casa inteligenta folosind standardul knx

Casa Inteligenta folosind Standardul KNX

CUPRINSPagina

1.1Tema proiectului2

2Sisteme automate. Generalitati3

2.1Clasificarea sistemelor automate4

2.2Marimile caracteristice reglarii automate7

2.3Schema bloc tipica SRA8

3Concepte teoretice privind sistemele BMS utilizate la cldirile individuale10

3.1Beneficiile dotarii unei cladiri cu BMS10

3.2Functiuni principale ale sistemlor BMS11

3.3Structura sistemelor BMS12

3.4Principalele sisteme BMS existente pe piata15

3.5Strategii de management energetic16

4Standardul KNX17

4.1Arhitectura sistemului Merten KNX18

4.2Topologia20

4.3Transmisia datelor21

4.4Tehnologia sistemului Merten KNX22

5Proiectarea unui sistem BMS pentru o locuinta individuala folosind standardul KNX24

5.1Planurile de executie ale sistemului Merten KNX25

5.1.1Scheme circuite iluminat25

5.1.2Scheme circuite prize25

5.1.3Scheme circuite de comanda pentru jaluzele30

5.1.4Scheme circuite de comanda pentru incalzire si climatizare30

5.1.5Scheme circuite de comanda Merten KNX35

5.1.6Schema bloc a sistemului KNX35

5.2Tabel cu numarul si repartizarea circuitelor integrate in sistemul KNX39

5.3Tabele cu tipurile de module de automatizare44

5.4Echiparea si schemele tablourilor electrice de automatizare48

5.4.1Echiparea si schemele tabloului de automatizare T1 KNX Parter48

5.4.2Echiparea si schemele tabloului de automatizare T2 KNX Parter54

5.5Specificatiile echipamentelor componente ale sistemului KNX59

5.6Interfetele grafice pentru controlul sistemului KNX66

5.7Programarea sistemului de automatizare68

6Concluzii75

Bibliografie76

1. Tema proiectuluiSe va proiecta sistemul de automatizare pentru o locuinta individuala structurata pe doua niveluri: parter si etaj.

In sistemul de automatizare al locuintei se vor integra urmatoarele instalatii:

instalatia de iluminat;

instalatia de incalzire si climatizare; instalatia de comanda pentru jaluzele;

circuitele de prize.

Sistemul de automatizare integrat al locuintei individuale va realiza urmatoarele functii principale: functii de siguranta;

functii pentru reducerea consumului de energie;

functii pentru confortul caminului;

functii de comunicare.

Odata cu implementarea proiectului de automatizare se urmaresc aspectele urmatoare:

consum de energie redus;

siguranta sporita;

posibilitatea controlului la distanta a diverselor aplicatii;

mentenanta usoara, cu costuri reduse;

amortizarea si reducerea substantiala a facturilor la utilitati.

Pentru o eficientizare substantiala a consumurilor energetice, sistemul de automatizare va avea integrata o statie meteo ce va furniza informatii in timp real a urmatorilor parametrii climatici: temperatura exterioara, luminozitate, viteza vantului, presiunea atmosferica si precipitatiile. Acesti parametrii vor fii utilizati de sistemul de automatizare astfel: temperatura exterioar se poate folosi pentru sistemele de vizualizare, pentru calculul poziiei obloanelor exterioare, pentru armarea sau dezarmarea sistemelor de protecie la nghe; viteza vntului poate comanda coborrea obloanelor, iar n corelaie cu temperatura exterioar se pot detecta condiii de canicul sau de nghe; presiunea atmosferic poate indica apropierea furtunilor i n corelaie cu existena unor geamuri deschise poate ateniona utilizatorul de pericol; luminozitatea se poate citi pe direciile est, sud i vest. Funcie de valoarea ei se pot comanda obloanele exterioare la anumite poziii pentru a pstra o luminozitate constant n ncperi, pentru a proteja camerele expuse la nclzire excesiv prin radiaie solar sau pentru a comanda luminile exterioare la cderea nturnericului sau la rsrit; precipitaiile pot fi detectate i n consecin se pot anula instalaiile de irigaie n perioada respectiv.2. Sisteme automate. Generalitati

Omul, ca fiin superioar, a fost preocupat din cele mai vechi timpuri de a cunoate i stpni natura, de a dirija fenomene ale naturii n scopul uurrii existentei sale.

n procesul cunoaterii, omul urmrete evoluia n timp a unor mrimi caracteristice in raport cu evoluia altor mrimi, evideniind astfel grupul mrimilor care definesc cauza i grupul mrimilor ce definesc efectul. Observaiile asupra presupuselor cauze i efecte au condus i conduc la evidenierea unor legi, care, crend relaiile dintre cauze i efecte, caracterizeaz fenomenele.

Stabilirea unor legi ce caracterizeaz fenomene ale naturii i definirea unor modele ale fenomenelor au permis omului o cunoatere i interpretare aprofundat a multor fenomene, reuind s le dirijeze n scopul mbuntirii condiiilor sale de via, al reducerii eforturilor fizice i intelectuale, al uurrii existenei sale.

n acest proces, omul a parcurs urmtoarele etape[4]:

Etapa mecanizrii, n care s-au creat prghia, roata, scripeii, multiplicatoarele de for de cuplu, ansambluri de calcul mecanizat etc., cu care omul i-a uurat eforturile fizice i intelectuale pentru producerea de bunuri materiale.

Etapa automatizrii, n care omul a fost preocupat sa creeze mijloace materiale care s deduc sau s elimine complet intervenia sa direct n desfurarea proceselor de producie. Astfel, n aceasta etap, omul desfoar cu precdere o activitate intelectual, n funcii de analiz, control i conducere.

Etapa cibernetizrii i automatizrii, n care omul este preocupat de crearea unor asemenea obiecte materiale care s reduc funcia de conducere general a omului i s dezvolte sistemul de informare. Astfel au fost create calculatoare i sisteme automate de calcul cu ajutorul crora pot fi stabilite strategii de conducere a proceselor de producie i sisteme de informatizare global.

Ansamblul de obiecte materiale care asigura conducerea unui proces tehnic sau de alt natur fr intervenia direct a omului reprezint un echipament de automatizare.

tiina care se ocupa cu studiul principiilor i aparatelor prin intermediul crora se asigur conducerea proceselor tehnice fr intervenia direct a omului poart denumirea de Automatic. Automatizarea reprezint introducerea n practic a principiilor automaticii.

Ansamblul format din procesul (tehnic) condus i echipamentul de automatizare (de conducere) care asigur desfurarea procesului dup anumite legi poart denumirea de sistem automat.

Reglarea automat este acel ansamblu de operaii, ndeplinit automat, prin care o mrime fizic este fie meninut la o valoare prescris, constant numit consemn sau program fix fie i modific valoarea la intervale de timp date, conform unui anumit program, lund astfel o succesiune de valori prescrise (dinainte stabilite).

n cadrul reglrii automate, se efectueaz o comparaie prin diferen a valorii msurate a unei msuri din procesul reglat, cu valoarea de consemn (sau program) i se acioneaz asupra procesului sau instalaiei automatizate astfel nct s se obin anularea acestei diferene (sau abateri).

n desfurarea proceselor tehnologice se produc transformri fizice, chimice, biologice, ale materie prelucrate, n aa fel nct starea produsului finit s corespund unor indicatori prestabilii. Aceste transformri se produc n instalaii (utilaje) tehnologice, concepute pentru a realiza una sau mai multe faze ale transformrilor din procesul tehnologic. Procesul desfurat ntr-o instalaie tehnologic este caracterizat de mai multe mrimi fizice: temperaturi, presiuni, debite, deplasri, concentraii etc. O parte din aceste mrimi variaz n mod independent, altele sunt influenate de variabile independente. Desfurarea corect a procesului tehnologic presupune ca la fiecare instalaie tehnologic, una sau mai multe mrimi fizice s aib o lege de variaie prestabilit. Instalaiile tehnologice sunt astfel concepute, nct s fie posibil ajustarea acestor mrimi fizice, numite mrimi de ieire, prin intermediul altor mrimi fizice, numite mrimi de execuie. ntr-o instalaie tehnologic mrimile de execuie sunt variabile independente, putnd fi modificate de om sau de dispozitive tehnice construite anume n acest scop. Mrimile de ieire depind att de mrimile de execuie, cat i de alte mrimi independente, numite mrimi perturbatoare. La nivelul unei instalaii izolate de ansamblul utilajelor cu care este interconectat, mrimile perturbatoare variaz n mod independent. Daca se examineaz instalaia n conexiune cu alte utilaje, se constat c cele mai importante perturbaii care se transmit acesteia sunt efectele variaiilor mrimilor de ieire i de execuie din celelalte utilaje tehnologice, cu care este interconectat instalaia dat.Schema bloc a unei instalaii tehnologice (IT) supus automatizrii este prezentat n Figura 2.1, unde Xm , Xe i Xp reprezint mrimile de execuie, de ieire i perturbatoare.

Fig. 2.1

O instalaie tehnologic considerat ca obiect al automatizrii se numete instalaie automatizat (IA). Deci un sistem automat reprezint ansamblul format din instalaia automatizat i echipamentul de automatizare, avnd rolul de a realiza, fr participarea omului, o funcie de comand, control, reglare sau optimizare automat. O instalaie tehnologic considerat ca obiect al automatizrii se numete instalaie automatizat (IA). Deci un sistem automat reprezint ansamblul format din instalaia automatizat i echipamentul de automatizare, avnd rolul de a realiza, fr participarea omului, o funcie de comand, control, reglare sau optimizare automat.2.1 Clasificarea sistemelor automate

Principalul criteriu de clasificare a sistemelor automate (SA) l constituie funcia de automatizare realizat de dispozitivul de automatizare (DA). Din acest punct de vedere, SA pot fi:

sisteme de comand automat ;

sisteme de control automat ;

sisteme de reglare automat ;

sisteme de protecie automat ;

sisteme de optimizare automat.

Sistemele de comand automat sunt sistemele n care dispozitivul de automatizare numit dispozitiv de comand automat este destinat s realizeze o lege de variaie a mrimii de ieire, fr a controla ndeplinirea efectiv a legii date de variaie. Schema bloc a unui sistem de comand automat este data n figura 2.2.

Fig. 2.2

Se remarc faptul c mrimea de execuie xm, dat de dispozitivul de comand automat, acioneaz asupra instalaiei automatizate, n vederea realizrii legii dorite de variaie a mrimii de ieire, fr ca dispozitivul de comand s efectueze controlul ndeplinirii efective a obiectivelor comenzii.

Sistemele de control automat realizeaz supravegherea instalaiei automatizate IA, prin transmiterea la dispozitivul de automatizare, numit i dispozitiv de control automat, a tuturor mrimilor msurabile din instalaie, care prezint interes din punct de vedere tehnologic.

Un astfel de sistem este redat n figura 2.3.

Fig. 2.3

Sistemele de reglare automat

Dispozitivul de automatizare, numit i dispozitiv de reglare automat, trebuie s stabi1easc o coresponden dup o relaie dat (de obicei de proporionalitate) ntre mrimea de ieire xe i mrimea de intrare xi. Deci, prin mrimea de intrare se impune o lege de variaie pentru mrimea de ieire, semnalul xi fiind proporional cu valoarea prescris (dorit) a mrimii de ieire. Dispozitivul de reglare automat mai primete i valoarea real a mrimii de ieire xe. El compar cele dou mrimi i stabilete o lege de comand, acionnd prin mrimea de execuie xm asupra instalaiei automatizate, n vederea aducerii mrimii de reglare xe la valoarea prescris [6].

Sistemele de protecie automat au o structur asemntoare cu cea a sistemelor de reglare automat. Dispozitivul de automatizare se numete, n acest caz, dispozitiv de protecie automat. El primete prin mrimea de intrare valoarea limita admisibil pentru mrimea de ieire. n acelai timp, primete mrimea de ieire, o compar cu valoarea limit admisibil i acioneaz asupra instalaiei automatizate atunci cnd valoarea limit admisibil este depit. Aciunea dispozitivului de protecie asupra instalaiei automatizate are ca efect scoaterea din funciune a unei pari din instalaie sau chiar a ntregii instalaii tehnologice.

Un exemplu tipic de sistem de protecie automat l constituie o acionare electric a unui utilaj, prevzut cu elemente de protecie (relee de protecie termic i electromagnetic, sigurane).

Sistemele de optimizare automat au schema general dat in figura 2.4.

Fig.2.4

Dispozitivul de automatizare, numit i dispozitiv de optimizare automat, primete mrimea de ieire xe, precum i mrimile perturbatoare msurabile (fie acestea xp1, ..., xpk, ...). El acioneaz asupra instalaiei automatizate n aa fel, nct s fie adus la o valoare extrem, un indicator de performan privind desfurarea procesului tehnologic. Indicatorul poate fi consum specific (care trebuie minimizat), randament (care trebuie maximizat), sau un indicator care cuprinde att aspecte cu caracter tehnic, ct i economic. Dispozitivele de optimizare automat sunt instalaii complexe, incluznd n mod obinuit sisteme electronice de calcul.

Alte criterii de clasificare a sistemelor automate sunt[3]:

Dup natura circuitului parcurs de semnalele din sistem, deosebim:

a. sisteme n circuit deschis;

b. sisteme n circuit nchis.

Din categoria sistemelor n circuit deschis fac parte sistemele de comand automate i sistemele de control automat. La sistemele n circuit deschis exist o legtur unidirecional ntre instalaia automatizat i dispozitivul de automatizare: de !a dispozitivul de automatizare la instalaia automatizat, n cazul sistemelor de comand automat, i de la instalaia automatizat la dispozitivul de automatizare, n cazul sistemelor de control automat.

Din categoria sistemelor n circuit nchis fac parte sistemele de reglare automat, de protecie automat i de optimizare automat. La sistemele n circuit nchis, dispozitivul de automatizare acioneaz asupra instalaiei automatizate i, n acelai timp, primete semnale de la aceasta. De exemplu, ntr-un sistem de reglare automat, dispozitivul de automatizare transmite comenzi instalaiei automatizate, n scopul obinerii unei variaii dorite a mrimii de ieire, i n acelai timp el primete mrimea de ieire xe, pentru a controla ndeplinirea comenzilor date.

Dup numrul mrimilor de ieire i de execuie:

a. sisteme automate simple, n care instalaia automatizat are o singur mrime de ieire i o mrime de execuie;

b. sisteme automate multivariabile, n care instalaia automatizat are mai multe mrimi de ieire i mai multe mrimi de execuie.

Dup modul de reprezentare a mrimilor n dispozitivul de automatizare:

a. sisteme automate analogice, n care intervin semnale analogice;

b. sisteme automate numerice, n care prelucrarea informaiilor n dispozitivul de automatizare se face sub forma numeric.2.2 Mrimile caracteristice reglrii automate

Pentru instalaiile tehnologice i procesele industriale, aplicarea reglrii are o importan deosebit. De exemplu, funcionarea mainilor cu abur, a turbinelor, a motoarelor cu ardere intern etc. Este direct legat de reglarea turaiei, a presiunii i a debitului agentului motor (abur, gaz, ap etc.), a temperaturii, a ungerii .a.; pentru funcionarea generatoarelor sincrone cu tensiune constant la borne trebuie modificat n mod corespunztor excitaia etc.

Desigur, operaiile de reglare sunt necesare numai atunci cnd mrimea reglat nu poate rmne constant de la sine, la valoarea dorit i are tendina de a-i modifica valoarea, de a se abate mai mult sau mai puin de la aceasta, n urma unor efecte perturbatoare externe sau interne.

n cazul oricrei reglri se deosebesc mai multe mrimi caracteristice: mrimea reglat, mrimea de execuie i mrimea perturbatoare (sau perturbaiile).

Mrimea care trebuie meninut la valoarea prescris este mrimea reglat.

Mrimi reglate sunt, de exemplu, frecvena, turaia, tensiunea, puterea electric, presiunea, temperatura, debitul, nivelul dintr-un rezervor etc.

Mrimea de execuie este mrimea obinut la ieirea elementului de execuie al instalaiei de reglare i cu ajutorul creia se poate influena mrimea reglat, pentru a o aduce la valoarea dorit (de consemn sau program).

De exemplu, dac se urmrete meninerea constant a turaie unui motor electric de curent continuu, pentru variaia turaiei n sensul dorit se variaz curentul de excitaie al motorului. Deci, mrimea reglat este, n acest caz, turaia, iar mrimea de execuie este curentul de excitaie al motorului.

Pentru meninerea constant a tensiunii la bornele unui generator sincron se variaz corespunztor tensiunea de excitaie; mrimea reglat este tensiunea la borne, iar mrimea de execuie este tensiunea (sau curentul) de excitaie. n scopul reglrii automate a temperaturii gazelor de ardere ntr-un focar se variaz debitul de ardere, cnd debitul de combustibil rmne constant.

Influenele externe (sau interne) care sunt cauzele abaterilor valorilor instantanee ale mrimii reglate de la valoarea prescris (sau, consemn) se numesc, n tehnica reglrii, perturbaii sau mrimi perturbatoare.

La reglarea unei anumite mrimi se exercit influena uneia sau a mai multor

mrimi perturbatoare. Astfel, n cazul reglrii turaiei motorului de curent continuu se exercit influena unor perturbaii diferite: tensiunea variabil de alimentare a motorului, variaia cuplului de sarcin cerut de maina de lucru antrenat de motorul respectiv, variaie rezistenei electrice a bobinajelor cu temperatura etc.

De regul, efectul influenei uneia dintre mrimile perturbatoare este predominant i poate fi preliminat; aceast perturbaie este considerat perturbaie principal i aciunea de reglare se manifest n sensul eliminrii abaterii mrimii reglat de la valoarea prescris sub influena perturbaiei principale (sau dominante).

n figura 2.5 este reprezentat schema bloc a obiectului reglrii n general (instalaia, sau procesul tehnologic supuse reglrii). La intrarea obiectului reglrii (OR), reprezentat simbolic printr-un dreptunghi, se aplic mrimea de execuie m; la ieire, rezult mrimea reglat y. Din exterior, se exercit aciunea unor mrimi perturbatoare

P1, P2 , Pk, Pn dintre care urmeaz a fi selectat perturbaia principal Pn.

Fig.2.5

2.3 Schema bloc tipic SRA

Schema de structur a unui sistem de reglare automat este dat n Figura 2.6. Semnificaia elementelor i mrimilor din sistem este urmtoarea:

Fig.2.6

Aceste notaii sunt uzuale n automatic i se vor utiliza sistematic n cele ce urmeaz.

Instalaia automatizat este instalaia tehnologic privit ca obiect al automatizrii, la care una sau mai multe mrimi fizice, numite mrimi de ieire, dorim s aib o lege de variaie dat.

Mrimea de ieire poate fi influenat n mod necontrolat de una sau mai multe mrimi perturbatoare i poate fi modificat, n scopul realizrii obiectivului reglrii, prin mrimea de execuie, xm. Valoarea prescris (dorit) a mrimii de ieire se impune prin mrimea de intrare, xi. Ea se poate modifica printr-o aciune i asupra elementului de intrare Ei, dat de un operator uman sau de un dispozitiv tehnic (de exemplu, i poate fi unghiul de rotaie a unui buton de fixare a referinei). Elementul de comparaie EC compar mrimea de mrimea cu mrimea de reacie, dnd mrimea de acionare:

xa=xi-xr

Deoarece mrimile xi i xr sunt proporionale cu valoarea prescris, respectiv valoarea real a mrimii de ieire, rezult c mrimea de acionare este proporional cu abaterea mrimii de ieire de la valoarea prescris (eroarea de reglare). n funcie de aceast mrime de acionare, regulatorul R stabilete o lege de comand, n vederea aducerii mrimii de ieire la valoarea prescris, adic pentru anularea erorii de reglare. Regulatorul automat R este deci dispozitivul tehnic care nlocuiete funciile operatorului uman ntr-un proces de reglare manual. Mrimea de comanda xc dat de regulator este, de cele mai multe ori, un semnal de putere mic. Pentru a se interveni asupra instalaiei automatizate, prin stabilirea mrimii de execuie xm la o valoare corespunztoare comenzii regulatorului, este necesar o putere mai mare dect puterea semnalului de comand. Din acest motiv, ntre regulator i instalaia automatizat se introduce elementul de execuie EE. Acesta preia mrimea de comanda xc i dezvolt la ieire o putere suficient de mare pentru a da mrimii de execuie alura de variaie corespunztoare comenzii xc a regulatorului.

n consecin , funcionarea sistemului de reglare automat este urmtoarea: dac, datorit aciunii mrimii perturbatoare xp, mrimea de ieire scade fa de valoarea prescris, scade n mod corespunztor i mrimea de reacie xr, iar mrimea de acionare xa va crete; regulatorul va stabili o comand xc, care, aplicat instalaiei automatizate prin elementul de execuie EE - , produce modificarea mrimii de ieire n sensul revenirii acesteia la valoarea prescris. O asemenea funcionare este posibil numai datorit faptului c sistemul este n circuit nchis. Aceasta nseamn c, pe lng legtura direct, de la intrarea la ieirea sistemului, exist o legtur invers, numit i reacie, prin care se controleaz dac obiectivul reglrii este ndeplinit. Un asemenea sistem n circuit nchis se mai numete i bucl de reglare.

3. Concepte teoretice privind sistemele BMS utilizate la cldirile individuale

In ultimii douzeci de ani funcionarea cldirilor bazat pe tehnologia informaiei, din mai multe puncte de vedere (utiliti, administrativ, financiar), a avut o evoluie spectaculoas.

Astzi o cldire modern este dotat cu infrastructur electronic care i permite s se adapteze i s rspund n mod permanent la schimbarea condiiilor avnd ca rezultat utilizarea eficient a resurselor energetice, mbuntirea condiiilor de confort i creterea gradului de securitate a celor ce o ocup.

Infrastructura electronic (creierul) cldirii care conduce i monitorizeaz funcionarea echipamentelor i instalaiilor aferente este cunoscut n literatura de specialitate cu numele de Sistem de Management al Cldirii (SMC) sau Building Management System (BMS). Conceptul de BMS aferent unei cldirii cuprinde , totalitatea aparatelor, echipamentelor, sistemelor locale de automatizare a instalaiilor( hidraulice, nclzire, ventilare-climatizare, iluminat ascensoare, prevenirea i stingerea incendiilor, control acces, supraveghere, antiefracie etc.) si reelelor de comunicaie care asigur supravegherea si controlul funcionarii instalaiilor din cldire. BMS implementeaz programe de utilizare eficient a energiei n condiii de sigurana la incendiu, securitate, mediu si reduce cheltuielile de mentenan.

Cldirea bazata pe tehnologie si a crei funcionare este asigurata de un sistem automatizat integrat ce asigura managementul fluxurilor informaionale si energetice dintr-o cldire (BMS), este cunoscuta in literatura cu numele de cldire inteligenta (Smart Building , Intelligent Building). Pentru a determina nivelul de inteligenta,1a oameni a fost inventat testul 10. Sunt preocupri de a stabili nivelul de inteligenta i la cldiri.

Datorit limitrilor din punct de vedere hardware si software ale instalaiilor din cldirile vechi, realizarea unei astfel de infrastructuri este dificil.

BMS este un sistem de automatizare modern cu o arhitectur ierarhizat i distribuita pe dou sau trei niveluri. Elementele principale sunt computerul central (PC Workstation post central de comand) i controlerele necesare automatizrii diverselor tipuri de echipamente i instalaii. Transmiterea informaiilor ntre acestea i computer i invers se face n timp real prin intermediul unei reele de comunicaii.

Controlerele sunt dispozitive electronice , dotate cu microprocesor, i care au implementai algoritmi moderni de funcionare (PID, EPID,etc.).EPID inseamna Enhanced PID adic PID mbuntit. mbuntirea provine de la faptul c acest controler PID este prevzut cu algoritm de tip fuzzy.

Reeaua de comunicaii asigur fluxul de informaii i ntre controlere, astfel nct n timpul defeciunii temporare a computerului central , acestea conlucreaz pentru funcionarea cldirii.

3.1 Beneficiile dotrii unei cldiri cu BMS :

- eficientizarea consumurilor energetice in condiii de confort prin utilizarea algoritmilor de funcionare ai diferitelor echipamente si instalaii. De exemplu managementulsistemuluidelifturi ;- grad ridicat de securitate al cldirii prin utilizarea unor sisteme avansate de control ale accesului, detectare si alarmare la incendiu si efracie, corelarea ntre sistemul de evacuare al fumului i sistemul HVAC al cldirii, etc.

- sisteme avansate de comunicaii Internet, Intranet, pota electronic, TV prin cablu cu circuit nchis, videofonie, etc.:

- management facil al cldirii printr-un post central si mai multe posturi locale de colectare, procesare i transmitere a datelor.3.2 Funciunile principale ale sistemelor BMSAfiarea n timp real a parametrilor ce caracterizeaz funcionarea ntregii cldiri. Aceasta reduce timpul efectiv de supraveghere n cazul n care aria construit a cldirii este foarte mare, sau cldirea este alctuit din mai multe corpuri. Softul-aplicaie care ruleaz pe computerul central se prezint sub form grafic, realizndu-se astfel o interfaa utilizator-cldire prin care se poate supraveghea i conduce infrastructura acesteia. Totodat datele obinute sunt introduse automat n diferite procese de calcul, ale cror rezultate sunt incluse n rapoarte de funcionare. Existenta i actualizarea permanent a acestora ajut la identificarea unor probleme n funcionarea instalaiilor din diferite zone ale cldirii. Bazele de date astfel formate sunt utilizate n realizarea strategiilor de management energetic. Sistemul permite modificarea parametrilor de funcionare ai tuturor echipamentelor.

Software-ul unui sistem BMS este astfel conceput nct oricrui parametru de funcionare i se pot asocia valori limit (very low, low, high, very high). Atingerea unei valori limit duce la declanarea unei alarme (de regul optic, dar n unele cazuri poate fi i sonor). Exemple sunt multiple: depirea/scderea valorii de referin a temperaturii aerului pe diferite zone, depirea/scderea valorii de umiditate critic pentru zone de depozitare pentru diverse produse (biblioteci cu documente foarte vechi), ptrundere prin efracie etc. Aadar monitorizarea strii alarmelor i istoricului acestora sunt o alt facilitate a unui sistem de supraveghere i conducere centralizat de tip BMS.

Avnd n vedere multitudinea de informaii colectate de un astfel de sistem, pentru a putea fi gestionate corespunztor, se creeaz automat dup diveri algoritmi, bazele de date. Conform acestora sunt create rapoarte de funcionare att pe perioade de timp ncheiate, ct i pe perioade de timp viitoare, rezultnd aa numitele trend-uri. Un alt scop al bazelor de date este calculul unor indicatori de performanta Un indicator de acest tip, des utilizat, l reprezint costul energiei consumate/metru ptrat. Pornind de la acest indicator, coroborat cu alte date, se pot afla informaii utile. De exemplu indicele foarte mare de consum pe nivelul A al unei cldiri nchiriat unui beneficiar, n comparaie cu indicele de consum pe nivelul B, de acelai tip, al aceleiai cldiri, dar nchiriat altui beneficiar poate semnala diverse probleme: utilizarea necorespunztoare de ctre personalul angajat a echipamentelor terminale (ventiloconvectoare), iluminatul n mod excesiv pe timpul zilei, nefuncionarea n condiii nominale a chillerului aferent nivelului respectiv din cldire, etc.Totodat, bazele de date sunt folosite pentru a calcula durata de folosire a echipamentelor, n urma creia se decide trimiterea echipelor de intervenie pentru controale de rutin sau nlocuirea acestora pentru a preveni o utilizare excesiv urmat brusc de o defeciune. In cazul instalaiilor ce folosesc echipamente de rezerv (cazane ce funcioneaz n cascad, pompe/ventilatoare montate n paralel, etc.) condiia principal care determin interschimbarea acestora, e durata de funcionare. Sistemul BMS pe lng durata de funcionare ia n calcul i consumul energetic realizat pe diferite perioade de consum.Pe lng faptul c sistemul BMS ofer posibilitatea existenei unuia sau mai multor posturi de comand, acesta, cuprinde toate sistemele de automatizare aferente instalaiilor din cldire prin interconectare funcionarea acestora avnd la baz schimbul de informaii reciproc. In cazul ansamblurilor de cldiri interconectarea se realizeaz prin reele locale de tip LAN iar unde nu este posibil prin linii telefonice. Integrarea nu se rezum doar la instalaiile propriu-zise ci chiar la sistemele informatice i de contabilitate. De exemplu dispariia unui angajat de pe tatul de plat al instituiei conduce n mod automat la dezactivarea cartelei de acces n cldire.Utilizarea controlerelor digitale, cunoscute sub denumirea de DDC- Direct Digital Control, pe lng caracteristicile de modularitate, extensibilitate i versatilitate ce le ofer sistemului BMS, permite programarea buclelor de automatizare si parametrizarea proceselor de la distanta din interiorul cldirii i/sau din exteriorul acesteia prin Internet sau linie telefonic. Bucle standard de automatizare de tip PID, funcii logice, de maxim i minim, de contorizare, temporizare, prescriere etc. Sunt uor de conceput, configurat i modificat datorit software-ului iniial (firmware) cu care este prevzut DDC-ul. Firmware-ul este softul de baz care permite rularea ulterioar a aplicaiilor concepute de productor, sub form de module soft, pentru diferite instalaii tip (preparare a agentului termic primar, nclzire, preparare a apei calde de consum menajer, centrala de tratare a aerului diferite tipuri constructive, ventiloconvectoare, uniti terminale de tip VAV etc.Unitile terminale de tip VAV, (Variable Air Volume) ,sunt cutii de amestec, dotate cu ventilator cu turaie variabila, rezistenta electrica si grile reglabile. La ele ajunge aerul prin tubulatura de la centrala de tratare a aerului. Reglarea temperaturii in ncpere se face prin variaia debitului de aer introdus (reglai cantitativ spre deosebire de ventiloconvectoare care sunt schimbtoare de cldur apa-aer si regleaz temperatura din ncpere prin variaia temperaturii aerului introdus (reglai calitativ).Concepia hardware si software a DDC-urilor face posibil implementarea strategiilor de management energetic nu numai la nivelul softului central al sistemului BMS, ci chiar la nivelul controlerelor crescnd gradul de eficienta energetic al cldirii.

3.3 Structura sistemelor BMSDei structura hardware a unui sistem BMS comport multe forme, aceasta datorit numrului ridicat de productori i soluii adoptate, n general este respectat cea din figura 3.1. Pn la mijlocul anilor 1990, sistemul era structurat pe trei niveluri (nivel aparatura de cmp field level, nivel automatizare automation level, nivel management management level), distincte ntre ele din punct de vedere al funciilor i al modului de comunicaie. Primul nivel era format din traductoare i elemente de execuie, fiecare conectate individual la controlere. Astfel ntre echipamentele tehnologice (cazane, chillere, centrale de tratare a aerului, etc.) si controlere exista aparatura de cmp ce realiza o delimitare precis. Dup anul 2000 implementarea la scar larg n producia de echipamente tehnologice i automatizare aferente, a standardelor LONMARK si BACNet, nivelul aparatur de cmp a fost integrat din punct de vedere al comunicaiei n cele de automatizare. Principalul motiv l constituie dotarea traductoarelor i elementelor de execuie cu module de comunicaie integrate (partea central a modulului de comunicaie ,p constituie cipul Neuron), acestea putnd forma cu reele de controlere o reea unic de tip peer to peer (de la egal la egal). Totodat i echipamentele tehnologice au nceput sa fie prevzute cu module de comunicaie de tip BMS.

Dup cum se observ n figura 3.1 reeaua de traductoare i elemente de execuie notate cu I/O (Input/Output) este conectat la reeaua controlerelor prin intermediul unui controler de reea. Elementele de cmp pot fi conectate la module distribuie, care la rndul lor formeaz o reea compatibil cu cea a controlerelor De cele mai multe ori rolul controlerul de reea din primul caz este preluat de un controler standard, dar care ndeplinete numai acest rol in procesul de comunicaie.

In cazul n care extinderea unei reele de comunicaii, pe o arie geografic nsemnat (exemplu centralele de cogenerare ale unui ora) se face prin intermediul telefoniei, cuplarea ntr-un sistem de management utilizeaz comunicaia de tip Auto Dial Auto Answer. Aceasta nseamn c modemurile se cupleaz on-line automat la linia telefonic doar cnd este necesar trimiterea sau recepia de pachete de date.

Un sistem de management poate folosi n cadrul su mai multe tipuri de reele de comunicaie, diferite din punct de vedere software, pentru cuplarea acestora existnd punile (bridge) de comunicaie. (exemplu LON/EIB, LON/PROFIBUS).

Orice rol al reelei de comunicaie poate constitui un post de comand local (PC r Local Workstation) prin care se poate accesa ntregul sistem, aceasta fcndu-se securizat, pe mai multe nivele, pe baz de parole.

Informaiile provenite de la controlere sunt: procesate i gestionate prin intermediul unei staii de lucru centralizate (PC-Workstation). Funcionarea este asigurat de un server de baze de date prevzut cu back-up. Pentru existenta datelor i pe suport scris, in reea este necesar prezenta unei imprimante. Un alt rol important al acesteia este nregistrarea alarmelor n cazul defectrii computerelor (existenta unui virus). Protocoalele caracteristice reelei de comunicaie la nivelul de management sunt: Ethernet, BACNet, TCP/IP, HTTP, etc. Toate permit conectarea, prin intermediul unui router,( conectarea reelei interne Intranet, la Internet),. Existenta conexiunii la serviciul World Wide Web i dezvoltarea accentuat a tehnologiilor wireless fac posibil accesarea sistemul BMS utiliznd echipamente diverse: laptop, telefon mobil, PDA etc. Accesul wireless se poate face i prin puncte de acces dotate cu card Ethernet

Unii dintre marii productori de BMS echipeaz mai multe cldiri dintr-un ora sau mai multe, le interconecteaz la nivel de management rezultnd reele cu arii geografice extinse numite WAN Wide Area Networks.

Din punct de vedere software, al tipului de protocol de comunicaie utilizat n reele, la nivel de automatizare, cele mai cunoscute sunt LON (Local Operating Network), EIB (European Installation Bus), PROFIBUS (Process Field Bus). Au fost luate n considerate numai protocoalele deschise (open protocol), pentru c numai utilizarea lor ofer caracterul de versatilitate al unui sistem BMS, n detrimentul protocoalelor proprietar care condiioneaz apartenena controlerelor i a echipamentelor de comunicatie1a acelai proprietar. La nivel de automatizare, n special in SUA, este foarte folosit BACnet, standard creat de ASHRAEJ timp ce in UE este folosit numai la nivel de management. .Pentru utilizarea , BACnet la sistemele de management ale cldirilor sunt necesare .protocoalele Ethernet si TCP/IPL Din punct de vedere al suportului fizic al reelelor majoritatea protocoalelor de comunicaie sunt compatibile cu toate mediile, variind doar viteza de trafic a datelor: cablu cu patru conductoare din cupru (2 perechi torsadate), fibr optic, linii de alimentare cu energie electric, unde radio (wireless), cablu coaxial, etc. In alegerea acestora trebuie inut seama de: costurile de achiziie, instalare i punere n funciune, sigurana transmiterii datelor, eliminarea perturbaiilor i nlturarea erorilor logice, viteza necesar de transmitere a datelor, distantele i poziia topologic a participanilor, etc [11].

Software-ul utilizat la nivel de management este compatibil cu platformele Windows i/sau MAC OS (MAQntosh Operating System). Interfaa grafic a acestuia permite controlul i monitorizarea diferitelor aplicaii simultan, fiind de tip multitask. Structura grafic a interfeei este piramidal,. Prin accesare continu a sistemului acesta se desface n subsisteme. Funcionarea echipamentelor i instalaiilor este prezentat schematic pentru a uura munca utilizatorului, ca n figura 3.2.Facilitile oferite de software sunt diverse, cele mai importante fiind managementul reelei prin comunicaia on-line cu controlerele i alte dispozitive dotate cu module de comunicaie, achiziia n timp real a datelor i generarea de rapoarte ce includ istorice de evenimente, gestionarea alarmelor, configurarea i exploatarea bazelor de date prin algoritmi de procesare, etc.Software-ul aloc o adres de tip text pentru fiecare dispozitiv din reeaua de comunicaie (controler, PC, periferice) astfel nct mesajele de alarm localizeaz cu precizie defeciunea. In configurarea mesajelor de alarm se introduc comentarii destinate operatorului, n funcie de nivelul de acces, prin care se indic acestuia ce msuri s ntreprind (ce servicii de intervenie s apeleze, ce sisteme s elimine din funciune, ce formulare s completeze etc.

3.4 Principalele sisteme BMS existente pe pia

In tabelul urmtor sunt prezentate mai multe sisteme BMS, informaiile fiind luate de pe site-urile productorilor. Acestea se refer la denumirea sistemului de management, la software-ul folosit si tipurile de comunicatii utilizate la cele dou niveluri. La seciunea controlere sunt enumerate cele mai importante.

n Romnia exist o serie de firme care comercializeaz _. Unele proiecteaz si monteaz instalaii de BMS. Instalaiile pornesc de la pachete simple care utilizeaz un releu crepuscular care in funcie de iluminatul din mediul ambiant alimenteaz sau ntrerupe circuitul surselor de lumina , la utilizarea unor relee electronice monostabile care alimenteaz sursa de lumina in funcie de prezenta (COELCO, HAGER), la cele wireless care folosesc transmisii radio la 868 MHz sistemul Easy Sens la care transmisia de date se face prin standardul EnOcean care permite combinaia de senzori si receptoare produse de diferite firme. Astfel modulele receptoare pot sa primeasc si sa evalueze att telegrame emise de senzorii Thermokon cat si de ntreruptoarele pentru iluminat PEHA (emiterea de unde radio este obinut prin efect piezoelectric). Receptoarele sunt echipate cu interfee LQN sau RS 485. Pentru controlul si vizualizarea unor instalaii de mica complexitate poate fi utilizat aparatul Touch Panel cu ecran LCD de 5,7 (PRATCO). Protocoalele deschise permit utilizarea echipamentelor indiferent de productor Internaional Standard Organisation (ISO) a elaborat Reference Model-Open Systems Interconection (OSD pentru transmisia de date intre calculatoare, reele si procese. Standardele pentru reelele de comunicaii cele mai utilizate sunt: LON (Local Operating Network), BACNet (Building Automation Control Network) si EIB (European Installation Bus). .Achiziia datelor, conversia acestora in semnale numerice si transmiterea la controlere se face cu aparate si echipamente caracteristice sistemului respectiv firmei care produce asemenea aparatura. De exemplu la sistemul Honeywell sunt utilizate controlere tip EXCEL iar comunicaia ,se realizeaz prin intermediul unor module de tip XFL 521 B ce au cate opt intrri analogice Comunicaia se face prin cablul de comunicaie LON-BUS ce utilizeaz protocolul de comunicaie LONTalk. La nivelul controlerului se efectueaz vizualizare, gestiunea datelor si transmiterea datelor la nivelul ierarhic superior. Firme care se ocupa de sisteme pentru managementul cldirilor cu realizri remarcabile sunt: Moeller-Electric cu sistemul xComfort-Locuina confortabil n care trebuie amintit de pachetul EasyDim care asigur controlul iluminatului ambiental i pachetul Easy Play care asigur controlul si comanda iluminatului si prizelor ; sistemul xCommand- n loc de chei si cartele magnetice utilizeaz identificarea prin amprente Casa inteligent Xclever home. O alta firma cu o prezenta de subliniat este , Schneider Romnia cu T.A.C. System si MERTEN KNX.3.5 Strategii de management energetic Strategiile de management implementate n cadrul unui sistem BMS difer de la productor la productor ns o parte dintre acestea sunt eseniale i se regsesc n majoritatea situaiilor.

Intre sistemul de iluminat artificial i cel natural trebuie s existe concordant! Nivelul de iluminare artificial interior i exterior trebuie s varieze automat n funcie de cel natural. In acelai timp funcionarea corpurilor de iluminat se coreleaz cu senzorii de prezenta. Lipsa ocupanilor unei ncperi trebuie s reduc nivelul de iluminare sau dup caz, ntreruperea funcionrii sistemului de iluminat.

In cazul instalaiilor electrice de for este necesar o monitorizare permanent a consumurilor de energie activ si reactiv. Pe perioada consumurilor de vrf, cnd cantitatea de energie reactiv este crescut, trebuie luate msuri pentru ameliorarea factorului de putere prin cuplarea automat a bateriilor de condensatoare. O cot parte important a consumului electric o constituie funcionarea lifturilor. Motoarele lifturilor i ale scrilor rulante folosesc electronica de putere aprnd astfel inevitabilele armonici de curent care scad valoarea factorului de putere.,

Pentru instalaiile HVAC strategiile de management sunt numeroase, cele mai uzuale fiind: - timp optim de oprire/pornire;

- utilizarea aerului exterior pentru rcire (free cooling) cnd temperatura acestuia este mai mic dect cea a aerului refulat in interior;

- automatizarea centralelor de tratare a aerului si a unittilor terminale n functie de

entalpie (se iau in considerare att caldura latent ct roces sensibil continute n aerul umed);- adaptarea permanent si pe zone ct mai restrnse la sarcina termic dercire/nclzire (eliminarea solutiei clasice de utilizare a incperilor martor);

- utilizarea n anumite situatii doar a ventilrii (zero energy band) ca n figura3.3 nmomentul atingerii intervalului 23-24C (zero energy band) instalatiile de inclzire/rcire seopresc folosindu-se doar unitatile de ventilare;

- optimizarea functionrii chillerelor prin, creterea progresivai pe ct posibil atemperaturii apei rcite,

- condiionarea funcionarii unitilor terminale de senzorii de prezen/ de exemplu*funcionarea ventiloconvectoarelor ,sau a iluminatului cnd nu sunt persoane).

Fig.3.34. Standardul KNX

KNX este un standard deschis, care a evoluat n ultimii 30 de ani n Europa de vest i care a devenit ntre timp un standard de talie mondial.Evoluatia standardului KNX arata astfel:

1984Ideologizarea notiunii de Tehnologii inteligente pentru cladiri de catre Merten 1987Stabilirea unui parteneriat in dezvoltarea protocolului INSTABUS

Merten GmbH & CO. KG

INSTA-Elektro GmbH (Berker, Gira, Jung)

Siemens AG 1990Infiintarea EIBA

European Installation BUS Association ( cu sediul la Bruxelles) Infiintarea EIBA Germania Infiintarea Asociatiei Konnex

BatiBUS Club International BCI

European Installation Bus Association EIBA

European Home Systems Association EHSA 2003KNX este primul standard pentru cladiri EN 50090 2004

13 asociatii EIBA nationale LIGHT + BUILDING KNX AWARD pentru Best Project 2004 Merten Stagobel 2006 KNX a fost aprobat ca si standard international ISO/IEC 14543-3-x Spre deosebire de alte standarde cum ar fi LON, care este foarte bun ns adaptat mai mult mediului industrial sau standarde domestice mai puin rspndite ca X10 care are limitri tehnologice, KNX a dobndit un succes larg la productorii din toat lumea, la ora actual existnd foarte multe echipamente certificate de la muli productori, echipamente care pot funciona perfect mpreun. Acest lucru conduce la o flexibilitate foarte mare i la posibilitatea de a modela extrem de multe funcii inteligente chiar i pentru cldirile cu destinaie rezidenial, multi sau unifamiliale iar

sistemele proiectate conform standardului KNX pot fi scalate de la nivelul unui apartament pn la instalaii uriae ca noile terminale ale unor aeroporturi din lume.

Principiul de funcionare a unei instalaii KNX este destul de simplu: o colecie de dispozitive care dein fiecare o logic local comunic ntre ele prin intermediul unor telegrame definite de standardul KNX, aceste telegrame fiind transmise prin fir sau chiar prin radio. Unele dispozitive au rol de senzori (de exemplu o serie de butoane pe perete pe post de ntreruptoare sau o staie meteo pe acoperi) iar altele au rol de execuie (de exemplu o serie de comutatoare care aprind sau sting efectiv un bec).

Cea mai direct implicaie a unei astfel de tehnologii este c amplasarea senzorilor i a elementelor de execuie nu mai este restricionat din motive constructive ale cldirii, posibilitatea controlului extinzndu-se cu mult peste modelul tradiional de instalaii electrice.

O a doua implicaie este dat de existena unei game extrem de variat de dispozitive cu rol de senzori sau de acionare, ceea ce permite integrarea n sistemul KNX a multor sisteme pe care le ntlnim de obicei disparate n cadrul unei cldiri:

- Iluminat;

- Control jaluzele electrice;

- Climatizare;

- Alarme;

- Telefonie;

- Internet;

- Audio Video;

- Contorizare;

- Securitate i control acces;

- Meteo i irigaii.

O a treia implicaie ine de ideea gruprii parametrilor tuturor sistemelor integrate n KNX pentru a deservi imediat un scenariu de utilizare al cldirii. Spre exemplu dac avem musafiri sau dorim s vizionm un film, toate elementele de iluminat, climatizare, poziionare jaluzele, audio-video pot fi reglate instantaneu printr-o singur comand. Tot ce trebuie s facem este s reglm manual aceste elemente la prima utilizare apoi cu o singur comand memorm toate poziiile setate ntr-un scenariu. Desigur, o instalaie poate porni numai de la unele funcionaliti i se poate dezvolta n timp dac se constat aceast necesitate.

4.1 Arhitectura sistemului Merten KNX

In instalatiile clasice, fiecare functie necesita un cablu de alimentare propriu si fiecare sistem de comanda se realizeaza separat (Fig 1).

Fig 1Sistemul Merten KNX monitorizeaza si comanda functiile si secventele de lucru printr-un cablu comun (Fig 2). Ca urmare, alimentarea electrica a consumatorilor se face direct, nemaifiind necesara trecerea prin elementele de comanda.

Fig 2

Sistemul Merten KNX este un sistem flexibil, deschis astfel ca, in cazul in care se doreste o modificare ulterioara a functiilor componentelor sistemului sau o reorganizare a incaperilor, sistemul KNX permite o organizare usoara a acestora prin modificarea parametrilor aparatelor, nefiind necesara o modificare a cablajului.

Modificarea parametrilor sistemului se realizeaza cu ajutorul unui PC si cu ajutorul softului de proiectare si instalare ETS( EIB Tool Software), soft ce este utilizat si la punerea in functiune a sistemului.

Merten KNX poate fi conectat si cu alte sisteme pentru cladiri ( sistem de management pentru incalzire si climatizare, sistem de control acces, sistem de incendiu, sistem de efractie, sistem de sonorizare) cu ajutorul interfetelor si modulelor de intrari-iesiri.

4.2 Topologia

La cea mai mic unitate a sistemului Merten KNX, si anume o linie, pot fi conectate pan la 64 de aparate compatibile cu acest sistem (participanti la BUS) (Fig 3).

Fig 3Prin intermediul unor cuploare de linie care sunt conectate la asa numita linie principal pot fi legate pan la 15 linii formand astfel o arie (Fig 4).

Fig 4

Lungimea unei linii impreun cu toate ramificatiile nu trebuie s depseasc 1000m,distanta dintre o surs de alimentare si un participant la BUS trebuie s fie mai mic de 350m. Pentru a evita coliziunile dintre telegrame, trebuie ca distanta dintre cei doi participanti la BUS s fie limitat la 700m (Fig 5). Cablul de BUS poate fi montat paralel cu cablul de alimentare cu energie electric fr s apar perturbri in transmiterea telegramelor.

Fig 54.3 Transmisia datelor

Merten KNX este un sistem descentralizat, comandat pe baz de evenimente, cu transmisia serial a datelor pentru comanda, urmrirea si raportarea functiilor in exploatare. Printr-un traseu comun, care este cablul de BUS, se realizeaz schimbul de informatii intre toti participantii la BUS. Transmisia datelor se face serial, informatia fiind transformat intr-o telegram si transportat prin cablul de BUS de la un senzor (element de comand), la unul sau mai multe elemente de executie.

Fiecare participant la BUS primeste in timpul proiectrii, cu un software specializat, o

adres fizic proprie, cu ajutorul creia s poat fi oricand identificat. Pentru dialogul dintre participanti in timpul functionrii este ins utilizat adresa logic, numit si adresa de grup. In fiecare telegram este introdus adresa de grup de ctre emittor. Fiecare receptor confirm receptarea mesajului atunci cand acesta a fost receptionat. In cazul in care aceast confirmare nu este receptionat de ctre emittor, acesta repet telegrama de maximum trei ori. Dac nici in acest caz nu se primeste confirmarea, se intrerupe procesul de transmitere a telegramei, iar eroarea este inscris in memoria emittorului.

La Merten KNX transmisia datelor nu este separat galvanic datorit faptului c tensiunea de alimentare de 24V a participantilor la BUS (Fig 6) este si ea transmis prin acelasi cablu ca si telegramele. Telegramele sunt modulate pe aceast tensiune constant. In acest context 0 logic corespunzand unui impuls, iar lipsa unui impuls fiind interpretat drept 1 logic.

Datele cuprinse in telegrame sunt transmise asincron. Sincronizarea acestor transmisii se

realizeaz prin biti de START si de STOP. Accesul la BUS ca mediu fizic comun de comunicare prin transmisii asincrone trebuie s fie foarte bine reglementat.

Toti participantii la BUS primesc telegramele dar numai receptoarele crora le sunt adresate aceste telegrame reactioneaz. In momentul in care un participant la BUS are de emis o telegram, el trebuie s urmreasc pe BUS dac un alt participant emite si trebuie s astepte pan cand nici un alt participant nu mai emite. In situatia in care BUS-ul este liber, oricare participant la BUS poate s initieze procedura de emisie. In cazul in care incep s emit doi participanti concomitent, se va impune cel cu prioritate mai mare, al doilea participant retrgandu-se.

Fig 6

4.4 Tehnologia Sistemului Merten KNX

Fiecare linie de BUS presupune un sistem propriu de electroalimentare a participantilor legati la aceasta. In acest fel, in cazul cderii unei linii, restul instalatiei poate s functioneze fr problem mai departe.Participantii la BUS sunt alimentati la joas tensiune, adic la 24Vcc si in functie de tipul

sursei, aceasta poate fi solicitat la 320mA sau la 640 mA. Sursa este echipat cu protectii la supratensiune si la supracurent si este astfel protejat impotriva supratensiunilor si scurtcircuitelor. Scurte intreruperi ale alimentrii din retea ( 65000

Supply voltage: DC 24 V

Power consumption: < 20 W

RAM: 128 MB

Flash memory: 64 MB

Data buffering: via battery

Ambient operating temperature: 5C to 40 C

Type of protection: IP 20

Frame dimensions: 224.7x277.5x12 mm (HxWxD)2) KNX ARG Presence Basic pw MTN630719

Angle of detection: 360

Range: a radius of max. 7 m (at a mounting

height of 2.50 m)

Number of levels: 6

Number of zones: 136 with 544 switching

segments

Number of movement sensors: 4

Light sensor: internal light sensor infinitely

adjustable from approx. 10 to 2000 Lux

(ETS); external light sensor via KNX3) KNX push-btn.4g plus stst SysD MTN628126

Product or component type: Pushbutton

Bus type: KNX

Number of FUNCTION keys:5

Colour code (similar): Stainless steel

Material: Stainless steelIP degree of protection: IP20

4) KNX push-btn.2g plus w.RTC stst SysD MTN6212-4146

Function available: With temperature

controller

With timer clock

Type of setting: Manual set point

adjustment

Bus type: KNX

Number of FUNCTION keys: 6

Local signaling: Status LED

Digital display

5) KNX push-btn.4g plus w.RTC stst SysD MTN6214-4146

Function available: With temperature controller

With timer clock

Type of setting: Manual set point adjustment

Bus type: KNX

Transmission support medium: Infrared receiver

Number of FUNCTION keys: 10

Local signaling: Digital display

Status: LED6) KNX weather station basic MTN663990

Range of product: KNX

Product or component type: Sensor

Bus type: KNX

IP degree of protection: IP44Mounting support: Wall mounted

Input type: With analogue input7) KNX sw.act.REG-K/8x/10 w.man.mode MTN649208


Product or component type: Switch actuator

Bus type: KNX

Modular device: additional info

Connectable with: different phases

Number of contacts: 8

IP degree of protection: IP20Operating mode: KNX bus system

Manual operation

Total number of 18 mm modules: 4

Mounting support: DIN rail

[Ue] rated operational voltage: 230 V

[In] rated current: 10 A

Switching capacity incandescent lamps in W: 2000

Local signaling: LED

Load capacitance: 105 F, 230 V8) KNX Uni.dim.act.REG-K/4x230/250W MTN649325

Operating mode: KNX bus system

Manual operation



Rated operational power in W: 50...250 W

[Ue] rated operational voltage :220...230 V

Network frequency: 50...60 Hz

Number of outputs: 4

Local signaling: LED

Load type: Capacitive

Inductive

Resistive9) KNX bl.sw.act.REG-K/12x/24/10 w.man.mode MTN649912


Manual operation



[In] rated current: 10 A


Switching capacity in W: 2000

Local signalling: LED

IP degree of protection: IP2010) KNX Fan Coil Aktor REG-K MTN645094


Manual operation


Wiring device mounting: DIN rail

[Ue] rated operational voltage: 230 V

Output type: Output continuous 0 to 100 %

Output switching: 0-100% pwm

Output current: 0.5 A


Number of inputs: 2

Input type: Binary11) KNX heat.act. REG-K/6x230/0,05A MTN645129


Manual operation


Wiring device mounting : DIN rail

[Ue] rated operational voltage: 230...240 V

Output type: Output continuous 0 to 100 %

Output switching: 0-100% pwm

Output current: 0.05 A

Number of outputs: 612) KNX pow.sup. REG-K/640mA lgr MTN684064



Output current: 640 mA

Local signalling: LEDProduct or component type:Power supply

Bus type: KNX

Additional information: With integrated choke13) KNX USB interface REG-K MTN681829


Product or component type : USB interface

Bus type: KNX

Colour tint: Light grey

Colour code RAL: 7035

IP degree of protection: IP20



Transmission rate: 9600 bauds14) KNX time emitter MTN677290

Function available: Can be control by radio signal DCF77

Possibility to program externally

With summer/winter time function



Autonomy: 87600 hoursBus type: KNX

Modular device additional info: Synchronise time over the bus

Number of channels: 1

IP degree of protection: IP2015) Coupler REG-K MTN680204


Product or component type: Line coupler

Product destination: Bus system

Bus type: KNX


Wiring device mounting: DIN rail16) Binary input REG-K/4x24 lgr MTN644892

Product or component type: Binary input

Bus type: KNX

IP degree of protection: IP20

Total number of 18 mm modules: 2.5

Wiring device mounting: DIN rail

[Ue] rated operational voltage: 24 V AC/DC 50 Hz

Number of inputs: 4

Input type: Binary

Local signalling: LED5.6 Interfetele grafice pentru controlul sistemului KNX

Interfetele grafice pentru controlul sistemelor aferente intregii locuinte (Fig 19, Fig 20, Fig 21, Fig 22) se realizeaza in software-ul de design si programare TP-Visu. Ele se vor accesa de pe touchscreen-ul din holurile de intrare de pe fiecare nivel si cu ajutorul acestora, utilizatorul va avea o imagine de ansamblu asupra tuturor instalatiilor din cladire si totodata le va putea controla pe fiecare in parte.

Pentru controlul iluminatului, in spatiile in care exista iluminat dimabil se gaseste un simbol sub forma de buton tip potentiometru prin care utilizatorul va putea schimba nivelul de iluminare al incaperii. In spatiile in care exista iluminat pornit-oprit, utilizatorul va avea controlul asupra acestuia printr-un buton ON/OFF.

Pentru controlul jaluzelelor, in fiecare camera se gaseste cate o casuta de comanda prin care utilizator poate da o valoare procentuala pentru pozitia jaluzelei sau, cu ajutorul semnelor grafice sus/jos sa comande inchiderea sau deschiderea acesteia.

Climatizarea se va comanda cu ajutorul unor casute de dialog in care utilizatorul va putea introduce valoarea de temperature dorita, in grade Celsius.

Fig 19

Fig 20

5.7 Programarea sistemului de automatizare

Software-ul cu care se realizeaza programarea sistemului KNX se numeste ETS si inseamna Engineering Tool Software. Acesta este un instrument de configurare si programare independent ce foloseste la proiectarea si programarea intregii instalatii de automatizare a cladirii.

Soft-ul ETS este parte integrata a stadardului KNX si totodata a sistemulului de automatizare KNX. Astfel, acest soft asigura urmatoarele avantaje majore:

compatibilitate maxima garantate intre ETS si KNX Standard; toate bazele de date de echipamente de la toti producatorii KNX pot fi importate in ETS;

bazele de date de la versiunile mai vechi ale software-ului ETS (pana la ETS2) pot fi importate si editate in versiunile mai noi ale software-ului (ETS3, Ets4);

peste tot in lume, proiectantii si instalatorii folosesc acelasi soft, ETS, pentru proiectarea, instalarea si programarea sistemului; astfel schimbul de date este garantat.

Standardul KNX are o istorie de 20 de ani. In aceasta perioada, ETS s-a dezvoltat astfel: ETS1 1993-1996;

ETS2 1996-2004;

ETS3 2004-2010;

ETS4: 2010 prezent.

Soft-ul ETS ajuta utilizatorul in urmatoarele etape:

planificare si proiectare;

programare;

documentatie;

diagnosticare si depanare.

Domeniile de aplicare ale ETS cuprind:

controlul iluminatului (de comutare; opacitate, "starea de spirit de iluminat");

controlul umbririi (obloane; jaluzele)

inclzire, ventilaie, aer condiionat (reglare individuala a temperaturii;controlul radiatoarelor, unitatilor termice, cazanelor, ventilatoarelor, ...)

acces i securitate ( detectie a prezenei; alarma de efractie si incendiu; simulare prezen; comutator de panic)

managementul energiei (contorizare a consumului, izolare sub sarcin, ...).

confort i funcii de control inteligent n toate aplicaiile (control centalizat; scenarii combinate; control inteligent al procesului; ...)

control de la distan i mentenanta de la distan (de exemplu, prin telefon sau internet); interfatarea cu alte sisteme ( console de supraveghere, facility management, sisteme dedicate de securitate, audio, multimedia etc.).O prima faza in programarea sistemului KNX o reprezinta creearea arhitecturii cladirii. Astfel, dupa cum se observa in Fig 21, se delimiteaza nivelurile cladirii: etaj si parter iar mai apoi se defineste fiecare spatiu in parte plus tabloul de automatizare.

Fig 21

Intr-o a doua faza se face o repartizare a echipamentelor, fiecarui spatiu definit anterior i se aloca echipamentele de comanda si executie. (Fig 22)

Fig 22

O a treia etapa in programarea sistemului de automatizare este data de definirea topologiei retelei (Fig 23), mai precis sunt delimitate ariile si liniile sistemului. Apoi, sunt incarcate echipamentele aferente fiecarei linii sistemul alocand automat adrese pentru fiecare element in parte.

Fig 23

Urmatoarea etapa consta in creearea grupurilor de adrese. Mai precis se creeaza adrese in care se vor grupa obiectele de programare pentru fiecare echipament astfel incat sa indeplineasca o anumita functie (Fig 24).

Fig 24

Urmeaza programarea si integrarea instalatiilor aferente cladirii: programarea instalatiei de iluminat, programarea instalatiei de incalzire si climatizare (Fig 25), programarea instalatiei de comanda pentru jaluzele (Fig 26) si programarea statiei meteo (Fig 27).

Fig 25

Fig 26

Fig 27Statia meteo este configurata astfel incat sa trimita telegrame la schimbarile elementelor climatice la o anumita perioada de timp si in functie de aceste telegrame sa se comande anumite instalatii aferente sistemului de automatizare.

Astfel, pentru parametrul climatic vant, statia meteo va sesiza sistemul la fiecare schimbare cu 20% din valoarea stabilita de utilizator si va trimite telegrame la fiecare 60 de minute.

Pentru parametrul intensitate luminoasa, statia meteo va trimite telegrame atunci cand parametrul respective se va schimba cu 30% din valoarea prestabilita, telegramele fiind trimise ciclic la fiecare 30 de minute.

Schimbarea de temperatura va fi sesizata la fiecare 30 de minute atunci cand acest parametru se va schimba cu 2,5 C.

Statia meteo va alarma utilizatorul asupra conditiilor de ploaie si va trimite ciclic telegrame privind aceste conditii la fiecare 60 de minute. La 5 minute de la momentul cand ploaia se va opri, statia meteo are posibilitatea sa anunte utilizatorul si sa aduca sistemul in regim normal.

In functie de parametrii primiti de la statia meteo, sistemul va putea comanda instalatiile componente, in special instalatia de iluminat, instalatia de incalzire si climatizare si instalatia de control a jaluzelelor.

6. ConcluziiSistemul de automatizare al locuintei este un sistem de achiziie i procesare de date pentru mentenana i economisirea energiei cu posibilitatea comunicrii la distanta prin intermediul internetului sau a retelelor de telefonie.

Acest sistem permite planului de mentenan s verifice i s controleze operaiile realizate de fiecare sistem instalat pe teren.

Implementarea unui sistem de automatizare pentru o locuinta individual aduce beneficiarului avantaje cantitative cuantificate financiar prin:

1. reducerea cheltuielilor energetice;

2. optimizarea funcionrii instalatiilor;

3. prelungirea duratei de funcionare a echipamentelor i avantaje calitative:

grad de confort sporit;

creterea nivelului de siguran;

diminuarea timpului de intervenie pentru remedierea defeciunilor;

raportri n timp real cu privire la parametrii de funcionare a tuturor instalatiilor.Fat de o constructie clasic dar care vrea s fie la fel de modern ca si constructiile in sistem KNX, economiile de energie sunt urmtoarele:

comenzi locale iluminat, jaluzele - 10% economie;

comenzi centralizate - 15 % economie;

temporizri, reglare iluminat in functie de iluminatul natural - 25% economie;

actionare jaluzele in functie de iluminatul natural - 30% economie;

control clim in fiecare incpere - 40%.

Staia de gestionare (calculatorul pe care este instalat software-ul de automatizare) precum si ecranele tactile prezint o serie de avantaje:

Ecranul computer-ului va permite vizualizarea grafic a schemelor sistemului, a strii i semnalizrii actuale, dorite i valorile eronate. Software-ul va fi capabil s arate diferitele diagrame de automatizare pe ecrane multiple.

Diversele alarmele negative pentru sistemul de confort (temperatura, stare etc.), vor fi,de asemenea, afiate.

Pornirea i oprirea central a tuturor instalatiilor integrate este asigurat.ntregul sistem este complet automatizat n funcie de gradele de ocupare (inclusiv vacanele) i de perioada zilei.Prin echiparea sistemului Merten KNX cu controlerul de internet, utilizatorul se va putea conecta de la distanta de pe orice telefon sau calculator cu acces la internet. Avand controlul de la distanta asigurat, utilizatorul va putea monitoriza in permanenta parametrii functionali ai intregului sistem de automatizare si a tuturor instalatiilor integrate si totodata va putea comanda fiecare sistem in parte.

Bibliografie1. Ionescu Constantin, Larionescu Sorin, Caluianu Sorin,Popescu Daniel Automatizarea instalatiilor. Comenzi automate, editura MATRIX ROM, ISBN:973-685-460-42. Caluianu Sorin Inteligenta artificial in instalatii, Editura MATRIX ROM, ISBN 973-685-120-63. Popescu Daniel Automatizari in constructii, Editura MATRIX ROM, Bucuresti, 20064. Larionescu Sorin Teoria sistemelor, Editura MATRIX ROM, Bucuresti, 20065. Ionescu Constantin, Alexandru Stefan Instalatii electrice si automatizari, Editura MATRIX ROM, Bucuresti, 2006

6. Hermann Merz, Thomas Hansemann, Christof Hbner Building Automation: Communication systems with EIB/KNX, LON and BACnet (Signals and Communication Technology), Editura SPRINGER7. In Partnership with NJATC Building Automation Integration with Open Protocols, Editura ATP

8. In Partnership with NJATC Building Automation: Control Devices and Applications, Editura ATP

9. www.schneider-electric.com10. www.merten.de

11. www.revista-alarma.ro

12. www.knx.org

2

casa inteligenta folosind standardul knx

Documents