Sistem de administrare al unei cladiri de tip centru medical (BMS)
description
Transcript of Sistem de administrare al unei cladiri de tip centru medical (BMS)
-
Facultatea de Inginerie Electrica
Craiova
2013
Coordonator tiinific: Absolvent:
Sistem de administrare al unei cladiri de tip centru medical
-
ROMNIA Ministerul Educaiei, Cercetrii, Tineretului i Sportului
Universitatea din Craiova Facultatea de Inginerie
n Electromecanic, Mediu i Informatic Industrial
Vizat, Preedintele comisiei
TEMA
lucrrii de disertaie repartizat absolventului
1. ENUNUL TEMEI: Sistem de administrare al unei cldiri de tip centru medical 2. DATE INIIALE PENTRU PROIECT: - 3. CONINUTUL PROIECTULUI:
1. Introducere 2. Sistem de tip Building Management (BMS) 3. Sistemul TAC 4. Implementarea sistemului TAC la centrul medical Irina 5. Anexe 6. Bibliografie
Semntura conductorului tiinific: .........................................................
Tema a fost primit pentru ndeplinire. Data: 15.12.2008 Semntura studentului:......................
-
Cuprinsul lucrrii de disertatie
1.Rezumatul lucrrii(1-2 pagini) 2.Introducere. Motivaia i obiectivul proiectului. 3*.Prezentarea aspectelor teoretice, de concepie i de proiectare. 4*.Rezultatele simulrilor sau rezultate experimentale. Analiza rezultatelor. 5.Concluzii. 6.Bibliografie. *Denumirea capitolelor corespunztoare va fi stabilit de conductorul
tiinific n funcie de particularitile temei. Numrul capitolelor nu este limitat la dou(3 i 4). Evaluarea lucrrii de conductorul tiinific Nr. crt. Descriere Punctaj
Maxim Acordat 1 Corectitudinea tehnic a materialului 2p 2 Originalitate 2p 3 Competen tehnic 2p 4 Forma de prezentare scris 2p 5 Prezentarea oral a proiectului 2p
Nota final: Evaluarea lucrrii de comisia examenului de licen Nr. crt. Descriere Punctaj
Maxim Acordat 1 Prezentarea scris a lucrrii
-corectitudinea tehnic a materialului 1p -originalitate 1p -competen tehnic 1p -forma de prezentare 1p
4p
2 Prezentarea oral a proiectului 2p 3 Rspunsuri la ntrebri 4p
Nota final:
Not: Conductorul tiinific va justifica n referat punctajul acordat la punctele 1,2,3 i 4.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
1
CUPRINS
Introducere ............................................................................................................................... 2
Capitolul 1 Sistem de tip building management (BMS) ....................................................... 3
1.1 Generalitati .................................................................................................................................... 3
1.2 Functiile principale ale sistemului BMS ....................................................................................... 4
1.3 Structura sistemului BMS ............................................................................................................. 6
1.4 Strategii de management energetic ............................................................................................... 9
1.5 Principalele sisteme BMS existente pe piata .............................................................................. 10
Capitolul 2 Sistemul TAC ..................................................................................................... 13
2.1 Notiuni generale .......................................................................................................................... 13
2.2 Familia de controlere TAC Xenta ............................................................................................... 14
2.2.1 Instalarea electrica................................................................................................................ 15
2.2.2 Principiile circuitelor Intrare/Iesire (I/O) ............................................................................. 16
2.2.3 Terminale si unitati .............................................................................................................. 20
2.2.4 Realizarea conexiunilor ........................................................................................................ 24
2.3 Software de programare ............................................................................................................. 28
Capitolul 3 Implementarea sistemului TAC la centrul medical Irina .......................... 30
3.1 Date initiale ................................................................................................................................. 30
3.2 Necesitatea proiectului ................................................................................................................ 30
3.3 Descrierea solutiei ....................................................................................................................... 31
3.4 Instalatiile controlate de catre sistem .......................................................................................... 38
3.5 Functiuni ale softului de Building Management System ............................................................ 38
ANEXE.................................................................................................................................... 45 Bibliografie ............................................................................................................................. 53
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
2
Introducere
In zilele noastre o cladire indiferent de destinatia ei nu poate sa existe fara un
management care sa-i asigure administrarea si intretinerea in conditii eficiente. Datorita
necesitatii unui astfel de management, functionarea cladirilor a inceput sa se bazeze pe
tehnologia informatiei, si a avut o evolutie spectaculoasa. Tehnologia zilelor noastre permite
elaborarea unor programe asistate de calculator care sa puna in miscare o multitudine de
echipamente si sa execute conform unor scenarii gandite tot ceea ce este necesar si suficient
unei bune exploatari a cladirii respective.
In ultima perioada s-au dezvoltat tehnologii noi, iar cladirele moderne din zilele
noastre sunt dotate cu infrastructura electronica care le permite utilizarea eficienta a
resurselor energetice, imbunatatirea conditiilor de confort si cresterea gradului de securitate a
celor ce o ocupa. Aceste tehnologii se numesc Building Technologies, si au fost gandite
sisteme unitare care sa integreze aceste echipamente, asa zisele Building Management
Systems (BMS).
Un sistem BMS este acel sistem de automatizare modern care are o arhitectura
ierarhizata si distribuita pe mai multe niveluri. Unele dintre principalele elemente ale acestui
sistem sunt computerul central (PC Workstation post central de comanda) si controllerele
necesare automatizarii diverselor tipuri de echipamente si instalatii. Intre acestea se realizeaza
un transfer de informatii, in timp real, prin intermediul unei retele de comunicatii.
Controllerele sunt dispozitive electronice , dotate cu microprocesor, si care au implementati
algoritmi moderni de functionare (PID regulator proportional, integrator si derivator.).
Reteaua de comunicatii asigura fluxul de informatii si intre controllere, astfel incat in timpul
defectiunii temporare a computerului central , acestea conlucreaza pentru functionarea
cladirii. Sunt vizate cladiri cu destinatii diverse cum ar fi: centre comerciale, cladiri de
birouri, hoteluri, banci, scoli, institutii publice, sedii companii, spitale, cazinouri, etc.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
3
Capitolul 1
Sistem de tip building management (BMS)
1.1 Generalitati
Infrastructura electronica (creierul) cladirii care conduce si monitorizeaza
functionarea echipamentelor si instalatiilor aferente este cunoscut in literatura de specialitate
cu numele de Sistem de Management al Cladirii (SMC) sau Building Management System
(BMS).
Conceptul de BMS aferent unei cladirii cuprinde totalitatea aparatelor,
echipamentelor, sistemelor locale de automatizare a instalatiilor (hidraulice, incalzire,
ventilare-climatizare, iluminat, ascensoare, prevenirea si stingerea incendiilor, control acces,
supraveghere, antiefractie etc.) si retelelor de comunicatie care asigura supravegherea si
controlul functionarii instalatiilor din cladire.
Sistemul de gestiune tehnica si control al cladirii este un sistem de achizitie si
procesare de date pentru mentenanta si economisirea energiei, configurat in statii locale de
automatizare, cu posibilitatea comunicarii cu un dispecer central.
Pentru realizarea unei infrastructuri in cadrul unei cladiri vechi este necesar uneori
refacerea intregii instalatii datorita limitarilor din punct de vedere hardware si software ale
instalatiilor din aceste cladirile.
Managementul unui sistem unitar presupune controlul centralizat al tuturor
sistemelor dintr-o cladire prin intermediul unui server care ruleaza un soft. Comunicatia intre
elementele sistemului facandu-se pe baza unor protocoale standardizate, cel mai cunoscut
fiind KNX/EIB, folosit de marea majoritate a producatorilor. Este posibila integrarea intr-un
BMS a mai multor sisteme de la diferiti producatori, creind diversitate si o multitudine de
optiuni.
De asemenea toate sistemele sunt stand alone si scalabile, facand posibile solutii
partiale, personalizate pe cerintele concrete ale clientului si adaptate posibilitatilor lui
financiare.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
4
Beneficiile dotarii unei cladiri cu BMS sunt :
- Eficientizarea consumurilor energetice in conditii de confort prin utilizarea
algoritmilor de functionare ai diferitelor echipamente si instalatii.
- Grad ridicat de securitate al cladirii prin utilizarea unor sisteme avansate de control
ale accesului, detectare si alarmare la incendiu si efractie, corelarea intre sistemul de
evacuare a fumului si sistemul HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) al cladirii
etc.;
- Sisteme avansate de comunicatii - internet, intranet, posta electronica, TV prin cablu
cu circuit inchis, videofonie etc.;
- Management facil al cladirii printr-un post central si mai multe posturi locale de
colectare, procesare si transmitere a datelor.
1.2 Functiile principale ale sistemului BMS
Unul din avantajele utilizarii acestui sistem il constituie afisarea in timp real a
parametrilor ce caracterizeaza functionarea intregii cladiri. Aceasta reduce timpul efectiv de
supraveghere in cazul in care aria construita a cladirii este foarte mare, sau cladirea este
alcatuita din mai multe corpuri. Softul-aplicatie care ruleaza pe computerul central se prezinta
sub forma grafica, realizandu-se astfel o interfata utilizator-cladire prin care se poate
supraveghea si conduce infrastructura acesteia. Totodata datele obtinute sunt introduse
automat in diferite procese de calcul, ale caror rezultate sunt incluse in rapoarte de
functionare. Existenta si actualizarea permanenta a acestora ajuta la identificarea unor
probleme in functionarea instalatiilor din diferite zone ale cladirii. Bazele de date astfel
formate sunt utilizate in realizarea strategiilor de management energetic. Interfata permite de
asemenea modificarea parametrilor de functionare ai tuturor echipamentelor.
Software-ul unui sistem BMS este astfel conceput incat oricarui parametru de
functionare i se pot asocia valori limita (very low, low, high, very high). Atingerea unei
valori limita duce la declansarea unei alarme (de regula optica, dar in unele cazuri poate fi si
sonora). Exemple sunt multiple: patrundere prin efractie, depasirea/scaderea valorii de
temperatura a aerului pe diferite zone, depasirea/scaderea valorii de umiditate critica pentru
zone de depozitare pentru diverse produse (biblioteci cu documente foarte vechi), etc. Asadar
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
5
monitorizarea starii alarmelor si istoricului acestora sunt o alta facilitate a unui sistem de
supraveghere si conducere centralizata de tip BMS.
Avand in vedere multitudinea de informatii colectate de un astfel de sistem, pentru a
putea fi gestionate corespunzator, se creeaza automat dupa diversi algoritmi, bazele de date.
Conform acestora sunt create rapoarte de functionare atat pe perioade timp incheiate, cat si pe
perioade de timp viitoare rezultand asa numitele trend-uri. Un alt scop al bazelor de date este
calculul unor indicatori de performanta. Un indicator de acest tip, des utilizat, il reprezinta
costul energiei consumate/metru patrat. Pornind de la acest indicator, coroborat cu alte date,
se pot afla informatii utile. De exemplu indicele foarte mare de consum pe nivelul A al unei
cladiri inchiriat unui benefiaciar, in comparatie cu indicele de consum pe nivelul B, de acelasi
tip, al aceleiasi cladiri, dar inchiriat altui beneficiar poate semnala diverse probleme:
utilizarea necorespunzatoare de catre personalul angajat a echipamentelor terminale
(ventiloconvectoare), a iluminatului in mod excesiv pe timpul zilei, nefunctionarea in conditii
nominale a chillerului aferent nivelului respectiv din cladire.
Totodata, bazele de date sunt folosite pentru a calcula durata de folosire a
echipamentelor, in urma careia se decide trimiterea echipelor de interventie pentru controale
de rutina sau inlocuirea acestora pentru a preveni o utilizare excesiva urmata brusc de o
defectiune. In cazul instalatiilor ce folosesc echipamente de rezerva (cazane ce functioneaza
in cascada, pompe/ventilatoare montate in paralel, etc) conditia principala care determina
interschimbarea acestora era durata de functionare. Sistemul BMS pe langa durata de
functionare ia in calcul si consumul energetic realizat, astfel facandu-se diferenta intre
perioadele cu varf de consum si cele cu consum mai redus.
Pe langa faptul ca sistemul BMS ofera posibilitatea existentei unui sau mai multor
posturi centrale de comanda, acesta integreaza sistemele de automatizare aferente tuturor
instalatiilor din cladire prin interconectare functionarea acestora avand la baza schimbul de
informatii reciproc. In cazul ansamblurilor de cladiri interconectarea se realizeaza retele
locale de tip LAN iar unde nu este posibil prin linii telefonice. Integrarea nu se rezuma doar
la instalatiile propriu-zise ci chiar la sistemele informatice si de contabilitate. De exemplu
disparitia unui angajat de pe statul de plata al institutiei conduce in mod automat la
dezactivarea cartelei de acces in cladire.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
6
Utilizarea controllerelor digitale, cunoscute in limbajul de profil sub denumirea de
DDC- Direct Digital Controller, pe langa caracteristicile de modularitate, extensibilitate si
versatilitate ce le ofera sistemului BMS, permite programarea buclelor de automatizare si
parametrizarea proceselor de la distanta din interiorul cladirii si/sau din exteriorul acesteia
prin Internet sau linie telefonica. Bucle standard de automatizare de tip PID, functii logice, de
maxim si minim, de contorizare, temporizare, prescriere etc. sunt usor de conceput,
configurat si modificat datorita software-ului initial (firmware) cu care este prevazut DDC-ul.
Firmware-ul este softul de baza care permite rularea ulterioara a aplicatiilor concepute de
producator, sub forma de module soft, pentru diferite instalatii tip (preparare a agentului
termic primar, incalzire, preparare a apei calde de consum menajer, centrala de tratare a
aerului diferite tipuri constructive, ventiloconvectoare cu 2 sau 4 tevi, unitati terminale de
tip VAV, etc.). Conceptia DDC-urilor face posibila implementarea strategiilor de
management energetic nu numai la nivelul softului central al sistemului BMS, ci chiar la
nivelul controllerelor crescand gradul de eficienta energetica al cladirii.
1.3 Structura sistemului BMS
Desi structura hardware a unui sistem BMS comporta multe forme, aceasta datorita
numarului ridicat de producatori si solutii adoptate, in general este respectata cea din figura 1.
Pana la mijlocul anilor 1990, sistemul era structurat pe trei niveluri:
- nivel aparatura de camp-field level,
- nivel automatizare automation level,
- nivel management management level.
Acestea sunt distincte intre ele din punct de vedere al functiilor si al modului de
comunicatie. Primul nivel era format din traductoare si elemente de executie, fiecare
conectate individual la controllere. Astfel intre echipamentele tehnologice (cazane, chillere,
centrale de tratare a aerului, etc.) si controllere exista aparatura de camp ce realiza o
delimitare precisa.
Dupa anul 2000 si implementarea la scara larga in productia de echipamente
tehnologice si automatizare aferente, a standardelor LONMARK si BACNet, nivelul
aparatura de camp a fost integrat din punct de vedere al comunicatiei in cel de automatizare.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
7
Principalul motiv il constituie dotarea traductoarelor si elementelor de executie cu module de
comunicatie integrate (partea centrala o constituie cipul Neuron), acestea putand forma cu
retelele de controllere o retea unica de tip peer to peer (de la egal la egal). Totodata si
echipamentele tehnologice au fost prevazute cu module de comunicatie de tip BMS. Dupa
cum se observa in figura 1 reteaua de traductoare si elemente de executie - notate cu I/O
(Input/Output) este conectata la reteaua controllerelor prin intermediul unui controller de
retea. Elementele de camp pot fi conectate la module distribuite, care la randul lor formeaza o
retea compatibila cu cea a controllerelor. De cele mai multe ori rolul controllerul de retea din
primul caz este preluat de un controller standard, dar care indeplineste numai rol in procesul
de comunicatie.
In cazul in care extinderea unei retele de comunicatii, pe o arie geografica insemnata
(exemplu centralele de cogenerare ale unui oras) se face prin intermediul telefoniei, cuplarea
intr-un sistem de management utilizeaza comunicatia de tip Auto Dial Auto Answer.
Aceasta inseamna ca modemurile se cupleaza on-line automat la linia telefonica doar cand
este necesara trimiterea sau receptia de pachete de date.
Un sistem de management poate folosi in cadrul sau mai multe tipuri de retele de
comunicatie, diferite din punct de vedere software, pentru cuplarea acestora existand puntile
(bridge) de comunicatie. (exemplu LON/EIB, LON/PROFIBUS).
Figura 1. Arhitectura sistemului BMS
Orice punct al retelei poate constitui un post de comanda local (PC Local
Workstation) prin care se poate accesa intregul sistem, aceasta facandu-se securizat, pe mai
multe nivele, pe baza de parole.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
8
Informatiile provenite de la controllere sunt procesate si gestionate prin intermediul
unei statii de lucru centralizate (PC-Workstation). Functionarea este asigurata de un server de
baze de date prevazut cu back-up. Pentru existenta datelor si pe suport scris, in retea este
necesara prezenta unei imprimante. Un alt rol important al acesteia este inregistrarea
alarmelor in cazul defectarii computerelor (existenta unui virus). Protocoalele caracteristice
retelei de comunicatie la nivelul de management sunt: Ethernet, BACNet, TCP/IP, HTTP,
etc. Toate permit conectarea, prin intermediul unui router, la Internet. Existenta conexiunii la
serviciul World Wide Web si dezvoltarea accentuata a tehnologiilor wireless fac posibila
accesarea sistemul BMS utilizand echipamente diverse: laptop, telefon mobil,etc. Accesul
wireless se poate face si prin puncte de acces dotate cu card Ethernet.
Unii dintre marii producatori de BMS echipeaza mai multe cladiri dintr-un oras sau mai
multe, le interconecteaza la nivel de management rezultand retele cu arii geografice extinse
numite WAN Wide Area Networks.
Din punct de vedere software, al tipului de protocol de comunicatie utilizat in retele, la
nivel de automatizare, cele mai cunoscute sunt LON (Local Operating Network), EIB
(European Installation Bus), PROFIBUS (Process Field Bus). Au fost luate in consideratie
numai protocoalele deschise (open protocol), pentru ca numai utilizarea lor ofera caracterul
de versatilitate al unui sistem BMS, in detrimentul protocoalelor proprietar care
conditioneaza apartenenta controllerelor si a echipamentelor de comunicatie la acelasi
proprietar.
La nivel de automatizare, in special in SUA, este foarte folosit BACnet, standard creat
de ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers).
In Europa, BACnet este utilizat la nivel de management, alaturi de protocoalele Ethernet si
TCP/IP. Din punct de vedere al suportului fizic al retelelor majoritatea protocoalelor de
comunicatie sunt compatibile cu toate mediile, variind doar viteza de trafic a datelor: cablu cu
patru conductoare din cupru (2 perechi torsadate), fibra optica, linii de alimentare cu energie
electrica, unde radio (wireless), cablu coaxial, etc. In alegerea acestora trebuie tinut cont de:
costurile de achizitie, instalare si punere in functiune, siguranta transmiterii datelor,
eliminarea perturbatiilor si inlaturarea erorilor logice, viteza necesara de transmitere a
datelor, distantele si pozitia topologica a participantilor, etc.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
9
Software-ul utilizat la nivel de management este compatibil cu platformele Windows
si/sau MAC OS. Interfata grafica a acestuia permite controlul si monitorizarea diferitelor
aplicatii simultan, fiind de tip multitask. Structura grafica a interfetei este concentrica. Prin
accesare continua a sistemului acesta se desface in subsisteme. Functionarea
echipamentelor si instalatiilor este prezentata schematic pentru a usura munca utlilizatorului.
Facilitatile oferite de software sunt diverse, cele mai importante fiind: managementul
retelei prin comunicatia on-line cu controllerele si alte dispozitive dotate cu module de
comunicatie, achizitia in timp real a datelor si generarea de rapoarte ce includ istorice de
evenimente, gestionarea alarmelor, configurarea si exploatarea bazelor de date prin algoritmi
de procesare, etc.
Software-ul aloca o adresa de tip text pentru fiecare dispozitiv din reteaua de
comunicatie (controller, PC, periferice) astfel incat mesajele de alarma localizeaza cu precizie
defectiunea. In configurarea mesajelor de alarma se introduc comentarii destinate
operatorului, in functie de nivelul de acces, prin care se indica acestuia ce masuri sa
intreprinda (ce servicii de interventie sa apeleze, ce formulare sa completeze, ce sisteme sa
elimine din functiune, etc.)
1.4 Strategii de management energetic
Strategiile de management implementate in cadrul unui sistem BMS difera de la
producator la producator insa o parte dintre acestea sunt esentiale si se regasesc in majoritatea
situatiilor.
Intre sistemul de iluminat artficial si cel natural trebuie sa existe concordanta. Nivelul
de iluminare artificial interior si exterior trebuie sa varieze automat in functie de cel natural.
In acelasi timp functionarea corpurilor de iluminat se coreleaza cu senzorii de prezenta. Lipsa
ocupantilor unei incaperi trebuie sa reduca nivelul de iluminare sau dupa caz, intreruperea
functionarii sistemului de iluminat.
In cazul instalatiilor electrice de forta este necesara o monitorizare permanenta a
consumurilor de energie activa si reactiva. Pe perioada consumurilor de varf, cand cantitatea
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
10
de energie reactiva este crescuta, trebuie luate masuri pentru ameliorarea factorului de putere
prin cuplarea automata a bateriilor de condensatoare. O cota parte importanta a consumului
electric o constituie functionarea lifturilor. Motoarele lifturilor si ale scarilor rulante folosesc
electronica de putere aparand astfel inevitabilele armonici de curent care scad valoarea
factorului de putere. Trebuie identificate corect cauzele scaderii factorului de putere, pentru
ca o conectare inutila a bateriei de condensatoare poate avea efect invers.
Pentru instalatiile HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) strategiile de
management sunt numeroase, cele mai uzuale fiind:
- timp optim de oprire/pornire.
- utilizarea aerului exterior pentru racire (free cooling) cand temperatura acestuia este
mai mica decat cea a aerului refulat in interior;
- automatizarea centralelor de tratare a aerului si a unitatilor terminale in functie de
entalpie;
- adaptarea permanenta si pe zone cat mai restranse la sarcina termica de
racire/incalzire (eliminarea solutiei clasice de utilizare a incaperilor martor);
- utilizarea in anumite situatii doar a ventilarii (zero energy band): in momentul
atingerii intervalului 23-240C (zero energy band) instalatiile de incalzire/racire se opresc
folosindu-se doar unitatile de ventilare;
- optimizarea functionarii chillerelor si cresterea progresiva pe cat posibil a
temperaturii apei racite.
- conditionarea functionarii unitatilor terminale de senzorii de prezenta.
1.5 Principalele sisteme BMS existente pe piata
In tabelul urmator sunt prezentate mai multe sisteme BMS, informatiile fiind luate de
pe site-urile producatorilor. Acestea se refera la denumirea sistemului de management, la
software-ul folosit si la tipurile de comunicatii utilizate la cele doua niveluri. La sectiunea
controlere sunt enumerate cele mai importante.
In Romania exista o serie de firme care comercializeaza, unele proiecteaza si monteaza
instalatii de BMS. Instalatiile pornesc de la pachete simple care utilizeaza un releu
crepuscular care, in functie de iluminatul din mediul ambiant, alimenteaza sau intrerupe
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
11
circuitul surselor de lumina, la utilizarea unor relee electronice monostabile care alimenteaza
sursa de lumina in functie de prezenta (COELCO, HAGER), la cele wireless care folosesc
transmisii radio la 868 MHz - sistemul EasySens la care transmisia de date se face prin
standardul EnOcean care permite combinatia de senzori si receptoare produse de diferite
firme.
Tabel 1. Sisteme BMS
Producator Sistem BMS Management Automatizare Software BMS Controllere
ASI ASI Controls TCP/IP ASI Bus ASI Monitor ASI
i l
ASI 7540,
Delta
ORCA BACNet IP BACNet
ORCA View Seriile
Distech
Controls
EC-NET TCP/IP LON, Modbus EC-NET
supervizor
EC-8, EC 67, EC
12 Honeywell SymmetrE Ethernet
TCP/IP
LON, C-BUS EBI, XBS Seria Excel 5000
Invensys I/A Series Ethernet
LON, BACNet I/A Series
Seriile UNC,
Johnson
Metasys BACNet IP LON Metasys Seriile LN,
KMC
Controls
KMD
Digital
BACNet IP BACNet
MS/TP
OSA-5000 Seriile KMD
Moeller XConfort EIB EIB Home Manager Module I/O tip EIB
Siemens Talon Ethernet
TCP/IP
LON Talon
WorkSTATION
Seria Raptor,
Predator
Instabus EIB EIB ETS Software Module Instabus
Schneider TAC Vista Ethernet
TCP/IP
LON Tac Vista Seria XENTA
Astfel modulele receptoare pot sa primeasca si sa evalueze atat telegrame emise de
senzorii Thermokon cat si de intreruptoarele pentru iluminat PEHA (emiterea de unde radio
este obtinuta prin efect piezoelectric). Receptoarele sunt echipate cu interfete LON sau RS
485. Pentru controlul si vizualizarea unor instalatii de mica complexitate poate fi utilizat
aparatul "Touch Panel" cu ecran LCD de 5,7" (PRATCO). Protocoalele deschise permit
utilizarea echipamentelor indiferent de producator. International Standard Organisation (ISO)
a elaborat Modelul de Referinta OSI -Open Systems Interconection pentru transmisia de date
intre calculatoare, retele si procese.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
12
Standardele pentru retelele de comunicatii cele mai utilizate sunt: LON (Local
Operating Network), BACNet (Building Automation Control Network) si EIB (European
Installation Bus). Achizitia datelor, conversia acestora in semnale numerice si transmiterea la
controlere se face cu aparate si echipamente caracteristice sistemului corect firmei care
produce asemenea aparatura . De exemplu la sistemul Honeywell sunt utilizate controlere tip
EXCEL, iar comunicatia se realizeaza prin intermediul unor module de tip XFL 521 B ce au
cate opt intrari analogice. Comunicatia se face prin cablul de comunicatie LON-BUS ce
utilizeaza protocolul de comunicatie LONTalk. La nivelul controlerului se efectueaza
vizualizare, gestiunea datelor si transmiterea datelor la nivelul ierarhic superior. Firme care se
ocupa de sisteme pentru managementul cladirilor cu realizari remarcabile sunt:
Moeller-Electric cu : sistemul xComfort-Locuinta confortabila in care trebuie
amintit pachetul EasyDim, ce asigura controlul iluminatului ambiental si
pachetul Easy Play, care asigura controlul si comanda iluminatului si prizelor;
sistemul xCommand - in loc de chei si cartele magnetice utilizeaza identificarea
prin amprente; Casa inteligenta XClever home.
O alta firma cu o prezenta de subliniat este Schneider - Romania cu T.A.C.
sistem si Clipsal C-Bus.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
13
Capitolul 2
Sistemul TAC
2.1 Notiuni generale
Echipamentele TAC sunt indispensabile sistemului BMS. Un TAC este un automat
programabil, care proceseaza informatii, realizeaza algoritmi de reglaj si face schimb de
informatii.
In cadrul sistemului BMS, TAC-urile reprezinta nivelul de achizitie de date. Toate
controllerele TAC liber programabile au posibilitate de comunicatie pe protocol standard
LonWorks si fiecare functioneaza independent. In cazul pierderii comunicatiei, controllerul
asigura in continuare functionarea instalatiei deservite pe baza programului executabil
implementat in memoria EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only
Memory) . Controllerul stocheaza in memorie valorile parametrilor achizitionate din sistem
pana la incarcarea completa a bufferului de memorie. Datele pot fi stocate in regim FIFO
(first input, first output) sau pana la incarcarea completa a bufferului, in functie de cerintele
aplicatiei. Toate controllerele sunt echipate cu ceas de timp real.
Parametrii si programele de timp pot fi modificate si in teren, cu ajutorul consolei
operator. Consola operator afiseaza parametrii si starile din sistem in mesaj text, in limba
romana.
Nivelul dispecer BMS este reprezentat de un pachet software numit TAC VISTA.
Acesta este defapt o interfata dintre utilizator si toate instalatiile din cladire.
Dispeceratul BMS monitorizeaza in timp real toate instalatiile din cladire. Pe
calculatorul dispecer pot fi accesate in acelasi timp ecrane de lucru diferite. De la dispecer pot
fi modificate consemnele de setpoint, orarele de functionare si se pot comuta instalatiile in
modul de lucru manual. Accesul operatorilor este discretizat prin parole individuale care
asigura drepturi de acces particularizate.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
14
2.2 Familia de controlere TAC Xenta
Controlerele TAC Xenta si modulele I/O sunt proiectate pentru montajul pe o sina
DIN in interiorul cabinetelor electrice. Acestea pot fi deasemenea instalate direct pe perete. In
acest caz, o larga gama de cabinete sunt disponibile care sunt conforme cu DIN 43 880, cu
grade diferite de protectie.
Figura 2.2.1 Comonenta cu terminale si componenta cu electronica a modului TAC
Xenta I/O.
Figura 2.2.2 Distantele de montaj pentru controlerele TAC Xenta si unul sau mai
multe module I/O.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
15
2.2.1 Instalarea electrica
Instalarea este tratata ca normala de categorie CAT III (IEC 664), care in principiu
inseamna conexiune permanenta la 230Vc.a. pentru alimentare.
Toate echipamentele conectate la unitatile TAC Xenta trebuie sa corespunda
urmatoarelor standarde:
EN 60742 (sau alt standard relevant privind masurile de securitate; de ex. ETL
listat UL 3111-1, prima versiune si CAN/CSA C22.2 Nr. 1010.1 - 92) pentru
dispozitivele care au alimentare tip ELV (normal 24V AC) la controlere si la
alte echipamente conectate.
EN 61010 sau IEC 950 (sau alt standard relevant privind masurile de
securitate) pentru calculatoare, modemuri si alte echipamente alimentate la
230Vca.
Daca echipamentul foloseste tensiunea de alimentare principala 230Vca fiind
conectata la terminalul de iesire al unui releu din modul de I/O, echipamentele de tensiune
joasa conectate la alte terminale cu releu trebuie sa ofere cel putin izolarea de baza fata de
componentele care pot fi atinse.
Se recomanda cu insistenta ca switch-urile care sunt instalate sa fie separate pe cat
posibil de echipamentele externe atunci cand sunt conectate echipamente care folosesc
tensiuni de 230Vca la terminalele de iesire ale controlerelor.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
16
2.2.2 Principiile circuitelor Intrare/Iesire (I/O)
Principiile circuitelor si valoriile cheie sunt aratate mai jos:
Intrarea de curent 0-20mA
Tabelul 2.2.2.1
Figura 2.2.2.1 Intrarea de curent
rezistenta interna
Intrarea de tensiune 0-10 V
Tabelul 2.2.2.2
Fig. 2.2.2.2 Intrare de tensiune
Rezistenta interna
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
17
Intrare Digitala
Tabelul 2.2.2.3
Figura 2.2.2.3 Intrare digitala
valorile tensiunii si rezistentei
Nota: Cand se conecteaza la aceasta intrare un generator de puls trebuie sa foloseasca
o iesire de tranzistor tip NPN.
Intrare de termistor 1,8 kohm @25C
Tabelul 2.2.2.4
* Curbele termistorului sunt aratate mai jos
Fig.2.2.2.4: Intrare de termistor 1,8 kohm
valorile tensiunii si rezistentei
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
18
Figura 2.2.2.5: Curba termistorului tip a- Xenta 420A si 450A
Figura 2.2.2.6 Curba termistorului tip b- Xenta 450
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
19
Intrare de termistor 10 kohm @25C
Tabel 2.2.2.7
*Curba termistorului este detaliata mai jos
Figura 2.2.2.7 Intrare de termistor 10kohm valorile tensiunii si rezistentei
Figura 2.2.2.8 Curba termistorului tip c- Xenta 420A si 450A
Iesire analogica
Tabelul 2.2.2.9
Figura 2.2.2.9 Iesire analogica Valoarea rezistentei
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
20
Iesire releu
Figura 2.2.2.10 Iesire de releu Normal deschis
2.2.3 Terminale si unitati
Partea cu terminale se instaleaza pe o sina tip DIN.
Figura 2.2.3.1 Blocurile de conexiune ale TAC Xenta 400
Conexiuni
Cand se utilizeaza instalarea in cabinet, jumperi trebuie utilizati intre M (masurare
neutru) perechile terminalului, asa cum este aratat in figura de mai jos. Toate punctele G0
trebuie conectate la impamantare.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
21
Figura 2.2.3.2 Diagrama de baza a circuitului pentru conectarea modulelor
TAC Xenta 451/452 I/O.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
22
O diagrama corespunzatoare pentru TAC Xenta 471 este aratata mai jos.
Figura 2.2.3.3: Diagrama de baza pentru conectarea modulelor TAC Xenta 471 I/O.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
23
Atunci cand se conecteaza G0 la impamantare, fiecare unitate TAC Xenta trebuie sa
aiba conexiuni separate independente la sina de impamantare, ex. Jumperii nu pot fi folositi
pentru terminalele G0. Verifica figura de mai jos.
Cateva unitati pot impartii aceeasi sina de impamantare, dar fiecare unitate cu intrari de
masurare si/sau iesiri analogice trebuie sa aiba toate conexiunile la impamantare la aceeasi
sina de impamantare.
Cu alte cuvinte, o intrerupere a sinei de impamantare nu trebuie sa imparta controlerele
sau sa le separe de la unitatile conectate.
Figura 2.2.3.4 Conexiunea intre sinele de impamantare si sina de impamantare a carcasei.
Atunci cand se conecteaza un modul cu instalare pe perete (ZS101-105) este conectata
la modulele I/O TAC Xenta 400, pot fi folosite urmatoarele terminale (term. B2: v3.0 sau mai
noua).
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
24
Figura 2.2.3.5: Diagrama de baza pentru conectarea modulelor de perete ZS 101-105 la
modulele I/O TAC Xenta 400.
2.2.4 Realizarea conexiunilor
Alimentare si Comunicatie
G si G0 (Alimentare):
G, sectiunea min.............................................0,75 mm2 (19AWG)
G0 la TAC Xenta, sectiunea min.....................1,5 mm2 (16 AWG)
C1 si C2 (Reteaua de comunicatie):
Sistemul TP/FT-10 permite utilizatorului sa cableze dispozitivele de control fara nici
un fel de restrictie al topologiei de conexiune.
Sectiunea min..................................................0,65 mm2 (22 AWG)
Lungimea maxima a unui segment de cablu depinde de tipul de cablu si topologie.
Cablurile nu sunt sensibile la polarizare, dar trebuie sa fie de tipul twisted pair (torsadate).
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
25
Pentru realizarea conexiunilor trebuie utilizat unul dintre cablurile prezentate in
tabelul urmator:
Tabelul 2.2.4.1: Cablurile de comunicatie TP/FT 10 care trebuie folosite:
Daca este folosit un cablu de comunicatie ecranat, cablul trebuie conectat la
impamantare numai intr-un singur punct.
Firele redundante (a doua pereche de cabluri de la Siemens J-Z (st)Y) sunt taiate la
capatul ecranului.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
26
Figura 2.2.4.1: Conectarea cablului de comunicatie
Cerintele pentru cablu la Intrari/Iesiri la TAC Xenta 400.
Terminale de tip X:
Sectiunea min................................0,25 mm2 (22 AWG)
Lungimea max................................200 m (660 ft.)
Terminale tip U, conectate ca:
a) Intrari digitale,
b) Dispozitive de masurare care folosesc semnale de tensiune care nu sunt
alimentate de pe acelasi transformatorcu modulul I/O sau
c) Dispozitive de masurare care folosesc semnalul de curent
Sectiunea min. ..............................0,25 mm2 (22 AWG)
Lungimea max. a cablului..............200 m (660 ft.)
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
27
Terminale de tip U, conectand dispozitive de masurare, folosind semnale de tensiune
care sunt alimentate de la acelasi transformator cu modulele I/O:
Sectiunea min. ..............................0,75 mm2 (19 AWG)
Lungimea max. a cablului..............20 m (66 ft.)
Terminale tip B si U, ca intrari de termistor:
Sectiunea min. ..............................0,75 mm2 (19 AWG)
Lungimea maxima a cablului,
pana la 75C , sectiunea de 0,75 mm2 ..............75 m
pana la 75C , sectiunea de 1,5 mm2 ..............150 m
pana la 150C , sectiunea de 1,5 mm2 ..............75 m
Terminale de tip K (iesire de releu):
Sectiunea min. ..............................0,75 1,5 mm2 (19 16 AWG)
Lungimea max. a cablului..............200 m (660 ft.)
Terminale de tip Y(pentru actuatoare alimentate via
Acelasi transformator cu modulele I/O):
Sectiunea min. ..............................0,75 mm2 (16 AWG)
Lungimea max. a cablului1..............20 m (66 ft.)
Terminale de tip Y(pentru actuatoare alimentate via
Transformatorul lor, extern sau intern;
Sau cand iesirile au iesiri cu convertoare izolate):
Sectiunea min. ..............................0,25 mm2 (22 AWG)
Lungimea max. a cablului..............200 m (660 ft.)
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
28
Unii actuatori permit lungimi de cablu mai mari, de exemplu:
EM52 0,5 mm2(20AWG) 80 m (260 ft.) trei fire
EM15LBB 0,75 mm2(19AWG) 80 m (260 ft.) trei fire
EM42 0,75 mm2(19AWG) 80 m (260 ft.) patru fire
TAC Forta 0,75 mm2(19AWG) 80 m (260 ft.) patru fire
TAC Forta 1,5 mm2(16AWG) 100 m (330 ft.)
trei fire (part nos. xxxx-010)
2.3 Software de programare
TAC Vista este software-ul care integreaza sisteme multiple intr-o singura retea
pentru reducerea costurilor de instruire, mentenanta si consum de energie. Acest lucru
imbunatateste confortul si sporeste productivitatea. Combinand tehnologia standard,
industriala cu o interfata prietenoasa si usor de folosit TAC Vista ofera o solutie de BMS
sigura si flexibila.
Integrarea completa a controlului ambientului si a managementului energiei in acest
pachet software, ii permite utilizatorului, personalizarea oricarei aplicatii, atat pentru BMS
cat si pentru securitatea unei cladiri.
Acest software poate fi folosit cu succes pentru orice aplicatii de building
management, indiferent de marimea cladirii, numarul sau distanta dintre cladiri. Este
disponibil in mai multe variante conceput sa mareasca eficienta si economia. Deasemenea are
o structura modulara fiind posibila extinderea si modificarea sistemului oricand.
TAC Vista Workstation reprezinta interfata cu utilizatorul principal. Aceasta afiseaza
operatiile zilnice printr-o interfata grafica, oferind utilizatorilor acces rapid la alarme,
istoricul operatiilor, parametrii si rapoarte standard sau personalizate. Un sistem BMS poate
avea mai multe TAC Vista Workstation, in functie de arhitectura si de numarul de utilizatori.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
29
TAC Vista Webstation permite accesul la sistemul de control prin intermediul unui
navigator de internat obisnuit. Folosind un orice navigator de internet, utilizatorii pot
vizualiza diagrame, grafice si pot administra alarmele. Webstation permite accesul pentru
urmarirea evenimentelor din sistem si a rapoartelor periodice sau automate.
TAC Vista ScreenMate, are ca principala functie de a inlocui termostatul de camera
sofisticat. ScreenMate permite utilizatorului sa citeasca si sa modifice temperatura din camera
sau sa vizualizeze temperatura aerului din exteriorul cladirii. Acest sistem se bazeaza pe o
tehnologie web standard si poate fi accesat de oriunde cu ajutorul unui navigator de internet.
Figura 2.3.1 TAC Vista ScreenMate
TAC Menta este un instrument de programare folosit pentru controllerul TAC Xenta. Acesta ofera mai multe functii predefinite si elemente ale aplicatiilor de baza. Poate monitoriza in mod deconectat simulari, iar in mod on-line poate realiza teste dupa un anumit protocol.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
30
Capitolul 3
Implementarea sistemului TAC la centrul medical Irina
3.1 Date initiale
La baza intocmirii prezentei lucrari au stat:
- proiectele de ahitectura si de instalatii aferente cladirii;
- I 18/1 - 01 - Normativ pentru proiectarea si executarea instalatiilor electrice interioare
de curenti slabi aferente cladirilor civile si de productie.
- I 7/2002 - Normativ pentru proiectarea si executarea instalatiilor electrice cu tensiuni
pana la 1000Vc.a. si 1500Vc.c.
- P118-99-Normativ de siguranta la foc a constructiilor;
- ISO IEC 11801 din martie 1995 Information Technology, Generic Cabling Systems
- EN 50173 din august 1995 Information Technology, Generic Cabling Systems
- EIA/TIA 568A/B din octombrie 1995 Commercial Building Telecommunications
Wiring Standard
- EIA/TIA 569 Commercial Building Standard for Telecommunications Pathways &
Spaces
- EIA/TIA 606 din ianuarie 1993 Administration Standard for the Telecommunication
Infrastructure of Commercial Buildings
- EIA/TIA TSB-36 Additional Specifications for Unshielded Twisted Pair Cables
- SR EN 50174 2 Tehnologia Informatiei; Instalarea Cablajului partea a doua:
Planificarea si metode practice ale instalarii in interiorul cladirilor.
3.2 Necesitatea proiectului
Acest proiect are ca scop implementarea unor tehnologii de gestionare moderne in
cladire, corespunzatoare standardelor internationale care sa asigure flexibilitate, stabilitate si
operare in conditii de siguranta intr-un mediu adecvat.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
31
Proiectul isi propune crearea unei infrastructuri de comunicatie cu echipamentele din
camp de masura si comanda care sa poata face fata necesitatilor beneficiarului si sa poata fi
dezvoltat in etape succesive in functie de necesitati, de fondurile disponibile si de dezvoltarea
tehnologica a momentului.
3.3 Descrierea solutiei
Sistemul de gestiune centralizata (Building Management System) are o arhitectura
modulara complet deschisa, fiind format din controlere digitale liber programabile si module
de camp. Ele comunica intre ele pe o retea de date Lon cu protocolul de comunicatie numit
LonTalk. Aceasta retea este conectata la un dispecer central pe care este instalat softul de
building management (Gestiune centralizata).
Reteaua de date pe protocol LON, este o retea complet deschisa fiind capabila sa fie
extinsa fara a modifica arhitectura initiala. Deasemenea in retea se pot integra si alte
echipamente care comunica pe LON dezvoltate de alti producatori, fara a fi nevoie de
interfete sau convertoare suplimentare.
Pe calculatorul dispecer sunt desenate schemele tuturor instalatiilor supravegheate cu
afisarea in timp real a tuturor parametrilor masurati, a valorilor setate si a starilor de
functionare a echipamentelor. Toti parametri masurati pot fi inregistrati si stocati in baze de
date, avand posibilitatea de a face rapoarte zilnice, saptamanale si de a urmari functionarea
fiecarei instalatii.
Figura 3.3 Parametrii afisati de sistemul BMS
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
32
Sistemul de building management trebuie sa monitorizeze si sa controleze urmatoarele
instalatii:
1. Ventiloconvectoare.
Ventiloconvectorii functioneaza in regim 4 tevi, fiind echipati cu ventil cu trei cai pe
bateria de apa calda si cu ventil cu cai pe bateria de apa racita.
Controlul ventiloconvectorilor este realizat prin intermediul unui controller de zona,
care manevreaza treptele de turatie ale ventilatorului si ventilele de reglaj.
Fiecare controller asigura comanda a 3 ventilo-convectoare. Pentru multiplicarea
semnalelor se vor monta niste cutii de relee.
Se asigura utilizarea predominanta a ventiloconvectorilor in treapta inferioara, cu
diminuarea consumului de energie electrica, reducerea gradului de colmatare a filtrelor si
diminuarea nivelului de zgomot ambiental.
La incheierea perioadei de confort, regimul de functionare va fi initializat pentru
urmatoarea perioada de confort in regim automat sau conform ultimelor setari manuale.
Limitele de ajustare ale temperaturii locale de confort pot fi limitate software.
Unitatea de perete STR150 (prezentata in figura 3.4), ( cu display LCD) permite
ajustatea locala a temperaturii si a treptei de turatie a ventilatorului de catre ocupanti. Permite
deasemenea posibilitatea prelungirii regimului de confort pentru incinta respectiva.
Figura 3.4 Unitate de perete STR150
Ocupantii vor avea posibilitatea de selectionare a regimului automat sau manual de
comanda al instalatiilor de incalzire si climatizare locale.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
33
2. Instalatii electrice
Monitorizarea tabloului electric general TGD se face prin intermediul unor centrale de
masura cu protocol de comunicatie ModBUS. In BMS se citesc toate datele oferite prin
intermediul unei interfete si anume: tensiune, curent, frecventa, cos, putere activa, putere
reactiva, etc.
Din sistemul de gestiune centralizata - BMS se comanda anumite circuite de iluminat.
Pe fiecare circuit de iluminat trebuie montata o bobina de declansare la distanta cu un
contact basculat (MX+OF). Din BMS se poate face o programare orara a circuitelor de
iluminat.
Tablourile sunt contorizate cu contoare energie electrica echipate cu interfata ModBus.
In BMS trebuie prevazuta o interfata ModBUS pentru reteaua de contoare.
3. Tablouri automatizare
Controlerele de automatizare vor fi montate in tablouri.
Comutatorul de intretinere
Ventilatoarele si pompele sunt echipate cu un comutator de intretinere local. Fiecare
ventilator are comutatorul sau propriu. Pompele duble au un singur comutator. Comutatoarele
sunt conectate direct la bucla de control a consumatorului, activarea lor permitand oprirea
imediata a motorului. Activarea acestor comutatoare va fi monitorizata in sistem.
Tablourile de control trebuie sa fie conforme cu standardele nationale si
internationale. Toate componentele trebuie sa fie conforme CE.
Dupa montarea si conectarea tablourilor, contractorul va trebui sa porneasca si sa
verifice din punct de vedere al securitatii toate cabinetele.
Butonul de urgenta
Butonul de urgenta este situat pe usa tabloului si este folosit pentru inchiderea de
urgenta a tuturor pompelor, ventilatoarelor, etc. controlate din acest tablou. Dupa utililzarea
acestui buton usa cabinetului trebuie deschisa si intrerupatorul de siguranta cuplat manual.
Butonul de aceptare evenimente
Butonul este situat pe usa panoului.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
34
Dupa repararea unor defectiuni cauzate de inghet, defectiuni ale motoarelor, etc., prin
actionarea acestui buton se accepta rezolvarea defectiunii si echipamentele revin la
functionare normala.
Comutator manual
Comutatoarele manuale sunt situate chiar pe modulele echipamentului si sunt accesibile
numai personalului autorizat, dupa deschiderea usii panoului de control. Cu aceste
comutatoare este posibila suprascrierea semnalelor pentru fiecare pompa, ventilator etc.
Aceste comutatoare sunt prevazute numai pentru cazuri de urgenta, pentru operare
normala ele trebuie lasate in pozitia AUTO. Daca un comutator ramane pe pozitia MANUAL
el trebuie sa fie indicat in dispecerul BMS si un mesaj de alarma corespunzator sa fie tiparit
la imprimanta pentru alarme.
Comutator revizii
Pentru interventii la ventilatoare este prevazut un comutator local de service pentru
fiecare motor. Comutarea ON / OFF este permisa numai la sistemele oprite. Pozitia OFF este
inclusa in indicatiile de alarma ale unitatii si este achizitionata de dispecer.
4. Centrale de tratare a aerului CTA
Pentru a asigura parametrii necesari realizarii microclimatului interior pe tot parcursul
anului s-a propus varianta cu ventiloconvectoare amplasate in plafoanele false ale zonelor de
tratat. Solutia este o instalatie aer-apa, adica in incaperile climatizate se vehiculeaza atat
aerul (aerul proaspat si recirculat) cat si apa (alimentarea ventiloconvectoarelor).
Temperaturile ce se vor realiza in aceste spatii sunt de 21C 1 C pe perioada de iarna si de
24C 1 C pe perioada de vara.
Centralele de tratare a aerului asigura urmatoarele procese: filtrare, recuperare de
caldura in sistem aer-aer, incalzire, umidificare cu apa (pana la 30% RH la iesire din
centralele de tratare), racire, separarea picaturilor si modul ventilator.
Pentru fiecare din instalatiile de mai sus s-au prevazut urmatoarele echipamente de
camp:
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
35
- senzori de temperatura pe aer introdus in camera, aer evacuta din camera si dupa
recuperator.
- senzori de umiditate aer introdus si evacuat din camera.
- termostate de protectie la inghet pentru protejarea instalatiei pe timp de iarna.
Termostatul montat in bateria de incalzire va fi setat la 5C. Functia lui este numai de
semnalizare a pericolului de inghet. Bucla de protectie antiinghet este urmatoarea : se
deschide complet pe calea directa ventilul cu 3 cai de pe bateria de incalzire, se inchide
complet aportul de aer proaspat prin comanda motorului de pe clapeta de aer proaspat si se
opresc ventilatoarele.
- presostate pentru semnalizarea colmatarii filtrelor si pentru semnalizare la ruperea
curelei ventilatoarelor.
- vane cu 3 cai actionate electric pentru reglajul temperaturii montate pe bateria de
incalzire si racire
-motoare de clapeta pentru aer proaspat, aer evacuat si pentru reglajul aportului de aer
recirculat. Motorul de clapeta pe aer proaspat este prevazut cu arc de revenire.
- pe ventilatoarele de introducere si evacuare s-a prevazut convertizoare de frecventa.
- pentru fiecare ventilator actionat cu convertizor de frecventa s-a prevazut cate un
presostat diferential cu iesire 0-10V.
Toate aceste echipamente de camp sunt legate la un controller digital liber
programabil.
In controllerul digital se seteaza programele de timp, buclele functionale in mod
ocupat si neocupat . In mod neocupat se pot defini si alte moduri de functionare
program de noapte , program de purjare .
Deasemenea se stabileste si comportarea instalatiilor in caz de incendiu conform
matricei de incendiu .
Arhitectura sistemului include 3 nivele ierarhice dupa cum urmeaza:
Nivelul 1 - echipamente de masura si comanda ( echipamente de camp )
Nivelul 2 - controlere digitale liber programabil si module de automatizare de
camp pentru controlul local al instalatiilor de incalzire, racire, aer
conditionat cu posibilitate de transmitere a datelor la un dispecer (nivel de
achizitie date)
Nivelul 3 - unitatea centrala : dispecerul de Building Mangement System
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
36
3.3.1 Nivelul de achizitie de date
Nivelul de achizitie de date cuprinde controlere digitale liber programabile si modulele
de camp de automatizare cu structura de intrari / iesiri .
Microprocesoarele in combinatie cu softul incarcat in controlerele digitale liber
programabile asigura toate functiile necesare inregistrarii si analizarii, functiile de control,
comparare si calcul conforme cu buclele de reglaj.
Controlerele digitale au posibilitatea de modificare a tuturor parametrilor instalatiei
prin intermediul unor console operator.
In acest sistem fiecare controler digital poate functiona independent, controland
instalatia pentru care a fost prevazut fara a fi necesara conectarea la dispecer.
Prin functionarea independenta a controlerelor digitale se intelege faptul ca pe baza
unui program de aplicatie introdus in memoria EEPROM ( Electrically Erasable
Programmable Read-Only Memory) a controlerului, ce contine toate curbele de functionare
si valorile de parametri stabilite prin tema de proiectare, acesta citeste si afiseaza pe ecranul
cu cristale lichide al consolei operator toate valorile de temperaturi, presiuni sau stari ale
elementelor din instalatie, conectate la controler si de asemenea comanda elementelor de
executie din instalatie (contactoare, motoare de vane sau pompe, motoare de clapete,
ventilatoare etc.) conectate la controler. Controlerele vor fi montate in tablourile electrice
corespunzatoare instalatiilor controlate cum sunt:
A. TEE2 (Tablou electric Etaj 2) (Anexa 2)
B. TEE1 (Talou electric Etaj 1) (Anexa 3)
C. TEP-TEG (Tablou electric Parter) (Anexa 4)
D. TED (Tablou electric Demisol) (Anexa 5)
Accesul local al utilizatorului la toate aceste marimi, modificarea setpoint-urilor de
temperatura, a programelor de functionare orara, a curbelor de temperatura dupa care se
doreste a functiona instalatia trebuie sa se realizeze usor, fara a necesita cunostinte de
informatica, ci numai cunoasterea instalatiei propriu-zise.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
37
Comunicatia intre controlerele liber programabile si modulele de extensie aferente
acestora protocolul LON.
3.3.2 Dispecerul (Computerul PC Central cu softul de gestiune)
Monitorizarea interactiva in timp real a acestui sistem este posibila dintr-un punct
central, prin intermediul prezentarilor grafice ale instalatiilor ce vor fi realizate pe
calculatorul dispecer. Acest calculator este echipat corespunzator din punct de vedere
hardware si software ( licenta server, licenta statie de lucru).
Astfel controlul si comanda instalatiilor, modificarea parametrilor se va putea face
atat local (la fiecare tablou de automatizare, utilizand consola operator), cat si centralizat (din
PC-ul din dispecer).
Cerinte minime hardware:
PC Pentium IV 2,2Ghz
Monitor 19 TFT
Memorie 512 MB RAM
Hard disk 300GB
Placa de retea Ethernet
Figura 3.3.2 Reprezentare grafica a sistemului de ventilatie
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
38
La postul dispecer sunt disponibile toate informatiile controlerelor din reteaua
conectata la acesta, se poate interveni si transmite comenzi la toate aceste statii si in plus se
poate avea o imagine grafica a fiecarei instalatii.
Reprezentarile grafice ale intregului sistem vor ocupa mai multe ecrane succesive pe
monitorul calculatorului dispecer. Imaginile ce reprezinta parti din sistem sunt interactive, in
sensul ca toate valorile de parametri afisate langa elementele respective sunt actualizate
permanent, iar acelea care reprezinta setari pot fi modificate pe display, folosind facilitatile
sistemului de operare.
3.4 Instalatiile controlate de catre sistem Modulele de extensie vor fi montate in tablourile electrice, impreuna cu contactoarele
de comanda a iluminatului. In controller-ul liber programabil se seteaza programele de timp,
buclele functionale in mod ocupat si neocupat . In mod neocupat se pot defini si
alte moduri de functionare, de exemplu: program de noapte .
Deasemenea se stabileste si comportarea instalatiilor in caz de incendiu conform
matricei de incendiu . Pe usa tabloului va fi montata consola operator care face posibila
setarea parametrilor si urmarirea instalatiei locale.
3.5 Functiuni ale softului de Building Management System
Nivelul de gestiune cuprinde un calculatorul dispecer pentru ambele cladiri. Softul de
gestiune trebuie instalat sub Windows XP, Windows 2000 sau NT.
Dispecerul BMS este echipat cu interfata grafica reprezentand prin imagini dinamice
echipamentele de camp.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
39
Figura 3.5 Interfata grafica reprezentand echipamentele de camp
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
40
Nivelul de gestiune este proiectat pentru:
Vizualizare instalatii: operarea instalatiilor cu ajutorul unei interfete grafice
Vizualizare valori: salvarea si afisarea valorilor masurate
Vizualizare alarme: afisarea mesajelor de alarma
Rutare alarme: rutarea automata a alarmelor
Salvare istoric evenimente: salvarea si vizualizarea alarmelor, evenimentelor sistem si
activitatii utilizatorilor
Program de timp: programe de timp pentru comutari automate
Vizualizare obiecte: o reprezentare ierarhica a sistemului cu sub-sistemele lui
Software pentru sistemul de automatizare
Software-ul si prin urmare intregul sistem trebuie sa fie sigur, logic, eficient si usor de
folosit.
Utilizatorul trebuie sa poata opera sistemul fara a avea cunostinte avansate in
domeniu. Toate informatiile trebuie afisate cu explicatii aditionale care sa ajute la intelegerea
lor. Pentru alarme, atentionari si mesaje de intretinere sistem un text explicativ aditional
trebuie afisat.
Software-ul din statiile de automatizare este protejat impotriva pierderilor sau
coruperii datelor. In caz de intrerupere a alimentarii cu energie, valorile stocate in
echipamentele de camp se vor pastra pentru minimum 24 ore.
Aplicatiile software pentru echipamentele de camp indeplineasc cel putin urmatoarele
conditii:
Functii de baza cum ar fi: masurare, raportare, comutari, numarare impulsuri;
Toate functiile de control necesare: bucle de control P, PI, PID, control secvente,
selectie valori minime / maxime, control in cascada, adaptare set point, diferite strategii de
control, bucle hysteresis, liniarizare, functii de comutare si declansare, functii de timp si data;
Functii de calcul:
Aritmetica fundamentala, functii aritmetice cum ar fi valoarea absoluta, media,
maximum si minimum, functii exponentiale, conexiuni logice, blocarea unor valori ;
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
41
Programe de timp cu schimbare automata la ora de vara sau de iarna. Aceste module
permit declansarea de actiuni interne si externe depinzand de data si ora curenta sau anumite
evenimente. Evenimentele pot fi schimbari de stare sau depasiri de limite. Se pot defini
programe anuale, cu posibilitatea configurarii vacantelor si altor sarbatori. Aceasta
configurare trebuie sa fie facila, utilizand o interfata grafica, si sa poata fi reutilizata prin
copiere pentru alte parti ale instalatiei.
Limitarea valorilor, fixa sau variabila, cu posibilitatea ignorarii depasirilor de limite.
Fiecarei valori analogice masurate i se pot asocia pana la patru limite (2 superioare si 2
inferioare).
Calcularea timpului de functionare pentru fiecare instalatie, echipament sau
componenta. Timpul de functionare va fi calculat tinand cont de raspunsurile la cererea de
valori pentru punctele de date. Resetarea timpilor de functionare poate fi manuala, prin
interfata utilizator sau automata.
Software pentru restartarea echipamentelor dupa intreruperea si revenirea alimentarii
cu curent electric trebuie refacuta automat starea echipamentelor de dinaintea intreruperii
curentului. Starea alimentarii cu energie e data de mai multe puncte de masura. Se va admite
definirea individuala a timpilor de intarziere pentru restartare.
Software-ul de optimizare a consumului energetic trebuie sa asigure pornirea si
oprirea optima a echipamentelor , protectie la temperaturi scazute, set point-uri variabile,
racire cu aer rece din afara pe timp de noapte, limitarea cererii de energie.
Software-ul de gestiune indeplineaste minimum urmatoarele conditii:
Acces la sistem:
Dispecerul BMS trebuie protejat impotriva accesului neautorizat. Pentru a accesa
sistemul fiecare utilizator trebuie sa introduca un nume si o parola care se definesc individual.
Pentru fiecare utilizator se pot defini drepturi de acces la sistem. Se pot defini cel
putin 20 de utilizatori, cu privilegii pe nivele diferite.
Trebuie sa fie posibila crearea de grupuri de utilizatori.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
42
Operatiunile de log in si log out ale utilizatorilor vor fi inregistrate, impreuna cu data
si ora la care au avut loc. Se vor inregistra de asemenea schimbarile de parola. Se vor
inregistra schimbarile unor parametri cum ar fi set-point-urile.
Sistemul trebuie sa permita expirarea automata a sesiunii de login, dupa un timp de
inactivitate configurabil.
Interfata utilizator
Operarea intregului sistem cu ajutorul dispecerului BMS trebuie efectuata prin
intermediul unei interfete grafice in ferestre multiple. Toate functiile vor avea intrari in
manualul de utilizare online (help). Structura interfetei utilizator trebuie sa permita operarea
facila a sistemului, incluzand editarea parametrilor, a programelor de timp.
Alerte, prioritati alarme, anularea alarmelor
Punctele de date pot fi alese manual sau automat. Intotdeauna va fi afisata valoarea
curenta a punctelor de date. In cazul evenimentelor (externe sau interne) se va afisa si data si
timpul. Pentru intrari si iesiri analogice sau numaratoare, valorile se vor afisa cu semn (+ sau
-), un numar suficient de zecimale si unitate de masura.
Se pot defini cel putin 4 categorii de alarme, de exemplu:
- Alarme critice
- Alarme normale
- Mesaje de atentionare
- Mesaje de intretinere
Filtrare date
Monitorizarea valorilor, conditiilor sau evenimentelor se poate face pe statii de
operare sau imprimante iar punctele monitorizate se pot filtra individual. Informatia definita
de un filtru poate fi raportata pe unitatea de iesire definita (statie, imprimanta) la data / ora
definita sau periodic. Aceste configurari se pot face de catre utilizatori.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
43
Inregistrare alarme / valori
Sistemul va oferi posibilitatea salvarii datelor si alarmelor. Pentru valorile salvate se
va oferi o facilitate de back-up.
Datele inregistrate trebuie sa poata fi transferate usor catre un program de calcul
tabelar sau intr-un program de acces la baze de date. Inregistrarea datelor se va face la
intervale diferite, definite individual pentru fiecare punct sau grup de puncte. Se pot defini
grupuri de puncte pentru care trebuie sa fie posibila schimbarea intervalului printr-o singura
operatiune.
Declansarea inregistrarii se poate face la:
- O data / ora prestabilita
- Schimbarea starii unui punct / puncte de date
- Depasiri de limita pentru marimi analogice
- Depasiri de limita de timp de functionare
Perioadele de inregistrare pot fi:
- 1 ora
- Multipli de 1 ora (1-24)
- 1 zi
- Multiplii de o zi (1-31)
- Orice combinatie a acestor perioade
Intervalele de timp pentru inregistrarea valorilor pot fi:
- 30 secunde
- 1 minut
- Multiplii de 5 minute (5 to 60)
Datele inregistrate vor fi stocate intr-o zona bine definita a hard-disk-ului. In caz de
detectare a posibilitatii depasirii capacitatii de stocare se va genera un eveniment pe dispecer.
Imagini
Toate sistemele conectate for fi monitorizate prin imagini dinamice, color, ale
echipamentelor.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
44
Trebuie garantat ca toata informatia necesara se poate monitoriza printr-o intrerfata
grafica bine structurata, fara posibilitatea interpretarii gresite.
Exemple pentru monitorizare:
- Starea unui echipament sau a partilor sale
- Comutarea pe mod manual sau automat a echipamentelor
- Comutarea echipamentelor de catre modulele de optimizare a consumului de energie
- Componente comutate manual (exemplu un ventilator sau pompa)
- Declansari manuale sau semnale de comanda fixe pentru elementele de actionare
- Valori fixate manual
- Toate informatiile relevante
Pe langa imaginile dinamice, vor fi disponibile si imagini statice pentru vederea de
ansamblu. Pentru fiecare imagine se pot defini individual cel putin 12 culori diferite. Imagini
si scheme avansate (exemplu: planul de arhitectura al cladirii) trebuie sa fie disponibile.
Configurarea se poate face fie cu ajutorul simbolurilor dinamice, fie prin schimbarea
culorilor activarea de simboluri aditionale, butoane. In toate imaginile trebuie folosite
aceleasi simboluri si culori. Informatii de uz general sau utilizate frecvent, cum ar fi data,
ora, temperatura exterioara, umiditatea trebuie localizate in acelasi loc in toate imaginile unde
sunt monitorizate.
Simbolurile si culorile pentru componente standard ale unui sistem HVAC (Heating,
Ventilation, and Air Conditioning) trebuie sa fie conforme cu standardele in vigoare.
Aparitia alarmelor sau mesajelor de atentionare trebuie afisata intotdeauna in fereastra
de alarme. Dupa un click pe alarma se va afisa direct imaginea echipamentului care a generat
alarma.
Ferestre de informare si operare
Pentru fiecare componenta se poate configura o fereastra de afisare a informatiilor.
Aceasta fereastra se poate activa la un click pe componenta respectiva, si poate afisa diverse
informatii cum ar fi: tipul componentei, functia si caracteristicile componentei, furnizorul
componentei, piese de schimb necesare si informatii de intretinere.
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
45
ANEXE Anexa 1.1 Schema de conexiuni a automatului programabil TAC 281 in tabloul electric TED (tablou electric demisol)
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
46
Anexa 1.2 Schema de conexiuni a automatului programabil TAC 281 in tabloul electric TEP (tablou electric parter)
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
47
Anexa 1.3 Schema de conexiuni a automatului programabil TAC 281 in tabloul electric TEE1 (tablou electric etaj 1)
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
48
Anexa 1.3 Schema de conexiuni a automatului programabil TAC 281 in tabloul electric TEE2 (tablou electric etaj 2)
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
49
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
50
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
51
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
52
-
Sistem de administrare a unei cladiri de tip centru medical
53
Bibliografie [1] Controllere si programe soft pentru sisteme de management a cladirilor - TAC Vista.
Preluat de pe http://www.schneider-electric.ro/sites/romania/ro/
[2] Sistem de management al cladirilor. Preluat de pe http://www.cuadripol.ro/bms.html
[3] I 18/1 - 01 - Normativ pentru proiectarea si executarea instalaiilor electrice interioare de cureni slabi aferente cldirilor civile i de producie. [4] I 7/2011 - Normativ pentru proiectarea si executarea instalaiilor electrice cu tensiuni pana la 1000Vc.a. si 1500Vc.c. [5] P118-99-Normativ de sigurana la foc a construciilor; [6] ISO IEC 11801 din martie 1995 Information Technology, Generic Cabling Systems
[7] EIA/TIA 568A/B din octombrie 1995 Commercial Building Telecommunications Wiring Standard
[8] EIA/TIA 569 Commercial Building Standard for Telecommunications Pathways & Spaces
[9] EIA/TIA 606 din ianuarie 1993 Administration Standard for the Telecommunication Infrastructure of Commercial Buildings
[10] EIA/TIA TSB-36 Additional Specifications for Unshielded Twisted Pair Cables
[11] SR EN 50174 2 Tehnologia Informaiei; Instalarea Cablajului partea a doua: Planificarea i metode practice ale instalarii n interiorul cldirilor.
[12] Operating TAC Xenta 511, Preluat de pe http://www.xref.be/dpdf/ tac_xenta511_manuel_uk.pdf
[13] LonTalk. (fr an). Preluat de pe wikipedia.org the Free Encyclopedia: http://en.wikipedia.org/wiki/LonTalk
[14] LonTalk specification. (fr an). Preluat de pe http://dce.felk.cvut.cz/ drs/cviceni/lon/doc/LonTalk_spec.pdf
[15] BMS - BUILDING MANAGEMENT SYSTEMS, preluat de pe
http://cabms.blogspot.ro/2006_12_01_archive.html
[16] Mira, N. (coord.). (2002). Manualul de instalaii electrice. n vol. IV, Instalaii
electrice i de automatizare. Bucureti: Editura Artecno.
[17] The LonTalk Communications Protocol. (fr an). Preluat de pe
http://www.cwct.co.uk/ibcwindow/ibc/lonworks/lontalk/lontalk.html
IntroducereCapitolul 1Sistem de tip building management (BMS)1.1 Generalitati1.2 Functiile principale ale sistemului BMS1.3 Structura sistemului BMS1.4 Strategii de management energetic1.5 Principalele sisteme BMS existente pe piata
Capitolul 2Sistemul TAC2.1 Notiuni generale2.2 Familia de controlere TAC Xenta2.2.1 Instalarea electrica2.2.2 Principiile circuitelor Intrare/Iesire (I/O)2.2.3 Terminale si unitati2.2.4 Realizarea conexiunilor
2.3 Software de programare
Capitolul 3Implementarea sistemului TAC la centrul medical Irina3.1 Date initiale3.2 Necesitatea proiectului3.3 Descrierea solutiei3.3.1 Nivelul de achizitie de date3.3.2 Dispecerul (Computerul PC Central cu softul de gestiune)
3.4 Instalatiile controlate de catre sistem3.5 Functiuni ale softului de Building Management System
ANEXEBibliografie