pobierz plik

Bartosz Kowalski
Marcin Kubicki
INTELIGENTNY BUDYNEK, SYSTEMY STEROWANIA, PROGRAMY
KOMPUTEROWE DO OBSŁUGI I ZARZĄDZANIA
ELBLĄG 2005
1
Spis treści
1. Wstęp................................................................................................................ 3
2. Opis działania inteligentnego systemu budynków....................................... 3
2.1. Dostępne standardy ......................................................................................................... 3
3. Sterowanie EIB................................................................................................4
3.1. System sterujący różnorodnymi urządzeniami instalowanymi w budownictwie ma
bardzo wiele zastosowań. Wymienić można jedynie przykłady:............................................ 4
3.2. Podział urządzeń magistralnych ze względu na pełnione funkcje................................... 4
3.3. Jak pracuje magistrala EIB ..............................................................................................6
3.4. Co to oznacza w praktyce.................................................................................................7
4. Komputerowe zarządzanie EIB..................................................................... 7
4.1. Komputerowa wizualizacja EIB.......................................................................................7
4.2. Wprowadzenie do programu ETS.................................................................................... 8
4.3. Cechy dobrego komputerowego systemu nadzoru nad systemami w inteligentnym
budynku...................................................................................................................................8
5. Literatura....................................................................................................... 10
2
Inteligentny budynek, systemy sterowania, programy komputerowe do obsługi i zarządzania.
3
1. Wstęp
Czy zastanawiałeś się kiedyś czy wyłączyłeś żelazko wychodząc z domu?
Dlaczego muszę obejść cały dom przed wyjściem, żeby wyłączyć wszystkie lampy?
Dlaczego ogrzewanie może obniżyć się samoczynnie w nocy?
Wyobraź sobie dom, który spełnia wszystkie Twoje oczekiwania, dopasowuje temperaturę do
Twoich indywidualnych potrzeb, załączy oświetlenie gdy przyjmujesz gości, a ograniczy je
gdy oglądasz telewizję.
Oczekujemy, że nowoczesna technika uwolni nas od wielu uciążliwych, codziennych
czynności i zapewni nam komfort, wygodę, bezpieczeństwo, a także ograniczy koszty
utrzymania domu.
Stworzenie inteligentnego budynku nie musi się wiązać z gigantycznym wydatkiem. Okazuje
się, że taki inteligentny system można zainstalować we własnym domu, mieszkaniu lub
firmie, przeznaczając na to kilka do kilkudziesięciu tysięcy złotych. Należy zaznaczyć, że jest
to inwestycja dość kosztowna, jednak poczynione dzięki niej oszczędności, zwiększenie
poziomu bezpieczeństwa oraz wygoda uzasadniają taki wydatek.
Inteligentne systemy w budynkach są elastyczne pod względem zmiany przeznaczenia i
możliwości modernizacji. Łatwo jest nim zarządzać i nadzorować pracę wszystkich
systemów. Większość procesów odbywa się w sposób automatyczny. Poszczególne systemy
występujące w takim budynku współpracują ze sobą.
2. Opis działania inteligentnego systemu budynków
2.1. Dostępne standardy
Obecnie stosuje się kilka standardów inteligentnych instalacji elektrycznych:
•
•
•
•
•
EIB
PowerNet
RadioBus
LonWorks
System X10
Spośród wymienionych najszerzej stosowany jest Instabus EIB, ale już wypierają go
systemy pracujące w zdecydowanie tańszym standardzie (np. LonWorks).
Ciągły postęp techniczny w branży elektrycznej oraz pokrewnych - elektronice,
telekomunikacji, automatyce - sprawia, że wciąż powstają nowe, a dotychczasowe są
rozszerzane. Standardy definiują zasady działania sieci, protokół wykorzystywany do
transmisji telegramów oraz dzielą elementy składowe systemu.
Instalacja EIB jest systemem nerwowym budynku łączącym w sobie wszystkie funkcje
zarządzania budynkiem. Napięcie 230V jest doprowadzone tylko i bezpośrednio do
odbiorników prądu (lampy, gniazdka elektryczne). Czujniki, klawisze sterujące (wyłączniki)
komunikują się z systemem poprzez jeden dwużyłowy przewód biegnący wokół całego
budynku.
3
Inteligentny budynek, systemy sterowania, programy komputerowe do obsługi i zarządzania.
4
Istnieje możliwość takiego poprowadzenia instalacji, aby nie trzeba było od razu
wydawać pieniędzy na system sterowania, a mieć możliwość zainstalowania go w przyszłości.
Obwody zasilania elektroenergetycznego są oddzielone od wszelkich funkcji sterowniczych,
pomiarowych, kontrolnych i regulacyjnych. Informacje niezbędne do realizowania tych
funkcji transmitowane są za pośrednictwem przewodu magistralnego (2x2x0,8mm2).
Obecnie wykorzystuje się tylko dwie żyły (czerwoną i czarną), a pozostałe dwie są traktowane
jako rezerwowe.
Przewód magistralny wraz z dołączonymi do niego urządzeniami zasilany jest napięciem
stałym 24VDC typu SELV (Safety Extra Low Voltage).
3. Sterowanie EIB
3.1. System sterujący różnorodnymi urządzeniami instalowanymi w budownictwie ma
bardzo wiele zastosowań. Wymienić można jedynie przykłady:
• wspólne sterowanie systemami ogrzewania i oświetlenia pozwala realizować obniżanie
temperatury w pomieszczeniach w których czujniki ruchu nie wykrywają obecności,
• ten sam zegar, sterujący załączaniem oświetlenia dowolnych fragmentów budynku, może
równocześnie nie nakazywać obniżanie danej temperatury,
• czujki ruchu i czujniki otwarcia okna będące elementami systemów bezpieczeństwa mogą
w określonym czasie służyć do sterowania oświetleniem i ogrzewaniem (otwarcie okna
powoduje obniżenie poziomu danej temperatury, sygnał czujnika ruchu załącza
oświetlenie),
• sterowanie poborem mocy szczytowej polegające na płynnym, niezauważalnym obniżaniu
zużycia energii (np. poprzez chwilowe ściemniania źródeł światła lub nieznaczne
obniżenie temperatury dowolnych pomieszczeń),
• zamknięcie drzwi na klucz uruchamia dowolnie określone przez użytkownika procedury
wykonywane przez układy oświetlenia, ogrzewania, sterowania żaluzjami,
3.2. Podział urządzeń magistralnych ze względu na pełnione funkcje
Ze względu na funkcje pełnione w systemie urządzenia magistralne (Aparaty EIB)
dzieli się na sensory i aktory:
Sensory to urządzenia sterujące, które przekształcają wielkości fizyczne (np. przyciśnięcie
przycisku, natężenie oświetlenia, temperatury) w telegramy i wysyłają telegramy na
magistralę.
Sensorami są na przykład:
• Przyciski mogą pełnić różne funkcje w zależności od wybranej wersji programu
aplikacyjnego. Przy pomocy przycisków możemy realizować np. sterowanie oświetleniem
czy żaluzjami . Przyciśnięcie przycisku powoduje wysłanie telegramu na magistralę.
• Wejście cyfrowe odczytuje stan styków i w zależności od programu aplikacyjnego
wysyłają na magistralę odpowiedni telegram.
4
Inteligentny budynek, systemy sterowania, programy komputerowe do obsługi i zarządzania.
• Wejście analogowe służy do podłączenia do EIB standardowych mierników różnych
wielkości fizycznych. Wejście przetwarza sygnał 0...10V, 0...20mA, 4...20mA na sygnał
cyfrowy i w zależności od programu aplikacyjnego wysyła na magistralę odpowiednie
telegramy
• Regulator temperatury przy współpracy z urządzeniem wykonawczym (np. wyjście
cyfrowe, siłownik zaworu) pozwala utrzymywać zadaną dla danego pomieszczenia
temperaturę. W zależności od odebranego z magistrali telegramu regulator może
utrzymywać różne poziomy temperatury pomieszczenia. W ofercie ABB znajduje się
przycisk Triton z regulatorem temperatury i wyświetlaczem, który poza standardowymi
funkcjami regulatora realizuje funkcje przycisku sterującego oświetleniem lub żaluzjami.
• Czujniki ruchu i obecności wysyłają na magistralę telegramy, które mogą np.
spowodować załączenie oświetlenia czy ogrzewania w pomieszczeniu.
• Zegar sterujący w zależności i zgodnie z ustalonym programem, wysyła na magistralę
telegramy EIB, zawierające rozkazy 1 i 8- bitowe. Sygnały z zegara mogą np. wyłączać
oświetlenie czy obniżać poziom utrzymywanej temperatury po godzinach pracy.
• Przyłącze antywłamaniowe monitoruje działanie detektorów, np. czujników zbicia szyby
lub otwarcia okna i wysyła telegramy na magistralę.
Aktory to urządzenia wykonawcze. Odbierają one telegramy wysyłane przez sensory,
przetwarzają otrzymane rozkazy i wykonują określone czynności (np. łączenie lub
ściemnianie).
Aktorami są na przykład:
• Wyjście cyfrowe działa jak styk przekaźnika uruchamiany rozkazem z magistrali, który
pozwala sterować urządzeniami elektrycznymi np. grupą lamp czy silnikiem wentylatora.
Poza funkcjami takimi jak opóźnienie załączania lub wyłączania czy realizacją prostych
funkcji logicznych między kanałami istnieje możliwość wysyłania na magistralę tzw.
statusu, czyli informacji o stanie styków. Jest to informacja o stanie załączenia
konkretnego kanału, czyli o załączeniu danego urządzenia.
• Sterownik żaluzji jest wyjściem binarnym do sterowania żaluzjami i roletami. Mamy tu
do czynienia z dwoma trybami pracy. Jeden rodzaj telegramów magistralnych powoduje
całkowite podniesienie lub opuszczenie żaluzji lub rolet, a drugi zatrzymanie rolet w
trakcie opuszczania lub zmianę kąta nachylenia lamelek. Te dwa rodzaje telegramów
wysyłane są najczęściej z przycisków odpowiednio po ich krótkim i długim naciśnięciu.
• Aktor załączająco - ściemniający umożliwia sterowanie oprawami świetlówkowymi
wyposażonymi w elektroniczny statecznik do ściemniania świetlówek.
• Ściemniacz uniwersalny służy do płynnej regulacji lamp żarowych oraz halogenowych
zasilanych z transformatorów elektronicznych lub konwencjonalnych.
• Sterownik ściemniacza produkcji ABB umożliwia sterowanie dwoma grupami
ściemniaczy uniwersalnych. Każda z nich może składać się maksymalnie z 9 sztuk.
Sterowanie może odbywać się przez magistralę lub przyciskami konwencjonalnymi. Przy
zastosowaniu modułów rozszerzających ściemniaczy mamy do dyspozycji dwa kanały, z
których każdy może sterować grupą opraw o mocy do 27kW.
• Wyświetlacze wyświetlają komunikaty. Niektóre mają możliwość modyfikacji
pokazywanych wartości np. wyświetlenie i zmiana wartości natężenia oświetlenia
ściemniacza.
5
5
Inteligentny budynek, systemy sterowania, programy komputerowe do obsługi i zarządzania.
6
3.3. Jak pracuje magistrala EIB
W instalacji konwencjonalnej odbiory elektryczne są załączane przyciskami i
wyłącznikami
zainstalowanymi bezpośrednio w obwodzie elektrycznym. (patrz rysunek 1).
W systemie EIB jest inaczej. Polecenia są wysyłane przez sensory (np. przyciski, czujniki
ruchu itd.) po dwużyłowym kablu i odbierane przez aktory. Aktory wykonują otrzymane
rozkazy i na przykład załączają obwód (patrz rysunek 2).
6
Inteligentny budynek, systemy sterowania, programy komputerowe do obsługi i zarządzania.
7
3.4. Co to oznacza w praktyce
Instalacja EIB ma liczne zalety:
• duże oszczędności energii związane z eksploatacją budynku.
• wygoda, bezpieczeństwo
• niezawodność działania, odporność na awarie
• tylko jeden, wspólny przewód kontrolny (system jest przejrzysty, oszczędności na
okablowaniu, mniejsze ryzyko pożaru, łatwy i tani serwis).
• Obciążenie elektryczne może być załączane niezależnie od obwodu elektrycznego ( np.
oświetlenie w korytarzu może być załączane z pokoju lub z jakiegokolwiek innego
miejsca w domu).
• Stan załączenia obciążeń elektrycznych może być sygnalizowany na tablicy synoptycznej,
ekranie komputera lub wyświetlaczu LCD.
• System pozwala na realizację funkcji logicznych, które mogą one być zaprogramowane tak,
by wykonywane były automatycznie. (np. jeżeli natężenie oświetlenia spada
poniżej pewnej ustalonej wartości po godzinie 18:00, żaluzje opuszczają się i jest
załączane światło w korytarzu na 80% maksymalnego natężenia).
• Obciążenie elektryczne może być załączane przez kilka sensorów i nie komplikuje to
oprzewodowania instalacji.
• konkurencyjna w stosunku do systemów konwencjonalnych cena (w przypadku bardziej
kompleksowych instalacji).
• Możliwa jest współpraca urządzeń EIB pochodzących od różnych producentów.
• Powiązania funkcjonalne między aktorami i sensorami mogą być w dowolnej chwili
modyfikowane i dostosowywane do indywidualnych wymagań.
4. Komputerowe zarządzanie EIB
4.1. Komputerowa wizualizacja EIB
Aby wykorzystać wielorakie możliwości EIB w sposób prosty i przejrzysty oraz
realizować bardziej kompleksowe zadania w zakresie sterowania można zastosować tablicę
synoptyczną lub komputer. Sporządzona według wymagań klienta tablica synoptyczna,
umożliwia szybkie zorientowanie się w aktualnym stanie wszystkich odbiorników, np. w
chwili opuszczania domu lub w przypadku awarii i ewentualnej konieczności interwencji.
Alternatywnie może być dokonana również wizualizacja przy pomocy komputera lub
wyświetlacza. Oprogramowanie wizualizacyjne umożliwi ogarnięcie tego jednym
spojrzeniem. Jest ono proste w obsłudze, umożliwia graficzne przedstawienie na monitorze
komputera każdego pomieszczenia i każdej kontrolowanej instalacji. Przez klikniecie w
symbole odbiorów w każdej chwili istnieje możliwość interwencji np. załączenia w programie
wizualizacyjnym grupy lamp lub innego odbiornika. Przydatne jest do rutynowej kontroli oraz
jako system ostrzegawczy. Także w zakresie utrzymania i serwisu instalacji wizualizacja jest
ekonomiczna. Na monitorze komputera pokazywane są kontrolowane wielkości pomiarowe
(takie jak przepływ, temperatura chłodziwa, ciśnienie oleju itp.), informacje o awariach i
nieprawidłowościach. Pozwala to zaoszczędzić w ciągu roku na personelu
7
Inteligentny budynek, systemy sterowania, programy komputerowe do obsługi i zarządzania.
8
kontrolnym i serwisowym pokaźnych kwot. Dobór odpowiednich urządzeń umożliwia
klientowi zdalne sterowanie całego systemu także przez Internet, SMS oraz WAP.
4.2. Wprowadzenie do programu ETS
Do zaprojektowania, uruchomienia i późniejszego serwisowania instalacji niezbędny jest
program narzędziowy ETS2 (European In-stallation Bus Tool Software). Jest to standardowy program
do instalacji systemu EIB, rozprowadzany przez zrzeszenie producentów urządzeń do systemu EIB - EIB
A. Program ETS jest przeznaczony do pracy w środowisku Windows, standardowo w trzech wersjach
językowych - niemieckiej, angielskiej i francuskiej. Instaluje się go i uruchamia w sposób identyczny z innymi programami pracującymi w tym środowisku. Minimalne wymagania sprzętowe to: komputer PC z
procesorem 486, 8 MB RAM, 40 MB pamięci dyskowej, monitor kolorowy 14", myszka.
4.3. Cechy dobrego komputerowego systemu nadzoru nad systemami w inteligentnym
budynku
O jakości systemu sterowania i monitoringu świadczy łatwość i możliwości obsługi
operatorskiej. Przypatrując się komputerowemu stanowisku operatorskiemu warto zwrócić
uwagę na następujące kwestie:
-
-
-
możliwość programowego powiązania różnych systemów,
nawigacja w systemie, przejrzystość i jednoznaczność określenia aktualnej
pozycji operatora w systemie,
możliwość tworzenia i zmiany grafik podczas pracy systemu,
możliwość dostępu do poszczególnych punktów wejść/wyjść obiektowych,
interaktywny kontakt ze sterownikami (możliwość zmiany programu z poziomu
stanowiska operatorskiego),
możliwość tworzenia programów czasowych, sterowanie globalne,
-
funkcje alarmowe, możliwość przenikania stanów alarmowych przez wszystkie
aplikacje,
-
funkcje raportowania, możliwości tworzenia raportów zgodnie z potrzebami
klienta,
8
Inteligentny budynek, systemy sterowania, programy komputerowe do obsługi i zarządzania.
-
trendy, ich skalowalność, możliwość wykorzystania programów Microsoft
Office,
-
poziomy dostępu operatora, segregacja informacji wizualnych i alarmów dla
poszczególnych operatorów i stacji operatorskich,
-
9
możliwość przedstawienia konfiguracji sprzętowej systemów.
Dotychczas ekonomicznie uzasadnionym rozwiązaniem było wybranie jednego
dostawcy, który potrafił zapewnić skuteczną integrację wszystkich podsystemów lub w
przypadku bardzo dużych przedsięwzięć inwestycyjnych skutecznym rozwiązaniem
okazywało się tworzenie rozwiązań doraźnych, których koszt był relatywnie mały wobec skali
całego zadania inwestycyjnego.
Oczekiwania użytkowników i postęp technologiczny stworzyły nową jakość, która jest
określana mianem systemów otwartych. Mówiąc z pewnym uproszczeniem systemy otwarte
charakteryzują się otwartym protokołem komunikacyjnym, który daje możliwość zestawienia
w jeden system urządzeń różnych producentów.
Z punktu widzenia użytkownika otwartość systemów może być zdefiniowana jako
elastyczność w wyborze spośród oferty dostawców systemów budynkowych najlepszych
produktów, systemów i usług za optymalną cenę.
9
Inteligentny budynek, systemy sterowania, programy komputerowe do obsługi i zarządzania.
5. Literatura
Paweł Petykiewicz „Nowoczesna instalacja w inteligentnym budynku”
Internet:
http://www.energopol-soft.com.pl/inteli.htm
http://www.honeywell.com.pl/automatyka_budynkow/z_prasy/puls_biznesu/
http://www.anko.torun.pl/ibudynek/
http://www.honeywell.com.pl/automatyka_budynkow/z_prasy/praktyczne_rady/
http://www.iss.pl/index.php/plain/content/view/full/150
http://www.elektroinstalator.com.pl/artyk/2005-05/44_inteligentny.htm
http://www.gesis.ccpartners.pl/gesis6.htm
http://www.plug.com.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=30&Itemid=1
http://www.honeywell.com.pl/automatyka_budynkow/z_prasy/tendencje_rozwoju/
http://www.elektronics.com.pl/content/view/EIB_-_Inteligentny_Budynek,38/EIB__Inteligentny_Budynek,71/
+ załącznik
10
10