Eng.º Domingos Salvador dos Santos.

(1)

COMUNICAÇÃO

R A D O E M R A D O E M EE N G E N H A R IA N G E N H A R IA EE LE C T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S

Eng.º Domingos Salvador dos Santos

email:dss@isep.ipp.pt

(2)

MM E S T R A D O E M E S T R A D O E M EE N G E N H A R IA N G E N H A R IA EE LE C T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E

Estrutura da Apresentação

Modo Básico de Operação

Endereço Individual

Endereço de Grupo

LE C T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S

Endereço de Grupo

Objecto de Grupo

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Estrutura da Apresentação

DPT - Datapoints Normalizados

Tipo de Transmissão

Ligação da Fonte de Alimentação

LECT_R

O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S

Ligação da Fonte de Alimentação

Subreposição de Dados e Alimentação

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Modo Básico de Operação

Uma instalação mínima KNX é constituída pelos seguintes

componentes:

• A fonte de alimentação (29V DC);

• Um filtro (que normalmente está integrado na fonte de

alimentação); LECT_R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S alimentação);

• Sensores (um único sensor representado na figura seguinte); • Actuadores (um actuador representado na figura seguinte); • Cabo BUS (apenas dois fios são necessários).

(5)

Modo Básico de Operação

(6)

Modo Básico de Operação

Depois da instalação, o sistema KNX só estará pronto para

operação quando os sensores e actuadores forem carregados

com software de aplicação, através do software ETS.

Utilizando o ETS, o integrador deve primeiro ter realizar as

seguintes etapas de configuração:

LECT_R

seguintes etapas de configuração:

• Atribuição de endereços individuais (endereço físico) para os

diferentes dispositivos (para a identificação única de cada dispositivo da instalação KNX);

• Selecção e configuração (parametrização) do software aplicativo

adequado para sensores e actuadores;

• Atribuição de endereços de grupo (para a interacção entre sensores

(7)

Modo Básico de Operação

Após a realização das etapas anteriores, a instalação poderia

funcionar da seguinte forma:

• Se a tecla superior do sensor 1.1.1 for pressionada, envia um telegrama que contém o endereço do grupo (5/2/66) com valor

"1“ no campo de dados, bem como outra informação diversa. LE_C

T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S

• Este telegrama é recebido e analisado por todos os sensores e actuadores conectados na rede.

• Apenas os dispositivos com o mesmo endereço grupo reagem:

Enviando um telegrama de resposta;

Lendo o valor e agindo em conformidade. No nosso exemplo, o actuador 1.1.2 iria fechar o seu relé de saída.

(8)

Endereço Individual

O endereço individual tem de ser único numa instalação

KNX.

O endereço individual tem o seguinte formato:

• Área [4 bit] - Linha [4 bit] - Dispositivo [1 byte]. LEC

A atribuição do endereço individual é normalmente feita

através do ETS e pressionando um botão de programação

existente no dispositivo.

(9)

Endereço Individual

O endereço individual é também usado para as seguintes

funções, depois da fase de comissionamento:

• Diagnóstico, rectificação de erros, modificação da instalação

através da reprogramação;

• Endereçamento dos objectos de grupo com as ferramentas de

comissionamento ou outros dispositivos.

Importante: O endereço individual não tem significado durante

(10)

Endereço de Grupo

A comunicação entre dispositivos KNX é realizada através dos endereços de grupo.

Ao definir o endereço do grupo, através do ETS, ele pode ter uma estrutura de nível 2 (Maingroup/Subgroup) ou nível 3

(Maingroup/Middlegroup/Subgroup), de acordo com as LEC

(Maingroup/Middlegroup/Subgroup), de acordo com as

(11)

Endereço de Grupo

O endereço de grupo 0/0/0 é reservado para transmitir

mensagens de broadcast (telegramas para todos os

dispositivos existentes na instalação).

O integrador decidirá de que forma os níveis serão utilizados;

O exemplo seguinte ilustra esta atribuição:

LEC

O exemplo seguinte ilustra esta atribuição:

• Maingroup: Funcionalidade (ex. iluminação, persianas, …); • Middlegroup: Piso;

• Subgroup: Função das cargas (ex. luz da cozinha, janela do quarto, regulação da sala, …)

Cada endereço de grupo pode ser atribuído aos dispositivos,

de acordo com as necessidades, independentemente da sua

localização no sistema (área ou linha).

(12)

Endereço de Grupo

Os actuadores podem escutar diversos endereços de grupo.

Contudo, os sensores só podem enviar um endereço de

grupo por telegrama.

Os endereços de grupo são atribuídos aos objectos de grupo

LECT_R

Os endereços de grupo são atribuídos aos objectos de grupo

(group object) dos respectivos sensores e actuadores. Esta

atribuição é realizada com a ajuda da ferramenta ETS.

• Ao utilizar no ETS os Grupos Principais (Maingroups) 14 ou 15, deve-se ter

em conta que estes endereços não são filtrados pelos acopladores de linha, podendo influenciar negativamente a dinâmica da instalação KNX.

• O número de endereços de grupo que podem ser atribuídos a um sensor

ou actuador é variável e depende do tamanho da memória de cada dispositivo.

(13)

Objecto de Grupo

Os Objectos de Grupo (Group Object) são posições de memória nos dispositivos. Dependendo da sua função, o tamanho dos objectos de grupo pode variar entre 1 bit e 14 bytes.

Para realizar uma comutação, é usado um objecto de grupo de 1 bit, uma vez que só são necessários dois estados (0 e 1). Os dados

envolvidos na transmissão de mensagens de texto é mais abrangente,

envolvidos na transmissão de mensagens de texto é mais abrangente, sendo usados objectos de grupo com um tamanho máximo de 14 bytes.

O ETS só permite a ligação de objectos com o mesmo tamanho usando endereços de grupo.

Diversos endereços de grupo podem ser atribuídos a um objecto de grupo, mas só um é o endereço de grupo de envio.

(14)

Objecto de Grupo

Cada Grupo Objecto é constituído por flags que são usadas para definir as seguintes propriedades:

NOTA: As configurações de raíz das flags devem só ser alteradas em circonstâncias excepcionais.

(15)

Objecto de Grupo

Exemplo de uma ligação com a tecnologia KNX.

(16)

Objecto de Grupo

O valor de um objecto é enviado para a rede da seguinte forma:

a) Se a tecla superior for pressionada, o sensor 1.1.1 escreve “1” no objecto de grupo número 0. Como a flag de transmissão e de

comunicação estão seleccionadas para este objecto, o dispositivo

irá enviar para a rede um telegrama com a informação “Endereço LEC

irá enviar para a rede um telegrama com a informação “Endereço de Grupo 1/1/1, com o valor 1”

b) Todos os dispositivos da rede KNX que tenham o endereço de grupo 1/1/1 irão escrever “1” no seu Objecto de Grupo.

c) No nosso exemplo, o “1” é escrito no Objecto de Grupo nº 0 do actuador 1.1.2.

d) A aplicação de software do actuador detecta que o valor deste Objecto de Grupo foi alterado e executa o processo de comutação.

(17)

Dados Úteis de um Telegrama

O comprimento do campo de dados determina o tipo de

comando. A figura seguinte exemplifica um telegrama de 1

bit.

No caso de um comando “write" o último bit da direita

contém um "1" ou "0" para "ligar" ou "desligar".

LEC

contém um "1" ou "0" para "ligar" ou "desligar".

Um comando “read” necessita do endereço de grupo

(atribuído ao Objecto de Grupo) para enviar o seu estado. A

resposta pode ser uma mensagem de 1 bit, como no

exemplo do comando “write", ou até 13 bytes (2 bytes até

15).

O comprimento dos dados depende do tipo Datapoint

usado.

(18)

Dados Úteis de um Telegrama

(19)

Os Datapoints são normalizados para garantir a compatibilidade de dispositivos similares de diferentes fabricantes.

DPT - Datapoints Normalizados

Esta normalização inclui exigências relativas ao formato dos dados e da estrutura dos Objectos de Grupo, bem como das funções dos sensores e dos actuadores.

A combinação de vários tipos Datapoints normalizados (por exemplo, actuadores de regulação) é chamado de bloco funcional.

(20)

DPT - Datapoints Normalizados

A designação de um tipo de Datapoint descreve a aplicação para o qual foi concebido.

Contudo, nem sempre implica que a utilização do DPT esteja limitada a esta área de aplicação. Por exemplo, o Datapoint "Scaling" (Tipo 5.001) pode ser usado para definir o valor de

iluminação de um ponto de luz (dimming brightness), como para

iluminação de um ponto de luz (dimming brightness), como para definir a posição da válvula de aquecimento.

Uma lista dos tipos de Datapoints mais utilizados será

apresentada nas páginas seguintes. A lista completa dos tipos de Datapoints normalizados podem ser obtidos no site da KNX.

(21)

DPT - Datapoints Normalizados

DPT Switch (1.001)

1

• A função Switch é utilizada para a comutação do estado da

saída de um actuador. Estão definidos outros tipos Datapoints de 1 bit para as operações lógicas (Boolean [1.002]), Enable

[1.003]), etc ...). LE_C T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S

• Outras funções ou extensões para a função Switch (como,

inversão, retardamento e complemento – toogle) não fazem parte da descrição deste DPT, mas dos parâmetros de

especificação dos blocos funcionais, em que este DPT é usado (por exemplo funcional bloco Switch Control – ver página 26).

(22)

DPT - Datapoints Normalizados

DPT Switch (1.001)

(23)

DPT - Datapoints Normalizados

Bloco Funcional Shutter Control

2

• O bloco funcional Shutter control é principalmente usado para o controlo de persianas ou estores e fornece pelo menos dois tipos de Datapoints como Objectos de Grupo:

- Up/Down (1.008) - Step (1.007) LE C T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S - Step (1.007)

• Escrevendo no Objecto de Grupo Up/Down, o motor é colocado em movimento (se estiver parado) ou muda de sentido de

movimento.

• Escrevendo no Objecto de Grupo Step, o motor que está em movimento para (stop) ou se estiver parado é colocado em movimento por períodos curtos (step-by-step).

(24)

DPT - Datapoints Normalizados

Bloco Funcional Shutter Control

Importante: Objecto de Grupo que utilizam esta função nunca

deve responder a pedidos de leitura (read) através da rede, uma vez que podem involuntariamente parar accionamentos motorizados. A flag “read” deve estar sempre desseleccionada nos objectos de grupo relevantes, quer nos sensores quer nos

nos objectos de grupo relevantes, quer nos sensores quer nos actuadores.

(25)

DPT - Datapoints Normalizados

Bloco Funcional Shutter Control

(26)

DPT - Datapoints Normalizados

Bloco Funcional Switch Control (2.001)

3

• O Switch Control é usado para operar actuadores - em paralelo

com o controlo normal através do DPT Switch - por um Objecto de Grupo com maior prioridade.

• A função de controlo de um dispositivo (ex. ponto de luz)

ligado a este actuador depende do estado dos Objectos de Grupo Switch e Switch Control

• O Objecto de Grupo do Switch Control tem um tamanho de 2

bits.

(27)

DPT - Datapoints Normalizados

Bloco Funcional Switch Control

• Se o valor do Bloco Funcional Switch Control for 0 (00B) ou 1(01B) a

saída é controlada através do DPT Switch.

• Se o valor do objecto de prioridade for 2 (10B), a saída é desligada, e

ligada quando o valor for 3 (11_B). O valor do objecto Switching é em ambos os casos ignorado.

(28)

DPT - Datapoints Normalizados

Bloco Funcional Dimming

4

• Para além do Objecto de Grupo de 4 Bits (Dim Step – 3.007),

Bloco Funcional Dimming consiste em pelo menos um Objecto de Grupo DPT Switch (1.001) e de um Objecto de Grupo DPT

Scaling (5.001) LEC T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S

• Um comando relativo de regulação (Dimming), é transmitido

para o actuador de Dimming usando Objecto de Grupo Dim Step (3.007).

• O Bit 3 do Objecto de Grupo Dim Step (3.007) determina se a

regulação é ascendente (Bit 3=1) ou descendente (Bit 3=0)

(29)

DPT - Datapoints Normalizados

Bloco Funcional Dimming

• Os Bits 0 a 2, determinam a amplitude da regulação. A área de

regulação (0-100%) está dividida em 64 níveis de regulação.

• O Actuador de Dimming regula sempre para o nível seguinte

(ascendente ou descendente). LECT_R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S (ascendente ou descendente).

• Por exemplo: Um actuador de Dimming tem uma regulação de

saída de 30%. Se o sensor enviar 1011_B, o regulador vai actualizar a sua saída até alcançar o próximo nível que é de 50% (ou seja, 100% dividido por 4 = 25%)

• O código binário 0B (isto é o valor 00HEX ou 80HEX) significa

“Stop Dimming”. O processo de regulação é interrompido e o valor corrente é mantido na saída

(30)

DPT - Datapoints Normalizados

Bloco Funcional Dimming

(31)

DPT - Datapoints Normalizados

Bloco Funcional Dimming

• Usando o Objecto de Grupo Scaling (5.001), a saída regulada é actualizada directamente entre o valor de 1 (mínimo) e 255 (máximo). Este DPT tem um comprimento de 1 Byte.

• Dependendo do fabricante e do respectivo programa de LECT_R

• Dependendo do fabricante e do respectivo programa de

aplicação, é possível realizar um switch ON (1 ≤ valor ≤ 255) ou

(32)

DPT - Datapoints Normalizados

DPT 2 Octet Float Value (9.00x)

5

• Com este formato de dados podem ser transmitidos números

que representam os valores físicos (existem diferentes tipos Datapoints, acordo com a natureza do valor enviado, por

exemplo, temperatura °C – 9.001). LE_C T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S

• Exemplo do envido de um valor de temperatura:

"S" é o sinal para a mantissa.

"E" é um expoente inteiro em base 2.

Uma resolução de 0.01 é definida para a mantissa “M”. Os valores positivos ("S" = 0) assumem a forma de números

binários normais. Os valores negativos ("S" = 1) são codificados pelo mantissa em complemento para dois.

(33)

DPT - Datapoints Normalizados

DPT 2 Octet Float Value (9.00x)

5

• O comprimento deste DPT é de 2 bytes.

(34)

Tipo de Transmissão

Os dados são transmitidos simetricamente através de um par entrançado (e.g. YCYM ou J-Y(St)Y 2×2×0.8), com uma secção de 0,8mm2 e uma resistência de 72ohms/km, não podendo nenhum condutor estar ligado à terra.

A transmissão de sinais é assíncrona, com uma taxa de 9600 bit/s e realizada em banda base por meio da diferença de tensão entre

e realizada em banda base por meio da diferença de tensão entre os dois condutores do cabo.

Como o ruído irradiado afecta ambos os condutores com a mesma polaridade, não existe influência sobre a diferença de tensão do sinal.

(35)

Ligação da Fonte de Alimentação

A alimentação é fornecida ao barramento através de um

filtro.

O filtro indutivo faz o interface entre o barramento e a fonte

de alimentação, assegurando o desacoplamento entre a

alimentação e os dados, uma vez que reage com baixa

LEC

alimentação e os dados, uma vez que reage com baixa

impedância aos sinais AC e com alta impedância aos sinais DC

(XL=2·π·f·L; f=0Hz).

Desta forma, a influência

da fonte de alimentação

sobre os dados é

(36)

Subreposição de Dados e Alimentação

Quando funciona como emissor, o transformador envia os

dados para o primário (na forma de tensão AC), onde são

postos sobre a tensão DC.

Quando funciona como receptor, o transformador envia os

dados para o secundário, separando-os da tensão DC.

LEC

dados para o secundário, separando-os da tensão DC.

Dados Barramento

Alimentação

Aplicação Electrónica

Módulo de Transmissão Controlador do

(37)

Comprimentos dos Cabos

Um segmento de linha tem de respeitar as seguintes

distâncias:

• Fonte de Alimentação – Dispositivo:…...………….………350 m • Distância máxima entre dois dispositivos: ………...…700 m • Comprimento máximo do cabo: ………..………1000 m

• Comprimento máximo do cabo: ………..………1000 m • Distância mínima entre duas fontes na mesma linha: .…200 m

(38)

Comprimentos dos Cabos

(39)

Comprimento Máximo entre a Fonte de Alimentação e

Dispositivo

Comprimentos dos Cabos

• O dispositivo só transmite meia onda

(mostrado na figura ao lado como uma meia onda negativa no núcleo

positivo). LEC T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S positivo).

• O filtro (parte integrante da fonte) em

conjunto com os transformadores dos dispositivos, produz a equalização positiva do pulso.

• Como o filtro tem papel importante na

formação do pulso de equalização, o cabo entre a fonte e o dispositivo mais distante não pode ultrapassar os

(40)

Comprimento Máximo entre 2 Dispositivos

• A transmissão do telegrama sobre o cabo requer um certo mínimo

de ocupação do meio.

• Se vários dispositivos

tentarem transmitir

Comprimentos dos Cabos

LE C T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S tentarem transmitir em simultâneo, a colisão que ocorre pode ser resolvida até uma distância de 700 m (tempo de atraso do sinal de Tv= 10µs).

(41)

Comprimento Total do Cabo

• O sinal transmitido por um dispositivo serão absorvidos pela

carga e descarga contínua da capacidade do cabo.

• Ao mesmo tempo, os flancos irão ficando arredondados pela

capacidade do cabo.

Comprimentos dos Cabos

LE C T R O T É C N IC A E D E LE C T R O T É C N IC A E D E CC O M P U TA D O R E S O M P U TA D O R E S capacidade do cabo.

• O nível do sinal também desce devido à resistência do cabo • Apesar destes três efeitos, para permitir que os dados sejam

transmitidos de forma confiável, o comprimento total por segmento de linha não pode exceder 1000 m, e o número máximo de dispositivos por segmento de linha nunca pode exceder a 64 (independentemente do tipo de fonte de