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Una rete di sensori intelligenti posta all’interno di un edificio può utilizzare i dati ricevuti dai sensori installati in diverse posizioni per ottimizzare i con- sumi energetici. Dopo aver raccolto i dati, averli elaborati in modo dinamico e statistico, e averli allineati con le infor- mazioni sulle condizioni meteo esterne, come quelle derivanti dalle previsioni del tempo locali, si può generare una po- tente mappa e un’immagine predittiva su come regolare la temperatura di un edificio nelle ore o nei giorni successivi. Il sistema di controllo può, per esem- pio, trasferire l’aria da un lato all’altro di un edificio (dal lato più fresco a quello più caldo), invece di utilizzare i sistemi di aria condizionata o riscaldamento, oppure può sfruttare le temperature delle prime ore del mattino per raffred- dare l’edificio di alcuni gradi in vista di un pomeriggio particolarmente caldo. Questo metodo consente non solo di risparmiare energia, ma anche di preve- nire condizioni di bassa umidità dovute all’effetto essiccante dell’aria condizio- nata. Aggiungendo i dati dei sensori di ulteriori circuiti di regolazione è inoltre possibile controllare tende o persiane, sfruttando ulteriormente la luce solare per riscaldare l’edificio. Un controllore di zona è un componente essenziale per la ge- stione di un sistema di sensori, attuatori e logica di controllo. I controllori di zona consentono di centralizzare le comunicazioni tra la rete di sensori distribuita nell’edificio e il sistema di ser- vizi per la gestione dello stesso. Il microcontrollore (MCU) ge- neralmente utilizzato in un controllore di zona deve offrire una serie di interfacce di comunicazione, che permettano ai sensori e agli attuatori del sistema di trasferire i dati attraverso un’am- pia gamma di protocolli di connettività (si veda Figura 2). Per la comunicazione con il sistema di servizi di gestione dell’edificio viene utilizzata una rete ad alta velocità con interfacce Ethernet o basate su Ethernet, che garantisce un elevato throughput di dati con bassa latenza per i pacchetti dati trasmessi. I sensori collegati a un controllore di zona possono fornire dati relativi a tempera- tura, umidità, pressione dell’aria e velo- cità del vento, mentre gli attuatori sono necessari per il controllo di radiatori, condizionatori d’aria, pompe dell’acqua, motorini di regolazione per tapparelle e tende e molto altro ancora. A causa di questa varietà di possibili applicazioni, un controllore di zona richiede un ampio spettro di interfacce di comunicazione. I sensori possono anche collegarsi di- rettamente al convertitore analogico/ digitale (ADC) integrato nell’MCU per acquisire i valori misurati da altri sen- sori. Assegnando diverse funzioni al- l’MCU di un’applicazione a controllore di zona è possibile ridurre la complessità hardware del circuito stampato (PCB) e del controllore di zona, abbattendo così i costi di produzione. Esistono anche altre possibilità per integrare delle fun- zioni in un MCU, per esempio attraverso un livello fisico Ethernet (PHY) integrato (si veda Figura 3). Le vie di comunicazione Esaminiamo ora in dettaglio le interfacce di comunicazione ge- neralmente presenti nelle applicazioni con controllore di zona e l’ampio spettro di requisiti in termini di hardware, software e throughput di dati: • Ethernet: comunica con l’unità di controllo centrale di un edificio o anche di un complesso di edifici. Un canale di comunicazione veloce come Ethernet è necessario per garantire la larghezza di banda richiesta dalla densità di dati, molto elevata. Un canale di comunicazione Ethernet, in particolare con l’estensione del proto- collo temporale di precisione definito in Ieee 1588, sincronizza le informazioni provenienti da vari nodi con informazioni temporali. • CAN (Controller Area Network): questa interfaccia multi-master seriale è stata originariamente elaborata per il settore automotive, Fig. 2 - Un controllore di zona aggrega i dati e controlla una rete di sensori e attuatori Fig. 3 - Schema a blocchi di un MCU con un’ampia varietà di interfacce di comunicazione OTTOBRE 2018 AUTOMAZIONE OGGI 409 91 Fig. 1 - Consumo totale di energia in Germania (2015)