Date : page réalisée sous l’hégémonie Dreamweaver

Auteur : les anciens

Notes :

12/03/09, par Julien

  • HTML -> Textes & Images
  • Corrections Antidote
  • Ajout page Commentaires

Style css des tableaux : Thibaud

Juin 2009 : mise en page et liens internes, Sylvie.

Objectif

L’objectif d’une telle installation est double :
> Flexibilité : dans les bâtiments tertiaires, les extensions et modifications dans l’utilisation des réseaux entraînent de fréquents recâblages. Les câbles s’ajoutent aux câbles et leur densité devient telle que les nouvelles interventions sont de plus en plus longues et coûteuses.
> Gestion énergétique : les occupants des bâtiments tertiaires ne sont guère soucieux de la gestion des installations techniques. Ce n’est d’ailleurs pas leur mission. Il faut donc pallier à cette déresponsabilisation en créant la fonction de « concierge automatique », tout en ne perturbant pas le confort des occupants.
Une installation électrique traditionnelle montre ses limites par rapport à ces deux objectifs, principalement en ce qui concerne la flexibilité.

Principe général

Ce qui différencie une installation électrique pilotée par un réseau de communication et une installation « traditionnelle » est la séparation entre les circuits de puissance et les circuits de commande.
En effet, dans une installation traditionnelle, les organes de commande font partie intégrante du circuit de distribution « courant fort ». Il n’existe qu’un seul circuit : commande et puissance sont mélangées.
Dans une installation avec réseau de communication, on distingue deux réseaux physiquement séparés :

  1. la distribution d’énergie aux équipements. C’est le circuit de puissance;
  2. le pilotage et la commande des équipements. C’est le circuit de commande.

Circuit de commande

Le circuit de commande est réalisé à partir d’un câble (de type paire torsadée, coaxial, ondes radios, …) appelé « bus » ou « bus de terrain ».
Ce support de communication permet à tous les produits connectés (équipements, capteurs, actionneurs) d’échanger des informations suivant un « protocole de communication » déterminé (ensemble de règles de communication).
Dans une version avec câblage filaire, l’ensemble des participants au réseau sont connectés en parallèle aux deux mêmes conducteurs du bus, ce qui limite et simplifie le câblage, ce dernier parcourant le bâtiment en étoile, en arborescence, en boucle, …
Le protocole de communication permet aux participants au réseau de communiquer entre eux : qui prend la parole ? Comment on communique ? Avec qui ? Avec quelle autorité ? … C’est ainsi que chaque produit, capteur ou actionneur relié au réseau possède suffisamment d’intelligence pour détecter seul un changement d’état et de transmettre, en fonction de son programme, le message adéquat. Les capteurs et les actionneurs sont donc devenus communicants.
Dans un tel système, les capteurs sont des donneurs d’ordre (boutons-poussoirs, interrupteurs, régulateurs, sondes, …). Les actionneurs représentent les sorties du système qui font office d’interfaces de puissance pour piloter les équipements terminaux.

Actionneur : module à 4 sorties permettant la transmission de la commande vers 4 équipements.

L’intelligence des réseaux modernes de communication est répartie.
Les automates de la première génération nécessitaient un raccordement en étoile vers les participants. Chaque capteur ou actionneur était uniquement raccordé à l’automate qui gérait le fonctionnement. Les évolutions électroniques ont permis des solutions plus simples à câbler et à utiliser.
Grâce à leur électronique interne, chaque émetteur et récepteur d’ordre est devenu autonome. Il dispose en interne d’une capacité de communication et d’une mémoire reprogrammable qui lui permettent d’émettre des ordres, d’en recevoir, de les interpréter et de les exécuter. N’importe quel produit peut communiquer avec n’importe quel autre.

 

Les capteurs sont composés d’un module standard de communication avec le bus qui contient toute l’intelligence décentralisée. Sur ce module peut se placer n’importe quel type de capteur : simple interrupteur, interrupteur à plusieurs sortie, dimmer, détecteur de présence, thermostat, … . Ils sont tous interchangeables ce qui permet une grande flexibilité.

Exemple : le codage d’un signal dans le système

bus EIB.

Pour dialogueur entre eux, les produits échangent des informations traduites en signaux binaires (0-1). Ces données sont transmises en mode série et se superposent à la tension d’alimentation du bus (29 V DC). La transmission s’effectue en mode différentiel. Les données sont émises simultanément sur les deux conducteurs du bus, garantissant une très bonne immunité aux perturbations, d’autant plus que le système est isolé de la terre.

L’unité d’information élémentaire (le bit) se présente sous forme d’un signal de type alternatif de 5 V pour le 0 et d’un blanc pour le 1.

Exemple : schéma de raccordement de l’éclairage de bureaux.

La commande de l’éclairage est constituée de boutons-poussoirs dans chaque bureau. Un bouton-poussoir général permet au gardiennage une extinction centralisée.

Les circuits de puissance et de commande sont câblés comme suit :

La configuration du système va consister à relier les différents organes de commande et les équipements.

La première étape est l’identification des entrées et des sorties. Dans les systèmes simples, la sélection des émetteurs et des récepteurs d’ordre pour l’élaboration des liens de configuration est obtenue grâce à des boutons-poussoirs de validation au niveau d’un module de configuration raccordé au bus. On définit ainsi qui commande quoi. Il faut ensuite spécifier comment s’effectue la commande. Cela peut se faire sur les produits directement ou à l’aide d’un outil de configuration.

Module de configuration branché sur le bus.

Porte de communication pouvant se placer sur le module de communication d’un capteur et permettant de brancher un ordinateur portable sur le bus pour la configuration.

Par exemple, il y aurait deux types de commande à paramétrer :

  • La fonction marche/arrêt pour les boutons-poussoirs de chaque bureau (inversion d’état à chaque appui); 
  • La fonction d’extinction pour toutes les sorties éclairage du même niveau par le bouton-poussoir central.

La configuration consiste donc à associer à chaque organe de commande une ou plusieurs sorties et à définir le type d’action souhaitée.

De câblée et figée dans une installation est opérationnelle, la relation entre l’organe de commande et les récepteurs se transforme, dans une installation communicante, en un système basé sur des liens logiques, souples et évolutifs.

Cette notion d’adressage logique permet des modifications aisées, la plupart du temps sans aucune intervention sur le câblage.

LON bus, EIB bus, … ?

Actuellement, deux standards de communication semblent se développer : le LON bus et le EIB bus.
On parle de « standards » car ces systèmes sont reconnus par un ensemble de fabricants de matériel électrique et permettent donc à de nombreuses marques de se raccorder sur un même réseau et de communiquer ensemble.
Tous les éléments portant le label « LON Mark » sont compatibles. Il en va de même pour les éléments portant le label « EIB ».
Ceci en opposition avec un système dit « propriétaire » qui ne peut fonctionner qu’avec les équipements de la marque qu’il l’a créé.
Le label « EIB » a été créé par un ensemble de fabricants de matériel électrique. Il est développé par une association indépendante. Par exemple si le fabricant « x » désire créer un module de comptage compatible EIB, il doit attendre que l’association développe le protocole de communication de ce module, s’il n’existe pas encore. Ceci a comme désavantage que les fabricants ne peuvent créer librement de nouvelles fonctionnalités à leur système, mais comme avantage que tous les produits portant le label EIB sont directement raccordables entre eux et entièrement compatible, sans programmation.

Le label « LON Mark » a été créé par un ensemble de fabricants de matériel HVAC. Dans le cas de ce standard, les fabricants peuvent directement créer leurs applications suivant un protocole commun. La compatibilité entre les équipements de marques différentes n’est pas toujours totale puisque les fabricants désirent souvent garder un certain secret de fabrication. Le raccordement d’éléments de marques différentes sur un bus « LON » demande donc souvent un certain travail de programmation pour rendre l’ensemble compatible.

Type de bus Caractéristiques
EIB Compatibilité directe sans programmation.

Toute nouvelle application doit attendre le développement par une association centralisatrice.

Potentialités pour la gestion des équipements HVAC limitées (en cours de développement).

LON Mark Facilité pour les fabricants de créer de nouvelles applications.

La compatibilité globale demande une programmation.

Orienté HVAC.

Signalons qu’un regroupement vient de se finaliser entre le système EIB et les systèmes de bus BATIBUS et EHS pour créer un standard commun sous le nom de Konnex (ou « KNX »).

Il est possible de raccorder ensemble un réseau EIB, un réseau LON et des applications conçues avec un bus propriétaire. Cela demande l’utilisation d’interface de communication et une programmation au niveau d’un système de supervision pour rendre l’ensemble compatible. Il y a encore peu de temps, cela semblait relativement ardu à mettre en œuvre, mais une standardisation semble petit à petit se développer via les standards « BACnet » ou « OPC ».

Schéma d’intégration de différents protocoles de communication au sein d’un système de gestion complet du bâtiment.

Immotique

On comprend aisément que le réseau communiquant peut déborder de la simple gestion des équipements électriques. On peut rajouter dans un système de gestion complet d’un bâtiment : la régulation d’accès au bâtiment, le contrôle anti-infraction, le contrôle incendie, la gestion des protections solaires, le contrôle des fluides dans les hôpitaux, …

Exemple : schéma de gestion complet des installations techniques.