni da compiere e gestendo, quindi, direttamente le scenografie. Eventuali cicli di lampada vengono temporaneamente sospesi. PARAMETRI IMPOSTABILI DALL UTENTE: Scenografie ad ORARIO (fino a dieci scene, in cui è possibile definire: ora di applicazione, stato delle sei uscite dell LPM, max sedici gruppi da comandare, azione che ciascun gruppo deve compiere, che possono essere: accendi, spegni, regola ad una data percentuale, porta al minimo consumo) Principio di funzionamento delle scenografie gestite dal modulo LPM 3.6 Funzione di diseccitazione relè su lampada spenta (solo per moduli LPC, con o senza modulo dimmer D/LPC) A livello di modulo punto-punto è disponibile una funzione, abilitabile a piacere, che permette di mantenere disalimentato il circuito di lampada qualora questa, a causa di un guasto o di una disfunzione, si spenga. Questa funzionalità permette di evitare al sistema accenditore, nel periodo di tempo in cui la lampada deve raffreddarsi per la successiva accensione, di provare ugualmente ad accenderla, consentendo maggiore durata dei componenti del circuito e riducendo le possibilità di guasto. Pag. 13 di 19

14 1 L abilitazione della funzione viene trasferita, per ciascuna lampada, nella memoria del modulo LPM, dal software Maestro, insieme alla data di applicazione. 2 Alla data di applicazione, il modulo LPM trasferisce, ai moduli PP gestiti, i dati relativi all abilitazione della funzione. 3 I moduli PP aventi la funzione abilitata, in occasione di uno spegnimento della lampada, tengono disalimentato l intero circuito per un certo tempo, evitando ai componenti inutili tentativi di accensione, dannosi per la stessa lampada. PARAMETRI IMPOSTABILI DALL UTENTE: Data di applicazione delle abilitazioni alla funzione Principio di funzionamento della diseccitazione relè su lampada spenta 3.7 Funzione di minimo consumo (solo quando presente il modulo dimmer D/LPC) Nel caso di utilizzo di modulo punto-punto abbinato al modulo dimmer (D/LPC), è possibile sfruttare, come azioni per le scenografie e per i cicli gestiti dai moduli punto-punto: Funzione di spegnimento Funzione di accensione Percentuale x di dimmerazione (ove 100% significa minima luce e 0% piena luce) Valore di minimo consumo ( FMC ) La FMC è una funzione abilitabile o disabilitabile a livello di singolo modulo punto-punto, che permette di memorizzare il valore di angolo di dimmerazione in cui la lampada si spegne. Durante una fase di riduzione, se la lampada si spegne, il modulo punto-punto memorizza il valore di angolo in cui la lampada si è spenta; aggiunge, quindi, un delta a questo angolo, ripete la fase di accensione della lampada e verifica se la lampada rimane accesa. Se questa rimane accesa, viene convalidato il valore di FMC utilizzato (ovvero: angolo di spegnimento + delta). Se si spegne nuovamente, viene ripetuta la funzione aggiungendo un ulteriore delta al valore di FMC. Il valore di FMC, pertanto, segue la lampada nella sua vita, adattandosi alle sue variazioni. Utilizzando il valore di FMC anziché percentuali fisse di dimmerazione, si ottiene il massimo risparmio dalla lampada, garantendo l efficienza del servizio. I valori di minimo consumo raggiunti dai moduli punto-punto sono leggibili, tramite apposita funzione ed eventualmente in modo pianificabile, dal modulo gestore LPM e quindi scaricabili dal software Maestro. L uso della funzione di minimo consumo deve essere adottata con criterio e nel rispetto delle normative vigenti in materia di illuminazione. Pag. 14 di 19

15 3 Il Maestro esegue uno scarico dei valori di minimo consumo, precedentemente memorizzati dal modulo LPM e li conserva in apposita tabella, consultabile dall utente. 2 Quando richiesto dal Maestro, il modulo LPM esegue il polling di lettura dei valori di minimo consumo raggiunti e li memorizza per ciascun modulo PP gestito. 1 In occasione di uno spegnimento della lampada a causa dell applicazione di una riduzione di flusso, se nel modulo PP corrispondente è abilitata la funzione FMC, il modulo PP riaccende la lampada, aggiunge un delta di riduzione in meno rispetto al punto di spegnimento della lampada, quindi applica la riduzione a questo valore. Se la lampada rimane accesa, il modulo PP fissa la percentuale di riduzione applicata come nuovo valore di minimo consumo, memorizzandola. PARAMETRI IMPOSTABILI DALL UTENTE: Data di applicazione delle abilitazioni alla funzione FMC Valore di minimo consumo iniziale, personalizzabile per ciascuna lampada Principio di funzionamento della funzione di minimo consumo (FMC) 3.8 Controllo di reattori elettronici dimmerabili (solo per moduli LPC con il controllo a bordo) In alternativa al modulo dimmer (D/LPC), qualora nell impianto siano presenti reattori elettronici dimmerabili, è possibile controllare il flusso luminoso della singola lampada con gli stessi metodi illustrati per il modulo dimmer. In questo caso, sul modulo di tipo LPC predisposto a questo controllo, sono disponibili due cavetti che, collegati all ingresso del reattore elettronico dimmerabile, ne permettono la gestione da parte del modulo punto-punto e quindi del software di telegestione Maestro. Le funzioni a disposizione sono le stesse che si possono avere in caso di utilizzo di modulo punto-punto e dimmer, fatta eccezione per la funzione di MINIMO CONSUMO, che è propria del modulo D/LPC. La gestione dei cicli e delle scenografie, come pure quella dei comandi manuali ed a gruppo, avviene secondo i metodi illustrati in precedenza. Il controllo hardware del reattore elettronico avviene con segnale analogico di tipo 0-10V, configurabile a piacere per adattarlo al tipo di reattore dimmerabile. Pag. 15 di 19

16 3.9 Controllo di reattori biregime (solo per moduli LPC con il controllo a bordo) E possibile richiedere moduli di tipo LPC aventi un secondo relè di controllo, che può essere utilizzato per il controllo dei reattori biregime. In questo caso, sul modulo di tipo LPC predisposto a questo controllo, sono disponibili due cavetti che, collegati all ingresso del reattore biregime, ne permettono la gestione da parte del modulo puntopunto e quindi del software di telegestione Maestro. Il contatto si chiude qualora sia richiesta la riduzione della luminosità dell impianto, sebbene non sia possibile gestirne la percentuale di dimmerazione. Le funzioni a disposizione sono le stesse che si possono avere in caso di utilizzo di modulo punto-punto e dimmer, ma con le seguenti limitazioni: La funzione di minimo consumo, per ovvi motivi, non può essere disponibile La gestione dei cicli dei moduli punto-punto, non offre la possibilità di utilizzo di percentuali di dimmerazione intermedie e del valore FMC (ogni percentuale di dimmerazione impostata dal software verrà interpretata come semplice dimmerazione, che corrisponde alla chiusura del relè) La gestione delle scenografie centralizzate, anche in questo caso, non offre la possibilità di utilizzo di percentuali di dimmerazione intermedie e del valore FMC (ogni percentuale di dimmerazione impostata dal software verrà interpretata come semplice dimmerazione, che corrisponde alla chiusura del relè) IL TELECONTROLLO E LA TELEGESTIONE DEGLI IMPIANTI DI ILLUMINAZIONE Un sistema innovativo come da specifiche tecniche di Paolo DI LECCE Reverberi Enetec SrL e Roberto Piciché S.O.Tecnico - RFI - Genova Nel presente articolo si illustra un sistema di avanzata tecnologia per la telegestione/telecontrollo degli impianti di illuminazione. In particolare vengono descritti gli scopi, gli obbiettivi dell istallazione, l architettura del sistema e le funzioni svolte. Vengono altresì illustrate le caratteristica di massima della fornitura effettuata presso le Ferrovie Sud Est su un primo lotto di 15 stazioni. Infine vengono evidenziati i vantaggi economici dell istallazione. Pag. 16 di 19

17 GENERALITA L illuminazione degli impianti ferroviari svolge un ruolo primario per garantire la sicurezza degli utenti, nelle stazioni o nei piazzali, oppure di sicurezza in una galleria. Mentre fino a ieri la risposta tecnologica era affidata ad un controllo massimale dei circuiti, ora si esige un controllo puntuale della singola lampada. Ecco allora che si rileva importante monitorare il singolo punto luce in una stazione, per prevenire situazioni di scarsa sicurezza, anche in relazione al recente incremento della microcrimilalità - più del 60% dei reati avviene di notte - o anche monitorare l accensione delle lampade in galleria, quando il personale ferroviario svolge lavori di manutenzione oppure in caso di emergenza quando i passeggeri sono costretti a scendere dal convoglio. L installazione di sistemi innovativi per il controllo dell illuminazione porterebbe ad un risparmio energetico di circa il 30%, modulando opportunamente il flusso luminoso delle apparecchiature nei periodi di ridotta attività. Il FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA Oggi è possibile monitorare da remoto in maniera affidabile ed economica il funzionamento del singolo punto luce tramite la tecnologia delle Onde Convogliate (OC). Si tratta di segnali che viaggiano sugli stessi cavi che portano energia, ma a frequenza molto diversa, e questo comporta il vantaggio di non dover installare cavi aggiuntivi. In effetti un doppino può consentire il dialogo di n punti luce, se utilizzato come supporto fisico per la connessione come bus dati. Ma i costi di installazione e manutenzione elevati e la limitazione delle basse distanze che si possono coprire senza l impiego di ripetitori, ne limitano l impiego a poche realizzazioni dove il flusso di dati è significativo. Nel caso dell illuminazione, dove i dati da scambiare sono pochi e non è importante la velocità di trasmissione, ma piuttosto l economicità della stessa, si preferisce da tempo usare le onde convogliate. Ogni lampada viene dotata di un ricetrasmettitore a onde convogliate (modulo palo) che, quando interrogato, fornisce i propri dati di funzionamento: stato lampada (accesa/spenta), corrente, tensione, fattore di potenza, ed altri parametri. Il modulo posto nel quadro di alimentazione riceve e memorizza questi dati e può inviarli, su richiesta, al centro di controllo. Il modulo palo può essere equipaggiato con diversi dispositivi: un relè che comandi l accensione e lo spegnimento da remoto della lampada, un reattore biregime che viene comandato in riduzione, un vero e proprio dimmer o un alimentatore elettronico dimmerabile, per ridurre il flusso luminoso quando ciò è consentito e si vuole conseguire risparmio energetico Oggi la tecnologia è divenuta più affidabile ed, in funzione dei bisogni, si può decidere se effettuare il solo monitoraggio dei punti luce regolando globalmente il livello di flusso luminoso, oppure avere la possibilità di variare il flusso di ogni lampada in maniera indipendente. Una volta resi disponibili questi dati, bisogna elaborarli. Un potente software di supervisione consente la gestione sia delle anagrafiche dei punti luce, sia il telecontrollo, la gestione degli allarmi e delle misure, nonché la configurazione degli orari nei quali attuare strategie di risparmi energetici Basti pensare che con i dispositivi disponibili oggi, si riesce a ridurre la potenza assorbita da una lampada di un 30%-50%, in funzione della tecnologia utilizzata, e semplicemente riducendo il flusso luminoso emesso durante gli orari di notte fonda, risparmiare energia per un buon 25% - 35%. Con questo tipo di risparmi, gli investimenti rientrano in fretta. Si va dai 2 o 3 anni nel caso di regolazione centralizzata ai 7 anni nel caso dei sistemi più complessi di punto punto dotato di alimentatore elettronico dimmerabile. Pag. 17 di 19

18 IMPIEGO PRESSO IMPIANTI FERROVIARI La Reverberi Enetec ha recentemente installato presso gli impianti delle Ferrovie Sud Est un primo lotto su 15 stazioni, apparati atti a monitorare il funzionamento di ogni punto luce delle stazioni, permettendone l accensione, lo spegnimento e la supervisione da remoto Presso ognuno dei punti luce delle stazioni sono stati installati dei moduli ricetrasmettitori a Onde Convogliate denominati LPC (ved. fig. dopo), mentre nel locale quadro sono stati installati i moduli elettronici LPM che dialogano con gli LPC e ritrasmettono tramite un modem ad alta velocità le informazioni al Centro di Controllo Modulo ricetrasmettitore a Onde Convogliate LPC La gestione dei singoli punti luce è quindi basata su due componenti; gli LPM (Lighting Point Manager), da installare nel quadro di comando e il cosiddetto Modulo Palo, nelle due versioni LPS e LPC: LPS (Lighting Point Sentinel ), è la versione del modulo palo che effettua la sola sorveglianza, cioè legge i valori di tensione, corrente di lampada, fattore di potenza, tempo di funzionamento e tempo di funzionamento orario, e li trasmette al LPM, per permettere la diagnostica del singolo punto luce: lampada, alimentatore, condensatore, accenditore e fusibile. LPC (Lighitng Point Controller), ha le stesse funzioni di LPS, ma in più offre la possibilità di accendere e spegnere la lampada. Alle funzioni di LPC si aggiungono anche quelle di dimmerazione del singolo punto luce, tramite dimmer, biregime o alimentatore elettronico dimmerabile EB. In questo modo è possibile dimmerare in modo continuo e puntuale il singolo punto luce, consentendo al progettista la possibilità di valorizzare o meno alcuni punti rispetto ad altri e di effettuare cambi di scenari. Di solito i moduli palo vengono programmati per eseguire 3 misure per notte. Queste vengono trasmesse al LPM tramite onde convogliate e senza necessità di cavi aggiuntivi per il trasporto dei segnali sulla rete elettrica. LPM memorizza mediamente fino ad 8 giorni di misure. Quindi per ogni lampada sono disponibili, per ogni notte, 3 campioni per ognuna delle misure effettuate: tensione sul palo, corrente di lampada, fattore di potenza, tempo di funzionamento e tempo di funzionamento orario. Se il tempo di funzionamento della lampada, misura necessaria per stabilire da quanto tempo quella lampada sta lavorando e quindi per pianificare la manutenzione programmata, è una grandezza Pag. 18 di 19

19 intuitiva, la necessità di definire un tempo di funzionamento orario necessita di una spiegazione: rappresenta, in percentuale, quanto tempo la lampada è stata accesa in un ora. E noto che le lampade SAP al termine della loro vita inizino a subire i fenomeni di cycling: spegnimento, raffreddamento, riaccensione, riscaldamento, spegnimento. In questa fase, se si misura quanto la lampada sta accesa in un ora, si ha un indicatore importante del termine della vita utile della stessa e quindi un importante anticipatore di un evento non pianificato: lo spegnimento definitivo. CONCLUSIONI L introduzione e la diffusione di tale sistema non può che portare ad una migliore qualità del servizio ferroviario insieme a considerevoli risparmi nei costi di gestione ed in particolare: riduzione dei corrispettivi per i consumi energetici per lo spegnimento programmato di un certo numero di lampade in particolari orari; risparmi dovuti alla ottimizzazione dei cicli di normale funzionamento delle lampade evitando che gli impianti restino accesi più del necessario grazie all orologio astronomico; mancate eventuali penali per il rifasamento non corretto; riduzione dei costi per il personale per la verifica efficienza lampade e individuazione guasti; adozione della manutenzione on condition (solo quando segnalato dal sistema); sostituzione solo dei materiali effettivamente gusti. Infine si evidenzia che l adozione di questo sistema di avanzata tecnologia per la telegestione/telecontrollo degli impianti di illuminazione consente di mantenere l impianto ad alti standard qualitativi in ogni suo componente, con conseguente elevata sicurezza per il personale tecnico e per l utenza Pag. 19 di 19

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