Système i-bus EIB/KNX d ABB

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1 Description technique Système i-bus EIB/KNX d ABB L installation électrique intelligente Chiffrage Description topologique et fonctionnelle Étude et documentation

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3 Sommaire 1. Le bus EIB/KNX comparé aux solutions de câblage traditionnelles 4 2. Technologie et architecture d une installation EIB/KNX 2.1 Principes fondamentaux Système EIB/KNX à une ligne Topologie Système EIB/KNX à plusieurs lignes 8 3. Chiffrage d une installation EIB/KNX 3.1 Généralités Étude préliminaire Planification des travaux Conception et documentation d une installation EIB/KNX 4.1 Généralités Plan de l installation Schéma des connexions Liste des participants et des opérations Programmation et mise en service d une installation EIB/KNX 5.1 Logiciel d étude et de mise en service ETS Programmation Mise en service Conseils et astuces 22

4 1. Le bus EIB/KNX comparé aux solutions de câblage traditionnelles Une installation électrique nécessite traditionnellement : Sans EIB/KNX des lignes d alimentation en énergie ; des câbles distincts pour relier en fil à fil chaque commande, capteur, transmetteur, contrôleur ou régulateur Détecteur de luminosité Éclairage! Sur l i-bus EIB/ KNX d ABB, toutes les lignes ne servant pas à l alimentation puissance des équipements sont remplacées par un «câble de bus». Avec EIB/KNX Télécommande IR Console de visualisation Câble de bus Câble d alimentation en énergie Câblage EIB/KNX : Le câble de bus est relié à une alimentation EIB/KNX et à tous les participants ou «stations» (abrégées STN) de l installation ; celles-ci soutirent directement du bus l énergie nécessaire à leur fonctionnement. Le câble 230 V ou 400 V ne sert qu à alimenter les charges à raccorder. Le principe du bus EIB/KNX est donc simple : séparer le circuit de puissance distribuant l énergie du circuit de commande véhiculant les données, messages et ordres. Câble de distribution 230 V/50 Hz Alimentation Câble de bus EIB/KNX de type JY(ST)Y 2 x 2 x 0,8 mm, par ex. 4

5 2. Technologie et architecture d une installation EIB/KNX 2.1 Principes fondamentaux 230 V Alimentation STN Principes fondamentaux Le système EIB/KNX! est décentralisé : une fois mis en route, il n a pas besoin d ordinateur ni d automate pour piloter, surveiller et signaler les fonctions programmées. Toute l «intelligence» est répartie et stockée dans les stations qui peuvent librement s échanger des informations, sous forme de «télégrammes». À la plus petite unité du système EIB/KNX ou ligne peuvent être raccordées jusqu à 64 stations ; le nombre maxi de stations raccordables est fonction de la consommation de chaque appareil et de l alimentation choisie. Quatre types d appareils se partagent le bus : Équipements «système» : alimentation, bus de données, liaison série RS 232, connecteurs, selfs, coupleurs de ligne et coupleurs de zone Capteurs : boutons-poussoirs, détecteurs (mouvement, vent, pluie, luminosité ), thermostats, entrées analogiques Actionneurs : relais, contacteurs, variateurs de lumière, commandes de volets et stores, appareils de chauffage Contrôleurs ou régulateurs : unités ou modules de contrôle-commande de fonctions électriques complexes, assurant la connexion «logique» des capteurs et actionneurs Si, dans sa configuration la plus simple, un réseau EIB/ KNX peut se limiter à deux stations alimentées sur le bus, il est aussi capable de s adapter progressivement à l extension physique et fonctionnelle de l installation électrique pour fédérer plus de stations. 5

6 2. Technologie et architecture d une installation EIB/KNX 2.2 Système EIB/KNX à une ligne 2.2 Système EIB/KNX à une ligne Constitution 1. Disjoncteur différentiel du tableau électrique 2. Disjoncteurs (en réserver un pour le bus EIB/KNX et un pour la prise de maintenance) 3. Prise de maintenance (alimentation d un PC portable, par ex.) 4. Alimentation EIB/KNX 5. Interface USB sur bus de données pour maintenance par PC 6. Cache (encliquetage du bus de données sur le rail DIN) Précisions : L alimentation des stations est proposée en deux exécutions, 320 ma ou 640 ma ; en cas de doute sur la consommation effective des participants (certains pouvant être plus énergivores), il est conseillé d opter pour la version 640 ma. Dans les deux cas, elle est reliée à l alimentation secteur basse tension (L, N, PE) et au câble de bus 24 V. Tous les participants EIB/ KNX (64 maxi par ligne) et l alimentation EIB/KNX sont raccordés sur le câble de bus.! Pour faciliter la maintenance du système EIB/KNX, il est bon d équiper le tableau électrique d une interface PC de type RS 232 et d une prise 230V. 6

7 2. Technologie et architecture d une installation EIB/KNX 2.2 Système EIB/KNX à une ligne 2.3 Topologie Le câble de bus, recommandé «certifié EIB/ KNX», dessert toutes les stations connectées au système. Plusieurs caractéristiques permettent de le distinguer instantanément des autres câbles à courant faible : nombre et section des conducteurs, tension d isolement 2.3 Topologie Le câble de bus EIB/KNX peut combiner trois topologies (linéaire, étoilée et arborescente), sans nécessiter de résistance de terminaison.! Certaines restrictions de longueur et de distance sont à respecter. Distance entre l alimentation et la dernière station 350 m maxi Distance entre deux stations 700 m maxi Longueur totale de la ligne 1000 m maxi Distance entre deux alimentations 200 m maxi Topologie linéaire STN V STN 7 Topologie étoilée Alimentation STN 8 STN 9 Pas de boucle! 0 5 Topologie arborescente

8 2. Technologie et architecture d une installation EIB/KNX 2.4 Système EIB/KNX à plusieurs lignes 2.4 Système EIB/KNX à plusieurs lignes Rappelons qu une ligne EIB/KNX peut raccorder et gérer 64 stations ; au-delà de ce nombre ou si l EIB/ KNX regroupe plusieurs parties d un bâtiment, il faut déployer une deuxième ligne, voire une troisième Dans ce cas, des coupleurs de ligne «LC», eux-mêmes connectés à une ligne principale (dotée de sa propre alimentation), permettent de relier jusqu à 12 lignes pour former une zone. Zone EIB/KNX 230 V Ligne principale Alimentation LC 1 LC 2 LC V 230 V 230 V Alimentation Alimentation Alimentation Ligne 1 Ligne 2 Ligne 12 8

9 2. Technologie et architecture d une installation EIB/KNX 2.4 Système EIB/KNX à plusieurs lignes! Dans la pratique, il est judicieux d envisager une seconde ligne bien avant d atteindre la limite fatidique de 64 stations! Câblage de zone EIB/KNX 230 V AC Connecteur Alimentation Ligne principale 230 V AC Alimentation Coupleur LC Ligne 1 STN V AC Alimentation Coupleur LC Ligne V AC STN 6 Alimentation Coupleur LC Ligne 12 STN 6 9

10 2. Technologie et architecture d une installation EIB/KNX 2.4 Système EIB/KNX à plusieurs lignes Si le nombre d appareils EIB/KNX dépasse la capacité de 12 lignes, des coupleurs de zone, euxmêmes connectés à une dorsale, permettent de relier jusqu à 15 lignes principales, formant ainsi la plus grande unité du réseau EIB/KNX. À raison de 64 stations par ligne, de 64 stations x 12 lignes zones stations! x1 = lignes par zone et de ligne zone installation installation 15 zones par installation, un système EIB/KNX peut totaliser stations! Pour des installations plus importantes, il est possible de porter cette configuration à un maximum de 255 stations par ligne, ce qui donne : 255 stations x 12 lignes zones stations x15 = ligne zone installation installation Dorsale Ligne principale 1 STN 6 Ligne principale 2 Ligne 1 Ligne 1 STN 6 Ligne 12 Ligne 12 STN 6 10

11 STN 6 Dorsale 15 STN 6 Ligne 1 STN 6 STN 6 Ligne 12 STN 6 STN 6 11

12 3. Chiffrage d une installation EIB/KNX 3.1 Généralités 3.2 Étude préliminaire 3.3 Planification des travaux 3.1 Généralités On peut appliquer des méthodes de chiffrage simplifiées à deux grands stades de réalisation d un projet : Étude préliminaire Planification des travaux Cette démarche a pour but de comparer les fonctionnalités envisagées à leur coût de mise en œuvre. Si les exemples de la page suivante n ont pas pour ambition de fournir un résultat exact des calculs applicables à chaque cas de figure, ils permettent d opposer le coût d un investissement EIB/ KNX à celui de technologies traditionnelles ou autres systèmes. Dans l industrie ou le tertiaire, on sait d expérience que la technologie EIB/KNX n est pas plus chère qu une solution de câblage classi- que dans la mesure où ces bâtiments, même à faibles niveaux de prestations, s accompagnent de fonctions automatisées. Il n en va pas de même dans le résidentiel, où l EIB/ KNX se traduit souvent par un surcoût ; il appartient alors au client et au propriétaire du logement de peser le pour et le contre de cette technologie. 3.2 Étude préliminaire Il s agit simplement de donner une estimation rapide du coût total de l installation électrique, en se fondant sur le prototype de la construction à réaliser. On utilise souvent pour cela trois niveaux de prestation forfaitaire basse, moyenne, haute en fonction de la superficie du bâtiment, sans donner le détail de chaque lot ou de leurs fonctionnalités. Pour le constructeur ou l investisseur, cette estimation est une approximation basée sur la taille du bâtiment et son niveau d équipement. Quel que soit le niveau d exécution, il s avère que le coût d implantation d un réseau EIB/KNX, en non-résidentiel, est équivalent à celui de solutions traditionnelles, si l EIB/KNX se cantonne à des tâches d automatisation. À un plus faible niveau de prestations, on peut être amené à ne traiter, par exemple, que quelques messages de défauts centralisés ou fonctions de commutation temporisée. Ces réalisations, même modestes, ont pourtant leur utilité car elles permettent en permanence de parer aux aléas de la construction. L adaptabilité de la technologie ABB est à cet égard un précieux atout. En résidentiel, l EIB/KNX n a d intérêt que si l installation électrique est assortie de fonctionnalités pointues : commande électrique des stores, gestion haut de gamme d ambiances lumineuses! Dans les bâtiments à usage industriel et tertiaire, il est généralement possible d opposer sans parti pris le coût d une installation EIB/KNX et celui d un câblage traditionnel, même en partant d un budget forfaitaire basé sur la superficie du bâtiment. Dans l habitat individuel, la mise en œuvre de la technologie EIB/ KNX n a de justification économique que si le haut niveau de fonctionnalités et de prestations l exige. 3.3 Planification des travaux C est à ce stade que le prescripteur (ou, pour le particulier, l installateur) définit les fonctions de l installation électrique en accord avec le maître d ouvrage ou son délégué, indépendamment du système à utiliser. Le budget prévisionnel de l installation est subordonné à cette description fonctionnelle. Il n est pas rare que les novices en technologie EIB/ KNX jugent la tâche délicate et commettent l erreur de baser leur estimation budgétaire sur chaque appareil EIB/KNX qui, à l unité, semble toujours «trop cher». Il est toutefois possible de parvenir sans grand effort à un chiffrage relativement précis. Les calculs ci-après, basés sur des tarifs forfaitaires en cours dans la zone euro, se décomposent en quatre étapes : 1. Coût des stations actives 2. Coût des équipements «système» et accessoires 3. Frais de programmation et de mise en service 4. Divers 12

13 3. Chiffrage d une installation EIB/KNX 3.3 Planification des travaux Exemple Le projet de construction d un nouvel établissement scolaire réunit constructeurs et prescripteurs pour définir le cahier des charges de l installation EIB/KNX : Extinction de l éclairage des salles de cours en fonction de la luminosité extérieure (uniquement en période d inoccupation pour éviter les coupures) ; Commande de l éclairage et des stores des salles de travaux pratiques et autres salles à usage spécifique ; Extinction de l éclairage de la salle de détente si l ensoleillement est suffisant ; Transmission de messages (détails non fournis). Composition du bâtiment Salles de cours 40 Salles de travaux pratiques/ salles à usage spécifique 10 Salle de détente 1 Auditorium 1 Salles des professeurs 2 Bureaux 5 1. Coût des stations actives On qualifie d «actifs» tous les actionneurs et capteurs participant au bus EIB/KNX. Au lieu de chiffrer le coût réel de chaque appareil, on utilise le tarif forfaitaire de chaque fonction mise en œuvre : Éclairage Variation de lumière Commande de stores Chauffage avec vannes de régulation vannes électrothermiques Surveillance de messages Coût des équipements système Partant de l hypothèse que chaque ligne EIB/ KNX est équipée d une cinquantaine d appareils ; du prix moyen de chaque station active, le coût des équipements système est estimé à 7 % du coût des stations actives. 3. Frais de programmation et de mise en service D expérience, les frais de programmation et les frais de mise en service se chiffrent respectivement à 10 % et à 5 % du coût des stations actives.! En résidentiel, la programmation peut être beaucoup plus longue, chaque pièce ayant ses fonctions propres ; or il est impossible, comme c est souvent le cas pour des projets industriels ou commerciaux, de copier ces fonctions d une pièce à l autre. Si l application est complexe, les frais de programmation peuvent alors atteindre 20 % du coût des stations actives. 4. Divers Coûts hors forfaits : Console(s) de visualisation ; Intégration à d autres systèmes ; Chiffrons notre exemple : 1. Stations actives Éclairage 50 classes dotées chacune de 2 groupes d éclairage + 1 salle de détente équipée de 4 groupes d éclairage, soit un total de 104 groupes d éclairage Stores 10 salles de TP/à usage spécifique (dotées chacune de 2 groupes de commande de stores) Chauffage, ventilation, climatisation Fonctions non gérées sur EIB/KNX...0 Surveillance de messages Forfait de 5 messages de défaut Total stations actives Équipements système 7 % de ,60 Total ,60 3. Programmation et mise en service Programmation 10 % de ,00 Mise en service 5 % de ,00 Total ,00 Total général ,60 4. Divers Dans cet exemple, la visualisation des fonctions EIB/KNX est centralisée ; le cahier des charges de l application n étant pas très complexe, nous avons opté pour un simple écran tactile. Matériel Écran tactile env Services Conception graphique et intégration des points EIB/KNX env. 500 Total Coût total de l exemple ,60 13

14 4. Conception et documentation d une installation EIB/KNX 4.1 Généralités 4.2 Plan de l installation 4.1 Généralités L étude d un système EIB/ KNX diffère de celle d une installation classique sur deux grands points : 1.L appel d offres doit inclure une description fonctionnelle détaillée fournissant au soumissionnaire (généralement, l installateur) toutes les informations utiles à la programmation EIB/KNX du bâtiment en construction. 2.L architecture du projet et l agencement de ses composants (cf. 2.3 «Topologie») doivent faire l objet d un schéma d implantation renseignant également sur les contraintes de budget et de délai des travaux. Recommandations Par manque d expérience, on a souvent tendance à présenter le projet EIB/KNX sous la forme d un «lot» technique à part. Deux inconvénients en découlent : L installateur a bien du mal à faire le lien entre les divers groupes de l installation ; Le constructeur perçoit l EIB/KNX comme une option que l on peut soustraire du projet global, ce qui se conçoit uniquement si un autre système est implanté (exigeant à son tour des mesures) ou si les intervenants ne s accordent pas sur les solutions retenues. Ces écueils peuvent être évités si l étude EIB/KNX suit le découpage fonctionnel du cahier des charges (éclairage, chauffage ). 4.2 Plan de l installation Quelle que soit la technologie mise en œuvre, le plan de l installation reproduit l emplacement des équipements, sans toutefois indiquer leurs fonctions qui sont programmées ultérieurement.! Le poste «programmation des appareils EIB/KNX» ne figure généralement pas dans l étude ; ce service est davantage assuré par l installateur ou un prestataire spécialisé. 14

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16 4. Conception et documentation d une installation EIB/KNX 4.3 Schéma des connexions 4.3 Schéma des connexions Les appareils EIB/KNX y sont symbolisés sous forme de blocs. Le schéma unifilaire est le mode de représentation le plus courant ; les schémas multifilaires sont réservés à des cas particuliers et aux modifications. 16

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18 4. Conception et documentation d une installation EIB/KNX 4.4 Liste des participants et des opérations 4.4 Liste des participants et des opérations Ce plan offre une vue d ensemble de tous les participants au bus EIB/KNX, de chacune de leurs tâches, de leur implantation (dorsale, ligne principale ) et de leur câblage (tableau électrique) de façon à optimiser les échanges d informations entre prescripteurs, entrepreneurs et maître d ouvrage. Constamment appelé à évoluer au fil de l étude, de la réalisation et des modifications de l installation EIB/KNX, il s agit d un document «pivot» pour la recherche et la localisation des défauts, les extensions et les reparamétrages ; sa consultation ne demande pas de connaissance fine du projet! 18

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20 5. Programmation et mise en service d une installation EIB/KNX 5.1 Logiciel d étude et de mise en service ETS 5.2 Programmation 5.1 Logiciel d étude et de mise en service ETS Le logiciel ETS (EIB/KNX Tool Software), utilisé par tous les fournisseurs de produits EIB/KNX, permet de concevoir et de configurer l installation ; il garantit la comptabilité des offres EIB/ KNX des différents constructeurs. Les informations sur chaque composant EIB/KNX peuvent être obtenues gratuitement des constructeurs et importées sans peine dans ETS. Par contre, ETS est un logiciel payant distribué par l association EIBA (European Installation Bus Association), à l adresse Des formations sont dispensées dans de nombreux pays par des centres agréés. Pour en savoir plus, contactez votre représentant. Base de données constructeur ETS Importation/ Exportation Programmation Mise en service Fonctions du système Fonctions des appareils 5.2 Programmation La programmation d une installation EIB/KNX comporte quatre rubriques : Architecture du bâtiment (facultative) Représentation arborescente du bâtiment, des étages, des pièces et tableaux électriques Équipements du projet Ajout des appareils EIB/KNX dans les pièces/tableaux électriques et paramétrage (adressage physique) Fonctions du projet Désignation de chaque fonction EIB/KNX (adressage de groupe) Interconnexions Câblage logique des composants EIB/KNX par adresses de groupe (opération identique à la pose et au raccordement des circuits de commande d une installation traditionnelle) 20

21 5. Programmation et mise en service d une installation EIB/KNX 5.2 Programmation 5.3 Mise en service Chaque point connecté au bus EIB/KNX est désigné par deux types d adresses : une adresse physique ; une ou plusieurs adresses logiques ou «adresses de groupe». Adressage physique Chaque participant reçoit une adresse univoque qui dépend de la topologie de l EIB/KNX et n apparaît qu une fois dans le projet. Exemple : Zone n 1 Adresse Ligne n 4 STN = Participant n } Zone 3 Zone 2 Zone 1 Zone 12 Ligne 1 Ligne 2 Ligne 3 Ligne 4 Ligne Adressage de groupe Cette adresse ne dépend pas de la topologie du système, mais des fonctions à gérer ; c est un numéro de message qui apparaît donc au moins deux fois dans le projet : une première fois pour le capteur, une seconde pour l actionneur. Capteur et actionneur sont ainsi «fonctionnellement» liés par une adresse commune. L adresse de groupe émise par le capteur est reconnue par l actionneur qui exécute l ordre de commande correspondant. Lors de l étude avec le logiciel ETS, une adresse de groupe est formée d un n de groupe principal et d un n de sous-groupe. La version ETS 2 ajoute un troisième niveau d adressage «médian». Quel que soit le mode d adressage, un projet EIB/KNX peut totaliser adresses de groupe. Adressage à deux niveaux Adressage à trois niveaux (ETS 2) Groupe principal 0 à 15 = 16 adresses 0 à 15 = 16 adresses Groupe médian - 0 à 7 = 8 adresses Sous-groupe 0 à 2047 = 2048 adresses 0 à 255 = 256 adresses Total adresses adresses 5.3 Mise en service La mise en service se fait en trois étapes : 1.Raccordement d un PC de programmation à l installation EIB/KNX par port série COM ; port USB (à partir de la version ETS 3) ; passerelle réseau local/ RNIS (télémaintenance). 2.Adressage physique de l équipement, par simple appui sur sa touche de programmation. 3.Chargement de l application (comprenant le programme effectif de l équipement) sur le bus, sans intervention manuelle. Interface série RS 232 ou USB PC portable 21

22 6. Conseils et astuces 1. Sur une installation Busch EIB/KNX, ne dépassez pas 40 à 45 stations par ligne. En cas d extension, vous bénéficierez ainsi d une marge de manœuvre (64 stations maxi par ligne) qui vous évitera de déployer une deuxième ligne en urgence. 2. Pour améliorer la visibilité du projet, adaptez la topologie du bus à l architecture du bâtiment (une ligne par étage, par ex.). 3. Concrètement, le bus EIB/KNX est un câble à deux paires de fils torsadées ; la première (fils rouge/noir) sert d office à la transmission des signaux et de l alimentation, l autre (fils jaune/blanc) est en réserve. Pour anticiper toute extension ou évolution de l installation, câblez aussi cette seconde paire dans chaque coffret de raccordement. 4. Prévoyez plusieurs outils de programmation pour les grandes installations Busch EIB/KNX. Cela revient à équiper plusieurs endroits du site d une interface PC série (raccordement au bus de données) et d une prise (connexion d un PC portable). 5. Utilisez impérativement le câble de bus vert marqué EIB/KNX, facilement différentiable des autres câbles à courant faible (nombre et section des conducteurs, tension d isolement ). Types de câble autorisés : JY(ST)Y 2 x 2 x 0,8 mm ou PYCYM 2 x 2 x 0,8 mm 6. En principe, il existe deux modes d installation des actionneurs dans un bâtiment : décentralisé (plafonds suspendus) ou centralisé (tableaux électriques). Chacun a ses avantages : Installation décentralisée Allégement de la tâche Réduction du nombre de lignes, de la charge calorifique et des chemins de câble Diminution d encombrement des tableaux électriques Installation centralisée Accessibilité des équipements Clarté de l installation 22

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24 Busch-Jaeger Elektro GmbH Brochure produits Une entreprise du groupe ABB BJE /08.06/0502-D, dpi Les produits Busch-Jaeger sont disponibles auprès du maître électricien

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