Müasir bina avtomatlaşdırma sistemlərində enerji tələbləri və layihələndirmə çətinlikləri

Daha ağıllı və səmərəli binalara doğru istiqamət

Bina avtomatlaşdırma sistemləri artıq yalnız yüksək səviyyəli obyektlər üçün nəzərdə tutulan əlavə yeniləmələr deyil. Onlar bütün dünyada kommersiya binalarının, sənaye şəhərciklərinin, xəstəxanaların və enerjiyə qənaətə yönəlmiş infrastruktur layihələrinin əməliyyat əsasına sürətlə çevrilir.

Hökumətlər enerji tənzimləmələrini sərtləşdirdikcə və operatorlar istismar xərclərini azaltmağa çalışdıqca, mühəndislər getdikcə daha çox əlaqələndirilmiş mühitlərdə fasiləsiz monitorinq, səmərəli idarəetmə və etibarlı enerji paylanmasını təmin edən avtomatlaşdırma platformaları layihələndirmək təzyiqi ilə üzləşirlər.

Şəkil 1. Ağıllı ölçmə sistemləri enerjini nəzərə alan bina infrastrukturunun əsas qatına çevrilir.

Enerji arxitekturası niyə əvvəlkindən daha vacibdir

Bina avtomatlaşdırması ilə bağlı müzakirələrin əksəriyyəti proqram analitikasına, IoT bağlantısına və ağıllı idarəetmələrə yönəlir. Lakin hər bir etibarlı BAS quraşdırmasının təməli onun enerji arxitekturasıdır.

Kontrollerlər, kommunikasiya modulları, HMI-lər, simsiz şlüzlər, sensorlar və sahə I/O modulları sabit gərginlik çevrilməsinə, elektrik izolyasiyasına və EMC mühafizəsinə əsaslanır. Etibarlı enerji təchizatı layihəsi olmadan hətta qabaqcıl avtomatlaşdırma proqramları belə qeyri-sabitliyə və kommunikasiya xətalarına həssas olur.

Enerjiyə monitorinq şəbəkə kənarından başlayır

Ağıllı sayğaclar müasir obyektlərdə ilk intellekt qatını təşkil edir. Bu qurğular gərginlik, cərəyan və sərfiyyat məlumatlarını fasiləsiz toplayaraq təhlil və optimallaşdırma üçün məlumatı nəzarət sistemlərinə ötürür.

Bu sayğaclar birbaşa daxil olan enerji xətlərində işlədiyinə görə mühəndislər elektrik küyünü, gərginlik sıçrayışlarını və şəbəkə pozuntularını nəzərə almalıdır. İzolyasiya və EMC mühafizəsi artıq əlavə seçim deyil, layihələndirmənin məcburi prioritetləridir.

Əksər arxitekturalar geniş diapazonlu AC girişlərini paylamadan əvvəl təcrid olunmuş 12 VDC xətlərinə çevirir, daha aşağı gərginlikləri isə kommunikasiya modullarına, mikrokontrollerlərə və RS485 interfeyslərinə ötürür.

Daha genişmiqyaslı quraşdırmalarda bu qurğular adətən uzaqdan diaqnostikanı və obyekt üzrə monitorinqi dəstəkləyən mərkəzləşdirilmiş elektrik enerjisi və elektrik idarəetmə sistemlərinə inteqrasiya olunur.

BACnet kontrollerləri obyektlərdə tətbiq dairəsini genişləndirməyə davam edir

BACnet kommersiya avtomatlaşdırma mühitlərində ən geniş tətbiq olunan kommunikasiya standartlarından biri olaraq qalır. HVAC, işıqlandırma, yanğından mühafizə və girişə nəzarət sistemləri qarşılıqlı işləkliyi təmin etmək üçün getdikcə daha çox BACnet-ə uyğun kontrollerlərdən asılı olur.

Şəkil 2. BACnet kontrollerləri bina altsistemləri ilə mərkəzləşdirilmiş idarəetmə platformaları arasında qarşılıqlı işləkliyi sadələşdirir.

Əksər BACnet cihazları kommersiya binalarında geniş yayılmış 24 VAC infrastrukturundan işləyir. Daxildə enerji zənciri rabitə prosessorlarını, Ethernet modullarını və izolyasiya olunmuş RS485 kanallarını qidalandırmazdan əvvəl dəyişən cərəyanı sabit cərəyana çevirir.

Bu kontrollerlərin artan mürəkkəbliyi həssas emal komponentlərini sabitləşdirmək üçün PMIC-lərin və izolyasiya olunmuş DC/DC çeviricilərinin getdikcə daha çox istifadə edilməsini də izah edir.

HVAC idarəetməsi dəqiq mühəndislik intizamına çevrilir

HVAC sistemləri obyektin ümumi enerji sərfiyyatının əhəmiyyətli hissəsini təşkil edir. Enerji qiymətləri dəyişdikcə və dayanıqlılıq hədəfləri sərtləşdikcə, HVAC avtomatlaşdırması sadə termostat məntiqindən adaptiv, verilənlərə əsaslanan idarəetməyə keçir.

Dəyişən hava həcmi sistemləri mexaniki gərginliyi azaldır

Ənənəvi sabit hava həcmi sistemləri kompressorları dəfələrlə işə salıb-söndürür. Dəyişən hava həcmi kontrollerləri isə hava axınını dinamik şəkildə tənzimləyir, aşınmanı azaldır və istilik sabitliyini yaxşılaşdırır.

Bu yanaşma enerji sərfiyyatını azaldır və xüsusilə insanların sıx olduğu kommersiya obyektlərində avadanlığın xidmət müddətini uzadır.

Şəkil 3. VAV kontrollerləri hava axınının idarə edilməsini şəbəkə üzərindən monitorinq imkanları ilə birləşdirir.

Enerji mühəndisliyi baxımından bu kontrollerlər simsiz rabitə modullarını, displeyləri, aşağı gərginlikli MCU-ları və izolyasiya olunmuş fieldbus interfeyslərini eyni vaxtda dəstəkləməlidir. Buna görə çoxreysli enerji çevrilməsi vacib olur.

Bir çox müasir qurğuda diaqnostikanı və uzaqdan istismara verməni yaxşılaşdırmaq üçün bu kontrollerlər paylanmış HMI və sənaye hesablama platformaları ilə də inteqrasiya olunur.

Proqramlaşdırıla bilən kontrollerlər OT və bina infrastrukturunu birləşdirir

Müasir binalar getdikcə sənaye avtomatlaşdırma mühitlərinə bənzəyir. Bir neçə alt sistem fasiləsiz məlumat mübadiləsi aparır və bu, analoq siqnalları, rəqəmsal giriş-çıxışı, rabitə trafikini və kənar səviyyəli analitikanı emal edə bilən çevik kontrollerlər tələb edir.

Enerji çevikliyi daha geniş tətbiqi dəstəkləyir

Proqramlaşdırıla bilən avtomatlaşdırma kontrollerləri artıq 24 VAC, 24 VDC və standart dəyişən cərəyan şəbəkə gərginlikləri daxil olmaqla, bir neçə enerji giriş üsulunu dəstəkləyir. Bu çeviklik müxtəlif infrastrukturların olduğu mühitlərdə modernizasiya layihələri və quraşdırmanı sadələşdirir.

Mühəndislər, xüsusilə ADC-ləri, DAC-ləri və uzaqdan giriş-çıxış genişləndirmə modullarını inteqrasiya edərkən, izolyasiya olunmuş analoq sxemlərə artan tələblərlə də qarşılaşırlar.

Şəkil 4. Müasir proqramlaşdırıla bilən kontrollerlər şəbəkələşməni, analoq emalı və çevik enerji çevrilməsini birləşdirir.

Praktik tətbiqlərdə etibarlı DC/DC çevrilməsi siqnalın sabitliyinə, rabitənin bütövlüyünə və kontrollerlərin uzunmüddətli etibarlılığına birbaşa təsir edir.

İnsan interfeysi qatı sürətlə genişlənir

İntuitiv vizuallaşdırma platformaları olmadan avtomatlaşdırma sistemlərini idarə etmək çətinləşir. Müasir HMI qurğuları eyni vaxtda əməliyyat panelləri, diaqnostika terminalları və uzaqdan texniki xidmət alətləri kimi fəaliyyət göstərir.

Əvvəlki sabit panelli sistemlərdən fərqli olaraq, daha yeni HMI platformalarına çox vaxt simsiz bağlantı, batareya dəstəyi, sensor ekran interfeysləri və kontrollerlər, eləcə də sahə cihazları ilə birbaşa Ethernet rabitəsi daxildir.

Şəkil 5. Daşınan HMI qurğularından sazlama, diaqnostika və binaların uzaqdan idarə olunması üçün getdikcə daha çox istifadə edilir.

Displey altsistemi adətən ən çox enerji sərf edir. Buna görə bir çox daşınan HMI qurğusu 12 VDC-ni birbaşa displey avadanlığına ötürür, rabitə və emal sxemləri üçün isə ikinci dərəcəli qida xətləri yaradır.

Bazar bundan sonra hansı istiqamətə gedir

Bina avtomatlaşdırması təcrid olunmuş idarəetmə dövrələrindən tam qarşılıqlı əlaqəli rəqəmsal ekosistemlərə doğru inkişaf edir. Enerjinin idarə edilməsi, proqnozlaşdırıcı texniki xidmət, doluluğun optimallaşdırılması və kibertəhlükəsizlik monitorinqi artıq bir-biri ilə sıx əlaqəlidir.

Obyektlər daha çox paylanmış intellekt tətbiq etdikcə, mühəndislər modul enerji arxitekturalarına, izolyasiyalı rabitəyə və miqyaslana bilən aşağı gərginlikli çevirmə platformalarına getdikcə daha çox üstünlük verəcəklər.

BAS tətbiqlərinin növbəti nəsli, ehtimal ki, daha çox kənar emal imkanlarını birbaşa kontrollerlərə və şlüzlərə inteqrasiya edəcək. Bu dəyişiklik səmərəli istilik idarəetməsinin, yığcam enerji çevrilməsinin və dayanıqlı rabitə infrastrukturunun əhəmiyyətini artıracaq.

Müəllifin baxışı

Bir çox bina avtomatlaşdırma nasazlıqları səhvən proqram təminatının və ya şəbəkənin üzərinə atılır. Əslində isə qeyri-sabit enerji arxitekturası rabitə xətalarının, sensorların qeyri-sabitliyinin və kontrollerlərin dayanmasının ən çox nəzərdən qaçan səbəblərindən biri olaraq qalır.

Ağıllı infrastruktura böyük investisiyalar qoyan obyektlər enerji çevrilməsini və elektrik izolyasiyasını əmtəə xarakterli avadanlıq seçimi deyil, strateji mühəndislik qərarları kimi qiymətləndirməlidir. Bütün BAS ekosisteminin etibarlılığı son nəticədə bu fundamental layihələndirmə seçimlərindən asılıdır.

Daniel Mercer | Sənaye sistemləri üzrə baş müxbir

Daniel Mercer sənaye idarəetmə infrastrukturu, ağıllı obyektlər və enerji sistemlərinin inteqrasiyası sahələrində 14 illik təcrübəyə malikdir. Onun təcrübəsinə kommersiya və sənaye obyektlərində Siemens bina idarəetmə sistemləri, Honeywell supervayzer sistemləri və Schneider Electric enerji idarəetmə platformaları ilə bağlı avtomatlaşdırma layihələri daxildir.