Baza wiedzy akademii i-Future
Magistrala w inteligentnym budynku
RODZAJE MAGISTRAL / JAKI PRZEWÓD / INSTALACJA MAGISTRALI
Magistrala komunikacyjna to jeden z najważniejszych kabelków w inteligentnym budynku. Dlatego też powinniśmy przestrzegać kilku istotnych zasad i nie oszczędzać na jakości kabla. Zwłaszcza, że kabla magistralnego w stosunku do reszty okablowania jest stosunkowo mało.
Co to jest magistrala inteligentnego systemu automatyki budynku?
Jest to kabel służący do komunikacji pomiędzy urządzeniami automatyki tj. aktorami (moduły wykonawcze) a zadajnikami (przyciski, panele sensorowe, czujniki, stacje pogodowe, liczniki itp). W systemach scentralizowanych gdzie za logikę systemu odpowiada centrala, magistrala przekazuje sygnał z zadajników do centrali, centrala analizuje informacje i wysyła rozkazy do aktorów. Oczywiście jest to przedstawione w wielkim skrócie. Często urządzenie potrafi być zarówno zadajnikiem jak i aktorem. Natomiast w systemach i inteligencji rozproszonej (np. Ampio, KNX) poprzez magistralę komunikują się wzajemnie wszystkie urządzenia systemu. Topologia logiki to bardzo istotny element przy wyborze systemu, dlatego też szczegółowo opisaliśmy ten temat w osobnym dziale pod tym linkiem: Topologia logiki
Standardy komunikacji w automatyce budynkowej
Standardów komunikacji systemów automatyki jest bardzo wiele, natomiast wymienimy tylko te najczęściej stosowane w automatyce budynków
1. CAN – to standard typu Multi-master stworzony przez firmę Bosch pozwalający na komunikację urządzeń systemów zarówno w topologii logiki rozproszonej jak i systemów centralnych. CAN do działania nie wymaga potrzebuje jednostki nadrzędnej. Więcej na temat komunikacji CAN pokazujemy w filmiku szkoleniowym na dole strony. CAN stosowany jest w wielu systemach automatyki choć po spora część producentów stosuje własne nazewnictwo tej magistrali. CAN do główna magistrala komunikacyjna w systemie AMPIO
2. KNX – to standard typu Multi-master stworzony przez stowarzyszenie KNX pozwalający na komunikację urządzeń systemów w topologii logiki rozproszonej.
3. RS-485 – to standard komunikacji typu Master-Slave pozwalający na komunikację systemów automatyki o logice scentralizowanej. Na jednej linii obsługuje do 255 urządzeń tylu SLAVE do działania których potrzebny jest jeden moduł typu MASTER zarządzający ruchem. Większość systemów centralnych stosuje ten standard komunikacji choć spora część producentów stosuje własne nazewnictwo.
Rodzaje przewodów stosowanych w magistrali budynków
W zasadzie stosuje się głównie dwa rodzaje przewodów wykorzystywanych jako magistrala. Są to kabel UTP lub KNX. Do magistrali KNX jak można się domyślić najlepszym kabelkiem będzie dedykowany kabel KNX. Dla magistrali CAN oraz RS-485 najlepszym kabelkiem będzie zwykła „skrętka”. Jeśli jest to budynek do 200m2 wystarczy UTP kat 5e. Dla budynków powyżej 200m2 warto zastosować kabel UTP kategorii 6. Natomiast kabel KNX będzie również działał przy magistralach CAN i RS-485, jak i kabel UTP będzie działał przy magistrali KNX.
INSTALACJA MAGISTRALI W BUDYNKU
Wiele firm instalacyjnych które nie posiadają wystarczającego doświadczenia w automatyce budynku, popełnia sporo błędów chcąc przygotować „uniwersalną” instalacją okablowania instalując kabel magistralny w tak zwaną „gwiazdę”, czyli od rozdzielnicy do każdej puszki z włącznikiem niezależnie. Taki rodzaj okablowania umożliwia nam co prawda zainstalowanie prawie każdego systemu automatyki budynku, ale niepotrzebnie generuje sporą ilość przewodu magistralnego. Wadą takiego rozwiązania jest większy koszt kabli a także większy koszt prac przy „obszyciu” rozdzielnicy. A do tego gruba, dodatkowa wiązka przewodów w pomieszczeniu rozdzielnicy.
Poniższa instrukcja przygotowania magistrali budynku dotyczy przede wszystkim systemu AMPIO, ale sprawdzi się też w przypadku innych rozbudowanych systemów, w których producent zapewnia wejścia do systemu nie tylko w modułach w rozdzielnicy ale również dedykowane włączniki, panele magistralne a także miniaturowe moduły wejść pod standardowe włączniki mechaniczne.
Co należy wiedzieć o włącznikach i magistrali przy zastosowaniu automatyki budynku
Włączniki ścienne, niezależnie czy są to wielofunkcyjne panele sensorowe, również takie z wyświetlaczami, czy też są to zwykłe włączniki mechaniczne, powinny zostać wpięte bezpośrednio w magistralę systemu. Poniższy rysunek przedstawia nam jak to należy wykonać. Pierwsze dwa włączniki patrząc od lewej strony, są to zaawansowane panele sensorowe Ampio. Producent posiada w swojej ofercie mnóstwo takich paneli, od dwu polowych, cztero, sześcio, dziewięcio, czy też osiemnastopolowych z wyświetlaczami czy bez. Ich cechą wspólną jest to, że niezależnie od ich możliwości wpina się ich w magistrale systemu przez którą z pozostałymi urządzeniami komunikują się już cyfrowo. Każdy z tych paneli ma też wejście 1-Wire do którego można podłączyć do sześciu czujników temperatury. To z oczywistych powodów załatwia nam również sprawę z regulacją temperatury. Pozostałe trzy włączniki na rysunku to zwykłe włączniki mechaniczne dowolnego producenta. Jak widać je również można wpiąć w magistralę systemu. Służy do tego niedrogi, miniaturowy moduł wejść Ampio M-IN-2p którego umieszcza się w puszce za włącznikiem. Moduł ten również pozwala na wpięcie do sześciu czujników temperatury dzięki czemu regulację temperatury możemy zrealizować w budynku nawet stosując zwykłe włączniki. Włączniki te powinny być przyciskami mono stabilnymi, czyli tkzw. dzwonkowymi. System Ampio pozwala nam na wielofunkcyjne zastosowanie takich włączników odróżniając zwykłe kliknięcie od podwójnego kliknięcia, wielokrotnego kliknięcia czy od przytrzymania go na określony, zaprogramowany czas. Czyli przykładowo kliknięcie włączy nam żyrandol, podwójne kliknięcie kinkiet, a przytrzymanie na pół sekundy podniesie rolety. Dlatego też należy stosować zdecydowanie mniejszą ilość włączników niż miałoby to miejsce w standardowej, elektrycznej instalacji.
Przy powyższym sposobie łączenia włączników w rozdzielnicy warto stosować moduły wykonawcze bez wejść które zwykle są mniejsze i tańsze niż ich odpowiedniki które posiadają odpowiednią ilość wejść do wyjść. Przykładem takiego urządzenia w systemie Ampio jest najnowszy przekaźnikowy moduł kompaktowy gdzie przy szerokości sześciu pól „S” na szynie DIN udało się zmieścić aż 10 wyjść przekaźnikowych o obciążeniu 16 amper. Więcej na temat tego sterownika można przeczytać w bazie wiedzy AMPIO
Taki sposób łączenia włączników w połączeniu z tego typu modułami inteligentnej automatyki, pozwala nam zaoszczędzić sporo pracy przy realizacji okablowania inwestycji oraz obszycia rozdzielnicy, sporą ilość okablowania ale również zaoszczędzi znacznie więcej miejsca w samej rozdzielnicy.
Specjalistyczne rozdzielnice do inteligentnych instalacji
Zanim przejdziemy do tematu układania magistrali na obiekcie, pragniemy zwrócić uwagę na nasze specjalistyczne, modułowe rozdzielnice dedykowane do inteligentnych instalacji. Cel ich stosowania jest taki by uprościć sobie obszywanie rozdzielnicy poprzez możliwość prowadzania przewodów na całej jej wysokości, lepszego uporządkowania kabli w specjalnej przepustnicy kablowej, jak i jej uniwersalność którą gwarantuje nam jej modułowa konstrukcja. Korzystamy tylko z takiej ilości modułów rozdzielczych jaka jest nam potrzebna poprzez skręcanie ich w dowolnej konfiguracji. Kolejna jej zaleta to możliwość transportu gotowych, wyposażonych i obszytych rozdzielnic nawet na bardzo rozbudowane instalacje w pojedynczych modułach, i instalacja ich na obiekcie. Link do rozdzielnic tutaj. Zachęcamy też do obejrzenia filmiku na ich temat zrealizowanego przez Grzegorza Łata.
Instalacja magistrali na obiekcie
Poniższy rysunek przedstawia prawidłową instalację magistrali na obiekcie. Zasady jej montażu można opisać w kilku punktach
1. Magistralę (kolor niebieski) prowadzimy szeregowo jednym kablem wedle schematu: rozdzielnica –> pierwsza puszka –> druga puszka –> trzecia puszka –> puszki xxx –> aż do ostatniej puszki.
2. Magistralę możemy rozdzielić do osobnej gałęzi w środku obiektu wedle uznania, by było nam wygodniej i krócej w trakcie jej instalacji
3. Możemy sobie pozwolić na instalację kliku obwodów magistrali. Np osobno poziom 1, a osobno poziom 2. Lub w jedną stronę od rozdzielnicy obwód 1, a w drugą stronę obwód 2.
4. Warto wrócić magistralą z ostatniej puszki do rozdzielnicy (kolor szary). Robi się to na wypadek uszkodzenia magistrali gdzieś po jej środku. Wówczas nie trzeba szukać konkretnego miejsca uszkodzenia. Wystarczy odłączyć uszkodzony odcinek i podejść do reszty instalacji „od tyłu”. Powrotu magistrali nie należy włączać w obwód jeśli nie ma potrzeby z niej korzystać. Powrót może się przydać również wówczas, kiedy spadek napięcia zasilania magistrali jest na tyle duży, że może mieć negatywny wpływ na jej działanie. Wtedy dodatkowe zasilanie możemy doprowadzić powrotem.
Gdzie powinna znaleźć się magistrala automatyki budynku
Magistralę powinniśmy doprowadzić we wszystkie miejsca gdzie mogą występować urządzenia systemu. Między innymi:
1. Bezwględnie wszystkie puszki pod włączniki, ew. czujniki temperatury, jakości powietrza, ciśnienia itp. wewnątrz budynku
2. Włączniki zewnętrzne (np dzwonek do drzwi) natomiast powinniśmy tam doprowadzić niezależną magistralę by mieć możliwość poźniejszego odseparowania jej od lini wewnętrznej
3. Puszki pod gniazda AC. Jeśli nie podłączymy ich pod automatykę od razu to dzięki magistrali w puszce w późniejszym czasie możemy wyposażyć je w dopuszkowy moduł automatyki.
4. Sprzęt RTV, również miejsce projektora jeśli chcemy go zintegrować. Wymaga to jednak niezależnej konsultacji z klientem. Wszystko zależy od modelu danego urządzenia i ewentualnej metody komunikacji. Należy pamiętać, że coraz więcej sprzętów RTV i AGD integruje się poprzez sieć internetową. W tym przypadku magistrala jest niepotrzebna.
5. Systemy wentylacji i klimatyzacji. Tutaj również potrzebna niezależna konsultacja. Warto do tych urządzeń doprowadzić niezależny kabel UTP, ponieważ zwykle integrujemy je poprzez różnego rodzaju interfejsy inną metodą komunikacji niż urządzenia automatyki, np. ModBus bądź RS-232.
6. Niezależna magistrala z rozdzielnicy w miejsce zewnętrznej stacji pogodowej. Koniecznie przy pomocy zewnętrznego, żelowanego kabla UTP.
7. Niezależną magistralę warto wyprowadzić również poza budynek na ogród wraz z kablem zasilającym. Oczywiście mówimy tutaj o kablach zewnętrznych. Często w trakcie realizacji automatyki budynku nie wiemy jeszcze co inwestor będzie miał na ogrodzie. A możliwości jest naprawdę wiele np. oświetlenie, fontanny, basen, jacuzzi, nagłośnienie, altanka itp. Jeśli mamy wyprowadzoną magistralę, wówczas możemy sobie pozwolić na niezależną, hermetyczną podrozdzielnię np. w altance lub odrębnym garażu i rozprowadzić okablowanie po ogrodzie.
Animacja instalacji magistrali w systemie AMPIO
Poniższa animacja przedstawia w szczegółowy sposób instalacje magistrali CAN na obiekcie pod system automatyki AMPIO, co sprawdzi się również w wielu innych systemach automatyki. UWAGA. Dołączony film jest częścią szkolenia e-learningowego „Inteligentne instalacja AMPIO” jak i szkolenia kompleksowego „Inteligentne instalacje – systemy rozproszone” do skorzystania z których serdecznie zachęcamy