CPE Hainaut-Namur 2012 Rudi Réz

Transcription

1 Les réseaux immotiques Bus et protocoles CPE Hainaut-Namur 2012 Rudi Réz

2 Plan du cours Rappel des couches réseaux X10 EIB - KNX DALI X2D LonWorks NikoBus VelBus RS232 RS485 ModBus

3 1 ère Partie Les couches des réseaux Modèle OSI

4 Classification des réseaux Distance Acronyme Type de réseau jusqu'à 25 mètres PAN Réseau local «domestique»: Personal Area Network jusqu'à 10 Km LAN Réseau local : Local Area Network jusqu'à 50 Km MAN Réseau métropolitain : Metropolitan Area Network jusqu'à 1000 Km WAN Réseau longue distance: Wide Area Network jusqu'à Km Internet Réseau mondial

5 Modèle ISO

6 Principe d encapsulation

7 Les protocoles 2 ème partie

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9 Historique Utilisé depuis 1975 X10 Développeur Propriétaire Domaine d utilisation Pico Electronics (Société écossaise) Contrôle de différents appareils électriques dans une habitation à travers l installation électrique Avantages Inconvénients Peu couteux. Accès gratuit au protocole. Logiciels de gestion payant et gratuits disponibles. Beaucoup de modules disponibles. Lent (50 bps) Ne passe pas les transformateur et le triphasé. Sensible aux perturbations électromagnétique.

10 Principe de Fonctionnement Utilisation du courant porteur pour transmettre les informations (Réseaux électrique 230Vac) Tension des signaux de données : 2,5V Les infos sont transmises 3 fois Assurer la fiabilité. Vitesse de communication : 120 KHz Une information transmise en 1 ms

11 Adressage & Commande L adresse se divise en deux : Le code Maison de A à P Le code module de 1 à 16 Possibilité de pilotage par groupe (code maison) Codage de l adresse sur boitier

12 Adressage & Commande Après l envoi de l adresse, l info de commande est transmise All Unit OFF/ON : Contrôle tous les modules de la famille choisie. All light OFF/ON : Contrôle tous les modules lampes de la famille choisie. Dim/Bright : Augmente ou diminue la luminosité du module lampe sélectionné. Extended code et Extended data : Informent que la trame suivante n aura pas d utilité fonctionnelle mais donnera juste une information (état d un sonde de température par exemple). Hailrequest : Accusé réception du message qui a suivi le «extendedcode». Il est émis par le module qui a reçu l information. Hailacknowledge : Accusé réception du «Hail request». Il est émis par le module qui avait émit le «extended code». Statut request: demande de l état du module. Statut = ON / OFF : Etat du module (tout ou rien ) ouvert/fermé.

13 Câblage

14 Câblage

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16 EIB/KNX Historique Développeur Propriétaire Domaine d utilisation Avantages Inconvénients EIB : Standard Européen créé en 1987 par plusieurs constructeurs. KNX : Association a été fondée en mai : devient le standard européen EN C'est un système non propriétaire utilisé par beaucoup de fabricants, sur des milliers de produits. EIBA (European Installation Bus Association) EHSA (European Home Systems Association) BCI (BatiBUS Club International) Le Bus EIB/KNX est utilisé dans les installations électriques des maisons moderne et des bâtiments industriel. Standard ouvert et non propriétaire Plus de 110 fabricants adhérents (chauffage, éclairage, installation électrique, communication, sécurité, )

17 Précisions Konnex (abrégé KNX) désigne une technologie de bus normalisée issue de trois technologies de bus existantes : EIB (European Installation Bus, appelé également Instabus), BatiBUS EHS (European Home System). La technologie Konnex permet à des produits de différents constructeurs de communiquer entre eux. ABB Siemens Schneider LEGRAND HAGER THEBEN ZENNIO

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19 Précisions KNX est un standard reconnu comme : Standard Européen (CENELEC EN et CEN EN ). Standard International (ISO/IEC ). Chinese Standard (GB/Z 20965). US Standard (ANSI/ASHRAE 135). Le standard KNX a été créé par l association KNX (KONNEX). Cette association a été fondée en mai 1999 par la fusion des associations : EIBA (European Installation Bus Association) EHSA (European Home Systems Association) BCI (BatiBUS Club International)

20 Principe de Fonctionnement Bus de Contrôle séparé de la puissance

21 Principe de Fonctionnement Bus à signaux symétrique Immunité EMC

22 Principe de Fonctionnement RTS : Request To Send CTS : Clear To Send DATA : données de commande transmises 3 fois ACK : Aknowledge

23 Adressage & Commande

24 Adressage & Commande CONTRÔLE : Informations utiles telle que la priorité du système. Permettre de dire si ce télégramme correspond à une première émission ou à une réemission. CR : Compteur de routage et permet d'éviter qu'un télégramme ne tourne en boucle sur le réseau. LG: Longueur des données utiles à transmettre. SECURITE : Résultat du calcul de parité qui va être effectué à l'émission. Un télégramme est décomposé en caractères de 8 bits avant la transmission. Chaque caractère est alors émis en l'accompagnant des informations suivante: bit de start, bit de parité et bit de stop. Les données étant transmises de façon asynchrone, les bits de démarrage (bit de start) et d'arrêt (bit de stop) permettent la synchronisation. Le bit de parité va permettre un contrôle plus fin des données transmises. Après l'envoi de chaque caractère, un temps d'attente de 2 bits (Pause) est marqué. Le caractère suivant est ensuite émis et ceci jusqu'à la transmission complète du télégramme. Le récepteur confirme alors, après réception des données et contrôle des parités, que toutes les données ont correctement été transmises.

25 Adressage & Commande Adresse Physique du module Chaque module est identifié par une adresse unique sur 16 bits L adresse se décompose en 3 parties : Nr de zone Nr de Ligne Nr du module Le champs EXPEDITEUR est toujours une adresse physique Adresse Logique ou adresse de groupe L adresse logique comporte 16 bits et a 2 structures possibles: o Adresse de groupe à deux niveaux o Adresse de groupe à trois niveaux C'est le 17ème bit du champ destinataire qui détermine le type d'adresse: 0 : adresse physique 1 : adresse de groupe Le champs DESTINATAIRE est généralement une adresse logique

26 Câblage du bus KNX Bus EIB/KNX (paire torsadée - vert ) Capteurs (bouton poussoir, détecteur de présence, sonde température, ) Actionneurs (commandes TOR, variateurs d éclairage, commande de volets, commande de chauffage, ) Logiciel commun ETS Systeme entièrement décentralisé : aucun besoin de PC ou d automate pour le faire fonctionner Le bus EIB/KNX ( paire torsadée ) 2 x 2 x 0,8 mm2 avec une alimentation de bus de 29 Volt DC

27 Câblage du bus KNX

28 Câblage du bus KNX

29 Câblage du bus KNX

30 Câblage du bus KNX

31 Câblage du bus KNX

32 Topologie du bus KNX

33 Topologie du bus KNX

34 Topologie du bus KNX

35 Longuer maximum du bus KNX

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37 DALI Historique Développeur Propriétaire Domaine d utilisation Digital Addressable Lighting Interface Gestion centralisée de l éclairage d un bâtiment. Avantages Inconvénients Souplesse du contrôle des éclairages. Utilisation des informations de fonctionnement afin d automatiser la gestion et économiser l énergie. système ouvert divergence de fonctionnement entre marques. Investissement matériel initale élevé.

38 Description La technologie numériqueutilisée par DALI permet : De contrôler individuellement 64 luminaires adressables, pouvant être regroupés pour constituer jusqu à 16 groupes. De commander précisément l intensité lumineuse (gradation de 0,1% à 100% du flux lumineux par courbe logarithmique) De mémoriser16 ambiances d éclairement (scénarios de commande et de gestion) De connaître l état de l installation : remontées individuelles d état des lampes

39 Description Le système DALI ne nécessite pas de conducteurs spéciaux Dans l'exemple ci-contre, on utilise un câble classique 5G1,5 - phase, neutre et terre, pour le circuit de puissance - 2 conducteurs (noirs), pour le bus de commande

40 Description La distance maximale entre un contrôleur DALI et le ballast le plus éloigné est de 300 mètres La tension du bus DALI est continue, de l'ordre de 16 V La polarité est indifférente lors du raccordement (limitation des erreurs de câblage) La section minimale des câbles à utiliser dépend de la longueur du réseau Longueur inférieure à 100 mètres entre 100 et 150 mètres supérieure à 150 mètres Section minimale 0,5 mm² 0,75 mm² 1,5 mm²

41 Description

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43 Passerelle KNS - DALI

44 Adressage & Commande

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46 NIKOBus Historique Développeur Propriétaire Domaine d utilisation Avantages Inconvénients

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48 LonWorks Historique Mise en service en 1990 Développeur Propriétaire Domaine d utilisation Echelon (majoritaire) en partenariat avec : Detroit Edison, Motorola, ENEL, Rock Arthur Licence d exploitation à : CYPRESS et TOSHIBA. Avantages Inconvénients

49 Structure des couches OSI Couche OSI Fonctions Services Application Programmes applicatifs Propriétés de configuration Objets, types standards, Présentation Interprétation des données Variables réseau, messages d application, trames étrangères Session Actions à distance Dialogue, procédure d appel à distance, surveillance connexion Transport Fiabilité point à point Acquittements, type de service, Détection des répétitions Réseau Adressage de destination Adressage Unicast & multicast et destination, routage Lien données Trames et accès média Trames, codage des données, CRC, détection des collisions Physique Interconnexion physique Détails spécifiques au média, Type de transmetteur, connexion

50 Structure des couches OSI The LonWorks Protocol Layer 1: Physical Layer Plusieurs technologies de lien sont supportées : RS-485 FT (Free-topology) PLC (Power Line) Fibre optique

51 Structure des couches OSI

52 Modules LON

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56 SCS Historique 1996 Développeur Propriétaire Domaine d utilisation Avantages Système de Câblage Simplifié. Domotique Automatisme Legrand BTChino - Inconvénients

57 Le bus SCS est une paire torsadée de conducteurs flexibles avec un isolement à 300/500V. Il répond aux normes CEI 46-5 et CEI. À travers le Bus SCS sont transmis quatre types de signaux en modulation de fréquence: Alimentation Information Video Audio Le protocole de transmission est le CSMA/CA La fréquence de transmission est de 9600Hz

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60 X2D Historique Développeur Propriétaire Domaine d utilisation Avantages Inconvénients

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62 RS232 Historique Crée et 1969 par «Electronic Industries Association» Version RS-232-C en 1991 Développeur Propriétaire Electronic Industries Association Domaine d utilisation Echange de données entre deux équipements intelligentes Avantages Premier standard de communication Inconvénients

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67 RS485 Historique Evolution du RS-232 pour le RS-485 Développeur Propriétaire Domaine d utilisation Echange de données entre plusieurséquipements intelligentes Avantages Plus grande distance de transmission que RS -232c Connexions multi-points Transmission différentielle Immunité EMC Inconvénients Half duplex

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71 Conversion RS-232 / RS-485

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73 Historique Élaboré en 1979 ModBus Développeur Propriétaire Domaine d utilisation Avantages PLC manufacturer Modicon maintenant branche de Schneider Electric's Telemecanique Structure des messages de communication entre équipements. Complète le standard de fonctionnement RS232/485 Inconvénients

74 Le protocole Modbus (marque déposée par MODICON) est un protocole de dialogue basé sur une structure hiérarchisée entre un maître et plusieurs esclaves. Une liaison multipoints (RS-485) relie maître et esclaves. Le format des échanges est le suivant: ou bits / seconde - 8 bits, sans parité, 1 stop Deux types de dialogue sont alors possibles: - le maître parle à un esclave et attend sa réponse, - le maître parle à l'ensemble des esclaves, sans attente de réponse (diffusion générale). Les échanges sont donc du type half-duplex. La liaison Modbus peut être sur 4 fils ou sur 2 fils. Il ne peut y avoir sur la ligne qu'un seul équipement en train d'émettre. Aucun esclave ne peut envoyer un message sans une demande préalable du maître. Le dialogue entre les esclaves est impossible. Il existe 2 modes de transmission : ASCII ou RTU

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