ES2232041T5

ES2232041T5 - Sistema de bus, especialmente para una instalación de automatización domótica

Info

Publication number: ES2232041T5
Application number: ES99104457.9T
Authority: ES
Inventors: Hermann Roehlk; Oliver Peters; Michael Amann; Stefan Ullmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: EP0947897A3; EP0947897B1; ES2232041T3; DE59911065D1; EP0947897A2; DE19814611A1; EP0947897B2

Description

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DESCRIPCIÓN

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 5 del sistema de bus con las características indicadas en el preámbulo de la reivindicación 14.

Estado de la técnica

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

10 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

15 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

20 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

25 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

30 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

35 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.

Ventajas de la invención

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 40 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

45 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 50 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

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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. 5 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

10 señales de alarma en un abonado 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

15 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

20 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

25 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

30 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.

35 Dibujos

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

40 La figura 2 muestra una estructura ejemplar de un proceso de comunicación en el bus de datos.

Descripción del ejemplo de realización

La figura 1aa 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

45 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.

50 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.

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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

5 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

10 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

15 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,

20 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.

25 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

30 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 35 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

40 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

45 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

50 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.

55 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.

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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 5 “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

10 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

15 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

20 el bus y la memoria.

Claims

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REIVINDICACIONES

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 5 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), en el que el módulo funcional (12) presenta una base de datos (10), en el que en la base de datos (10) están depositadas descripciones de propiedades adicionales del aparato, caracterizado porque las unidades de mando (14, 16, 18) y el módulo funcional (12) disponen de un protocolo de acceso, que permite en cada instante siempre solamente a una unidad de mando (14, 16, 18) un

10 acceso a la base de datos (10).
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).

15 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, 20 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 la reivindicación 6, caracterizado porque cada unidad de mando (14, 16, 18) presenta un acceso sin interrupción al bus de datos (4).
8.-Sistema de bus según la reivindicación 6, caracterizado porque el módulo funcional (12) presenta un acceso libre de interrupción al bus de datos (4).

25 9.-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).
10.-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

30 y/o de un estado de comunicación.
11.-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.
12.-Sistema de bus según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la base de datos (10) 35 presenta una memoria no volátil.
13.-Sistema de bus según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la base de datos (10) presenta una memoria programable.
14.-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

40 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 un acceso a una base de datos (10) en el módulo funcional (12) a través del bus de datos (4) a una unidad de mando (14, 16, 18).
15.-Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque cada una de las al menos una unidad de mando 45 (14, 16, 18) recibe una autorización de comunicación antes de la comunicación con el módulo funcional (12).
16.-Procedimiento según la reivindicación 15, 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.
17.-Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque el módulo funcional (12) emite una liberación 50 hacia la unidad de mando de consulta (14, 16, 18), cuando no se comunica precisamente con otra de las unidades

6 de mando.

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18.-Procedimiento según la reivindicación 16, 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.

5 19.-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).
20.-Procedimiento según la reivindicación 19, 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).

10 21.-Procedimiento según la reivindicación 20, 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).
22.-Procedimiento según la reivindicación 21, 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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