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Existe una asociación de empresas con sede en Bruselas denominada EIBA (European Installation Bus Association) que están dedicadas a las instalaciones eléctricas que intentan impulsar el desarrollo de las técnicas aplicadas a la gestión y automatización de edificios y que ofrecen en el mercado un sistema de alta fiabilidad y rendimiento.
EL objetivo principal del EIBA es establecer en el mercado un estandar que se ofrezca como un sistema normalizado con productos compatibles que tengan un sello de calidad común.
La marca registrada de dicha sociedad (EIBA) es el "EIB", cuyo logotipo ofrece las mismas garantias de una verdadera marca de calidad. El EIB es apropiado para ser instalado en oficinas, escuelas, hoteles, polideportivos, grandes superficies, viviendas, etc.
Posee una única línea de bus, mediante la cual se realizan todas las funciones de control y de gestión sin tener que depender de un nodo central.
Normalización-garantia de futuro
Como ya se mencionó anteriormente el objetivo de la EIBA es crear un estándar para todos los productos provenientes de los más diversos fabricantes; siendo este estandar la garantia de la compatibilidad e interoperabilidad de multitud de productos diferentes; contribuyendo a esto último la CENELEC TC 205 que ha normalizado la EIB en la EN 50 090 , y la CEN TC 247 que ha estandarizado al EIB con la ENV 13154-2 como protocolo para el área. La EIBnet forma parte del estandar de caracter internacional ENV 13321-2 de la CEN TC 247. También en los Estados Unidos de América la EIB ha sido incorporada en el estándar de la EIA 776 (Electronic Industry Asociation) e incluso en la ANSI (American National Standars Institute).
Vemos como el EIB se extiende por todo el mundo
Apoyo de software por parte de empresas
Con la finalidad de conectar distintos aparatos y sistemas a todos los servicios ofertados la EIBA trata de definir una Residencial Gateway universal.
La EIBA y las empresas miembro de la EIBA trabajan con los dos grupos antes mencionados.
Es Adaptable
Si se realizan obras en el edificio tanto de modificación como de ampliación y donde antes por ejemplo teníamos el control del aire acondicionado, ahora necesitamos gestionar la luminosidad, no se requiere de la modificación del cableado pues todo está conectado a la línea única de bus. Lo que tendríamos que modificar son los dispositivos conectados o reprogramar los existentes, sensores y actuadores.
Reduce los costes de mantenimiento
Si hay que reemplazar cualquier dispositivo o poner otro de mejores características lo único que necesitamos es acoplar el nuevo dispositivo y no se ven afectadas en ninguna medida los otros elementos conectados al bus. Esto implica que no se necesita detener el funcionamiento del sistema para realizar las tareas implicadas en el proceso de mantenimiento, por lo que se consigue un ahorro de costes.
Si queremos que los dispositivos se comuniquen entre si deben conocer como localizarse y utilizar la misma semántica. Debemos usar un protocolo de comunicación que puedan entender todos y cada uno de los dispositivos. EIB soluciona este problema definiendo el estándar EIS (EIB Interworking Standard).
Se disponen de distintos tipos de datos para la gestión de cada dispositivo. El nombre es un identificador del tipo de dato, sin embargo, esto no significa que esté limitado a esta función sino que, si tenemos, por ejemplo, el tipo de datos 2 (EIS type 2) que se encarga de la regulación de la iluminación también puede ser utilizado para el control de ventiladores. La interpretación es la siguiente, más flujo menos flujo es lo mismo que más luminoso más oscuro.
Tenemos una red jerarquizada. La unidad más pequeña es la línea y puede soportar un máximo de 64 dispositivos conectados. La topología de la línea es libre mientras se respeten estas condiciones:
Vamos a suponer que una línea es como una célula elemental, podríamos en algún momento uniendo varias líneas, obtener un área. El área está formada principalmente por una línea principal o maestra desde la cual salen hasta 15 líneas secundarias o esclavas. Haciendo cálculos no muy complicados llegamos a la limitación de 960 dispositivos conectados por área.
Todas estas líneas llamadas secundarias o esclavas, se conectan a la principal a través de un elemento llamado acoplador de línea. No tenemos que olvidarnos nunca de dotar a la línea principal de si propio sistema de alimentación, así como de seguir las reglas de diseño de igual manera que hacíamos con las líneas normales.
A la par, podríamos unir hasta 15 áreas mediante una línea principal que vamos a denominar “backbone”. Ahora el máximo de elementos o dispositivos que podremos gestionar será de 14400. Todas y cada una de las áreas se conectan al “backbone” mediante acopladores.
Todos y cada uno de los dispositivos tienen asignados una única dirección física de 16 bits que le identifica unívocamente. Dividiendo estos 16 bits en subcampos tendremos la posibilidad de determinar la posición exacta de un dispositivo, es decir, los primeros 4 bits nos indicarían el área a la que pertenece, los 4 bits siguientes nos darán la línea en la que está el dispositivo, y los 8 bits restantes nos indican el número de dispositivo. Hay que tener en cuenta que con 8 bits se puede direccional hasta 256 dispositivos y en nuestro caso tenemos un máximo de 64 dispositivos conectados a una línea.
Las direcciones que empiezan por cero se reservan para los dispositivos acopladores. A parte de la dirección física, se le asigna a cada elemento una o varias direcciones lógicas que llamaremos direcciones de grupo. Esta organización se realiza para asociar funcionalmente los dispositivos, y esto implica que todos los elementos de que tengan la misma dirección de grupo reciben el mismo tipo de mensajes. Los actuadores permiten mandar información a varias direcciones de grupo ya que pueden reaccionar ante distintos sensores. Mientras que los sensores sólo pueden enviar datos a una dirección de grupo. Cualquier dispositivo o elemento de la red puede mandar datagramas a una dirección de grupo.
Dependiendo de la profundidad que el diseñador quiera dar a la red se puede seleccionar direcciones de grupo de nivel 2 o de nivel 3. Las direcciones de grupo de nivel 2 dividen la dirección en dos campos: grupo principal y subgrupo, mientras que las de nivel 3 separan la dirección en: grupo principal, grupo intermedio y subgrupo. Con el nivel 2 se obtienen 15 grupos principales con 2047 subgrupos cada grupo. Para el nivel 3 la división queda en 15 grupos principales, cada uno con 7 grupos intermedios de 255 subgrupos cada uno.
Todos los dispositivos del sistema se comunican entre sí utilizando señales binarias codificadas en banda base. En función del medio de transmisión tenemos distintas velocidades de transmisión. En el caso que nos ocupa vamos a tomar, puesto que es la más utilizado, par trenzado que nos permite una velocidad de 9600 baudios por segundo. Tenemos que cuando se producen cambios en los niveles de tensión diremos que se está enviando un cero lógico mientras que cuando la señal retorna a cero y permanece tenemos un uno lógico.
Debido a la topología elegida, puesto que tenemos que compartir el medio de transmisión, tenemos que controlar las colisiones de datos. Si un dispositivo comenzara a transmitir y en el mismo momento otro hiciera lo propio, tendríamos una colisión de datos y tendríamos que resolver esta situación mediante la implementación de un algoritmo CSMA/CD (Carrier Sense Mulitple Access with Collision Avoidance). Si un dispositivo está transmitiendo y detecta un cero en el momento en el que él está transmitiendo un uno, éste se detiene dejando el bus libre para la utilización de dispositivos de más prioridad. Esto nos indica que tenemos que establecer un sistema de prioridades a los sensores y actuadores.
Tenemos un sistema de datagramas para gestionar el intercambio de información. Un datagrama tiene un paquete de datos estructurados que el emisor envía, y cuando éste llega al receptor devuelve con una trama de confirmación de paquete si no se ha producido ningún error. Todos y cada uno de los paquetes se divide en los campos que vemos en la figura siguiente.
Los primeros 8 bits son de control y sirve para determinar la prioridad del mensaje, así como marca inicial del telegrama.
Los siguientes 33 bits son las direcciones de origen y destino. Tanto la dirección del emisor como la del receptor siguen el formato explicado en el apartado anterior, añadiendo un bit más en la dirección del destinatario que indica si se trata de una dirección física o de una dirección de grupo.
Ahora tenemos 7 bits mas divididos de forma que quedan 3 para el contador y 4 para la longitud. El contador se utiliza para funciones de enrutamiento, contando el número de saltos que ha dado el paquete. La longitud indica cuantos bytes ocupa la LSDU. (Link Service Data Unit).
El siguiente campo de la trama son los datos o LSDU, que pueden alcanzar una longitud máxima de 16 bytes.
El último byte representa el crc o código de redundancia cíclica y se utiliza para la comprobación de errores en la transmisión.
Todo dispositivo que se conecte al bus tiene que tener 3 partes diferenciadas.
En la parte central del diagrama tenemos el módulo BCU que se encarga de implementar todo lo referido a la comunicación con el bus y también de mantener el estado interno del dispositivo. Está dividido en dos partes, la parte de control o controlador y la parte de transmisión o transmisor. El controlador no es más que un microprocesador o microcontrolador con un mapa de memoria formado por un ROM (Read Only Memory) que viene grabada de fábrica, una memoria FLASH y una RAM (Random Access Memory) que es la encargada de alojar temporalmente los datos.
La ROM aloja todos los programas concernientes a la implementación de la pila de comunicaciones con el bus EIB y el comportamiento genérico del módulo BCU. Es grabada en el proceso de fabricación y no se puede borrar.
La RAM guarda datos temporales y sirve de puente entre los programas del sistema y el programa de la aplicación.
La Flash se puede borrar y reescribir como queramos y almacena datos concernientes al sistema y al programa de aplicación.
La parte del sistema más importante del BCU son los objetos de comunicación. Estos contienen información relevante sobre el estado del dispositivo, por ejemplo, si una lámpara esta encendida o apagada, la hora y fecha de un reloj, o si se ha pulsado un determinado interruptor. Cada dispositivo puede tener uno o más objetos de comunicación. El contenido de los objetos de comunicación tiene que ser alguno de los definidos en el estándar EIS. Cada objeto de comunicación tiene una dirección de grupo asociada que es única si se trata de un objeto de comunicación emisor o que pueden ser varias si es un objeto de comunicación receptor. Un objeto de comunicación emisor y otro receptor se ligan entre sí asociándoles una misma dirección de grupo, siempre y cuando ambos objetos sean del mismo tipo. Cuando cambia el valor del emisor, la BCU se encarga de transmitir el nuevo valor al grupo asociado. Todos los objetos de comunicación receptores que tengan la misma de dirección de grupo se enterarán del cambio y actuaran en consecuencia.
La principal función el módulo de aplicación es la de particularizar cada función en concreto. En el caso de un interruptor, por ejemplo, éste módulo se encargará de generar una señal eléctrica para poder detectar que se ha pulsado el interruptor. El BCU detecta este cambio por medio de la interfaz de conexión PEI (Physical External Inteface).
A día de hoy sólo podemos encontrar en el mercado módulos BCU para el medio de transmisión de par trenzado o de red eléctrica. Pero esto no ha de desanimarnos porque se prevé el lanzamiento de módulos BCU para radiofrecuencia e infrarrojos.
En el caso de los sensores, el módulo de la aplicación (AM) transferirá la información que recoge del entorno a la BCU a través de la PEI. La BCU codificará y enviará los datos recogidos a través del bus. La BCU será la encargada de comprobar periódicamente el estado del sensor. Para los actuadores, se realiza el proceso inverso, la BCU recibe los telegramas del bus, los decodifica y pasa la información al AM.
Existen dispositivos que integran las tres partes anteriormente descritas, pero las especificaciones y normativas están pensadas para que podamos comprar los tres módulos por separado y de fabricantes distintos. En el caso de adquirir el módulo de BCU y el módulo de aplicación por separado y de fabricantes distintos, las especificaciones normalizan las conexiones mediante la Interfaz Externa y Física PEI.
Basándose en el protocolo de control de acceso al medio CSMA/CA, la EIBA propone una normativa abierta en la cual todos los elementos se conectan a la única línea de bus que existe. Los sensores mandan datagramas de información a los actuadores y éstos los procesan y ejecutan los comandos apropiados.
El bus se adapta fácilmente a distintos tamaños y topologías pudiéndose conectar hasta 10000 dispositivos. El bus es independiente del medio físico que se utilice estando disponibles los siguientes:
