Nella pagina ricerca digitate Sistemi Bus e diventate fan.

Dall’8 al 10 Settembre 2010 alla Nuova Fiera di Roma. Per maggiori informazioni consultate www.zeroemissionrome.eu

• nel MODBUS l’indirizzamento parte da zero (0000 = primo indirizzo)
• nel JBUS l’indirizzamento parte da uno (0001 = primo indirizzzo)

Formato dei Messaggi

Il pacchetto di trasmissione del protocollo MODBUS è così composto:

• indirizzo del dispositivo (ADDRESS) con cui il master ha stabilito la comunicazione (l’indirizzo 0 corrisponde ad un messaggio broadcast inviato a tutti i dispositivi slave)
• il codice della funzione che deve essere o è stata eseguita
• i dati che devono essere scambiati
• il controllo d’errore composto secondo l’algoritmo CRC16 (vedi seguito)

Se un dispositivo individua un errore nel messaggio ricevuto (errore di formato, di parità o nel CRC16) il messaggio viene considerato non valido e scartato, uno slave che rilevi un errore nel messaggio quindi non eseguirà l’azione e non risponderà alla domanda, così come se l’indirizzo non corrisponde ad un dispositivo in linea.

Formato dei caratteri
Normalmente i dispositivi che adottano il protocollo MODBUS utilizzano in formato 8, N, 1. Ovvero: 8 bit di dati, senza alcun controllo di parità e con 1 bit di stop.

L’indirizzzo
Le comunicazione MODBUS coinvolgono sempre il master, che gestisce la linea, ed uno slave per volta (tranne nel caso di messaggi broadcast).
Per identificare il destinatario del messaggio viene trasmesso come primo carattere un byte che contiene l’indirizzo numerico del dispositivo slave selezionato.
Ogni slave quindi avrà assegnato un differente numero di indirizzo che lo identifica in modo univoco.
Gli indirizzi ammissibili sono quelli compresi tra 1 e 247, mentre l’indirizzo 0, che non può essere assegnato ad uno slave, posto in testa al messaggio trasmesso dal master, indica che questo è di tipo “broadcast”, cioè diretto a tutti gli slave contemporaneamente.
Possono essere trasmessi come broadcast solo messaggi che non richiedano risposta per assolvere alla loro funzione, quindi solo le assegnazioni.

Il codice funzione
Il secondo carattere del messaggio identifica la funzione che deve esssere eseguita nel messsaggio trasmesso dal master, al quale lo slave deve rispondere a sua volta con lo stesso codice ed indicare che la funzione è stata eseguita.
Normalmente le funzioni MODBUS maggiormente utilizzate sono quelle riportare di seguito:

Il CRC16
Gli ultimi due caratteri del messaggio contengono il codice di ridondanza ciclica (Cyclic Redundancy Check) calcolato secondo l’algoritmo CRC16.
Per il calcolo di questi due caratteri il messaggio (indirizzo, codice funzione e dati scartando i bit di start, stop e l’eventuale parità) viene considerato come un unico numvero binario continuo di cui il bit più significativo (MSB) viene trasmesso prima.
Il messaggio viene innanzitutto moltiplicato per 216 (traslato a sinistra di 16 bit) e poi diviso per 216+215+22+1 espresso come numero binario (1100000000000101). Il quoziente intero viene poi scartato ed il resto a 16 bit (inizializzato a 0xFFFF all’inizio per evitare il caso di un messaggio di soli zeri) viene aggiunto di seguito al messsaggio trasmesso. Il messaggio risultante, quando diviso dal dispositivo ricevente per lo stesso polinomio (216+215+22+1) deve dare zero come resto se non sono intervenuti errore (il dispositivo ricevente ricalcola il CRC).
La procedura passo-passo per il calcolo del CRC16 è la seguente:

1. caricare un registro a 16 bit con 0xFFFF (tutti i bit ad 1)
2. eseguire l’OR esclusivo del primo carattere con il byte superiore del registro, porre il risultato nel registro
3. spostare il registro a destra di un bit
4. se il bit uscito a destra dal registro (flag) è un 1, eseguire l’OR esclusivo del polinomio generatore 1010000000000001 con il registro
5. ripetere per 8 volte i passi 3 e 4
6. eseguire l’OR esclusivo del carattere succcessivo con il byte superiore del registro, porre il risultato nel registro stesso
7. ripetere i passi da 3 a 6 per tutti i caratteri del messaggio
8. il contenuto del registro a 16 bit è il codice di ridondanza CRC che deve essere aggiunto al messaggio

Sincronizzazione dei messaggi
La sincronizzazione del messaggio tra trasmettitore e ricevitore viene ottenuta interponendo una pausa tra i messaggi pari ad almeno 3.5 volte il tempo di un carattere.
Se il dispositivo ricevente non riceve per un tempo di 3.5 caratteri, ritiene completato il messaggio precedente e considera che il successivo byte ricevuto sarà il primo di un nuovo messaggio e quindi un indirizzo.

Considerazioni

Le principali ragioni di un così elevato utilizzo del MODBUS rispetto agli altri protocolli di comunicazione sono:

1. È un protocollo pubblicato apertamente e royalty-free
2. Può essere implementato in pochi giorni, non in mesi
3. Muove raw bits e words senza porre molte restrizioni ai venditori

MODBUS consente la comunicazione fra diversi dispositivi connessi alla stessa rete, per esempio un sistema che misura la temperatura e l’umidità e comunica il risultato a un computer. MODBUS è spesso usato per connettere un computer supervisore con un’unità terminale remota (RTU) nel controllo di supervisione e sistemi di acquisizione dati (SCADA).

Limitazioni

Il protocollo è nato nel lontano 1970 per comunicare con i PLC quindi i tipi di dati sono limitati a quelli supportati dai PLC a suo tempo. Oggetti binari di grandi dimensioni non sono supportatie non esiste un metodo standard per un nodo di trovare la descrizione di un tipo di dato; per esempio, determinare se un valore registro rappresenta una temperatura fra i 30 e i 175 gradi.

L’evento avrà luogo presso lo Sporting Village di Novara a partire da Giovedì 25 Marzo 2010. Per i non addetti ai lavori la fiera è aperta al pubblico Sabato 27 e Domenica  28 Marzo 2010.

Per maggiori informazioni visitate www.elettricanovara.it

Funzionamento

Le apparecchiature che “parlano” attraverso il protocollo X10 utilizzano comandi digitali, il tutto attraverso l’impianto elettrico domestico. Il segnale digitale viene modulato sotto forma di impulsi su una portante a 120KHz (possiamo parlare di modulazione a larghezza di impulso, PWM). La trasmissione avviene quando la semionda della corrente alternata passa per lo zero (zero crossing). Come noto, l’alimentazione elettrica viene fornita con un’onda sinusoidale che, a seconda del continente, presenta una frequenza di 50 o 60 Hz; ad ogni passaggio per lo zero viene trasmesso un bit; quindi la velocità di trasmissione è di 100 o 120 bps.
I dati vengono generalmente trasmessi da un modulo di comando verso un modulo attuatore e consistono in due parti: indirizzo e comando. Moduli attuatori avanzati possono, in seguito all’interrogazione da parte dell’unità centrale, trasmettere una risposta di stato che potrebbe essere un semplice “OFF”/”ON” oppure un livello analogico (livello luminosità, temperatura, etc.).
I dispositivi X10, generalmente, vanno inseriti nelle prese a muro dell’impianto; nella parte anteriore si trovano le regolazioni (indirizzo del modulo e altro) e le sezioni di uscita a cui è possibile collegare l’elettrodomestico che si vuole comandare.
La frequenza relativamente alta della portante X10 non disturba le normali apparecchiature collegate alla rete elettrica, però è importante tenere in considerazione che non passa attraverso i trasformatori o tra due fasi distinte di un impianto multifase, dove è necessario utilizzare, tra una linea e l’altra, un accoppiatore passivo oppure attivo.  I vecchi ripetitori X10 (analogici), prevedendo l’utilizzoin un impianto trifase, per consentire un aggancio in fasedei segnali, per ogni bit ricevuto, provavano a trasmetterlo tre volte a distanza di un sesto di ciclo emettendolo effettivamente quando centrato con il passaggio perlo zero.
Nel caso in cui fosse necessario impedire la la propagazione del segnale al di fuori dell’area locale, in modo tale che i comandi non interferiscano con i moduli di un vicino di casa, è possibile inserire un filtro induttivo che attenua i segnali in ingresso e in uscita.

Il protocollo

Indipendentemente dalla portante fisica, i pacchetti trasmessi con il protocollo di controllo X10 consistono di 4 bitper indicare un house code, seguit da uno o più gruppi di 4 bit a designare il codice dell’unità, e a chiudere un comando di 4 bit. Al fine di rendere la configurazione più facile all’utilizzatore, lo house code viene selezionato come una lettera da “A” a “P”, mentre il codice dell’unità come un numero compreso tra 1 e 16.
Al momento dell’installazione, ogni dispositivo sotto controllo è configurato con uno dei 256 indirizzi possibili (16 house code x 16 codici di unità); ogni dispositivo reagisce ai comandi specificatamente inviatigli, o anche a broadcast.

Il protocollo potrebbe trasmettere un messaggio che dica “seleziona A3″, seguito da “accensione”. Inoltre, è possibile indirizzare molteplici unità prima di fornire il comando, in modo da avere effetto contemporaneamente. Ad esempio, “seleziona A3″, “seleziona A15″, “seleziona A4″, e infine “accendi” ha come conseguenza l’accensione delle unità “A3″, “A15″ e “A4″.
Si noti che non sono poste restrizioni se non ecccetto considerazioni ad impianti adiacenti, ed all’utilizzo di più house code all’interno della stessa abitazione. Il comando “accendi tutte le luci” e “spegni tutte le unità” avrà effetto esclusivamente su un singolo house code, per cui usare molteplici comporta dividere i dispositivi in zone separate.

Il sistema può essere configurato con un numero qualsiasi di moduli di ingresso e di uscita. Ogni modulo possiede una memoria non volatile (mantiene cioè i dati memorizzati nel caso di mancanza di alimentazione) che contiene i dati di configurazione. L’unità di controllo memorizza la configurazione del sistema, cioè il numero di coppie di moduli ingresso/uscita presenti, mentre questi ultimi memorizzano il loro indirizzo che permette di identificare ciascun modulo all’interno del sistema. Il modulo di controllo gestisce lo scambio di informazioni tra moduli di ingresso e moduli di uscita; il tempo medio di risposta del sistema Contatto è pari circa a 30 msec, indipendentemente dal numero di moduli collegati.

Tutti i moduli sono collegati tra loro mediante una linea (bus) a quattro fili, di cui due costituiscono la linea di trasmissione vera e propria e gli altri due alimentano i moduli. I cavi devono essere non schermati ad esempio del tipo FG7 o similari, con lunghezze fino a 1.5 km per soluzioni standard; maggiori distanze possono essere raggiunte con soluzioni dedicate.

Figura 1 - Schema di collegamento Bus Contatto

Nessuna necessità di vie cavi dedicati

La dislocazione dei vari moduli può essere scelta dall’utente in base alle specifiche esigenze dell’impianto.  Questo consente di realizzare impianti semplici con possibilità di eseguire un ampliamento in un secondo tempo, fino a realizzare un controllo anche da remoto. In particolare, collegando il controllore MCP ad un PC, è possibile ottenere un potente sistema di supervisione in grado di controllare e gestire un impianto attraverso pagine grafiche.

Figura 2 - Esempi di collegamenti per il Bus Contatto

Flessibilità dei collegamenti

Il sistema bus Contatto permette di realizzare qualunque tipo di configurazione: a stella, in derivazione, ad albero e ad anello.

Così come il mondo automobilistico punta all’integrazione e all’interfacciamento dei nostri strumenti quotidiani con l’automobile, così il futuro della domotica potrebbe risiedere proprio in questo concetto, e cioè non più nella realizzazione di impianti concepiti per l’utilizzo domotico tradizionale, ma ad impianti concepiti per l’utilizzo di una “domotica interconnessa” con il mondo che ci circonda.

Tutte le aziende puntano alla “customer satisfaction” e cercano di soddisfare i propri clienti trovando soluzioni innovative che possano accontentare l’utente finale sia sotto un aspetto puramente pratico sia, in un mondo dove ormai il design è sempre più presente nelle realizzazioni domestiche ma anche industriali, sotto un aspetto puramente estetico.
Ed è a questo punto che troviamo una notizia che, secondo il mio modesto parere, potrebbe aprire una serie di evoluzioni future non indifferenti….il modo migliore per trarre profitto dalle innovazioni introdotte da altri, è quello di interfacciare queste innovazioni con i propri sistemi. Quindi, prendendo uno degli oggetti più famosi oggi in commercio, ci si potrebbe guadagnare una buona fetta di mercato in termini di notorietà andando ad utilizzarlo ed interfacciarlo con un impianto domotico di ultima generazione.
L’oggetto in questione non è altro che lo smartphone iPhone/iPodTouch, di cui tutti avranno sentito parlare.

Attraverso questo smartphone, che obiettivamente è il terminale presente in commercio più orientato ad un utilizzo in un apparato domotico, è già oggi possibile controllare il proprio impianto attraverso Software sviluppati ad Hoc o andando ad utilizzare moduli appositi che si interfacciano all’impianto domotico.

Facendo una ricerca sui siti dedicati, è possibile scovare notizie che, all’apparenza, potrebbero non essere collegate al nostro settore ma, leggendo meglio tra le righe, se ne potrebbero intuire le potenzialità. Come il concept nominato iPodControlDock che potrebbe permettere di inserire, all’interno di una comunissima 503, un iPodTouch. In questo modo sarebbe possibile utilizzare il terminale in questione al posto di Touch-screen utente ben più costosi. Anche a costo di attirarmi le antipatie di molti, il punto è proprio questo: andando ad utilizzare terminali nati non per entrare nel settore della Home & Building Automation ma destinati ad una fascia di tipo consumer, si potrebbero attirare molti più clienti ed attirare nuovi clienti per le aziende produttrici di sistemi bus per l’automazione.

Quindi la riflessione è la seguente: utilizzando prodotti consumer non sviluppati appositamente per sistemi domotici, sarebbe possibile utilizzarli in modo da permettere anche agli utenti più esigenti di utilizzare i prodotti di culto attuali?
La risposta, secondo il mio modesto parere, è certo. Forse sono visonario, forse sognatore, ma i migliori prodotti tecnologici non sono nati pensando al passato o al presente, ma pensando al futuro.

Pensateci.