ES2232041T3 - Sistema de bus, especialmente para una instalacion de automatizacion domotica. - Google Patents
Sistema de bus, especialmente para una instalacion de automatizacion domotica.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN SISTEMA BUS, CON UN BUS DE DATOS PARA TRANSMISION DE SEÑALES ENTRE AL MENOS DOS MODULOS QUE PUEDEN SER ACOPLADOS CON EL BUS DE DATOS, ESPECIALMENTE SISTEMA BUS DE UN EQUIPO DE AUTOMATIZACION DOMESTICO. SE HA PREVISTO, QUE EL BUS DE DATOS (4) ESTE ACOPLADO CON AL MENOS UN MODULO DE FUNCIONAMIENTO (12), QUE MUESTRA UN BANCO DE DATOS (10), Y CON AL MENOS UNA UNIDAD DE SERVICIO (14,16,18) QUE MUESTRA AL MENOS UN SENSOR Y/O AL MENOS UN ACTUADOR, DONDE EL MODULO DE FUNCIONAMIENTO (12) MUESTRA UN ACCESO LIBRE DE INTERRUPCION SOBRE EL BUS DE DATOS (4).
Description
Sistema de bus, especialmente para una
instalación de automatización domótica.
La invención se refiere a un sistema de bus,
especialmente para una instalación de automatización domótica, con
las características mencionadas en el preámbulo de la reivindicación
1 y a un procedimiento para el funcionamiento del sistema de bus con
las características indicadas en el preámbulo de la reivindicación
15.
Se conocen diferentes sistemas de automatización
domótica. Tales sistemas de automatización domótica conectan
diferentes instalaciones funcionales en una casa o en una vivienda,
por ejemplo la iluminación, los accionamientos de las persianas, la
calefacción, la instalación de alarma e instalaciones similares. Los
sistemas conocidos presentan una transmisión separada de señales
para el control y para la alimentación de energía.
Se puede realizar una alimentación de las señales
de control, por ejemplo, a través de una conducción de línea
separada (TP, Twisted Pair), una modulación de la señal sobre la
alimentación de energía (PL, Power Line) o a través de señales de
radio (RF, Radio Frecuencia) o infrarrojos. Se conocen, además,
sistemas, que utilizan una línea de corriente alterna de 230 voltios
como línea de datos. En este caso se superpone una señal de alta
frecuencia modulada a la tensión alterna de 50 Hz, de manera que no
son necesarias ya líneas de control separadas. Los sistemas de
automatización domótica conocidos son controlados de una manera
centralizada a través de un llamado bus, que conduce las señales de
control hacia los módulos de mando individuales y proporciona una
asociación correcta a los destinatarios respectivos.
Además de los sistemas controlados de forma
centralizada, se conocen también sistemas controlados de forma
descentralizada. Ambos sistemas tienen en común que los actuadores
son activados a través de sensores, lo que se realiza en los
sistemas controlados de forma descentralizada a través de una
conexión directa y en los sistemas controlados de forma centralizada
a través de una lógica de control central. Los terminales aptos para
el sistema (actuadores) deben presentar un llamado acoplador de bus,
que posibilita una conexión con el bus. En un sistema
descentralizado, como por ejemplo el EIB (European Installation
Bus), durante la instalación y la puesta en funcionamiento se
programan los acopladores del bus con programas especiales y con
relaciones de comunicación específicas. En los sistemas de bus
conocidos se trata en este caso de aparatos de montaje en serie para
un montaje de carrilles de perfil de sombrero según DIN así como de
aparatos para el montaje en canales de cables.
En los sistemas conocidos es un inconveniente una
programación complicada en el caso de una ampliación con un terminal
nuevo (actuador). En los sistemas conocidos, éste es instalado la
mayoría de las veces y también es puesto en funcionamiento por un
instalador. Todas las modificaciones solamente pueden ser realizadas
por un instalador instruido.
El documento EP 0 802 465 A3 publica un
electrodoméstico, que se puede conectar a través de una interfaz
dispuesta junto o en el electrodoméstico a un sistema de bus guiado
hacia varios electrodomésticos y que puede ser controlado por un
único ordenador de control central. En el documento US 5.572.438 se
describe un sistema de gestión de energía y de automatización
domótica. El documento US 5.648.917 publica un circuito para la
supervisión de aparatos con una base de datos distribuida.
El sistema de bus según la invención,
especialmente para una instalación de automatización domótica, con
las características mencionadas en la reivindicación 1 presenta la
ventaja de una variabilidad grande, en la que un usuario,
especialmente un cliente final privado, tiene en cualquier momento
la posibilidad de ampliar y/o modificar un sistema existente con
poco gasto. A diferencia de los sistemas conocidos, en los que es
necesario, en general, un instalador instruido para llevar a cabo
una ampliación o una modificación, en el sistema de bus según la
invención un usuario puede realizar por sí mismo sin problemas todas
las programaciones necesarias para una ampliación. En este caso se
pueden conmutar y controlar terminales y se puede consultar su
estado, lo que permanece visible y transparente en cualquier momento
para el usuario.
Especialmente a través de una comunicación clara
y concisa entre los terminales, las llamadas unidades de mando, y un
módulo funcional se puede incrementar la simplicidad del sistema.
Así, por ejemplo, un módulo funcional central presenta una base de
datos, cuyo contenido es distribuido sobre las diferentes unidades
de mando a través de un bus de datos de tal manera que en el caso de
que se modifiquen los contenidos de los datos, estas unidades de
mando pueden disponer en cualquier momento de una existencia
actualizada de los datos. De esta manera, se obtiene una
distribución redundante de los datos memorizados en la base de
datos, es decir, una seguridad elevada de la existencia de datos
contra pérdida y/o contra destrucción. En este caso, es
especialmente ventajoso que una unidad de mando conectada nueva
solamente requiere un gasto de instalación mínimo, puesto que a
través de la actualización automática de la existencia de datos a
partir del módulo funcional, éste está inmediatamente preparado para
el empleo.
Por una unidad de mando o bien un terminal se
entiende en este contexto también un módulo colocado en un lugar
seleccionado en un edificio o en una vivienda, que puede presentar,
por ejemplo, un sensor individual y cuyas señales son puestas a la
disposición del módulo funcional en forma de datos digitales a
través de un bus de datos. Una unidad de mando o bien un terminal
puede contener de la misma manera un actuador, por ejemplo para el
control de una persiana de una ventana, o varios sensores y/o
actuadores. Por el módulo funcional se entiende en este contexto una
unidad de cálculo central con una base de datos, que evalúa todos
los datos suministrados por las unidades de mando individuales y que
activa los actuadores en función de los datos de los sensores así
como de un programa previamente establecido por un usuario. Además,
se contemplan como actuadores generadores de señales de alarma en un
abonados externo del bus, como por ejemplo servicios de vigilancia,
puestos de alarma de incendios y otras instalaciones.
Por medio de una estructura de la base de datos a
partir de una pluralidad de unidades lógicas pequeñas, las llamadas
unidades de datos (DE), donde a cada unidad están asociados, por así
decirlo, indicadores de estado o bien indicadores de actualización,
se reduce al mínimo la transmisión necesaria de datos, es decir, que
con velocidades reducidas de la transmisión de datos se lleva a cabo
una compensación rápida de los datos entre el módulo funcional y las
diferentes unidades de mando. En este caso es ventajoso que una
unidad de mando puede leer en primer lugar los indicadores de
actualización y solamente tiene que obtener entonces los conjuntos
de datos modificados.
Además, es ventajoso que a través de una
identificación simplificada de datos inconsistentes se garantiza una
reducción de la carga del bus así como una elevada seguridad
funcional. Por medio de la utilización de un conjunto de
instrucciones, que posibilita modificar los datos de una manera
controlada, es posible una modificación en cualquier momento en el
funcionamiento continuo del sistema. Para una realización de este
tipo se pone a disposición un decodificador de instrucciones, que
puede basarse en las rutinas existentes del sistema y puede
conseguir, a través de un conjunto de instrucciones, una
independencia de la versión del programa en curso. Por medio de la
definición individual del conjunto de instrucciones, se puede
aplicar una comunicación de este tipo también en otros sistemas, es
decir, en unidades no de mando. A través de la inscripción
individual de cualquier unidad de mando individual en la base de
datos se puede modificar su existencia de datos a través de
cualquier unidad de mando.
Es especialmente ventajoso que el módulo
funcional presente, además, una función de
auto-prueba especial, con la que se puede verificar
en cualquier momento la capacidad funcional del sistema. En este
caso, se verifican todas las salidas, todas las entradas así como
las conexiones de comunicación con las unidades de mando y las
memorias a intervalos regulares.
Otras configuraciones ventajosas de la invención
se deducen a partir de las restantes características mencionadas en
las reivindicaciones dependientes.
A continuación se explica en detalle la invención
en un ejemplo de realización con la ayuda de los dibujos
correspondientes. En este caso:
La figura 1a muestra una estructura ejemplar de
un sistema de bus.
La figura 1b muestra una estructura ejemplar de
una conexión sin hilos en un bus de datos, y
La figura 2 muestra una estructura ejemplar de un
proceso de comunicación en el bus de datos.
La figura 1a muestra un fragmento de una
instalación de automatización domótica con varias unidades de mando
y una base de datos. Se puede reconocer una línea de bus común,
designada a continuación como bus de datos 4, con varios acopladores
de bus 6, que conducen en cada caso a unidades de mando 14, 16, 18
individuales. En el bus de datos 4 está conectado, además, a través
de un acoplador de bus 6, un módulo funcional 12, que presenta un
acceso de bus sin interrupción. El módulo funcional 12 presenta un
módulo de bus integrado, que está constituido esencialmente por una
base de datos 10. Las diferentes unidades de mando 14, 16, 18 pueden
ser accionadas en este caso al mismo tiempo y el módulo funcional 12
puede estar integrado opcionalmente también en una de las unidades
de mando.
Como se ilustra en la figura 1b, las unidades de
mando pueden estar conectadas también a través de una comunicación
sin hilos al sistema de bus propiamente dicho. La comunicación entre
la unidad de mando 14, 16, 18 y el módulo funcional 12 se lleva a
cabo en este caso a través de comunicaciones infrarrojas, por radio
o comunicaciones sin hilos 7 similares.
Para evitar un conflicto durante el
funcionamiento simultáneo de las unidades de mando en el acceso a la
base de datos 10, está establecido un protocolo especial de acceso,
de manera que se asegura que siempre sólo una de las unidades de
mando 14, 16, 18 tiene al mismo tiempo acceso a la base de datos
10.
La figura 2 muestra un ciclo de comunicaciones
entre dos unidades de mando 14 y 16 y el módulo funcional 12, que
ilustra cómo es consultada una autorización de comunicación para una
unidad de mando desde el módulo funcional y que o bien conduce a una
liberación o a un rechazo. Una unidad de mando 14 emite a través del
bus de datos 4 una consulta 20 al módulo funcional 12, para
determinar si se puede realizar o no una liberación de la
comunicación. Si la base de datos 10 del módulo funcional 12 no se
comunica precisamente con otra unidad de mando, entonces se lleva a
cabo una liberación 24 de la comunicación en la unidad de mando 14.
Una consulta 22 de otra unidad de mando 16 durante una comunicación
28 entre el módulo funcional 12 y la unidad de mando 14 conduce a un
rechazo 26 de la consulta. De esta manera, la unidad de mando 14
tiene una autorización de la comunicación, pero no la unidad de
mando 16. La flecha 30 ilustra una terminación de la comunicación
entre el módulo funcional 12 y la unidad de mando.
Una consulta y liberación de este tipo de las
autorizaciones de la comunicación impide efectivamente una
conducción errónea posible de paquetes de datos y, por lo tanto, un
peligro de su destrucción durante la comunicación. En una Ethernet
estándar para PC, un proceso de emisión simultáneo, por ejemplo, de
varias estaciones conduce a que se destruyan los mensajes y a que
deba repetirse el proceso de emisión.
En la base de datos 10 del módulo funcional 12
pueden estar depositados en este caso datos como nombres de texto
claro, asociaciones de zonas, códigos de acceso central, listas de
aparatos que pueden ser controlados, descripciones de propiedades
adicionales de aparatos y/o los llamados escenarios. En virtud de
una anchura de banda a menudo relativamente reducida de los canales
de transmisión de los sistemas de bus domóticos conocidos, que no
comprende la mayoría de las veces más que 9600 baudios, la
comunicación entre el módulo funcional 12 y las unidades de mando 4,
16, 18 debe desarrollarse a través de un procedimiento, en el que la
existencia de base de datos está depositada en cualquier aparato
individual que pertenece al sistema de mando.
La base de datos 10 representa en este caso una
base de datos principal y se encuentra en el ejemplo de realización
representado en el módulo funcional 12. El cometido del módulo
funcional 12 es procurar que todas las existencias de datos sean
mantenidas de una manera consistente en todo momento en las unidades
de mando 14, 16, 18. Una distribución redundante de este tipo de la
existencia de datos eleva su seguridad contra la pérdida o
destrucción parcial o total de datos. La implementación de un
aparato de mando nuevo o bien de una unidad de mando nueva en una
instalación existente ya instalada acabada requiere un gasto de
instalación relativamente reducido, puesto que la existencia de
datos se puede cargar inmediatamente desde el módulo funcional 12 en
la instalación de mando instalada nueva.
La existencia de la base de datos 10 está
dividida en unidades lógicas pequeñas, las llamadas unidades de
datos (DE), estando asociados a cada unidad de datos bits de estado
(indicadores) individuales. Estos llamados indicadores de
actualización identifican una modificación de la base de datos 10.
Un valor de estado "cero" (indicador de actualización = 0)
indica que no se ha llevado a cabo ninguna modificación de la unidad
de datos. Un valor de estado de "uno" (indicador de
actualización = 1) indica que ha sido modificada la unidad de datos
y que existen datos nuevos. La memorización de estos indicadores de
actualización se puede realizar tanto en forma cronológica, es
decir, por ejemplo, en una tabla, como también en forma de una
organización de la matriz. Las unidades de datos lógicas pequeñas
(DE) conducen a una reducción significativa de las cantidades de
datos a transmitir. Cada unidad de mando puede leer los indicadores
de actualización y de esta manera está en condiciones de llamar
solamente los conjuntos de datos modificados en la base de datos
10.
La base de datos 10 presenta una pluralidad de
conjuntos de datos individuales, que son dependientes entre sí y que
establecen de una manera exacta la función individual del módulo
funcional 12. Para la configuración de estos conjuntos de datos, un
sistema operativo presenta posibilidades para acceder directamente
a cualquier parámetro individual y para modificarlo en el
funcionamiento continuo. Especialmente en el caso de una
modificación de los parámetros en el funcionamiento continuo, a
través del acceso directo, se puede producir el caso de que los
datos se hayan vuelto inconsistentes, es decir, que pueden aparecer
reacciones o bien funciones no deseadas.
Para posibilitar una identificación simplificada
de datos inconsistentes y, por lo tanto, para conseguir una elevada
seguridad funcional así como para reducir la carga del bus, se pone
a disposición un conjunto de instrucciones, que posibilita modificar
los conjuntos de datos de una manera controlada. Esto se puede
realizar también en el funcionamiento continuo del sistema y la
realización presupone un detector de instrucciones, que se puede
comunicar con las rutinas del sistema y puede complementarlas. Por
medio de un conjunto de instrucciones de este tipo se consigue,
además, una independencia de una versión del programa en curso.
Así, por ejemplo, en el caso de utilización del
sistema EIB, se conocen los llamados objetos EIB. Se trata de
estructuras de datos, a las que se puede acceder para leer o
escribir a través de rutinas del sistema. La base de datos 10
presenta una estructura, que define una comunicación con la base de
datos a través de un conjunto de instrucciones. El acceso a la
estructura de datos (instrucción) solamente se puede realizar
siempre desde el exterior. El módulo funcional 12 propiamente dicho
no está activo.
Una comunicación se desarrolla de la siguiente
manera: en primer lugar, una unidad de mando escribe una instrucción
en la estructura de datos con un acceso al sistema. El estado de la
instrucción es en este caso una "Request" (consulta). El
software de aplicación del módulo funcional 12 (servidor de datos)
reconoce esta consulta y procesa la instrucción. A continuación, el
módulo funcional 12 escribe una respuesta en la estructura de datos,
que es depositada en un conjunto de parámetros. El estado de la
instrucción es en este caso "Response" (respuesta). Por
último, la unidad de mando (cliente) lee la estructura de datos con
un acceso al sistema. En el módulo funcional 12 está depositada una
lista, de las unidades de mando que son utilizadas en el sistema.
Cada unidad de mando individual es conducida a una lista y debe ser
inscrita para posibilitar un seguro de acceso, es decir, para que no
pueda ser manipulada la base de datos.
La existencia de datos del módulo funcional 12
puede ser modificada a través de cada unidad de mando, lo que debe
garantizarse a través de un acceso sin interrupción a los datos del
bus. Los ajustes y los datos específicos para todas las unidades de
mando pueden ser puestos a disposición, por ejemplo, de una manera
centralizada a través de un circuito de microcontrolador en forma de
un terminal de carril de perfil de sombrero según DIN.
Adicionalmente, el módulo central 12 puede
contener todavía los siguientes elementos de mando y de
representación: una representación de funcionamiento, una
representación de errores así como una representación de la
comunicación de bus. Además, en el módulo funcional 12 puede estar
prevista una función de auto-prueba especial, que
verifica a intervalos regulares las entradas, las salidas, la
comunicación con las unidades de mando y el bus y la memoria.
Claims (23)
1. Sistema de bus, con un bus de datos para la
transmisión de señales entre al menos dos módulos que pueden ser
acoplados con el bus de datos, especialmente un sistema de bus de
una instalación de automatización domótica, en el que el bus de
datos (4) está acoplado con al menos un módulo funcional (12) y con
al menos una unidad de mando (14, 16, 18) que presenta al menos un
sensor y/o al menos un actuador, en el que el módulo funcional (12)
presenta un acceso sin interrupción al bus de datos (4),
caracterizado porque el módulo funcional (12) presenta una
base de datos (10), en el que en la base de datos (10) están
depositados datos de aparatos que pueden ser controlados y/o
descripciones de propiedades de aparatos adicionales.
2. Sistema de bus según la reivindicación 1,
caracterizado porque el módulo funcional (12) está integrado
en una unidad de mando (14, 16, 18).
3. Sistema de bus según la reivindicación 2,
caracterizado porque la al menos una unidad de mando (14, 16,
18) está acoplada a través de un acoplador de bus (6) con el bus de
datos (4).
4. Sistema de bus según la reivindicación 3,
caracterizado porque al menos un acoplador de bus (6) y la al
menos una unidad de mando (14, 16, 18) están acoplados a través de
una comunicación sin hilos (7).
5. Sistema de bus según la reivindicación 4,
caracterizado porque la comunicación sin hilos (7) está
establecida a través de una transmisión infrarroja o a través de una
transmisión de ondas de radio.
6. Sistema de bus según la reivindicación 3,
caracterizado porque el acoplador de bus (6) y la unidad de
mando (14, 16, 18) están acoplados entre sí a través de una línea de
dos hilos o a través de un conductor de guía de ondas.
7. Sistema de bus según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
unidades de mando (14, 16, 18) y el módulo funcional (12) disponen
de un protocolo de acceso, que permite un acceso a la base de datos
(10) en cualquier momento siempre sólo de una unidad de mando (14,
16, 18).
8. Sistema de bus según la reivindicación 6,
caracterizado porque cada unidad de mando (14, 16, 18)
presenta un acceso sin interrupción al bus de datos.
9. Sistema de bus según la reivindicación 1,
caracterizado porque el módulo funcional (12) presenta un
acceso libre de interrupción al bus de datos (4).
10. Sistema de bus según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada unidad
de mando (14, 16, 18) dispone de un circuito de microcontrolador,
que pone a disposición de forma centralizada todos los ajustes y
datos específicos para todas las unidades de mando (14, 16, 18).
11. Sistema de bus según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el módulo
funcional (12) presenta elementos de representación para la
visualización de un estado de funcionamiento, de un estado de error
y/o de un estado de comunicación.
12. Sistema de bus según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el módulo
funcional (12) presenta elementos de mando para influir en el estado
actual de funcionamiento y/o para influir en el estado actual de la
comunicación.
13. Sistema de bus según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la base de
datos (10) presenta una memoria no volátil.
14. Sistema de bus según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la base de
datos (10) presenta una memoria programable.
15. Procedimiento para el funcionamiento de un
sistema de bus de una instalación de automatización domótica según
una de las reivindicaciones anteriores para la comunicación entre al
menos un módulo funcional (12) y al menos una unidad de mando (14,
16, 18) y para la transmisión de señales de datos entre éstos,
caracterizado porque las unidades de mando (14, 16, 18) y el
módulo funcional (12) disponen de un protocolo de acceso, que
permite en cualquier instante siempre sólo a una unidad de mando
(14, 16, 18) un acceso a una base de datos (10) en el módulo
funcional (12).
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque cada una de las al menos una unidad de
mando (14, 16, 18) recibe una autorización de comunicación antes de
la comunicación con el módulo funcional (12).
17. Procedimiento según la reivindicación 16,
caracterizado porque para la asignación de una autorización
de comunicación, una de las unidades de mando (14, 16, 18) emite una
consulta (Request) a través del bus de datos (4) hacia el módulo
funcional.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque el módulo funcional (12) emite una
liberación hacia la unidad de mando de consulta (14, 16, 18), cuando
no se comunica precisamente con otra de las unidades de mando.
19. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque el módulo funcional (12) emite una
instrucción de rechazo hacia la unidad de mando de consulta (14, 16,
18), cuando se comunica precisamente con otra de las unidades de
mando.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
existencia de datos de la base de datos (10) está dividida en
unidades de datos pequeñas (DE), que están provistas en cada caso
con un distintivo de estado (indicador de actualización).
21. Procedimiento según la reivindicación 20,
caracterizado porque una unidad de datos (DE), en el caso de
una modificación de la existencia de datos, dispone de una
identificación para la unidad de mando (12, 14, 16).
22. Procedimiento según la reivindicación 21,
caracterizado porque cada una de las unidades de mando (14,
16, 18) puede consultar de una manera permanente la existencia de
datos actual y/o actualizada a partir del módulo funcional (12).
23. Procedimiento según la reivindicación 22,
caracterizado porque cada una de las unidades de mando puede
determinar cualquier unidad de datos modificada (DE) y puede
entonces recargarla separadamente.
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