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RETI HBES DI CLASSE 1 Coppia ritorta – CEI EN 50090-5-2

CarloVitti — Fri, 17 Jun 2011 06:09:26 +0000

La norma CEI EN 50090-5-2 si occupa di reti HBES di classe 1 che utilizzano come mezzo di trasmissione la coppia ritorta. E’ stata pubblicata in Italia nel dicembre del 2005 (class. CEI 205-8 – fasc. 8016) solo in inglese; stabilisce i requisiti dei livelli “fisico” e “collegamento dati” per i sistemi che utilizzano due tipi di coppia ritorta:
TP0 – Twisted Pair Type 0
(coppia ritorta tipo 0);
TP1 – Twisted Pair Type 1
(coppia ritorta tipo 1).
Il mezzo di trasmissione TP0 proviene dal sistema BatiBUS (di origine francese), il TP1 dal sistema EIB (di origine tedesca).
I due mezzi hanno alcune caratteristiche in comune: forniscono l’alimentazione ai dispositivi HBES e la comunicazione bidirezione di tipo “half duplex”, per mezzo di un segnale digitale (character oriented) asincrono, in banda base; utilizzano il protocollo CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) per evitare “collisioni” tra segnali; dal punto di vista elettrico costituiscono un sistema SELV (Safety Extra Low Voltage / bassissima tensione di sicurezza).

Half duplex
Una comunicazione bidirezionale half duplex non permette la comunicazione simultanea in entrambe le direzioni Una rete Ethernet di personal computer, per esempio, è di tipo “full-duplex”, in quanto utilizza contemporaneamente le quattro coppie di cavo: due coppie vengono usate per ricevere i pacchetti e due per spedirli.
Questo rende il sistema “collision-free” (esente da collisioni); la rete HBES, come detto, è half duplex, ecco perchè ha bisogno di un metodo, il protocollo CSMA/CA, per evitarle.

Segnale digitale asincrono in banda base
Un segnale digitale di tipo seriale, come quello utilizzato dal sistema HBES, è asincrono, quindi non ha bisogno di un “clock” di sincronismo, basta un “bit start” e un “bit stop” all’inizio e alla fine di ogni byte “ottetto” che viene trasmesso: serie di otto bit più i bit di controllo.
Il fatto che sia in banda base vuol dire che utilizza tutta la banda disponibile: da zero alla frequenza massima trasmissibile.

Il metodo di accesso al mezzo CSMA
Per evitare le collisioni, in un sistema half duplex si utilizza il metodo di accesso al mezzo di trasmissione CSMA, acronimo inglese di Carrier Sense Multiple Access, dove “carrier” non sta per portante (modulata).
Si tratta di una trasmissione dati che si basa sull’accesso multiplo (multiple access) tramite rilevamento del segnale (carrier sense).
Tutti i dispositivi del sistema sono normalmente in stato di ricezione; un dispositivo inizia
a trasmettere solo quando rileva che sul mezzo non è presente un segnale.

Secondo il tipo di attesa prima di trasmettere, esistono alcune varianti:
CSMA/CD (Collision Detection) – è il metodo che rivela (detection) le collisioni: il dispositivo che deve inviare un segnale salva i dati contenuti in un buffer, se verifica che sul mezzo non ci sono segnali, trasmette il suo; mentre trasmette, confronta il segnale con quello nel buffer, se differiscono vuol dire che c’è stata una collisione, per cui interrompe la trasmissione;
CSMA/CA (Collision Avoidance) – è il metodo utilizzato dal sistema bus HBES, che evita (avoidance) le collisioni: dopo aver verificato che sul mezzo non ci sono segnali, il dispositivo inizia a trasmettere; se due o più dispositivi trasmettono contemporaneamente, prevale quello che trasmette un segnale con priorità più alta, mentre gli altri interrompono la trasmissione, per riavviarla successivamente; nel sistema HBES si hanno tre gradi di priorità in ordine decresente: allarme, controllo, comando; se i dispositivi trasmettono un segnale con la stessa priorità, prevale quello che ha un indirizzo fisico (che è unico) inferiore.

Il sistema SELV
I mezzi di trasmissione TP0 e TP1 costituiscono un sistema SELV (Safety Extra Low Voltage / bassissima tensione di sicurezza), che assicura la protezione combinata contro i contatti diretti e indiretti, secondo quanto riportato dalla norma CEI 64-8, art. 411.1. Un sistema SELV, per essere tale, deve avere una tensione nominale non superiore a 50 V di valore efficace in corrente alternata e 120 V in corrente continua.
Se la tensione nominale non è superiore a 25 V di valore efficace in corrente alternata e 60 V in corrente continua, la protezione contro i contatti diretti è sempre assicurata senza ricorrere a barriere, involucri o isolamenti, salvo in condizioni particolari di influenze esterne.
La norma 64-8 prevede diversi tipi sorgente SELV, tra i quali un trasformatore di sicurezza (norma CEI 96-7) o una sorgente elettrochimica indipendente.

Ricordiamo che le masse di un sistema SELV non devono essere collegate a terra, a masse estranee e a conduttori di protezione o a masse di altri circuiti elettrici.

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PRIMO PIANO La trasmissione dati in reti HBES

CarloVitti — Wed, 27 Apr 2011 09:27:11 +0000

Principio di funzionamento dei livelli indipendenti dal mezzo

Nel numero scorso di Sistemi Bus abbiamo visto le funzioni del livello fisico e collegamento dati in una rete HBES a coppia ritorta. In questo ci occupiamo dei livelli Applicazione, Trasporto e Rete.
Ricordiamo che i livelli 5 e 6 del Modello di Riferimento OSI non sono utilizzati da un sistema HBES.

Il modello OSI, al quale fanno riferimento i sistemi HBES, prevede due tipi di comunicazione: una comunicazione per la connessione tra dispositivi (connection oriented) e una comunicazione senza connessione (connectionless), con la quale normalmente opera un sistema HBES. La “connectionless” è una comunicazione efficiente, come utilizzo di banda, infatti, con un solo messaggio, si possono raggiungere tutti i dispositivi che fanno parte dell’impianto (messaggi multicast con indirizzi di gruppo: one to many oppure messaggi broadcast: one to all).

La comunicazione “connection oriented” (point-to-point), invece, viene utilizzata negli HBES per inviare, ad esempio da PC a un dispositivo, l’indirizzo di gruppo, i parametri e il “programma applicativo” che determina la modalità di funzionamento dei dispositivi.

Il livello7 – Applicazione
Durante la comunicazione senza connessione, ossia nel normale funzionamento di una rete HBES, il livello applicazione fornisce al programma applicativo di ciascun dispositivo (sensore o attuatore) i dati per gestire la trasmissione e la ricezione delle informazione di comando e controllo dell’impianto.

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50491-3 vs 50090-2-2…sulla sicurezza elettrica

CarloVitti — Sun, 17 Oct 2010 19:55:52 +0000

Come abbiamo ricordato nel numero scorso di SB, il CEI ha pubblicato la norma europea EN 50491-3 “Requisiti generali per i sistemi elettronici per la casa e l’edificio (HBES) e i sistemi di automazione e controllo di edifici (BACS) – Parte 3 – Prescrizioni relative alla sicurezza elettrica”.
A chi ancora non conosce HBES/BACS e i rispettivi Comitati Tecnici 205 (del Cenelec) e 247 (del CEN), consigliamo di leggere l’articolo “Due comitati per due sistemi” su Sistemi Bus n. zero, che può essere scaricato gratis da sistemibus.com.
Con questa nuova norma, la vecchia 50090-2-2 “Sistemi HBES – Requisiti tecnici generali”, pubblicata nel 1996 (dal CEI nel 1998), perde un altro pezzo, tra poco andrà in pensione.
Si tratta della parte più importante, quella riguardante la sicurezza elettrica. Le competenze per la “Sicurezza funzionale”
e per la “Compatibilità elettromagnetica” sono già passate, rispettivamente alla EN 50090-2-3 (CEI 205-7) e alla EN 50491-5-1/2/3.

Cosa cambia
La 50491-3 non si occupa solo di sistemi SELV (potrebbe bastare per gli HBES), ma anche di ELV, FELV, e PELV, in quanto il campo di applicazione è esteso ai BACS.
Per gli HBES non ci sono modifiche sostanziali; è stata fatta una necessaria revisione: la 50090-2-2 risale “agli albori” dei sistemi bus.
Le prescrizioni di sicurezza della nuova 59491-3 sono riportate nel capitolo 5, dove innanzitutto si fa presente che queste vanno applicate insieme alle norme di prodotto dei dispositivi che fanno parte di un HBES/BACS (vedi tabella 1 a pag. 6).
Se escludiamo il paragrafo 5.1 Generalità e il 5.4 Intallazione, dove si rimanda al documento HD 60364-4 (per l’Italia alla norma CEI 64-8 Parte 4), rimangono due paragrafi: 5.2 Prescrizioni per la classificazione delle aree di installazione e 5.3 Prescrizioni relative alla sicurezza elettrica; in tutto sei pagine…

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Reti intelligenti per l’energia distribuita

CarloVitti — Tue, 27 Jul 2010 06:42:24 +0000

Gli obiettivi Europei “20-20-20”, prevedono entro il 2020 la riduzione del 20% delle emissioni di gas serra rispetto ai livelli del 1990, l’aumento dell’efficienza energetica del 20%, e che il 20% di produzione di energia elettrica provenga da fonti rinnovabili.
Secondo l’organizzazione internazionale The Climate Group, il contributo al raggiungimento dell’obiettivo di riduzione del 20% dei gas serra nel 2020 (7,8 Gt di CO2 equivalenti) dovrà essere fornito per il 26% dalle “smart grid” e per il 21,5% dagli “edifici intelligenti”.
Anche la rete elettrica dovrà diventare intelligente.
Non più solo un canale per trasmettere e distribuire energia elettrica dalle grandi centrali ai clienti finali, ma una “Smart Grid” in grado di fare interagire produttori e consumatori, di determinare in anticipo le richieste di consumo e di adattare con flessibilità la produzione e il consumo di energia elettrica.
Sono previsti profondi cambiamenti rispetto alla rete elettrica attuale, non solo per quanto riguarda produzione, trasmissione e distribuzione ma, soprattutto, dal lato dell’utilizzazione. In questa futura “internet” dell’energia, come la chiama l’economista statunitense Jeremy Rifkin, si interfacceranno nuovi soggetti, i “prosumer” (produttori/consumatori) in grado di scegliere attivamente come e quando utilizzare energia.
La smart grid sarà una rete che si compone di tante piccole reti tra loro collegate, in grado di comunicare scambiando informazioni sui flussi di energia, gestendo con migliore efficienza i picchi di richiesta, evitando interruzioni di elettricità e riducendo il carico ove necessario.
Ecco la similitudine con la rete di Internet, dove tutti gli utenti sono interconnessi tra di loro e possono ricevere e inviare informazioni, uscendo così dallo schema di distribuzione da uno a molti.
La rete intelligente automatizza i processi di “recovery” ed informa il distributore di energia elettrica di eventuali guasti in qualsiasi punto della rete, velocizzando i tempi di riparazione e di ripristino; allo stesso modo consente un’interazione bidirezionale con il prosumer locale in un insieme sinergicamente integrato.

Attività normativa
Il lavoro normativo su argomenti correlati al tema smart grid è in corso di sviluppo a livello mondiale (in IEC) da diversi anni, con risultati notevoli in termini di produzione di norme del settore e di prime realizzazioni per prodotti commerciali…

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Predisposizione delle infrastrutture

CarloVitti — Fri, 26 Mar 2010 11:24:47 +0000

La sezione “Primo piano” di questo numero entra nel vivo dei problemi che si incontrano nel progettare ed installare un sistema bus. La predisposizione delle infrastrutture è un aspetto fondamentale per facilitare l’integrazione di tutti gli impianti tecnici: la suddivisione delle infrastrutture in spazi installativi, prevista dalle norme EN 50090, viene applicata nel primo articolo ad un complesso di edifici.
Sempre in “Primo piano” un argomento che interessa l’installatore: la separazione elettrica del cavo bus dai cavi di altre reti.
Nella sezione “Normativa” ci occupiamo di un tema molto attuale: l’efficienza energetica degli edifici.
La norma EN 15232, pubblicata in Italia dall’UNI, stabilisce un metodo di valutazione in base al livello di automazione adottato per gli impianti tecnici, indipendentemente dai benefici energetici apportati dall’involucro dell’edificio.
Per quanto riguarda le “Guide CEI”, prendiamo in esame la 205-14, che dedica un capitolo ai componenti di un sistema HBES (Home and Building Electronic System), fornendo un quadro completo sulle potenzialità di un impianto realizzato con tecnica bus.
Come applicazione, presentiamo tre soluzioni pratiche per una buona regolazione termica degli ambienti.
Arrivano le prime “e-mail al direttore”: la rubrica deve diventare il punto di riferimento per tutti gli abbonati!

IN QUESTO NUMERO (1/2010):

Primo piano

PREDISPOSIZIONE INFRASTRUTTURE
Gli spazi installativi per un complesso di edifici
La distribuzione degli impianti HBES dallo spazio IS1, interfaccia tra esterno e complesso ai quadri IS4

SEPARAZIONE ELETTRICA
La coesistenza tra gli impianti
Separazione del cavo bus secondo le norme EN 50090

Normativa

NORMA UNI EN 15232
Efficienza energetica e building automation
Quattro classi di efficienza energetica (A, B, C, D) in base al livello di automazione degli edifici

Guide CEI

CEI 205-14
Componenti bus
Non solo sensori e attuatori: la Guida CEI 205-14 dedica un capitolo ai componenti di un sistema HBES

Applicazioni

PIU’ EFFICIENZA ENERGETICA
… con il controllo del riscaldamento
Tre soluzioni per una buona regolazione termica

e mail

… AL DIRETTORE – Sistemi bus e DM 37/08

Un modo nuovo di fare gli impianti

CarloVitti — Tue, 26 Jan 2010 15:15:30 +0000

L’obiettivo che si prefigge questa nuova rivista, parte integrante di sistemibus.com, è quello di diventare al più presto il punto di incontro per system integrator, installatori e progettisti di impianti tecnici.
L’integrazione dei sistemi di comando e controllo è una condizione indispensabile per quel “nuovo modo di fare gli impianti”, che coinvolge tutte le figure professionali interessate ai lavori di costruzione, ristrutturazione e manutenzione degli edifici.
Sono ancora tante le difficoltà da superare, legate alle interpretazioni normative, alle scelte progettuali, al coordinamento dei lavori e, talvolta, alla “freddezza” dei committenti nell’accettare soluzioni tecniche avanzate.
Il nostro sarà inizialmente solo un piccolo contributo per superare queste difficoltà, che diventerà tanto più grande quanto maggiore sarà il coinvolgimento degli stessi lettori, i quali potranno intervenire, attraverso sistemibus.com, commentando qualsiasi articolo o notizia riportata o proponendo nuovi temi, confrontandosi in un forum a loro dedicato.
La rivista “Sistemi Bus” sarà il “luogo” per l’approfondimento dei temi affrontati su “sistemibus.com”; sarà disponibile in formato elettronico (pdf) solo per dare immediatezza all’informazione.
Per l’archiviazione dei fascicoli sarà inviata in formato cartaceo agli abbonati.

Automazione degli edifici: 50491 e 50090

CarloVitti — Wed, 13 Jan 2010 07:54:20 +0000

Il punto della situazione sulla serie di norme europee EN 50090, per l’automazione della casa e dell’edificio, è stato fatto qui.
Ricordiamo che queste norme sono predisposte dal comitato tecnico CLC/TC 205 – Home and Building Electronic System (HBES) del Cenelec (European Committee for Electrotechnical Standardization – www.cenelec.org), che ha in Italia il corrispondente CT 205 “Sistemi bus per gli edifici”.
In Europa c’è un altro comitato che si occupa di elettrotecnica ed elettronica, si tratta del CEN (European Committee Standardization).
In realtà il CEN si occupa di tante cose, ma di elettrotecnica ed elettronica solo in ambiti specifici come, per esempio, i sistemi di gestione, controllo e automazione degli edifici, con il comitato tecnico CEN/TC 247 – Building Automation, and Control and Building Management Systems (BACS). Sembra inevitabile che i sistemi HBES e BACS siano destinati ad interagire, non solo a livello normativo.
Infatti, dal 2004, un gruppo di lavoro congiunto CLC/TC205 e CEN/TC 247 sta preparando una serie di norme (EN 50491) sui requisiti generali per i sistemi HBES e BACS.
Si dovrà stabilire, innanzitutto, con maggior precisione la definizione di BACS; i sistemi HBES, per esempio, dovrebbero comprendere aspetti riguardanti anche l’efficienza energetica, che attualmente è un tema non contemplato negli scopi del comitato.
La struttura delle EN 50491, suddivise in dieci parti, è ancora in discussione; per la Parte 3 “Electrical safety requirements” e la Parte 5 “EMC requirements” sono già in discussione dei progetti di norma, la Parte 4 “Functional safety requirements” ha, da ottobre 2007 un suo gruppo di lavoro, mentre si terrà a Milano, il 28 febbraio prossimo, una prima riunione tra esponenti del CLC/TC205 e del CEN/TC 247 per predisporre una norma relativa agli aspetti di pianificazione e di installazione del cablaggio e delle infrastrutture.
A questo punto, si allarga l’orizzonte sui sistemi per l’automazione della casa e dell’edificio, perché la serie EN 50491 diventerà una norma generale a cui farà riferimento, per i sistemi HBES, la serie EN 50090, ma non solo. Infatti, sotto la EN 50491, ma a fianco della EN 50090, potranno trovare posto altri standard, che, di volta in volta, saranno riconosciuti dal Cenelec (la numerazione da 50000 a 59999 copre infatti l’attività normativa solo del Cenelec).

La norma per apparecchi HBES

Più consolidata è la normativa di prodotto. Dal settembre 2005 è in vigore la norma EN 50428 (CEI 23-86 fascicolo 7875 E) “Apparecchi di comando non automatici per installazione elettrica fissa per uso domestico e similare – Norma Collaterale – Apparecchi di comando non automatici e relativi accessori per uso in sistemi elettronici per la casa e l’edificio”.
Come dice il lungo titolo, si applica a tutti gli apparecchi di comando non automatici HBES per la manovra di circuiti di lampade e il comando della brillanza di lampade (interruttori elettronici), come pure per il comando della velocità di motori (per es. di ventilatori) e di altre applicazioni (per es. impianti di riscaldamento).
Si applica anche a sensori, attuatorprese con apparecchi di manovra, unità periferiche. In questo caso i lavori normativi europei sono seguiti in Italia dal CT 23 “Apparecchiatura a bassa tensione” e in particolare dal sottocomitato SC 23 B/C “Piccoli apparecchi di comando non automatici”.

Compatibilità elettromagnetica

L’irruzione della EN 50491 nello scenario normativo dei sistemi rende necessario un intervento sulla struttura della serie di norme 50090, peraltro non ancora definitiva. La Parte 1 “Struttura della Norma” della 50090 è per il momento “congelata” in modo da essere riscritta tenendo conto dell’evoluzione in corso.
Per quanto riguarda la compatibilità elettromagnetica, entro il 1 febbraio scorso, sono stati valutati da tutti i comitati tecnici nazionali quattro progetti di norma della EN 5041 – 5 “General requirements for Home and Building Electronic Systems (HBES) and Building Automation and Control Systems (BACS)”:
Part 5-1: “EMC requirements, conditions and test set-up”;
Part 5-2: “EMC requirements for HBES/BACS (Class A) used in residential, commercial and light industry environment”;
Part 5-3: “EMC requirements for HBES/BACS (Class B) used in residential, commercial and light industry environment”;
Part 5-4: “EMC requirements for HBES/BACS used in industry environment”.

Come si vede nei titoli della Parte 5-2 e 5-3, è stata proposta una classificazione dei requisiti EMC (classe B: con valori di prova per la compatibilità elettromagnetica in linea con quelli riportati nella EN 50090- 2-2, classe A: con valori inferiori).
Si tratta di una proposta che non risponde alla richiesta avanzata dal CT 205 italiano, in precedenti stadi di valutazione dei documenti, che era quella di eliminare ogni classificazione. Per l’Italia l’obiettivo da raggiungere rimane quello della cancellazione della classe “A”.

Sono pertanto stati proposti dei valori che hanno lo scopo di avvicinare le condizioni previste per la classe A a quelli della B. I termini “A” e “B” dovrebbero comunque essere scambiati, in modo che la classe A sia quella con caratteristiche migliori.