Automatización de edificios con AS-i

Cada día son más eficaces y especializados los sistemas que se instalan en los edificios para el control de cada detalle y de sus funciones para garantizar su correcta operación. Para lograr este objetivo, los equipos de automatización son una alternativa adecuada.

Redacción.

Los controles lógicos programables son dispositivos universales cuyas aplicaciones concretas las determina tanto el equipamiento con entradas y salidas, como la integración de puertos de comunicación y las posibilidades de programación. El sistema de automatización de edificios que se presenta a continuación se basa en la interfaz actor-sensor de eficacia comprobada en la industria.

La interfaz actor-sensor posee una amplia aplicación en áreas y sectores críticos desde el punto de vista de la seguridad, gracias a su resistencia a fallos y perturbaciones. Normalmente, este tipo de dispositivos se caracterizan por su flexibilidad y su sistema de cableado, el cual es muy sencillo, aunque se deben tener en cuenta algunos requisitos importantes para llevar a cabo su instalación, la cual requiere de ciertos parámetros según sus dimensiones:

• Longitud de cable de hasta 100 m con medidas adicionales
• Espacio para adaptar hasta 62 receptores (esclavos)
• Espacio para instalar de uno a dos circuitos AS-i por dispositivo

Ahora bien, el sistema está compuesto por varios elementos. Estos dispositivos permiten realizar todas las funciones que necesita la gestión de un edificio, como el control de equipos electrónicos, aire acondicionado, elevadores, etcétera.

Los dispositivos centrales equipados con “inteligencia”, a los que se les denomina maestro AS-i, se montan en el armario de distribución. Además, se adaptan a una amplia gama de esclavos AS-i que sirven para conectar los sensores y los actuadores. Los dispositivos para el montaje en sitio completan la gama.

Este tipo de dispositivos se caracteriza por su flexibilidad y su sistema de cableado, el cual es muy sencillo, aunque se deben tener en cuenta algunos requisitos importantes para llevar a cabo su instalación

Sistema de bus versátil y robusto
Es la base de la interfaz actor-sensor y consiste en un sistema de cableado industrial. Sirve, como lo indica su nombre, para conectar sensores y actuadores.

• Es el principio de maestro-esclavo
• Todos los esclavos (entradas/salidas) se conectan en un cable
• La topología de la red (estrella, anillo, árbol) se puede elegir libremente

El maestro y los esclavos se unen a través de un cable bifilar por el que se realiza tanto el intercambio de datos entre el maestro y los esclavos, como la alimentación de tensión de los esclavos. En el entorno industrial a menudo se utiliza un cable plano. El cable puede manejar corrientes de hasta 8 A.

Para la conexión de componentes se pueden emplear bornes cortantes (piercing). De esta manera, se pueden colocar posteriormente o desplazar componentes en caso de que el edificio lo requiera.

En la tecnología de edificios también se usan cables de 1.5 o 2.5 mm2, con o sin mantenimiento de función. A modo estándar, la longitud del cable es de 100 m; si se usan repetidores y terminaciones de bus, se puede obtener una longitud de hasta 1000 m. El intercambio de datos entre el maestro y el esclavo se realiza mediante la iniciativa (polling) del maestro, con lo que pueden direccionarse hasta 62 esclavos en un circuito. Tanto las características mecánicas como eléctricas del sistema garantizan el máximo grado de robustez frente a fallos y perturbaciones.

Maestro AS-i con pequeño PLC integrado
El maestro es el componente central de cada circuito AS-i. Por una parte, tiene la función de consultar la información de las entradas y, por otra, transmite los datos de control a las salidas. El maestro AS-i es, a su vez, típicamente una pasarela, es decir, un puente entre un circuito AS-i y un sistema de bus de orden jerárquico superior (Profibus, Profinet, Modbus, EtherCAT). Mediante la integración de un pequeño PLC en el maestro se puede realizar un procesamiento previo de los datos. De esta forma, se puede obtener un alivio del nivel de automatización de orden jerárquico superior.

Integración de subsistemas
a) Módulo de radio EnOcean
b) Módulo de acoplamiento bus MP

Esta variante forma la base para la oferta de la automatización de edificios. Se pueden conectar uno o dos circuitos AS-i a los dispositivos. Se dispone de diferentes variantes de pequeños PLC que varían tanto en lo referente a la capacidad de memoria disponible, como en lo referente a la herramienta de programación.

La complejidad del sistema requiere conocimientos básicos sobre los estándares de AS-i y nociones de programación

Esclavos AS-i
Según el tipo de direccionamiento, la cantidad de esclavos que se pueden conectar a un circuito AS-i puede ser de hasta 31 módulos de esclavos simples o 62 módulos con direccionamiento extendido. Para ello, es necesario que el fabricante ofrezca una amplia gama de dispositivos con un equipamiento diferente de entradas o salidas digitales/analógicas.

Las salidas digitales manejan hasta 500 mA, pero en caso de necesitar una carga mayor se deben acondicionar las salidas de relé con 16 A/400 V. Ahora bien, para las entradas/salidas analógicas se utilizan señales estándar (0/4 a 20 mA y 0 a 10 V).

Por otro lado, es necesario instalar entradas para termoelementos y sondas termosensibles Pt100/1000. En la medida de lo posible, también debe estar disponible una gama de esclavos para aplicaciones industriales (módulos de armario de distribución y de campo) destinadas a las tareas de automatización de edificios.

Módulos especiales
Para las tareas de automatización existe una serie de módulos especializados que se diferencian de los esclavos AS-i clásicos por su carcasa y la combinación de entradas/salidas disponibles.

Actuadores de compuertas y motores de persiana

El control de los actuadores y motores con una potencia comparativamente baja son tareas estándar en la automatización. Para el control de actuadores de compuerta (compuertas cortafuegos y compuertas de extracción de humo) y motores de persianas se ofrecen esclavos AS-i en una carcasa especial. Estos módulos disponen de salidas para el control de los accionamientos/motores y de entradas para el registro del estado actual.

Con estos componentes también se pueden realizar sistemas de sombreado que trascienden el espacio y el piso o planta, característica que permitirá una apariencia homogénea del edificio.

Los módulos sobre pared ofrecen esclavos con diferentes combinaciones de entradas y salidas

Módulos sobre pared
En la carcasa sobre pared se ofrecen esclavos con diferentes combinaciones de entradas y salidas. En el mercado suelen estar disponibles las siguientes combinaciones:

– 4 entradas digitales ±4 (3) salidas digitales
– 4 entradas digitales
– 4 salidas digitales
– 2 salidas analógicas (0 a 10 V) +
– 2 salidas digitales

Además, hay módulos especiales disponibles para el registro de la humedad, del contenido de CO2 del aire, así como de la temperatura del espacio.

Módulo de entrada bajo enlucido
Este módulo se puede integrar directamente en la caja de interruptores y pone a disposición cuatro entradas digitales para interruptores estándar. La conexión con el cable AS-i se puede realizar directamente o bien indirectamente a través de una línea bifilar.

Subsistemas
En la automatización de edificios se han difundido una serie de subsistemas. Como parte de las ventajas de este proceso, se puede aumentar elegantemente el espacio de direcciones disponibles. En muchos casos se producen ventajas en los costes y una programación simplificada.

Módulo de radio EnOcean. La integración de la radiotécnica sin baterías se practica en casi todos los sistemas importantes de automatización de edificios. A través del módulo de radio se conecta el subsistema EnOcean con la instalación AS-i, y con un módulo de radio se pueden integrar en una instalación hasta 31 módulos de interruptores y ocho sensores y actuadores

Pasarela de bus. Permite el control de accionamientos y motores, y el registro de estados binarios y de magnitudes analógicas. Respecto del maestro AS-i, este dispositivo asume la función de esclavo.

AS-i se ha concebido como un “bus de instalación simple”. Esta simplicidad se ha mantenido, en gran medida, a lo largo del desarrollo, lo que vale tanto para el cableado como para la puesta en marcha. Para la programación existen diversas posibilidades, si el maestro AS-i se usa como pasarela, la programación se realiza en el control de orden jerárquico superior.

Mediante una tabla de Excel se pueden solucionar las tareas sencillas de automatización. El usuario solamente introduce las condiciones de conmutación en la tabla y el programa se genera automáticamente a través de los macros en la tabla. Para el control de las compuertas cortafuegos y de extracción de humo, es posible que los usuarios utilicen el software preestablecido.

A pesar de la sencillez del sistema, la familiarización con él no es tan sencilla, ya que se requieren conocimientos básicos sobre los estándares de AS-i y conocimientos de programación para resolver problemas complejos. Aquel usuario con conocimientos sólidos y fundados en la programación podrá familiarizarse rápidamente con la aplicación de este sistema. Por último, cabe resaltar que la automatización de edificios con AS-i es una ventaja, sobre todo en instalaciones de tamaño medio y grande.

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Referencias

1. Automatización de edificios con AS-i de Bihl+Wiedemann, Bihl+Wiedemann GmbH Mannheim 2012.

2. Componentes de automatización AS-i informaciones de productos, fichas de datos, etc. Bihl+Wiedemann Mannheim 2012.

3. Möbus, H.: EnOcean – radiotécnica sin baterías. Folleto especial EP Automatización de edificios noviembre 2009, Pág. 15–17.

4. Möbus, H.: Bus MP – Controlar accionamientos, medir temperaturas. Folleto especial EP Automatización de edificios parte 2 agosto 2011, Pág. 9-11.

HUSS MEDIEN GmbH Automatización.