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


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.


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.


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


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.


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.


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.


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.


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


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


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.


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.


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.


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.


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.


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


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


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


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


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.


21

Figura 2.2.3.2 Diagrama de baza a circuitului pentru conectarea modulelor

TAC Xenta 451/452 I/O.


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.


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).


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).


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.


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.)


27

Terminale de tip U, conectand dispozitive de masurare, folosind semnale de tensiune

care sunt alimentate de la acelasi transformator cu modulele I/O:



Terminale tip B si U, ca intrari de termistor:


Lungimea maxima a cablului,

pana la 75C , sectiunea de 0,75 mm2 ..............75 m



Terminale de tip K (iesire de releu):

Sectiunea min. ..............................0,75 1,5 mm2 (19 16 AWG)


Terminale de tip Y(pentru actuatoare alimentate via

Acelasi transformator cu modulele I/O):


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):




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.


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.


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.


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


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.


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.


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:


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


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.


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


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.


39

Figura 3.5 Interfata grafica reprezentand echipamentele de camp


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 ;


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.


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.


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.


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.


45

ANEXE Anexa 1.1 Schema de conexiuni a automatului programabil TAC 281 in tabloul electric TED (tablou electric demisol)


46

Anexa 1.2 Schema de conexiuni a automatului programabil TAC 281 in tabloul electric TEP (tablou electric parter)


47

Anexa 1.3 Schema de conexiuni a automatului programabil TAC 281 in tabloul electric TEE1 (tablou electric etaj 1)


48

Anexa 1.3 Schema de conexiuni a automatului programabil TAC 281 in tabloul electric TEE2 (tablou electric etaj 2)


49


50


51


52


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

Date post:	25-Nov-2015
Category:	Documents
Upload:	11tracker
View:	144 times
Download:	7 times

Sistem de administrare al unei cladiri de tip centru medical (BMS)

Documents