ćw.4a. Sterowanie instalacją.pdf

Politechnika Lubelska

Wydział Elektrotechniki i Informatyki

Katedra Sieci Elektrycznych i Zabezpieczeń

Laboratorium Instalacji i Oświetlenia Elektrycznego

Ćwiczenie nr 4 a

STEROWANIE INSTALACJAMI NISKIEGO NAPIĘCIA NA

PRZYKŁADZIE STANOWISKA LABORATORYJNEGO

Z WYKORZYSTANIEM STEROWNIKA KODU DTMF

I KOMPUTERA PC

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie ................................................................................................................................... 3

1.1. Rozwój systemów automatyki w budynku ............................................................................... 4

1.2. Współdziałanie instalacji w nowoczesnym budynku ............................................................... 4

1.3. Europejska Magistrala Instalacyjna ......................................................................................... 6

2. Możliwości połączenia systemu EIB z innymi mediami ................................................................. 8

2.1. Sieci telefoniczne ......................................................................................................................... 8

2.2. Sieci komputerowe ...................................................................................................................... 9

3. Inne systemy automatyki ................................................................................................................ 10

3.1. BACnet ....................................................................................................................................... 11

3.2. LonWorks ® ................................................................................................................................ 11

3.3. PROFIBUS ................................................................................................................................ 12

3.4. Małe systemy automatyki domu .............................................................................................. 13

3.4.1. System SI ............................................................................................................................. 13

3.4.2. System X-I0 ......................................................................................................................... 13

4. Kod DTMF ...................................................................................................................................... 14

4.1. Opis sterownika kodu DTMF .................................................................................................. 16

4.1.1. Budowa ................................................................................................................................ 16

4.2. Zasada działania ....................................................................................................................... 21

4.3. Kodowanie ................................................................................................................................. 26

4.4. Tworzenie układów połączeń z wykorzystaniem sterownika DTMF ................................... 27

5. HomeControl jako praktyczny przykład sterowania instalacją,

przy pomocy komputera PC ........................................................................................................... 30

5.1. Budowa i zasada działania ....................................................................................................... 30

5.1.1. Kontroler .............................................................................................................................. 31

5.1.2. Sterownik ............................................................................................................................. 33

5.2. Opis programu sterującego systemem HomeControl ........................................................... 35

6. Ćwiczenia wykonywane na zamodelowanym stanowisku domku jednorodzinnego ................. 39

6.1. Sterowanie przy użyciu kodu DTMF ...................................................................................... 39

6.1.1. Sterowanie oświetleniem w kuchni zasilanym napięciem 230V ......................................... 39

6.1.2. Sterowanie gniazdem siłowym 3x400 V w kuchni .............................................................. 39

6.1.3. Sterowanie alarmem domowym.......................................................................................... 40

6.2. Sterowanie instalacją za pośrednictwem komputera PC ...................................................... 40

7. Schematy i rysunki .......................................................................................................................... 43

8. Opracowanie sprawozdania ........................................................................................................... 47

10. Literatura ....................................................................................................................................... 48

11. Skorowidz ....................................................................................................................................... 50

1. Wprowadzenie

Kierunkiem rozwoju procesów zachodzących w naszym otoczeniu jest coraz

pełniejsza automatyzacja i komputeryzacja wszystkich procesów, począwszy od produkcji

dóbr konsumpcyjnych (taśmy produkcyjne), aż do procesów związanych bezpośrednio

z życiem człowieka (ogrzewanie, klimatyzacja, zmywarki, pralki automatyczne, kuchenki

mikrofalowe, piekarniki, itp.). Automatyka wkrada się w coraz to nowe dziedziny życia,

które przez dziesięciolecia funkcjonowały według niezmiennych zasad (np. automatycznie

spłukiwane urządzenia sanitarne). Już dziś powstają w pełni zautomatyzowane domy,

które odciążają swoich właścicieli od wielu rutynowych czynności, zmniejszając zużycie

energii i podnosząc komfort pracy i odpoczynku.

Coraz większy wpływ urządzeń technicznych na nasze codzienne życie sprawia,

że używając je oczekujemy od nich jak największej funkcjonalności, efektywności

łatwości obsługi oraz oszczędności przy użytkowaniu.

Bardzo modnym i powszechnie stosowanym ostatnio określeniem jest „inteligentny

budynek”. Najbardziej trafna definicja, z jaką można się zetknąć, jest następująca:

“Inteligentny budynek - to budynek, który w sposób celowy i właściwy, samoistnie reaguje

na występujące w jego otoczeniu zdarzenia i zmieniające się czynniki zewnętrzne

(np. czas, warunki atmosferyczne, porę dnia)”. Tak sformułowane objaśnienie jest bardzo

ogólne i przez to pojemne. Można przyporządkować tej definicji zarówno poszczególne

systemy instalacyjne, jak i same rozwiązania architektoniczne.

Ciągłe żądania w kierunku podnoszenia standardu sprawiły, że techniczne

możliwości rozwoju tradycyjnych instalacji zostały praktycznie wyczerpane. Przewidując

taką sytuację już wcześniej producenci urządzeń techniki instalacyjnej podjęli działania

w kierunku stworzenia własnych systemów sterowania i regulacji wprowadzających

elementy automatyki. Idąca specjalizacja tych systemów spełnia wprawdzie większość

wymagań, lecz przy jednoczesnym stosowaniu na jednym obiekcie kilku systemów,

w postępie geometrycznym rośnie nam liczba wymaganych kabli i przewodów, na domiar

złego połączenie ich w jedną funkcjonalną całość dla zapewnienia kompleksowej obsługi

i sterowania napotyka na duże kłopoty i najczęściej wymaga drogich urządzeń

realizujących funkcję sterowania nadrzędnego.

Do ćwiczeń laboratoryjnych został wybrany przykład sterowania instalacjami

elektrycznymi niskiego napięcia z wykorzystaniem łącza telefonicznego i odbiornika kodu

DTMF oraz sterownika sterowanego przy pomocy komputera PC.

1.1. Rozwój systemów automatyki w budynku

Podniesienie efektywności i komfortu pracy oraz wypoczynku w krajach

rozwiniętych spowodował wzrost konsumpcji energii, a w konsekwencji bardziej

racjonalnego jej wykorzystania. Od tego czasu ciągle wzrasta znaczenie automatyki

we wszystkich dziedzinach techniki jako podstawy energooszczędnych rozwiązań.

Początkowo automatyka stosowana była w przemyśle, gdzie dość szybko zauważono

wymierne efekty w postaci zmniejszenia energochłonności procesów technologicznych,

jak również zwiększenia wydajności produkcji. Po pewnym czasie została ona również

wprowadzona do innych dziedzin, także do instalacji elektrycznych.

Wczesne układy automatyki opierały się na technice przekaźnikowej, na różnego

rodzaju przekaźnikach, zegarach mechanicznych itp. Technikę ę, stosuje

się z powodzeniem do dzisiaj, choć rozwój elektroniki zwiększył paletę możliwości

automatyki. Wprowadzone zostały nowe grupy urządzeń, takie jak: łączniki sterowane

elektronicznie (zegary elektroniczne, wyłączniki czasowe, impulsowe), wyłączniki

zmierzchowe, regulatory temperatury, układy przesyłu informacji na bazie fal radiowych

czy podczerwieni. Jednocześnie wraz z rozwojem układów mikroprocesorowych dość

gwałtownie powstały i rozwinęły się nowe branże, które od początku powstania

wykorzystywały

układy

automatyki:

klimatyzacyjno-wentylacyjna,

ochrony

przeciwpożarowej, ochrony mienia, kontroli dostępu.

Nowe technologie wprowadzane do budownictwa pociągnęły za sobą również

zmiany w koncepcji budowy instalacji elektrycznej. Coraz częściej obwody elektryczne

sterowane są przez układy elektroniczne automatyki. Powszechnie już stosuje się w Polsce

np. układy wyłącznika czasowego do oświetlenia klatek schodowych, czy też układy

załączania oświetlenia zewnętrznego, sterowanego wyłącznikiem zmierzchowym. Czasami

instaluje się również układy sterowania przy pomocy podczerwieni lub fal radiowych.

Ostatnio daje się zauważyć wzrost zainteresowania automatyką instalacji nie tylko

do sterowania oświetleniem, ale również w innych branżach np.: sterowanie silnikami

wentylatorów, pieców, zaworów grzejnikowych.

1.2. Współdziałanie instalacji w nowoczesnym budynku

Nowoczesny biurowiec dla spełnienia wymogów klasy A 1) , oprócz podstawowych

instalacji elektrycznych, wodnych i kanalizacyjnych, musi być wyposażony w szereg

nowych instalacji: instalację przeciwpożarową, kontroli dostępu, okablowania

strukturalnego, system wentylacji, ewentualnie klimatyzacji, układy zasilania awaryjnego,

system ochrony przed tzw. efektem cieplarnianym i promieniowaniem cieplnym, np. rolety

przeciwsłoneczne, system monitoringu (telewizja przemysłowa, systemy

antywłamaniowe). Dodatkowo chcąc sterować poszczególnymi układami instalacji

natrafiamy na pierwszą trudność - problem ilości okablowania. Każda z tych instalacji

potrzebuje zarówno przewodów zasilających, jak i sterujących. Od ilości, rozmieszczenia

oraz poboru mocy elementów oraz ilości i rodzaju instalacji, ściśle zależy ilość i rodzaj

okablowania. Przy dużych budynkach użyteczności publicznej mamy do czynienia

z ogromnymi ilościami przewodów i kabli. Przy ograniczonym miejscu na umieszczenie

przewodów, instalatorzy stają przed nie lada zadaniem zmieszczenia całego okablowania

w zazwyczaj ograniczonej przestrzeni. Drugą niedogodnością związaną z dużą ilością

przewodów i kabli jest prawidłowe oznakowanie i późniejsze serwisowanie instalacji,

np. odnalezienie uszkodzenia przewodu w tym kłębowisku.

Jeśli uda nam się przeprowadzić cały proces okablowania 2) budynku,

nie rezygnując przy okazji z części instalacji, stajemy przed następnym problemem.

W jaki sposób zintegrować wszystkie branże tak, aby ze sobą współdziałały?.

Przykładowo w momencie, gdy jest włączone ogrzewanie - nie włączać klimatyzacji lub,

przy otwieraniu okna - wyłączenie systemów grzania lub chłodzenia, i nie uruchomienie

alarmu antywłamaniowego. Sygnał z instalacji przeciwpożarowej powinien wyłączać

też napięcie w dużej części instalacji z wyjątkiem obwodów potrzebnych do gaszenia

pożaru, np. instalacji oddymiania i oświetlenia awaryjnego. Sytuacji, w których wymagane

jest współdziałanie różnych instalacji pojawia się mnóstwo.

Ponieważ każda z branż posiada szereg własnych systemów zamkniętych,

integracja odbywa się zazwyczaj na zasadzie połączenia centralnych jednostek sterujących,

w których każda jednostka musi posiadać tyle interfejsów, z iloma systemami chcemy

ją połączyć. Drugim sposobem jest połączenie wszystkich oddzielnych systemów przy

pomocy systemu nadrzędnego, zarządzającego budynkiem tzw. BMS (z ang. Building

Management System). Integracja w ten sposób wszystkich systemów w naprawdę

"inteligentny budynek" najczęściej wiąże się z ogromnymi kosztami.

1) Patrz skorowidz str. 51.

Dlatego bardzo często inwestorzy, oszczędzając na kosztach inwestycyjnych

ograniczają automatykę budynku do minimum. Niestety, oszczędności inwestycyjne

powodują zazwyczaj wzrost późniejszych kosztów eksploatacyjnych (a właściwie brak

możliwości wygenerowania oszczędności, np. zużytej energii), co w konsekwencji uderza

w użytkowników.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: