Systémové elektrické instalace KNX/EIB (7. část) Ing. Josef Kunc Změny v organizaci mezinárodní asociace pro evropskou instalační sběrnici Od 1. ledna 2006 dochází k určitým organizačním změnám v činnosti mezinárodní asociace Konnex. Ta před několika lety sloučila činnost do té doby na sobě nezávislých tří evropských asociací. U nás nejznámější a patrně také v Evropě a mnoha dalších částech světa značně rozšířenou byla EIBA. Především ve Francii působila asociace pro sběrnici Batibus. V Nizozemsku sídlila třetí asociace EHSA. Po dlouhých předchozích jednáních vznikla společná asociace Konnex se sídlem v bruselském předměstí Diegem – základní historické údaje lze nalézt na stránkách www.konnex.org anebo www.eiba.com. Pro přechodné období bylo vytvořeno logo asociace podle obr. 1.
Obr. 1: Staré logo asociace Konnex
Od letošního roku se má používat především nových ochranných značek, které jsou v barevné nebo černé formě a podle účelu doplněny dalšími nápisy.
Obr. 2: Nové logo asociace Konnex
Základním je logo podle obr. 2, v dolní části doplněné o nápis KONNEX. V dalších variantách jsou např. v horní části doplněny o nápisy PARTNER (pro partnery Konnex), TRAINING (pro certifikační školicí centra), případně Scientific Partnership (pro vědecké partnery z vysokých a středních odborných škol). Na přístrojích pro systémové instalace KNX/EIB se vedle loga EIB smí umisťovat také logo KNX – pro přístroje, které vyhovují všem požadavkům pro použití ve všech systémových instalacích KNX, tedy pro systém podle EN 50090-3-1, 50090-4-1, 50090-4-2, 500905-2 a 50090-7-1. Stručné zásady návrhu systému instalace KNX/EIB V průběhu projektování elektrické instalace vybavené instalační sběrnicí KNX/EIB je vždy potřebné dbát na to, aby nebyla překročena největší celková délka vedení sběrnice 1000m v jedné linii nebo v její jedné samostaně napájené větvi, s maximálně 64 účastníky. Doplňující podmínkou je největší vzdálenost mezi dvěma přístroji v jedné linii, která nesmí překročit 700m. Tyto podmínky nejsou ve
vzájemném rozporu. Struktura instalační sběrnice v téže linii může být členěna do libovolného počtu paprsků, v souladu s dispozicí příslušného objektu. Je ale nutné dodržet i další dvě podmínky: Maximální vzdálenost přístroje od napájecího zdroje smí být 350 m, případné dva napájecí zdroje v jedné linii musí být vzdáleny nejméně 200 m. Pak je záruka bezchybné komunikace přístrojů. Při zmíněných délkách sběrnice je nutné počítat s úbytky napětí. Proto musí být přístroje navrženy tak, aby spolehlivě pracovaly i při poklesu napájecího napětí až na cca 21 V. Přípustný příkon elektronických obvodů jednoho přístroje je stanoven na 150 mW. Jsou-li přístroje opatřeny diodami LED, smí příkon dosáhnout nejvýše 200 mW. Napájecí zdroje (pro centrální napájení) jsou obvykle dimenzovány pro zatěžovací proud 320 mA nebo 640 mA, při výstupním napětí naprázdno 29V DC. Kromě primárních přívodních svorek N a L jsou napájecí zdroje vybaveny i ochrannou svorkou PE. Její připojení k ochrannému obvodu je důležité, protože výstupní svorky pro napájení sběrnice jsou propojeny přes velkou svodovou impedanci k této ochranné svorce. Tím jsou citlivé elektronické obvody připojené ke sběrnici chráněny před účinky případných statických nábojů. Jeden zdroj by měl být využit pro napájení nejvýše 25, resp. 50 přístrojů, aby zůstávala rezerva pro pozdější doplnění přístrojů, při zvýšení požadavků na vybavení instalace. Úbytky napětí na sběrnici jsou uvažovány pro rovnoměrné rozdělení zátěže na celé délce vedení, tedy pro pravidelné rozestupy mezi jednotlivými přístroji. Ovšem ve skutečnosti jsou jen některé přístroje (především snímače) rozmístěny po určitých, nepravidelných vzdálenostech, zatímco většina ostaních přístrojů bývá centralizována v rozvodnicích a rozváděčích. Nerovnoměrnost rozdělení napájecích míst na sběrnici má za následek, že na konci sběrnicového vedení může dojít k poklesu napájecího napětí pod dolní přípustnou mez (pod 21 V DC). Znamená to, že při nasazení vyššího počtu přístrojů v jedné linii (větvi) může být nezbytným použití dvou napájecích zdrojů (pak je nezbytné použití dvou napájecích zdrojů – jejich vzdálenost počítaná po vedení sběrnice musí být neméně 200 m, jak jiř bylo uvedeno výše). Mohou existovat i centrální napájecí zdroje pro nižší nebo vyšší napájecí výkon. Pro velmi malé instalace někdy postačí zdroj pro maximální zatěžovací proud 160 mA. Naopak pro větší zátěže nebo pro napájení dvou větví nebo linií sběrnice lze volit zdroje pro jmenovitý proud až 1280 mA. Při potížích s nerovnoměrností zátěže ale mohou napomoci také decentralizované napájecí jednotky, které mohou být součástí některých sběrnicových přístrojů. Pro tyto decentralizované napájecí zdroje neplatí podmínky pro dodržení minimálních vzdáleností mezi jednotlivými zdroji, mohou být tedy použity např. v místech s větší koncentrací prvků na sběrnici. Kromě jednoho nebo dvou centralizovaných napájecích zdrojů v jedné linii nebo větvi systémové instalace KNX/EIB lze použít až 8 decentralizovaných napájecích zdrojů (se jmenovitým výstupním proudem 25, 40 nebo 80 mA). Počet napájecích zdrojů v linii (větvi) je kromě toho omezen maximálním zkratovým proudem 3 A. Do přístroje integrovaný decentralizovaný napájecí zdroj lze zpravidla zapnout nebo vypnout podle aktuální potřeby vestavěným spínačem, popřípadě také nastavením parametrů v softwaru ETS. Všechny přístroje jsou jednoduše programovatelné při využití software ETS, v současnosti programem ETS 3, verse 3.0c, vypracovaným v Konnex. Každý z přístrojů je vybaven programovacím tlačítkem pro prvotní programování – pro uložení individuální (fyzické) adresy. Správný průběh nastavení je potvrzován programovacími LED diodami. Všechny přístroje jsou propojeny instalační sběrnicí, která je tvořena krouceným párem vodičů 2 x 0,8 mm, jeden vodič se značí červeně (+ pól), druhý černě (- pól).
Ve skutečnosti se používá stíněného kabelu se dvěma páry vodičů, druhý pár, značený bíle a žlutě, slouží jako rezerva. Podle pravidel Konnexu jsou přípustné dva typy těchto kabelů: YCYM 2 x 2 x 0,8 (zkušební napětí pláště 4 kV) a JYSTY 2x 2x 0,8 (zkušební napětí pláště 2,5 kV). Oba typy kabelů splňují podmínky pro využití v soustavě malého bezpečného napětí SELV a lze je tedy po celé délce klást v souběhu se silovými vedeními (a je to také doporučováno, s ohledem na minimalizaci ploch smyček, v nichž se mohou indukovat nebezpečná přepětí). Ochrana systémových instalací KNX/EIB před přepětími Stejně jako v každé jiné moderně vybavené elektrické instalaci, i v systémové instalaci KNX/EIB je zcela nezbytné použití pokud možno všech opatření, která zajistí ochranu instalace a připojených spotřebičů před účinky atmosférických přepětí a také před účinky přepětí vznikajících při spouštění velkých spotřebičů a šířících se také po vedeních. Základem je ochrana před atmosférickými přepětími a dokonalé ochranné pospojování všech vodivých částí použitých v budově (kovových vodovodních potrubí, rozvodů topení apod.). Všechny tyto vodivé prvky stavby je potřebné uvést na stejný potenciál, nejlépe připojením ke sběrnici ochranného pospojování, která je potom připojena k uzemňovací soustavě. Kromě toho je potřebné využít jednotlivých svodičů přepětí pro kombinovanou ochranu před přepětími na vstupu silového vedení do objektu a také svodiče přepětí 3. stupně, zabezpečující ochranu elektronických částí systémových prvků uložených v jednotlivých rozváděčích. Nezbytným je také použití 3. stupňů přepěťových ochran silových zásuvek a sdělovacích vedení v místech připojení PC, video techniky apod. podle ČSN EN 61643-11. Pro ochranu vedení sběrnice je určen svodič přepětí s propustností minimálně 2,5 kA (10/350 µs) a s ochrannou úrovní pod 600 V – svodiče přepětí kategorie D1 podle ČSN EN 61643-21. Příklad takovéhoto ochranného prvku je na obr. 3.
Obr. 3: Přepěťová ochrana sběrnice
Základní požadavky na přístroje v systémové instalaci KNX/EIB Koncepce systémové instalace KNX/EIB vychází z decentralizace jednotlivých přístrojů. V ní používané prvky lze rozdělit např. do následujících základních skupin: - snímače,
- akční členy, - logické a vizualizační přístroje, - systémové prvky a příslušenství. Všechny aktivní prvky jsou ke sběrnici připojeny prostřednictvím již dříve zmíněných sběrnicových spojek. Spojka obsahuje jednotku mikrokontroléru s pamětmi pro ukládání potřebných aplikačních programů a všech potřebných informací nutných pro vykonání vydávaných příkazů, včetně informací o způsobu odesílání zpětných hlášení o uskutečnění akce. Přístroje jsou v různých konstrukčních variantách. Velmi často (u akčních členů a řady dalších přístrojů) je sběrnicová spojka integrální součástí přístroje (konstrukce pro montáž do rozváděčů, pro zapuštěnou či nástěnnou montáž atd.). U značné části snímačů, konkrétně u snímačů používaných v pevných elektrických instalacích namísto obvyklých zapuštěných elektroinstalačních přístrojů, je výhodnější rozdělit kompletní přístroj na dvě části. Prvou z nich je sběrnicová spojka opatřená aplikačním rozhraním (obvykle desetipólovým konektorem). K jedinému typu spojky je tak možné připojovat kterýkoli ze značného počtu typů aplikačních modulů, tedy vlastních snímačů (vždy ale pouze jeden). Protože jsme již přiblížili požadavky na jeden druh systémových přístrojů, podrobněji se zmíníme nejdříve o dalších prvcích, které lze zahrnout do této skupiny. Společným znakem systémových přístrojů je jejich určení pro zabezpečení a kontrolu provozu na sběrnici. Liniové a oblastní spojky, liniové zesilovače Liniová spojka spojuje podružnou linii s linií hlavní, popř. je vložena mezi hlavní linii oblasti a páteřní linii v rozsáhlých instalacích. Brání přenosu telegramů, které nejsou určeny pro jiné linie, avšak propuští telegramy určené pro přístroje umístěné v jiných liniích. Tentýž typ přístroje zastává ale také funkci spojky mezi jednotlivými částmi jedné linie při rozšíření ze 64 prvků až na 256 přístrojů. Starší koncepce liniových spojek využívají připojení podružné linie prostřednictvím zadních přítlačných kontaktů, které jsou ve vodivém spojení s datovou přípojnicí (1) - obr.4. K připojení nadřazené sběrnice je určena běžná bezšroubová sběrnicová svorkovnice (7). Žlutá LED (2) přerušovaným svitem signalizuje přenos telegramu na podřízené linii, zatímco druhá žlutá LED (4) indikuje přenos telegramu po nadřazené linii. Zelená LED (3) udává zapnutý stav, tedy správné provozní podmínky. Červená LED (5) a tlačítko (6) slouží pro programování přístroje.
Obr. 4: Pohled na liniovou spojku starší koncepce
Obr. 5: Nová koncepce liniových spojek
Dlouholetá praxe ukázala, že spolehlivost kontaktu mezi sběrnicovou přípojnicí a přítlačnými kontakty se někdy postupem času zhoršuje, proto jednotliví výrobci postupně přecházejí na připojování všech přístrojů pouze bezšroubovými svorkovnicemi. Proto i liniové spojky jsou doplněny o druhou svokovnici (obr. 5), zatímco nejsou již nadále vybavovány zadními přítlačnými kontakty. Pravá svorkovnice je určena pro připojení nadřazené linie, levá je přiřazena linii podružné. Pokud je přístroj použit jako liniová nebo oblastní spojka, vkládá se do elektronického projektu (v softwaru ETS) odpovídajícím způsobem. Automaticky jí bude přidělena individuální (fyzická) adresa s číslem příslušné linie a s posledním číslem rovným 0. Např. liniová spojka ve 3. linii 4. oblasti bude mít individuální adresu 4.3.0. Při rozdělení linie do až čtyř samostatně napájených větví (s nejvýše 256 přístroji) se spojka vkládá do projektu s aplikačním programem liniového zesilovače (opakovače) a poslední část její individuální adresy může být libovolné číslo od 1 do 255. Rozhraní pro programování a komunikaci Tato rozhraní slouží především pro propojení PC nebo notebooku se systémovou instalací. Rozhraní umožňuje přenos dat v software ETS z tohoto počítače do všech aktivních přístrojů připojených ke sběrnici, tedy nahrání aplikačních programů, individuálních adres a parametrů přístrojů do pamětí mikrokontrolérů ve sběrnicových spojkách. Mohou sloužit také pro připojení tiskárny pro záznam vybraných hlášení nebo počítače s vizualizačním programem pro zobrazování a ovládání třeba i všech funkcí v systémové instalaci. Donedávna byla k dispozici pouze rozhraní RS 232. Notebooky, které se nejčastěji využívají pro programování instalací na stavbách, nejsou již několik let vybavovány tímto typem rozhraní, proto bylo nutné umožnit komunikaci rozhraním USB. Tím se umožňuje využití nových řad PC a současně se také zrychluje přenos dat. Rozhraní jsou běžně ve dvou konstrukčních variantách. Jedna pro montáž do rozvodnic (viz příklad na obr. 6), v modulových rozměrech, je vybavena bezšroubovou svorkovnicí pro připojení k datové sběrnici a opatřena odpovídajícím konektorem pro sériový přenos. Někdy může být doplněna o samostatnou svorkovnici pro připojení tiskárny (je možný tisk vybraných událostí pro účely protokolování).
Obr. 6: USB rozhraní pro montáž do rozvodnic na nosnou lištu
Přístroj je kromě programovací LED vybaven dalšími, signalizačními a detekčními diodami LED. Jedna je určena pro indikaci průchodu programovacích telegramů z PC do instalace, druhá indikuje průchod telegramů po sběrnici při běžném provozu. Druhý konstrukční typ rozhraní je určen do elektroinstalačních krabic, s využitím samostatných sběrnicových spojek pro zapuštěnou montáž. Rozhraní RS232 nebo USB je zhotoveno ve výtvarném řešení odovídajícím designům domovních elektroinstalačních přístrojů. Tvarové a barevné řešení tedy odpovídá řešením tlačítkových a dalších snímačů téhož výrobce. Příklad možného řešení zapuštěného rozhraní je na obr. 7.
Obr. 7: Příklad zapuštěného rozhraní RS 232
Rozhraní patří mezi prvky vybavené konkrétní individuální adresou, i když jeho aplikační program neobsahuje žádné komunikační objekty. Tlumivka
Obr. 8: Tlumivka
Tlumivka umožňuje zabezpečit napájení dvou linií nebo dvou úseků linie z jednoho napájecího zdroje. Starší typy tlumivek se připojují k nefiltrovanému pomocnému výstupu napájecího zdroje prostřednictvím zadních přítlačných kontaktů, nové typy vodiči zasunutými do žluté a bílé bezšroubové svorkovnice. Tlumivka není vybavena
aplikačním programem a nezapočítává se tedy do počtu přístrojů na sběrnici (nemá určenu konkrétní individuální adresu). Diagnostický modul Patří mezi pomocné systémové přístroje. Není vybaven konkrétní individuální adresou, nepočítá se tedy mezi přístroje na sběrnici, i když je z ní napájen. Slouží k indikaci přítomnosti napětí na sběrnici a průchodu telegramů po linii, k níž je přpojen. Červená LED signalizuje pokles napětí na sběrnici pod přípustnou mez, zelená LED signalizuje přítomnost napájecího napětí v přípustných mezích a žlutá LED bliká v době přenosu telegramů po připojeném vedení sběrnice.
Obr. 9: Příklad diagnostického modulu
Příslušenství systémových přístrojů Mezi tyto pomocné prvky patří především datové přípojnice, dodávané v různých délkách. Jsou určeny pro vlepení do nosných lišt rozváděčových přístrojů. Je to plošný spoj se čtyřmi paralelně umístěnými vodivými propojovacími pásky (viz obr. 4), jimiž se propojují přístroje se zadními přítlačnými kontakty. V nových systémových instalacích již tyto prvky zpravidla nejsou zapotřebí. Nevyužité části datových přípojnic se musí překrývat příslušnými vkládacími plastovými kryty, které zabezpečují ochranu před náhodným dotykem neizolovaného vodiče jiné napěťové soustavy a před znečištěním. Datové přípojnice se nemají dělit na menší části, protože při jejich řezání dochází ke změnám izolačních vzdáleností mezi přípojnicemi a tedy ke zmenšení izolačního odporu. Parametry potom již nevyhovují požadavkům na prvky pro soustavu SELV. Dvoupólové a čtyřpólové svorkovnice pro zprostředkování propojení mezi přípojnicí a sběrnicovým kabelem nebo výstupními svorkami pomocného napájení se rovněž stávají zbytečnými prvky. Tyto přístroje slouží jako přechodové prvky mezi datovou přípojnicí a sběrnicovým kabelem a jsou tedy vybaveny přítlačnými kontakty i bezšroubovými svorkovnicemi pro přívodní a vývodní vedení.
