Automatyka budynkowa oparta na przekaźnikach programowalnych firmy Relpol

Rys. 1. Schemat sterowania oświetleniem z wykorzystaniem sterownika NEED z wyjściami przekaźnikowymi oraz z wieloma łącznikami przyciskowymi

Stosowane obecnie systemy automatyki budynkowej dzielą się na scentralizowane i zdecentralizowane. Systemy scentralizowane charakteryzują się tym, że występuje jeden nadrzędny sterownik zarządzający pracą całego systemu. Z kolei w systemach zdecentralizowanych, taki sterownik nie występuje.

Do realizowania prostych zastosowań automatyki budynkowej można również wykorzystać przekaźniki programowalne. Algorytm działania przekaźnika PLC jest tworzony indywidualnie do każdego zastosowania, dzięki czemu przekaźnik sprawdza się w praktycznie każdym rozwiązaniu, pozwalając przy niewielkim koszcie stworzyć system automatyki budynkowej zapewniający komfort i wygodę użytkowania, a także oszczędność energii.

Sterowanie oświetleniem

Rys. 2. Schemat sterowania oświetleniem z wykorzystaniem przekaźnika programowalnego NEED z wyjściami przekaźnikowymi, łączników przyciskowych oraz stycznika pośredniczącego

Jedną z podstawowych funkcji realizowanych w ramach automatyki budynkowej jest sterowanie oświetleniem. Sterowanie to w zakresie pojedynczych pomieszczeń jest proste. Sprowadza się do podłączenia przełącznika do wejścia cyfrowego przekaźnika, do wyjścia obwodu oświetleniowego i zaprogramowania powiązania logicznego pomiędzy nimi w samym przekaźniku sterowalnym. Do realizacji algorytmów sterowania oświetleniem można wykorzystać przekaźnik programowalny z wyjściami przekaźnikowymi, np. NEED-230AC-22-8-4R-D.

Wykorzystanie układu tradycyjnego opartego na łącznikach schodowych czy krzyżowych, a także na przekaźnikach bistabilnych jest łatwiejsze. Zastosowanie przekaźnika programowalnego pozwala na większą elastyczność w tym zakresie. Uproszczony schemat takiego układu przedstawiono na rysunku 1. Na wejściu lub wejściach cyfrowych podłączone są przyciski monostabilne P1-P4. Ich liczba zależna jest tylko od potrzeb użytkowych w zakresie sterowania. Na wyjściu podłączany jest obwód oświetleniowy składający się z kilku opraw oświetleniowych O1-O3. Istotnym zagadnieniem jest prawidłowy dobór rodzaju i mocy oświetlenia.

Właściwy dobór powinien zatem uwzględniać wartości prądów roboczych oraz przetężeniowych, pojawiających się przy załączaniu. Konieczne może okazać się, aby przekaźnik bezpośrednio nie załączał obwodu oświetleniowego. W takim przypadku można użyć dodatkowego zewnętrznego przekaźnika pozwalającego ochronić przekaźnik programowalny przed przeciążeniem lub na sterowanie obwodami oświetleniowymi większej mocy. Takie podłączenie pozwala też odseparować obwód główny od obwodu sterowania, gdzie każdy z nich może pracować przy innym napięciu znamionowym (rys. 2).

Sterowanie roletami

Rys. 3. Schemat sterowania roletami z wyjściami przekaźnikowymi

Przekaźnik programowalny pozwala też na sterowanie silnikami elektrycznymi, np. napędem rolet lub żaluzji. Przykładowy schemat sterowania roletami z wykorzystaniem przekaźnika programowalnego przedstawiono na rysunku 3. Do realizacji algorytmów sterowania roletami można, podobnie jak w przypadku sterowania oświetleniem, zastosować sterownik NEED-230AC-22-8-4R-D lub inny z wyjściami przekaźnikowymi, a konkretny wybór wymaga uwzględnienia mocy silnika.

Do sterowania ruchem rolet góra/dół wykorzystać można łączniki roletowe, takie jak w instalacji tradycyjnej (przyciski P1, P2). Załączenie każdego z przycisków powinno być wprowadzone na różne wejścia cyfrowe, aby móc rozróżnić kierunek ruchu rolety.

Silnik roletowy podłączany jest do dwóch wyjść przekaźnikowych Q1 i Q2. Każde z nich odpowiada za ruch rolety w innym kierunku. Sterowanie silnikiem jest uzupełnione dwoma łącznikami krańcowymi, niezaznaczonymi na schemacie, wbudowanymi w obwód silnika, przerywającymi jego pracę po osiągnięciu pozycji końcowej. W celu zapewnienia prawidłowego działania układu należy właściwie zaprogramować sam sterownik.

Istotne jest wykonanie przede wszystkim blokady logicznej uniemożliwiającej jednoczesne podanie napięcia na wyjścia Q1 i Q2. Dodatkowo powinna być zapewniona zwłoka czasowa pomiędzy przełączeniem kierunku obrotów silnika, tak aby po wyłączeniu zasilania silnik mógł się zatrzymać i dopiero z takiej pozycji rozpocząć pracę w przeciwnym kierunku. Zalecane byłoby również włączenie czasowego ograniczenia załączenia wyjść, tak aby silnik nie był zasilany po zakończeniu ruchu rolety.

Sterowanie ogrzewaniem

Rys. 4. Schemat sterowania ogrzewaniem z użyciem NEED-a z wyjściami tranzystorowymi

W inteligentnym sterowaniu ogrzewaniem możliwe jest ustawienie indywidualnej temperatury w różnych pomieszczeniach, w zależności od pory dnia, niezależnie od ich usytuowania oraz warunków zewnętrznych. Pozwala to na zapewnienie odpowiedniego komfortu oraz znaczną oszczędność energii. Sterowanie to sprowadza się do podłączenia do wejścia analogowego przekaźnika czujnika temperatury oraz przyłączenia do jednego z wyjść obwodu sterującego pracą zaworu. Ponadto, w samym przekaźniku należy zaprogramować powiązanie logiczne pomiędzy wejściem a wyjściem.

Uproszczony schemat wykorzystania przekaźnika do sterowania ogrzewaniem z wykorzystaniem czujnika temperatury przedstawiono na rysunku 4. W przypadku realizacji algorytmów sterowania ogrzewaniem należy zastosować przekaźnik programowalny z wyjściami tranzystorowymi, np. NEED-24DC-22-8-4T-D. Przekaźnik ten ma dwa wejścia analogowe, do których można podłączyć czujniki z sygnałem wyjściowym 0-10 V.

Wyjścia tranzystorowe pozwalają ponadto na częste załączanie i wyłączanie zaworu według zdefiniowanego programu. Do wejścia analogowego przekaźnika podłączony jest czujnik temperatury znajdujący się w jednym z pomieszczeń. Liczba przyłączonych czujników zależna jest od liczby wejść analogowych oraz od potrzeb w zakresie sterowania. Do wyjścia Q1 podłączany jest obwód składający się z jednego lub kilku zaworów regulujących dopływ czynnika grzewczego. Istotny jest tu również dobór rodzaju i mocy zaworów.

Podsumowanie

Systemy automatyki budynkowej zbudowane przy wykorzystaniu przekaźników programowalnych i realizujące proste algorytmy sterowania mogą stanowić swego rodzaju alternatywę dla popularnych systemów, takich jak KNX lub LCN. Niewątpliwie stosunkowo niewielkim nakładem kosztów, umożliwiają one realizację podstawowych algorytmów sterowania oświetleniem, roletami oraz ogrzewaniem, co może przekładać się na komfort użytkowania instalacji oraz oszczędność energii.

Grzegorz Dombek, Andrzej Książkiewicz
Politechnika Poznańska Instytut Elektroenergetyki
Relpol S.A.
www.relpol.com.pl